CN103715774A - 加密授权式自动遥控开闭装置及其操作方法 - Google Patents

加密授权式自动遥控开闭装置及其操作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种加密授权式自动遥控开闭装置，包括开闭装置，遥控发射器，所述开闭装置一般串联在供电线路中，遥控发射器可以随身携带，通过遥控发射器控制开闭装置，由开闭装置来实现供电设备的开闭，本发明还公开了一种加密授权式自动遥控开闭装置的操作方法，可以实现多个遥控发射器对开闭装置操作授权，同时又能保证操作过程中只有唯一的发射器有权操作。本发明通过方便的授权控制供电设备的开闭，保证其可靠送电或断电，确保人身财产安全。

Description

加密授权式自动遥控开闭装置及其操作方法
技术领域
本发明涉及工业供电用电设备维修检修领域，具体是一种加密授权式自动遥控开闭装置。
背景技术
    在工业供电用电系统中，设备维修检修时，必须断电。在现有工业现场，为了确保断电，通常对供电设备采用放置警示牌、加机械锁、密码锁或者是人员现场看护四种方式。
1、放置警示牌时会存在三种问题：
（1）维修检修人员调试好设备后，忘记拿掉警示牌，使得设备无法正常供电；
（2）警示牌做小了，警示效果不明显，存在误送电可能，危及检修人员安全；警示牌做大了，检修人员携带不方便；
（3）其他人员安全意识不强，无视警示牌的警告，随意送电，对检修人员造成人身安全威胁。
2、加机械锁方式也存在不少问题：
（1）供电设备形式多样，加机械锁并不方便；
（2）工业现场环境恶劣，机械锁容易腐蚀；
（3）机械锁只能由对应的钥匙开启或关闭，检修人员需要携带多只钥匙，且不容易辨别相应的锁和钥匙。
3、市场现有的电子密码锁也可用于加锁供电设备。但也存在下列问题：
（1）工业现场，往往是多个检修人员对单台供电设备有送电或断电的控制权利，这些人员多必须知道锁的密码，而这些人员不可能都知道设备是否正处于检修状态，会存在误送电的可能，造成人员安全威胁；
（2）单个检修人员往往有权控制多台供电设备送电或断电，因此他就必须记住供电设备的各自密码，这一点很困难；
（3）设备上密码锁的密码一旦被人修改，其他人员就无法对其进行操作。
市场现有的中控锁也可用于加密供电设备，但是中控锁的锁和遥控器是采用一对一方式控制，不适合工业现场一对多和多对多的控制模式。
（4）采用现场人员看护则要增加人员，造成人力浪费。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种加密授权式自动遥控开闭装置，包括开闭装置，遥控发射器，其特征在于：所述开闭装置一般串联在供电线路中，遥控发射器可以随身携带，通过遥控发射器控制开闭装置，由开闭装置来实现供电线路的通断。
进一步的，所述开闭装置包括：供电系统、中央控制系统、无线发射接收模块和开关装置，所述中央控制系统采用STM8L芯片，所述无线发射接收模块的核心芯片为NRF24L01+芯片。
进一步的，所述遥控发射器分为普通遥控发射器和万能遥控发射器。
进一步的，所述遥控发射器包括供电系统、中央控制系统、无线发射接收模块、液晶显示模块及相关控制按键，所述中央控制系统采用stm32l芯片，所述无线发射接收模块的核心芯片是NRF24L01+芯片，一只普通遥控发射器可以控制多只开闭装置；多只普通遥控发射器可以控制同一只开闭装置；已经授权的普通遥控发射器才能控制已经授权的开闭装置；万能遥控发射器，可以控制所有的开闭装置，既能对同一个普通遥控发射器授权多个开闭装置，又能对同一个开闭装置授权多个遥控发射器，万能遥控发射器进行授权操作时，需要输入密码。
本发明还提供了一种加密授权式自动遥控开闭装置的操作方法，包括三部分：搜索，授权/解除授权，操作开闭装置。
进一步的，所述搜索是对发送搜索命令的遥控发射器回应开闭装置或遥控发射器的ID、状态、类型。
进一步的，在按下搜索按键后，遥控发射器不会立即发送搜索命令，而是先发出广播搜索使能命令，此命令可以发多次确保当前所有的普通遥控发射器和开闭装置都能接收到此命令，之后再发送搜索命令，这样在接收到搜索命令之后，就能对搜索命令回应，发出搜索命令的遥控发射器在收到搜索回应之后，对搜索到的遥控发射器和开闭装置逐一发送搜索禁止命令，这样就不会被重复搜索到了。
进一步的，发送搜索命令后，接收到此命令的遥控发射器和开闭装置，会同时发送回应，导致数据冲突，所以回应命令应该是顺序分时发送，所以在搜索命令中加入延时系数，在遥控发射器发出搜索命令之后，接收到此命令的遥控发射器和开闭装置，根据搜索命令中延时系数结合自身的随机函数，在一定的时间区间里随机的延时，这样发出搜索命令的遥控发射器就能分时，连续的接收到返回命令，即使在同一时间内仍有多只开闭装置或多只遥控发射器，可以通过多次发送搜索命令，并结合搜索禁止命令来缩小范围，直至全部被搜索到。
进一步的，在搜索完成之后，接下来就是授权了，授权和解除授权命令由万能遥控发射器发出，在万能遥控发射器处于授权模式，同样普通遥控发射器也处于授权模式，通过模式切换按键实现模式切换，万能遥控发射器根据搜索到的开闭装置和遥控发射器，对遥控发射器和开闭装置逐一进行授权匹配，这样就可以实现多控制一、一控制多的情况。授权就是把遥控发射器的ID随授权命令发给开闭装置，开闭装置将其存储在flash中，把开闭装置的ID发送随授权命令发给遥控发射器，遥控发射器将其存储在flash中。而解除授权就是开闭装置把万能遥控发射器发来的解除授权命令中要解除遥控发射器的ID，从自己的flash中删除，遥控发射器把万能遥控发射器发来解除授权命令中要解除开闭装置的ID，从自己的flash中删除。这样一次可以进行多只开闭装置和多只遥控发射器的授权匹配；如果后续还要添加授权只需重复上面的步骤即可，在flash中继续存储ID，而不会影响之前的授权，授权结束之后，退出授权模式，进入操作开闭装置模式。
进一步的，所述开闭装置通过两个端子导通来对其进行定位，在操作开闭装置时应遵循：（1）当两个端子没有导通时，开闭装置不处于工作状态，所有的遥控发射器都不能对它进行操作；（2）当两个端子导通时，只有有授权的遥控发射器可以对该开闭装置进行操作，并将操作值返回给遥控发射器；（3）当遥控发射器搜索到多台有权限的开闭装置的两个端子都导通时，则遥控发射器不能操作开闭装置。
本发明通过方便的授权控制供电设备的开闭，保证其可靠送电或断电，确保人身财产安全。
附图说明
图1是开闭装置的硬件结构图；
图2是极化继电器的安装方式示意图；
图3是遥控发射器的硬件结构图；
图4是本发明的加密授权式自动遥控开闭装置的操作执行示意图；
图5是加密授权自动遥控开闭装置工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明的加密授权式自动遥控开闭装置，包括开闭装置（被控制部分），遥控发射器（主控制部分），其中开闭装置一般串联在供电线路中，遥控发射器可以随身携带，通过遥控发射器控制开闭装置，由开闭装置来实现供电设备的开闭。
如图1所示，开闭装置包括：供电系统、中央控制系统、无线发射接收模块、开关装置。
所述供电系统一般采用纽扣电池，给整系统供电，选择纽扣电池的原因是，开闭装置常安装于控制柜中，不便于经常更换和安装，而纽扣电池的内阻大，漏电流小，能够工作长达几年，并且稳定。
中央控制系统采用STM8L芯片，是开闭装置的核心单元，读取无线模块接收的命令，解析命令，返回命令到无线模块，控制极化继电器的吸合方向。
无线发射接收模块的核心芯片为NRF24L01+芯片，双向通信，接收、发送相关控制命令数据。
开关装置采用极化继电器，实现供电线路的开闭，如图2所示为极化继电器的安装方式，选择极化继电器的原因，极化继电器吸合之后，继电器线圈断开供电之后不会自恢复，而是保持原位不动，极大地节约了电能，保证了系统长时间的工作，控制极化继电器的吸合方向来控制供电线路的开关。
图2只是示出了交流电的火线或者是直流电的正端串联了一只开闭装置，如果需要还可以在交流电的零线、直流电的地端和三相电的三根线上全部串联一只开闭装置，来实现更加安全的供电。当然一只开闭装置中可以使用多个继电器，这样可以控制多个回路，如果有三个继电器一只开闭装置就可以控制三相电的三根线了。
如图3所示，遥控发射器包括供电系统、中央控制系统、无线发射接收模块、 液晶显示模块及相关控制按键。
供电系统采用锂电池，给整系统供电，由于遥控发射器可以随身携带，选择锂电池，可以随时充电。
中央控制系统采用stm32l芯片，是遥控发射器的核心单元，发送控制命令到无线模块，读取无线模块接收的（数据）命令、解析命令，处理按键等。
无线发射接收模块的核心芯片是NRF24L01+芯片，双向通信，发送控制命令，接收返回的命令响应。
相关控制按键，有四个：加开闭装置/授权按键，解开闭装置/解除授权按键，搜索/关机按键，模式切换按键，采用任意键开机。
液晶显示模块显示当前遥控发射器工作模式，及搜索到开闭装置的个数及开闭装置的状态，锂电池的电量等。
如图4是本发明的加密授权式自动遥控开闭装置的操作执行示意图。
开闭装置和遥控发射器实现以下功能：
遥控发射器实现以下功能：
1．遥控发射器分两种：普通遥控发射器和万能遥控发射器；
2．一只普通遥控发射器可以开多只开闭装置；
3．多只普通遥控发射器可以开同一只开闭装置；
4．只有指定的普通遥控发射器(即已经授权的遥控发射器)才能开指定的开闭装置(即已经授权的开闭装置)；
5．万能遥控发射器，可以打开所有的开闭装置，能对普通遥控发射器授权能打开的开闭装置，对开闭装置授权能打开的遥控发射器，即双向授权。
开闭装置实现以下功能：
1．万能遥控发射器可以对任意开闭装置执行操作开闭装置；
2．只有授权了的普通遥控发射器才能对其进行操作开闭装置；
3．已经被关闭的开闭装置，只有对其加开闭装置的普通遥控发射器才能对其解开闭装置（万能遥控发射器除外）。
整个系统的操作方法由三部分组成：搜索——授权/解除授权——操作开闭装置。
a）搜索
搜索，就是对发送搜索命令的遥控发射器回应开闭装置或遥控发射器的ID、状态（加/解开闭装置）、类型（遥控发射器/开闭装置）。
本系统中所有的命令中都包含源(发送方)ID和目的(接收方)ID。
搜索分两种：万能遥控发射器搜索和普通遥控发射器搜索，万能遥控发射器搜和普通遥控发射器的搜索区别仅是万能遥控发射器的搜索数据除了可用于操作开闭装置之外还能用于授权，而普通遥控发射器的搜索结果仅用于操作开闭装置，所以下面不做分开介绍。
在搜索之前，对开闭装置和遥控发射器设置统一编码的唯一的ID。
遥控发射器和开闭装置的ID设置如下:
开闭装置有两组接收地址：分别为LOCK_RX0和LOCK_RX1， LOCK_RX0为开闭装置的ID，LOCK_RX1为开闭装置全局ID。开闭装置有一组发送地址：为LOCK_TX0与LOCK_RX0，两者相同。
遥控发射器也有两组接收地址：分别为KEY_RX0 与 KEY_RX1，KEY_RX0为遥控发射器的ID，KEY_RX1为遥控发射器全局ID。遥控发射器有一组发送地址：为KEY_TX0，与KEY_RX0，两者相同。
把所有的ID设置为4个字节，LOCK_RX1和KEY_RX1都设置为相同，都为[0xFF，0xFF，0xFF，0xFF]，相当于以太网中广播IP，这样在发送搜索命令的时候把目标地址设置为[0xFF，0xFF，0xFF，0xFF]，这样所有的开闭装置和遥控发射器都能接收到。
开闭装置ID和普通遥控发射器ID，使用中央控制芯片的ID，由于中央控制芯片是ST公司，而ST公司的芯片ID也是独一无二的，所以开闭装置和遥控发射器的ID也是独一无二的。
在按下搜索按键后，遥控发射器不会立即发送搜索命令，而是先发出广播搜索使能命令，此命令可以发多次确保当前所有的普通遥控发射器和开闭装置都能接收到此命令（接收到搜索使能命令的普通遥控发射器器和开闭装置就能响应之后的搜索命令）,之后再发送搜索命令，这样在接收到搜索命令之后，就能对搜索命令回应，发出搜索命令的遥控发射器在收到搜索回应之后，对搜索到的遥控发射器和开闭装置逐一发送搜索禁止命令（即禁止响应搜索命令），这样就不会被重复搜索到了。
发送搜索命令后，接收到此命令的遥控发射器和开闭装置，会同时发送回应，导致数据冲突，所以回应命令应该是顺序分时发送，所以在搜索命令中加入延时系数，在遥控发射器发出搜索命令之后，接收到此命令的遥控发射器和开闭装置，根据搜索命令中延时系数结合自身的随机函数，在一定的时间区间里随机的延时，这样发出搜索命令的遥控发射器就能分时，连续的接收到返回命令，即使在同一时间内仍有多只开闭装置或多只遥控发射器，可以通过多次发送搜索命令，并结合搜索禁止命令来缩小范围，直至全部被搜索到。
b）授权/解除授权：
在搜索完成之后，接下来就是授权了，授权和解除授权命令由万能遥控发射器发出，在万能遥控发射器处于授权模式，同样普通遥控发射器也处于授权模式，通过模式切换按键实现模式切换，万能遥控发射器根据搜索到的开闭装置和遥控发射器，对遥控发射器和开闭装置逐一进行授权匹配，这样就可以实现多控制一、一控制多的情况。授权就是把遥控发射器的ID随授权命令发给开闭装置，开闭装置将其存储在flash中，把开闭装置的ID发送随授权命令发给遥控发射器，遥控发射器将其存储在flash中。而解除授权就是开闭装置把万能遥控发射器发来的解除授权命令中要解除遥控发射器的ID，从自己的flash中删除，遥控发射器把万能遥控发射器发来解除授权命令中要解除开闭装置的ID，从自己的flash中删除。这样一次可以进行多只开闭装置和多只遥控发射器的授权匹配。由于flash有掉电数据不丢失特点，所以一次授权后，会永久保存下来，而无需重复授权。如果后续还要添加授权只需重复上面的步骤即可，在flash中继续存储ID，而不会影响之前的授权。授权结束之后，退出授权模式，进入操作开闭装置模式。
c）操作开闭装置
图5示出了加密授权自动遥控开闭装置工作原理，
K01和K01K是开关KM本身的控制触点；01,02,04,05是开闭装置上的接线端子。开闭装置主要是通过01,02两个端子导通来对其进行定位，在操作开闭装置时，应注意以下三点：
（1）当01，02两个端子没有导通时，开闭装置不处于工作状态，所有的遥控发射器都不能对它进行操作；
（2）当01，02两端子导通时，只有有授权的遥控发射器可以对该开闭装置进行操作，并将操作值返回给遥控发射器；
（3）当遥控发射器搜索到多台有权限的开闭装置的01,02端子都导通时，则遥控发射器不能操作开闭装置。
万能遥控发射器对所有的开闭装置都有操作权限，但对开闭装置进行操作时，也必须遵循以上三点说明。

Claims (10)

1.一种加密授权式自动遥控开闭装置，包括开闭装置，遥控发射器，其特征在于：所述开闭装置一般串联在供电线路中，遥控发射器可以随身携带，通过遥控发射器控制开闭装置，由开闭装置来实现供电线路的通断。
2.如权利要求1所述的加密授权式自动遥控开闭装置，其特征在于：所述开闭装置包括：供电系统、中央控制系统、无线发射接收模块和开关装置，所述中央控制系统采用STM8L芯片，所述无线发射接收模块的核心芯片为NRF24L01+芯片。
3.如权利要求1所述的加密授权式自动遥控开闭装置，其特征在于：所述遥控发射器分为普通遥控发射器和万能遥控发射器。
4.如权利要求1所述的加密授权式自动遥控开闭装置，其特征在于：所述遥控发射器包括供电系统、中央控制系统、无线发射接收模块、液晶显示模块及相关控制按键，所述中央控制系统采用stm32l芯片，所述无线发射接收模块的核心芯片是NRF24L01+芯片，一只普通遥控发射器可以控制多只开闭装置；多只普通遥控发射器可以控制同一只开闭装置；已经授权的普通遥控发射器才能控制已经授权的开闭装置；万能遥控发射器，可以控制所有的开闭装置，既能对同一个普通遥控发射器授权多个开闭装置，又能对同一个开闭装置授权多个遥控发射器，万能遥控发射器进行授权操作时，需要输入密码。
5.如权利要求1-4任意一项所述的加密授权式自动遥控开闭装置的操作方法，其特征在于：包括三部分：搜索，授权/解除授权，操作开闭装置。
6.如权利要求5所述的加密授权式自动遥控开闭装置的操作方法，其特征在于：所述搜索是对发送搜索命令的遥控发射器回应开闭装置或遥控发射器的ID、状态、类型。
7. 如权利要求6所述的加密授权式自动遥控开闭装置的操作方法，其特征在于：在按下搜索按键后，遥控发射器不会立即发送搜索命令，而是先发出广播搜索使能命令，此命令可以发多次确保当前所有的普通遥控发射器和开闭装置都能接收到此命令，之后再发送搜索命令，这样在接收到搜索命令之后，就能对搜索命令回应，发出搜索命令的遥控发射器在收到搜索回应之后，对搜索到的遥控发射器和开闭装置逐一发送搜索禁止命令，这样就不会被重复搜索到了。
8.如权利要求7所述的加密授权式自动遥控开闭装置的操作方法，其特征在于：发送搜索命令后，接收到此命令的遥控发射器和开闭装置，会同时发送回应，导致数据冲突，所以回应命令应该是顺序分时发送，所以在搜索命令中加入延时系数，在遥控发射器发出搜索命令之后，接收到此命令的遥控发射器和开闭装置，根据搜索命令中延时系数结合自身的随机函数，在一定的时间区间里随机的延时，这样发出搜索命令的遥控发射器就能分时，连续的接收到返回命令，即使在同一时间内仍有多只开闭装置或多只遥控发射器，可以通过多次发送搜索命令，并结合搜索禁止命令来缩小范围，直至全部被搜索到。
9.如权利要求5所述的加密授权式自动遥控开闭装置的操作方法，其特征在于：在搜索完成之后，接下来就是授权了，授权和解除授权命令由万能遥控发射器发出，在万能遥控发射器处于授权模式，同样普通遥控发射器也处于授权模式，通过模式切换按键实现模式切换，万能遥控发射器根据搜索到的开闭装置和遥控发射器，对遥控发射器和开闭装置逐一进行授权匹配，这样就可以实现多控制一、一控制多的情况；授权就是把遥控发射器的ID随授权命令发给开闭装置，开闭装置将其存储在flash中，把开闭装置的ID发送随授权命令发给遥控发射器，遥控发射器将其存储在flash中；而解除授权就是开闭装置把万能遥控发射器发来的解除授权命令中要解除遥控发射器的ID，从自己的flash中删除，遥控发射器把万能遥控发射器发来解除授权命令中要解除开闭装置的ID，从自己的flash中删除；这样一次可以进行多只开闭装置和多只遥控发射器的授权匹配；如果后续还要添加授权只需重复上面的步骤即可，在flash中继续存储ID，而不会影响之前的授权，授权结束之后，退出授权模式，进入操作开闭装置模式。
10. 如权利要求5所述的加密授权式自动遥控开闭装置的操作方法，其特征在于：所述开闭装置通过两个端子（01，02）导通来对其进行定位，在操作开闭装置时应遵循：（1）当两个端子（01，02）没有导通时，开闭装置不处于工作状态，所有的遥控发射器都不能对它进行操作；（2）当两个端子（01，02）导通时，只有有授权的遥控发射器可以对该开闭装置进行操作，并将操作值返回给遥控发射器；（3）当遥控发射器搜索到多台有权限的开闭装置的两个端子（01，02）都导通时，则遥控发射器不能操作开闭装置。
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