CN108830999A - 一种配电网箱（柜）智能锁管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配电网箱（柜）智能锁管理系统，包括智能钥匙管理配置、密码授权管理以及智能钥匙管理人信息管理三部分的智能钥匙管理模块；包含智能锁配置、智能锁管理、配电网设备管理三部分的智能锁管理模块；包含智能锁开启日志管理、智能钥匙使用日志管理、配电网设备巡视日志管理三部分的日志管理模块；包含智能钥匙信息管理、智能锁信息管理、配电网设备信息管理三部分的基础信息管理模块；包含智能锁开启日志、智能钥匙使用日志、配电网设备巡视日志的统计、查找、查询功能的系统日志查询模块。本发明通过对智能钥匙与智能锁的管理，便于管理分散性的配网设备，解决了当前锁具管理混乱，易丢失、钥匙数量多难查找等问题。
Description
技术领域
本发明涉及配电网设备管理领域，适用于在复杂自然环境下配电网设备箱（柜）智能管理。
背景技术
配电网箱（柜）是整个配电网基础设施的重要组成部分。随着社会的进步、经济的发展，用户对供电质量、供电可靠性的要求也越来越高。配网的快速扩张、改造不断进行、新用户不断接入，电力箱柜设备数量也随之迅速增长。国家电网公司逐步推行智能配网，要求用电设备具有更高的安全性、支持与用户互动及智能化管理。配网设备数量多、分布广、大多在户外运行、无法集中管理；设备上的锁具采用普通门锁，安全性差。配网的安全生产和运行管理问题也日益突出，主要表现在以下几个方面：
在设备技术上，锁具仍采用普通挂锁及柜门锁，防技术开启能力差、互开率高，容易造成窃电、电力设备被盗、人员伤亡等事故；锁体为普通金属材料，在户外运行锁具易因锈蚀而难以开启，导致锁具更换现象时常发生，所需费用逐年增多；钥匙过多，在平时工作中携带和查找不方便；采用通开钥匙，互开率高、安全性差，不便于管理；钥匙易配置、易流失，可能发生电力设备破坏等不可控的安全隐患。
在设备管理上，在某些设备上存在交叉开启的现象，容易造成各部门之间的管理责任不明确；钥匙借给外单位施工人员，设备开启范围无法限制、难以监管，误开、错开现象时常发生，对配网设备安全运行带来一定安全隐患；管理人员需要了解设备运行情况，只停留在班组长汇报总结的形式上，无法对设备的运行管理进行实时有效监督；设备管理职责不明确，没有明确的范围划分，无法调动职能部门对设备巡查和维护的主动性。
发明内容
本发明的目的在于：发明一种配电网箱（柜）智能锁管理系统，解决配电网箱（柜）锁具管理混乱，钥匙已丢失、查找困难、易配置等问题。
一种配电网箱（柜）智能锁管理系统，其技术特征包括：
智能钥匙管理模块,所述智能钥匙管理模块包括SPI快速存储模块、信息读取模块、主控模块、电源模块、显示模块、开关控制模块和辅助接口模块；
智能锁管理模块，所述智能锁管理模块主要包括电磁阀、PCB板主控模块和锁具密码信息芯片；
日志管理模块，所述日志管理模块用于管理智能锁开启日志管理、智能钥匙使用日志管理、配电网设备巡视日志管理三部分；
基础信息管理模块，所述基础信息管理模块智能钥匙信息管理、智能锁信息管理、配电网设备信息管理三部分；
系统日志查询模块，所述系统日志查询模块用于提供智能锁开启日志、智能钥匙使用日志、配电网设备巡视日志的统计、查找、查询功能。
进一步的，：所述智能锁管理模块用于系统的主要信息库管理，其主要用于智能锁配置、智能锁管理、配电网设备管理三部分，其中：
智能锁配置功能，智能锁配置功能负责绑定／解绑智能锁和配电网箱（柜）的绑定关系；
智能锁管理功能，智能锁管理功能用于向配电网管理单位提供智能锁的开启记录查询、功能配置功能。同时提供智能锁自定义管理密码的功能，通过下发自定义密码指令设置智能锁上的管理密码；
配网设备管理功能，配网设备管理功能通过设备编号与日期相结合的形式，向配电网管理部门提供配电网设备状态列表，智能锁每日的开启状态通过网格的颜色和显示信息进行展现。
进一步的，所述日志管理模块用于系统辅助管理，其主要用于智能锁开启日志管理、智能钥匙使用日志管理、配电网设备巡视日志管理三部分，其中：
智能锁开启日志管理功能，日志管理功能负责存储智能锁的操作日志，提供日志查询功能；
智能钥匙使用日志管理；
配电网设备巡视日志管理。
进一步的，所述基础信息管理模块包括智能钥匙信息管理、智能锁信息管理、配电网设备信息管理三部分，其中：
智能钥匙信息管理功能，控制盒信息管理功能负责管理智能钥匙的基础信息，包括智能钥匙序列号、出厂时间、软件和硬件版本；
智能锁信息管理功能，智能锁信息管理功能负责管理智能锁的基础信息，包括智能锁序列号、出厂时间、所属配电网箱（柜）信息、软件和硬件版本；
配电网设备信息管理功能，配电网设备信息管理功能负责管理配电网设备的基础信息，包括配网线路名称、设备型号及智能锁密码信息。
进一步的，所述系统日志查询模块用于提供智能锁开启日志、智能钥匙使用日志、配电网设备巡视日志的统计、查找、查询。
附图说明
图1是本实施例中配电网箱（柜）智能管理系统总体架构示意图；
图2是本实施例中配电网箱（柜）智能锁管理系统开启密码管理流程图；
图3是本实施例中配电网箱（柜）智能锁管理系统智能钥匙与智能锁配置流程图；
图4是本实施例中配电网箱（柜）智能锁管理系统基础信息表结构；
图5是本实施例中配电网箱（柜）智能锁管理系统配置关系表结构；
图6是本实施例中配电网箱（柜）智能锁管理系统开启记录表结构；
图7是本实施例中智能钥匙控制模块的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分例，实施而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
该配电网箱（柜）智能化管理系统分为应用层和功能服务层。
第一，应用层包括：智能钥匙管理模块、智能锁管理模块和日志管理模块三个模块。
智能钥匙管理模块包括SPI快速存储模块N25F64，在芯片内执行应用程序，通过串行通信接口与主控芯片连接，实现保存设备信息、使用记录、开锁记录和关锁记录。
信息读取模块采用MPI通讯方式，存储于智能锁密码存储区的数据，通过主控芯片上的M2100读写模块调用系统读取，实现智能锁密码读取。
为了实现传输的可靠性和高速性，选择了10Mbit/s的SPI接口（使用时采用4Mbit/s）。该接口与锁具密码信息芯片SN74HC595N通过连接接口相接。芯片的上电复位，直接利用微控制器的复位脚实现，节约了IO口和实现了高效复位(复位芯片复位)。
主控模块采用STC12C5A16S2处理器，支持多种类型通讯接口，实现各原件与模块与处理器连接，数字式控制信号输入模块通过I2C总线连接。实现整个系统的数据读取、操作控制、信息传输各项功能。
电源模块采用标准电压为5V，额定容量6800mAh的聚合物锂电池，并设计有过压保护电路，保证输出电压稳定，为智能钥匙各模块供电，同时为智能锁电磁阀提供驱动供电。
显示模块包括显示屏与信号显示灯，信号显示灯分别为电源接通显示、智能锁接入显示、故障指示；显示屏主要显示当前设备状况以及智能锁当前状态。
信号显示灯由背光和指示电路两部分：
STC12C5A16S2的IO最大电流驱动为8mA，采用了一个NPN三极管来同时控制D1-D4，使用的LED的封装采用0602。指示灯直接连接到控制器管脚。在初始化后被配置为内部上拉，以确保平时为熄灯状态。
开关控制模块采用带灯轻触开关，利用短暂接触触发电子开关电路，实现智能钥匙开启指令的发送。
辅助接口模块包括电源保护电路、信号传输电路，电源传输电路以及信息通信电路。
智能钥匙管理模块是系统的主要核心功能，其主要实现智能钥匙管理配置、密码授权管理以及智能钥匙管理人信息管理三部分，
管理配置功能负责提供智能钥匙与智能锁的绑定和解绑、智能钥匙授权、智能钥匙初始化功能。基于系统需求和设计目标，本发明设计通过后台软件界面管理智能钥匙与智能锁的配置关系，这样在智能锁和智能钥匙物理硬件运行正常的情况下，可以通过智能钥匙配置功能管理两者的关系。由于智能锁和智能钥匙的通信属于线下通信，首先将智能锁密码信息进行提取，抽取结构化的数据存储至系统关系数据库中，然后在智能钥匙配置页面中进行展示，通过在配置页面中进行操作生成配置指令，将配置指令导入至智能钥匙中。当需要开启智能锁时，通过智能钥匙识别系统采集智能锁ID、软硬件版本、智能锁密码信息，传输至智能钥匙处理器，通过比对智能钥匙中的开启密码信息，确定是否具有操作智能锁的权限，然后再执行开启操作，并存储操作记录，完成智能钥匙与智能锁的绑定操作。
通过分析，智能钥匙配置功能主要包括智能锁信息提取、数据解析存储、配置操作页面、指令下发四个主要功能。
密码管理功能负责管理智能钥匙上的开启密码、专责密码从及管理密码，通过密码策略管理智能钥匙根据授权可开启智能锁范围，是整个智能锁管理系统的核心功能模块。本发明需确保智能锁密码保持可靠可用，否则易造成智能锁无法开启或权限分配错误导致误开问题，本发明采用不同的策略保证密码正确、安全和稳定。
本发明为了保证开启密码准确可靠和快速获取，需要一个稳定的密码存储和获取环境，本发明设计通过高速缓存（Tair）、关系数据库和密码设置指令结合的方式保证开启密码的获取效率和稳定性，首先持久化存储开启密码。将开启密码持久化存储在Tair关系数据库中，不完全依赖智能锁存储。然后将Tair中的开启密码和智能锁密码做一对一的映射关系，同步更新。
智能钥匙使用人信息管理功能负责提供智能钥匙使用人信息的查询和管理功能。配电网设备管理主页面调用程序获取配电线路从当前日期开始之后所有的开启记录信息包括智能锁ID、配电网设备号、使用人姓名、使用人电话。根据开启信息的智能锁ID界面中对应的配电网设备，然后根据开启信息中的开启状态，在配电网设备信息显示开启人姓名和电话。
智能锁管理系统用于主要信息库管理，其主要实现智能锁配置、智能锁管理、配电网设备管理三部分，其功能说明如下：
智能锁管理功能设计为管理员管理模块中配电网运维单位最常用的功能，也是智能锁管理系统管理入口。本功能的核必设计思想是让配电网运维单位能够在此页面处理日常80%的工作，包括为智能锁配置、查看智能锁开启记录、配置配电网设备智能锁密码。页面设计需具备良好的交互体验，因此本发明采用目前Ajax+json+javascript技术进行开发。
智能锁配置功能负责绑定／解绑智能锁和配电网箱（柜）的绑定关系。管理员在智能锁选择页面找到安装在配电网箱（柜）上的正确智能锁后，选择该智能锁，系统调用绑定程序将智能锁ID和配电网箱（柜）编号的对应关系存储至数据库中，完成配电网设备智能锁的绑定。
智能锁管理功能用于向配电网管理单位提供智能锁的开启记录查询、功能配置功能。同时提供智能锁自定义管理密码的功能，通过下发自定义密码指令设置智能锁上的管理密码。
在智能锁选择页面中只加入智能锁ID的输入控件，查询智能锁信息，查询设计为模糊搜索，即输入智能锁ID部分字符串，也可以查询对应的智能锁信息。查询结果返回智能锁的主要属性，包括智能锁软件版本、智能锁硬件版本、己绑定的智能钥匙ID、使用人信息，帮助管理员找到正确的智能锁信息。
配网设备管理功能通过设备编号与日期相结合的形式，向配电网管理部门提供配电网设备状态列表，智能锁每日的开启状态通过网格的颜色和显示信息进行展现。在智能锁配置操作主页面中设置单独的查询区域，智能锁ID、设备名称使用输入控件，线路名称使用带有特性的输入控件，在输入线路名称的汉字或拼音时，通过异步调用后端程序获取配电线路名称的模糊匹配列表，最后搜索设备信息，获得配电网设备列表。
日志管理为系统辅助管理功能，其主要实现智能锁开启日志管理、智能钥匙使用日志管理、配电网设备巡视日志管理三部分，日志管理功能负责存储智能锁的操作日志，提供日志查询功能。
第二，功能服务层包括基础信息管理和系统日志查询两个模块。
基础信息管理包括智能钥匙信息管理、智能锁信息管理、配电网设备信息管理三部分，其功能说明如下：
智能钥匙信息管理功能负责管理智能钥匙的基础信息，包括智能钥匙序列号、出厂时间、软件和硬件版本。
智能锁信息管理功能负责管理智能锁的基础信息，包括智能锁序列号、出厂时间、所属配电网箱（柜）信息、软件和硬件版本。
配电网设备信息管理功能负责管理配电网设备的基础信息，包括配网线路名称、设备型号及智能锁密码信息。
本发明通过软件界面管理配电网设备与智能锁的配置关系，便于管理员操作配电网箱（柜）智能锁的绑定和解绑。由于配电网系统存在大量的配电网箱（柜）智能锁，在设计上首先提供查询功能，查询信息包括智能锁ID、线路名称、设备名称、智能锁绑定状态。在信息列表中显示的信息除包括查询信息外，还包括配电网设备型号信息、智能钥匙绑定的智能锁信息及日志查看入口，帮助管理员获取准确的配电网设备、智能钥匙和智能锁信息。在智能钥匙选择列表中显示智能钥匙的软件版本、硬件版本、绑定智能锁信息、开启记录及授权状态信息。
系统日志查询功能提供智能锁开启日志、智能钥匙使用日志、配电网设备巡视日志的统计、查找、查询功能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。
Claims (6)
1.一种配电网箱（柜）智能锁管理系统，其特征在于：包括：
智能钥匙管理模块,所述智能钥匙管理模块包括SPI快速存储模块、信息读取模块、主控模块、电源模块、显示模块、开关控制模块和辅助接口模块；
智能锁管理模块，所述智能锁管理模块主要包括电磁阀、PCB板主控模块和锁具密码信息芯片；
日志管理模块，所述日志管理模块用于管理智能锁开启日志管理、智能钥匙使用日志管理、配电网设备巡视日志管理三部分；
基础信息管理模块，所述基础信息管理模块智能钥匙信息管理、智能锁信息管理、配电网设备信息管理三部分；
系统日志查询模块，所述系统日志查询模块用于提供智能锁开启日志、智能钥匙使用日志、配电网设备巡视日志的统计、查找、查询功能。
2.根据权利要求1所述的配电网箱（柜）智能锁管理系统，其特征在于：所述智能钥匙管理模块是本系统的核心，其主要用于智能钥匙管理配置、密码授权管理以及智能钥匙管理人信息管理三部分，其中：
管理配置功能，管理配置功能负责提供智能钥匙与智能锁的绑定和解绑、智能钥匙授权、智能钥匙初始化功能；
密码授权管理功能，密码授权管理功能负责管理智能钥匙上的开启密码、专责密码从及管理密码，通过密码策略管理智能钥匙根据授权可开启智能锁范围；
智能钥匙使用人信息管理功能，智能钥匙使用人信息管理功能负责提供智能钥匙使用人信息的查询和管理功能。
3.根据权利要求1所述的配电网箱（柜）智能锁管理系统，其特征在于：所述智能锁管理模块用于系统的主要信息库管理，其主要用于智能锁配置、智能锁管理、配电网设备管理三部分，其中：
智能锁配置功能，智能锁配置功能负责绑定／解绑智能锁和配电网箱（柜）的绑定关系；
智能锁管理功能，智能锁管理功能用于向配电网管理单位提供智能锁的开启记录查询、功能配置功能；
同时提供智能锁自定义管理密码的功能，通过下发自定义密码指令设置智能锁上的管理密码；
配网设备管理功能，配网设备管理功能通过设备编号与日期相结合的形式，向配电网管理部门提供配电网设备状态列表，智能锁每日的开启状态通过网格的颜色和显示信息进行展现。
4.根据权利要求1所述的配电网箱（柜）智能锁管理系统，其特征在于：所述日志管理模块用于系统辅助管理，其主要用于智能锁开启日志管理、智能钥匙使用日志管理、配电网设备巡视日志管理三部分，其中：
智能锁开启日志管理功能，日志管理功能负责存储智能锁的操作日志，提供日志查询功能；
智能钥匙使用日志管理；
配电网设备巡视日志管理。
5.根据权利要求1所述的配电网箱（柜）智能锁管理系统，其特征在于：所述基础信息管理模块包括智能钥匙信息管理、智能锁信息管理、配电网设备信息管理三部分，其中：
智能钥匙信息管理功能，控制盒信息管理功能负责管理智能钥匙的基础信息，包括智能钥匙序列号、出厂时间、软件和硬件版本；
智能锁信息管理功能，智能锁信息管理功能负责管理智能锁的基础信息，包括智能锁序列号、出厂时间、所属配电网箱（柜）信息、软件和硬件版本；
配电网设备信息管理功能，配电网设备信息管理功能负责管理配电网设备的基础信息，包括配网线路名称、设备型号及智能锁密码信息。
6.根据权利要求1所述的配电网箱（柜）智能锁管理系统，其特征在于：所述系统日志查询模块用于提供智能锁开启日志、智能钥匙使用日志、配电网设备巡视日志的统计、查找、查询。
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