CN103312038A - 基于Android智能手机的GPRS网络集控五防闭锁系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Android智能手机的GPRS网络集控五防闭锁系统，所述系统可以很好地解决传统离线式五防闭锁系统的实时性问题以及在线式五防闭锁系统安装不方便和锁及附件机构复杂化的问题。目前的电脑钥匙都是各个公司配套生产的微机五防闭锁系统中的一部分，因此通用性不好。再加上原有的电脑钥匙操作屏幕小，操作及通信方式单一，不够智能化。但是Android系统的智能手机通用性好，系统开源化易于功能扩展，操作屏幕大，操作流畅度高，用户体验好，并且通信方式多样化。除此之外还可以具有数据库等功能。总体来说其适用性能好、扩展性能好。

Description

基于Android智能手机的GPRS网络集控五防闭锁系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种基于Android智能手机的GPRS网络集控五防闭锁系统。

背景技术

电力系统中的五防是指：防止误分、合断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带电挂（合）接地线（接地开关）；防止带接地线（接地开关）合断路器（隔离开关）；防止误入带电间隔。

常规防误闭锁方式主要有4种：机械闭锁，程序锁，电气联锁和电磁锁。这些闭锁方式在防误工作中发挥了积极作用，经过多年的使用和运行考验，各种传统闭锁方式的优缺点均已充分显示。

机械闭锁是在开关柜或户外闸刀的操作部位之间用互相制约和联动的机械机构来达到先后动作的闭锁要求。

程序锁(或称机械程序锁)是用钥匙随操作程序传递或置换而达到先后开锁操作的要求。其最大优点是钥匙传递不受距离的限制，所以应用范围较广。程序锁在使用中所暴露的问题是：①某些程序锁功能简单，只能在较简单的接线方式下采用，由于不具备横向闭锁功能，在复杂的接线方式下根本不能采用；②具有较灵活闭锁方式的程序锁虽然能满足复杂的接线，但在闭锁方案中必须设置母线倒排锁，使得操作过程十分复杂；③在大容量的变电站中，隔离开关分合闸采用按钮控制电动机正反转，而程序锁对按钮无法进行程序控制；④倒闸操作中，分、合两个位置的精度无法保证；⑤程序锁使用时，必须从头开始，中间不能间断。所以程序锁现在已不采用。

电气闭锁是通过电磁线圈的电磁机构动作，来实现解锁操作，在防止误入带电间隔的闭锁环节中是不可缺少的闭锁元件。

八十年代中期，经过多年努力，发明了微机防误闭锁装置。历经二十多年的发展，微机防误技术不断成熟，功能不断完善。目前微机防误闭锁系统分为两种类型，即离线式微机防误闭锁系统和在线式微机防误闭锁系统。其中离线式微机防误闭锁系统在电力系统中的应用最为广泛，而在线式微机防误闭锁系统因种种原因一直未能得到很好的发展。

离线微机防误闭锁系统主要由三部分组成，即防误主机、电脑钥匙及现场锁具。其特点是防误主机将模拟预言后的正确操作步骤传输到电脑钥匙，其后的操作即以电脑钥匙为主来完成闭锁锁具的解锁操作。在此操作期间，防误主机不能在线跟踪操作的执行情况，只有在电脑钥匙回传后才能获得相关的操作信息。在操作方式切换频繁的情况下，电脑钥匙需要多次回传，操作较繁琐。其主要缺点是为了确保防空走的问题，需要设计品种式样繁多的固定锁或锁具附件，通用性差，安装周期长，而且离线式微机五防系统不能实时取得现场实际位置。

现有在线式微机防误闭锁系统主要由三部分组成，即防误主机、分布式现场总线及现场锁具。其设计目标是通过分布式现场总线将防误主机与现场锁具连接起来，由防误主机直接控制锁具的解锁和闭锁操作，同时，具备锁具闭锁状态及设备状态的实时采集功能。操作过程完全取消电脑钥匙。与离线式微机五防闭锁系统相比，现有的在线式防误闭锁系统具有独特的优点，但从提供完善的防误闭锁解决方案角度看，也存在不少问题：①安装不方便，需敷设大量的电缆，维护成本高，且仅适用于新建的变电站，而且在变电站扩建时相当麻烦。②没有提供遥控操作的电气闭锁功能。③系统提供的操作模式单一，缺乏有效的紧急解锁等应急操作。④锁具及附件机构复杂化。

综上所述，本发明将Android智能手机作为电脑钥匙应用到集控五防闭锁系统能够很好地解决离线式五防闭锁系统的实时性问题以及在线式五防闭锁系统安装不方便和锁具及附件机构复杂化的问题。

发明内容

本发明目的在于将Android智能手机作为电脑钥匙应用到电力五防闭锁系统中，解决锁具操作的非实时性及不能实时取得现场实际位置，使得操作方便、变电站扩展方便。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于Android智能手机普遍性以及Android系统的开源性可以很好的解决电脑钥匙通用性不好、电脑钥匙功能扩充不方便的问题；利用手机已具备的WIFI和蓝牙通信模块很好的解决传统通信方式的单一性及网络扩充不方便的问题；以及使用已有的GPRS网络可以很好的解决锁具操作的非实时性、无法实时取得现场实际位置；并且扩大了传输范围，最终也节约了成本。

目前的电脑钥匙都是各个公司配套生产的微机五防闭锁系统中的一部分，因此通用性不好。再加上原有的电脑钥匙操作屏幕小，操作及通信方式单一，不够智能化。但是Android系统的智能手机通用性好，系统开源化易于功能扩展，操作屏幕大，操作流畅度高，用户体验好，并且通信方式多样化。除此之外还可以具有数据库等功能。总体来说其适用性能、扩展性能可以较好地解决目前电脑钥匙的局限。

方法流程：

如图1所示，本发明提出一种基于Android智能手机的GPRS网络集控五防闭锁系统，该系统包括如下：

1、Android智能手机与防误主机的通信连接

因为Android智能手机携带方便，只要智能手机上装载一个软件即可实现与电脑同样的功能，而且现在电脑跟智能仪器之间的通信方式也比较多，如WIFI通信和蓝牙通信等。由于WIFI的传输距离最远可达到96公里、传输的速度可达到54Mb/s，并且WIFI局域网扩展方便，只需要增加AP就可以任意的扩展局域网。因此WIFI传输很适合微机五防闭锁系统中防误主机与Android智能手机之间关于数据库、操作票、人员信息的数据下载和回传。如果网络条件允许，操作人员在变电站通过WIFI可以随时随地的与防误主机进行通信，解决了操作的实时性。

设定不同的通信规约，防误主机将电力系统数据库、操作票、人员信息通过WIFI发送给Android智能手机，Android智能手机将所接收到的数据根据不同的通信规约存储在不同的SOLite数据库中，并且可以实现将操作过程中修改过的数据通过WIFI回传给防误主机。

（1）设备状态数据库

管理人员将防误主机中存储的一些设备信息，状态信息，逻辑信息通过WIFI发送到Android智能手机并存储在手机端数据库。数据库中包含所涉及的三个库文件：设备库，状态库，逻辑库，每个环境对应不同的库文件。

○1设备库中主要存放设备名称，设备编码等一些设备信息；

○2状态库中存放某些设备的状态信息，比如设备是处在开或者关的状态息；

○3逻辑库中存放条件或者错误信息，这些库信息对于操作部分的Android智能手机对锁的控制非常重要，实现Android智能手机的判断开锁是否正确。

（2）操作票

管理人员在防误主机上运行五防闭锁软件,根据操作票内容在计算机上模拟预演，正确后将操作票通过WIFI发送给Android智能手机。根据不同的通信规约，将操作票数据进行解包组票存储在数据库中并将具体操作票显示在手机上，用于具体操作。

（3）人员信息

将允许使用Android智能手机中防误软件的人员分为系统管理员和操作。系统管理员允

许下载所有使用人员的员工信息（包括姓名、密码、权限等级等等）、下载操作票信息和下载设备状态数据库；系统管理员还可以针对各个变电站选择通信方式，操作跳步回步方式等；并且系统管理员有权利添加、删除、修改操作人员的信息和回传给防误主机。

操作员允许进行操作票的执行和本人密码的修改以及操作信息的回传。

2、Android智能手机与GPS的通信连接

GPS即全球定位系统，利用该系统，用户能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位以便实时取得现场实际位置。GPS定位结合了GPS技术、无线通信技术(GSM/GPRS/CDMA)等。

以Android智能手机作为电脑钥匙在各个变电站操作时，可以通过GPRS网络进行GPS准确定位，并将采集到的位置信息存储在数据库中。

3、Android智能手机与锁的通信连接

传统的微机五防闭锁系统中电脑钥匙与锁的通信采用的是红外通信方式。但红外线有个致命的缺点就是必须在可视范围内，红外线接口的传输技术才能起作用。这一弊端的存在为蓝牙的发展提供了新的契机。蓝牙传输是通过RF（2.4GHZ）载波进行的，因此它具有电磁波的基本特征，有较大的功率，可以增加传送距离，而且没有角度及方向性限制，具有穿墙性，可在物体之间反射、镜设、绕射。蓝牙主要用于短距离传输（最多10米）数据和语音（1Mbps），功耗非常低能，同时能连接许多元件，传输速度快。

因此可以通过Android智能手机已有的蓝牙模块与锁的蓝牙模块进行通信，锁通过蓝牙给智能仪器发送锁码，并校验锁码正误，如果校验正确则蓝牙通信执行开锁操作并进行下一步操作，如果不正确则进入到逻辑库中找错误原因，并显示在手机上告诉操作员错误的原因。有益效果：

本发明将Android智能手机作为电脑钥匙应用到电力五防闭锁系统中，利用Android智能手机的普遍性以及Android系统的开源性很好的解决了电脑钥匙的通用性不好、功能扩充不方便等问题；利用手机已具备的WIFI和蓝牙通信模块很好的解决传统通信方式的单一性及网络扩充不方便等问题；以及使用已有的GPRS网络可以很好的解决锁具操作的非实时性、无法实时取得现场实际位置等问题；并且扩大了传输范围节约了成本。

附图说明

图1是本发明的系统组成示意图。

图2是本发明Android智能手机防误软件三大模块示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本技术方案作进一步说明。

本发明将Android智能手机作为电脑钥匙应用到电力五防闭锁系统中，其中Android智能手机防误软件分为三大模块，分别为：软件系统设置、数据库和操作。其中各个模块之间的关系如图2所示：

1、所述系统将Android智能手机作为电脑钥匙应用到电力五防闭锁系统中；具体操作分为如下步骤：

步骤1：首先通过WIFI下载系统管理员信息，完成后进行系统管理员的登陆验证。

步骤2：系统管理员进入系统设置界面，可以进行如下操作：

（1）选择变电站，并对所选择的的变电站的操作信息进行设置（如通信方式设置、跳步回步设置，登陆方式设置等等）。

（2）操作员管理选项中进行操作员信息下载（通过WIFI）、增加、删除、权限修改并进行信息回传（通过WIFI）等等。

（3）变电站GPS定位设置中，通过GPRS网络进行GPS定位并存储定位信息（经度和纬度）。

步骤3：系统管理员进入数据库操作，选择变电站，将变电站中的设备库、状态库、逻辑库通过WIFI分别下载并存储在手机中，并且可以查阅相关数据库内容。

步骤4：系统管理员完成系统设置和数据库下载后，将Android智能手机交给操作人员，操作人员完成操作的登陆验证后，可以对自己的密码进行修改并可以回传（通过WIFI）给防误主机，并通过WIFI与防误主机通信下载操作票存储在数据库中，并根据操作票的名称显示在手机上；选择不同的操作票名称将其操作票内容显示在手机。

步骤5：操作人员手持设置并操作票下载好的Android智能手机到变电站进行开锁操作。Android智能手机与锁具之间的操作是通过蓝牙进行通信的。根据操作票，锁通过蓝牙给智能仪器发送锁码，并校验锁码正误，如果校验正确则蓝牙通信执行开锁操作并进行下一步操作，如果不正确则进入到逻辑库中找错误原因，并显示在手机上告诉操作员错误的原因。

步骤6：最后操作人员将操作记录通过WIFI回传给防误主机以备案。

2、所述系统利用Android智能手机集成自带的WIFI模块完成Android智能手机与防误主机之间的通信：其具体步骤如下：

步骤1：打开手机下载界面，获取手机IP地址，使手机处于监听状态；

步骤2：打开防误主机下载软件，选择需要下载到手机的文件，将手机端口号和手机IP地址填入，然后点击防误主机传输按键；

步骤3：防误主机准备完毕后，点击手机下载按钮，下载完毕后手机会提示下载完毕，即完成了下载工作；如果出现问题则退回主界面，从第一步重新开始。

3、所述系统利用Android智能手机集成自带的蓝牙模块完成Android智能手机与锁之间的通信，具体步骤如下：

步骤1：Android智能手机的蓝牙与锁的蓝牙进行配对；

步骤2：配对成功后，锁通过蓝牙给智能仪器发送锁码，并校验锁码正误；步骤3：如果校验正确则蓝牙通信执行开锁操作并进行下一个操作票，回到步骤2；

步骤4：如果不正确则进入到逻辑库中找错误原因，并显示在手机上告诉操作员错误的原因。

4、所述系统利用Android智能手机集成自带的GPRS模块完成Android智能手机与GPS之间的通信，具体步骤如下：

步骤1：系统管理员进入到系统设置页面，选择变电站，再选择GPS定位设置，通过手机GPRS获取变电站GPS定位信息（经度和纬度）并存储到手机数据库中；

步骤2：系统管理员定位的信息用于操作员在变电站操作时选择所在变电站位置。

Claims (6)

1.一种基于Android智能手机的GPRS网络集控五防闭锁系统，其特征在于：Android智能手机与防误主机的通信连接，包括：（1）设备状态数据库；（2）操作票；（3）人员信息；

Android智能手机与GPS的通信连接；

Android智能手机与锁的通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于Android智能手机的GPRS网络集控五防闭锁系统，其特征在于：Android智能手机作为电脑钥匙应用到集控五防闭锁系统。

3.一种基于Android智能手机的GPRS网络集控五防闭锁系统的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：首先通过WIFI下载系统管理员信息，完成后进行系统管理员的登陆验证；

步骤2：系统管理员进入系统设置界面，可以进行如下操作：

（1）选择变电站，并对所选择的的变电站的操作信息进行设置；

（2）操作员管理选项中进行操作员信息下载；

（3）变电站GPS定位设置中，通过GPRS网络进行GPS定位并存储定位信息（经度和纬度）；

步骤3：系统管理员进入数据库操作，选择变电站，将变电站中的设备库、状态库、逻辑库通过WIFI分别下载并存储在手机中，并且可以查阅相关数据库内容；

步骤4：系统管理员完成系统设置和数据库下载后，将Android智能手机交给操作人员，操作人员完成操作的登陆验证后，可以对自己的密码进行修改并可以回传（通过WIFI）给防误主机，并通过WIFI与防误主机通信下载操作票存储在数据库中，并根据操作票的名称显示在手机上；选择不同的操作票名称将其操作票内容显示在手机；

步骤5：操作人员手持设置并操作票下载好的Android智能手机到变电站进行开锁操作；Android智能手机与锁具之间的操作是通过蓝牙进行通信的；根据操作票，锁通过蓝牙给智能仪器发送锁码，并校验锁码正误，如果校验正确则蓝牙通信执行开锁操作并进行下一步操作，如果不正确则进入到逻辑库中找错误原因，并显示在手机上告诉操作员错误的原因；

步骤6：最后操作人员将操作记录通过WIFI回传给防误主机以备案。

4.根据权利要求3所述的一种基于Android智能手机的GPRS网络集控五防闭锁系统的设计方法，其特征在于：利用Android智能手机集成自带的WIFI模块完成Android智能手机与防误主机之间的通信：其具体步骤如下：

步骤1：打开手机下载界面，获取手机IP地址，使手机处于监听状态；

步骤2：打开防误主机下载软件，选择需要下载到手机的文件，将手机端口号和手机IP地址填入，然后点击防误主机传输按键；

步骤3：防误主机准备完毕后，点击手机下载按钮，下载完毕后手机会提示下载完毕，即完成了下载工作；如果出现问题则退回主界面，从第一步重新开始。

5.根据权利要求3所述的一种基于Android智能手机的GPRS网络集控五防闭锁系统的设计方法，其特征在于：利用Android智能手机集成自带的蓝牙模块完成Android智能手机与锁之间的通信，具体步骤如下：

步骤1：Android智能手机的蓝牙与锁的蓝牙进行配对；

步骤2：配对成功后，锁通过蓝牙给智能仪器发送锁码，并校验锁码正误；步骤3：如果校验正确则蓝牙通信执行开锁操作并进行下一个操作票，回到步骤2；

步骤4：如果不正确则进入到逻辑库中找错误原因，并显示在手机上告诉操作员错误的原因。

6.根据权利要求3所述的一种基于Android智能手机的GPRS网络集控五防闭锁系统的设计方法，其特征在于：利用Android智能手机集成自带的GPRS模块完成Android智能手机与GPS之间的通信，包括如下步骤：

步骤1：系统管理员进入到系统设置页面，选择变电站，再选择GPS定位设置，通过手机GPRS获取变电站GPS定位信息（经度和纬度）并存储到手机数据库中；

步骤2：系统管理员定位的信息用于操作员在变电站操作时选择所在变电站位置。

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