CN103338063B - Android电力智能钥匙及蓝牙解锁系统和实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Android电力智能钥匙及蓝牙解锁系统和实现方法，所述系统主要是将Android手机作为智能钥匙通过蓝牙通信方式与单片机（集成了蓝牙模块）进行读取锁码、开锁等指令交互，从而操作、控制变电站中设备。同时本发明提出了一种开锁操作的五防逻辑判断功能，从而为变电站对人员进行电力防误方面的培训提供了可靠、有效的实践帮助。

Description

Android电力智能钥匙及蓝牙解锁系统和实现方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种Android电力智能钥匙及蓝牙解锁系统和实现方法。

背景技术

电力工业是支撑我国国民经济发展的基础产业之一，如何确保电力生产安全稳定地运行一直以来都受到高度重视。随着自动化技术在电力安监系统中的应用和发展，微机防误闭锁系统广泛应用于电厂和变电站等生产现场，是防止现场设备电气误操作最直接、有效的技术措施。集成了防误闭锁逻辑的智能五防闭锁钥匙，作为直接面对被操作设备的现场执行单元，一直被认为是电气操作安全的最后一道屏障，其操作的灵活性和可靠性一直受到重视。长期以来，智能五防解锁钥匙一直采用单片机为核心设计研发，并应用于电力系统中。

但是基于单片机的“五防”电脑钥匙存在许多不足：(1)使用过程中操作繁琐(2)速度慢和编码锁不易安装(3)存在执行中死机现象，而且一旦死机，后果严重(4)不能根据应用环境变化作相应修改，后期升级维护困难。这些都归结于单片机型电脑钥匙在架构上存在先天不足：

(1)内部资源局限：单片机的主频低，而且是但流水线，在与上位机配合通讯及现场操作过程中速度慢；存储空间小，难以适应目前大站、多点操作“五防”逻辑的存储和执行。

(2)技术水平落后、产品平台低下、难以支持二次开发：目前对于单片机的集成开发环境主要应用Keil等平台，采用C或者汇编语言实现，对于开发人员要求比较高，很难实现比较大架构，明显跟不上实际应用的发展。

(3)缺乏操作系统的支持：很多预期或者用户期望的功能无法实现，整体功能改善困难。

随着移动通信技术的进步，移动终端在近年中发展迅速，尤其是智能手机平台Android的发布与开源，其发展势头强劲，市场占有率稳步提升，给移动领域注入了新的活力。2012年11月数据显示，Android占据全球智能手机操作系统市场76%的份额，中国市场占有率为90%。Android手机以其系统开源、界面丰富、操作流畅、价格平民性等优势，被人们广泛使用。

蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。它能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙技术的优势：支持语音和数据传输；采用无线电技术，传输范围大，可穿透不同物质以及在物质间扩散；采用跳频展频技术，抗干扰性强，不易窃听；使用在各国都不受限制的频谱，理论上说，不存在干扰问题；功耗低；成本低。因此，蓝牙技术被广泛应用于无线设备、图像处理设备、安全产品、消费娱乐、汽车产品、家用电器、医疗健身、建筑、玩具等领域。

综上所述，传统的基于单片机的“五防”电脑钥匙具有操作繁琐、速度慢、以及升级维护困难等缺点。而本发明能够很好地解决上述问题。

发明内容

本发明目的是使用Android手机代替原有基于单片机的智能五防解锁钥匙，通过蓝牙通信操作、控制变电站设备，解决传统钥匙操作繁琐、速度慢、以及升级维护困难等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本方法是一种策略性的方法，将Android手机作为智能钥匙通过蓝牙通信方式与单片机（集成了蓝牙模块）进行读取锁码、开锁等指令交互，从而操作、控制变电站中设备。指令交互过程中采用简单的规约进行通信，保证数据传输的可靠性和有效性。同时，本设计还提出一种开锁操作的五防逻辑判断功能，即当开锁的设备不是当前要操作的设备时，手机钥匙以语音及文字形式提示引起错误的设备和错误类型。

方法流程：

1.Android手机与单片机间蓝牙通信设计方法

Android手机要完成开锁功能，需要一些必须的数据，包括设备库、逻辑库、状态库、操作票。其中设备库主要是存放设备名称、设备编码等基本信息，逻辑库中是用于逻辑判断所需的信息，状态库中管理的是设备状态信息，操作票是为保证电气设备倒闸操作遵守正确的顺序，先由操作人填写倒闸操作的内容和顺序，操作票中隐含了待操作设备的锁码。

Android手机与单片机之间通信协议规定如下：

(1)约定

将手机方称为上位机，将单片机称为下位机；数据格式均采用十六进制码。

(2)通信连接过程描述

通信采用上位机准备好，下位机发送方式；每次运行时，上位机对下位机发送握手命令，下位机接收正确回送握手成功。上位机据此来确定下位机的状态（是否已联机）。

(3)通信数据帧格式

①起始符：标识一次发送的开始2字节，为EBH，90H

②功能码：用于标识一条指令的功能，长度2字节。下位机发送给上位机的指令：A1（发设备编码）、A3（开锁）、A5（未开锁）；上位机发送给下位机的指令：A2（编码正确）、A4（编码错误）

③数据长度：标识数据域字节数，1字节

④数据域：n字节

⑤校验码：1字节

(4)握手命令0x0A，0x0D：

上位机发送0X0A，下位机接收到返回0X0D即握手成功。

Android手机执行一次操作票的通信过程如下：

步骤1：上位机读取设备编码，即等待下位机按照规定的数据帧格式发来的设备编码。

步骤2：上位机收到设备编码与当前操作票中隐含的设备编码进行比较，如果不相同，发送编码错误指令，进行五防逻辑判断，提示如果操作该编码的设备会发生哪些设备错误及错误类型，并重新回到第一步读取设备编码；否则，给下位机发送编码正确指令，并进入下一步。

步骤3：等待下位机发送开锁状态命令，判断是否已经开锁。如果已经开锁，语音及文字提示开锁正确，修改状态库中该设备状态并进入下一操作票的操作；否则，重新回到第一步读取设备编码。

2.五防逻辑判断功能设计方法

五防逻辑判断功能主要是用于下面的情况：例如，当前操作票中隐含的设备编码为1号设备，实际开锁操作的是5号设备。这时通过访问手机中设备库、逻辑库、状态库文件，进行五防逻辑判断，得出如果此时开锁操作5号设备会发生错误的设备及错误类型。

五防逻辑判断主要步骤如下：

步骤1：查询状态库中错误开锁设备当前的状态，如果当前状态是“分”，查询逻辑库中“合”操作对应的起始地址，执行步骤2；否则，查询逻辑库中“分”操作对应的起始地址，执行步骤3。

步骤2：查看设备库进行合操作的操作判断说明找到条件个数。若条件个数为N=0（N为非负整数），手机钥匙提示非任务操作；否则，执行步骤4。

步骤3：查看设备库进行分操作的操作判断说明找到条件个数。若条件个数为N=0（N为非负整数），手机钥匙提示“非任务操作”；否则，执行步骤4。

步骤4：在逻辑库中，从起始地址位置开始查询N条记录，判断这N条记录中的设备是否均满足错误条件。如果不全满足，提示“非任务操作”；否则，执行下一步。

步骤5：查看设备库操作判断说明找到错误个数。若错误个数为M=0（M为非负整数），手机钥匙提示“非任务操作”；否则，分析哪个设备对应哪种类型的错误，并进行语音及文字提示。

有益效果

1、本发明解决了传统钥匙操作繁琐、速度慢、以及升级维护困难等问题。

2、本发明的设计中包含的五防逻辑判断功能，具有严格的逻辑判断过程，为变电站对人员进行电力防误方面的培训提供了可靠、有效的实践帮助。

附图说明

图1是Android手机与单片机间蓝牙通信的流程示意图。

图2是五防逻辑判断功能的流程示意图。

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。

如图1和图2所示，本发明提出的设计方案具体实施的时候分为两个部分：一部分是Android手机与单片机间蓝牙通信设计实现，另一部分是五防逻辑判断功能设计实现。

一．Android手机与单片机间蓝牙通信设计方法

通信规约是为保证数据通信系统中通信双方能有效和可靠地通信而规定的双方应共同遵守的一系列约定，通常包括通信链路的控制、通信双方的应答关系、通信内容的格式、差错控制方式及传输速率等的约定。因此，通信过程中以规约形式实现数据传输。Android手机作为智能钥匙用于电力防误系统中进行开锁操作；所述系统包括：手机与单片机间蓝牙通信和五防逻辑判断功能；其中手机与单片机间蓝牙通信包括如下步骤：

步骤1：上位机读取设备编码，即等待下位机按照规定的数据帧格式发来的设备编码。

步骤2：上位机收到设备编码与当前操作票中隐含的设备编码进行比较，如果不相同，发送编码错误指令，进行五防逻辑判断，提示如果操作该编码的设备会发生哪些设备错误及错误类型，并重新回到第一步读取设备编码；否则，给下位机发送编码正确指令，并进入下一步。

步骤3：等待下位机发送开锁状态命令，判断是否已经开锁。如果已经开锁，语音及文字提示开锁正确，修改状态库中该设备状态并进入下一操作票的操作；否则，重新回到第一步读取设备编码。

二．五防逻辑判断功能设计方法

五防逻辑判断功能，具有严格的逻辑判断过程，为变电站对人员进行电力防误方面的培训提供了可靠、有效的实践帮助。

主要的实现流程：

步骤1：查询状态库中错误开锁设备当前的状态，如果当前状态是“分”，查询逻辑库中“合”操作对应的起始地址，执行步骤2；否则，查询逻辑库中“分”操作对应的起始地址，执行步骤3。

步骤2：查看设备库进行合操作的操作判断说明找到条件个数。若条件个数为N=0（N为非负整数），手机钥匙提示非任务操作；否则，执行步骤4。

步骤3：查看设备库进行分操作的操作判断说明找到条件个数。若条件个数为N=0（N为非负整数），手机钥匙提示“非任务操作”；否则，执行步骤4。

步骤4：在逻辑库中，从起始地址位置开始查询N条记录，判断这N条记录中的设备是否均满足错误条件。如果不全满足，提示“非任务操作”；否则，执行下一步。

步骤5：查看设备库操作判断说明找到错误个数。若错误个数为M=0（M为非负整数），手机钥匙提示“非任务操作”；否则，分析哪个设备对应哪种类型的错误，并进行语音及文字提示。

Claims (3)

1.一种Android电力智能钥匙及蓝牙解锁系统的实现方法，其特征在于，

所述系统是由手机与单片机间蓝牙通信和五防逻辑判断功能组成；

所述手机与单片机间蓝牙通信包括如下步骤：

步骤1：上位机读取设备编码，即等待下位机按照规定的数据帧格式发来的设备编码；

步骤2：上位机收到设备编码与当前操作票中隐含的设备编码进行比较，如果不相同，发送编码错误指令，进行五防逻辑判断，提示如果操作该编码的设备会发生哪些设备错误及错误类型，并重新回到第一步读取设备编码；否则，给下位机发送编码正确指令，并进入下一步；

步骤3：等待下位机发送开锁状态命令，判断是否已经开锁；如果已经开锁，语音及文字提示开锁正确，修改状态库中该设备状态并进入下一操作票的操作；否则，重新回到第一步读取设备编码；

所述五防逻辑判断功能包括如下步骤：

步骤1：查询状态库中错误开锁设备当前的状态，如果当前状态是“分”，查询逻辑库中“合”操作对应的起始地址，执行步骤2；否则，查询逻辑库中“分”操作对应的起始地址，执行步骤3；

步骤2：查看设备库进行合操作的操作判断说明找到条件个数；若条件个数为N＝0，手机钥匙提示非任务操作；否则，执行步骤4；

步骤3：查看设备库进行分操作的操作判断说明找到条件个数；若条件个数为N＝0，手机钥匙提示“非任务操作”；否则，执行步骤4；

步骤4：在逻辑库中，从起始地址位置开始查询N条记录，判断这N条记录中的设备是否均满足错误条件；如果不全满足，提示“非任务操作”；否则，执行下一步；

步骤5：查看设备库操作判断说明找到错误个数；若错误个数为M＝0，手机钥匙提示“非任务操作”；否则，分析哪个设备对应哪种类型的错误，并进行语音及文字提示。

2.根据权利要求1所述的一种Android电力智能钥匙及蓝牙解锁系统的实现方法，其特征在于：Android手机作为智能钥匙用于电力防误系统中进行开锁操作。

3.根据权利要求1所述的一种Android电力智能钥匙及蓝牙解锁系统的实现方法，其特征在于，Android手机与单片机之间通信协议规定包括：

(1)约定；

将手机方称为上位机，将单片机称为下位机；数据格式均采用十六进制码；

(2)通信连接过程描述；

通信采用上位机准备好，下位机发送方式；每次运行时，上位机对下位机发送握手命令，下位机接收正确回送握手成功；上位机据此来确定下位机的状态，即：是否已联机；

(3)通信数据帧格式；

①起始符：标识一次发送的开始2字节，为EBH，90H；

②功能码：用于标识一条指令的功能，长度2字节；下位机发送给上位机的指令：A1即发设备编码、A3即开锁、A5即未开锁；上位机发送给下位机的指令：A2即编码正确、A4即编码错误；

③数据长度：标识数据域字节数，1字节；

④数据域：n字节；

⑤校验码：1字节；

(4)握手命令0x0A，0x0D；

上位机发送0X0A，下位机接收到返回0X0D即握手成功。