CN110428533B - 一种基于物联网实现防误锁控一体化的智能锁具管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开并提供了一种基于物联网实现防误、锁控一体化的智能锁具管理系统，该智能锁具管理系统的安全性能高，还能进一步提高工作效率、减轻运行人员工作强度。本发明包括平台层：由智能锁具管理平台、数据服务器组成；网络层：包含有第一网络和第二网络；站控层：由锁具管理工作站构成，用于各类锁具操作的站端管理；锁具管理工作站可通过第一网络与智能锁具管理平台和数据服务器实现实时通讯；锁具操作时，锁具管理工作站可通过第二网络与闭锁锁具实时通讯；间隔层：包含开锁模块，开锁模块与锁具管理工作站进行通讯；过程层：由防误类闭锁锁具和锁控类闭锁锁具组成。本发明应用于智能锁具管理系统的技术领域。

Description

一种基于物联网实现防误锁控一体化的智能锁具管理系统

技术领域

本发明涉及一种智能锁具管理系统，特别涉及一种基于物联网实现防误、锁控一体化的智能锁具管理系统。

背景技术

电力企业为防止电气误操作、触电、人为误动等事故的发生,通常依据重要程度的不同对设备进行分类管理,设备的闭锁方式也因此有所不同，一般分为强制性闭锁和一般性闭锁两种类型。

强制性闭锁主要用于防止电气误操作事故，通常采用专门的防止电气误操作系统（或装置）实现，闭锁对象是断路器、隔离开关、接地刀闸的就地操作部件和临时接地点等。

一般性闭锁主要用于防止触电、人为误动等事故，通常采用安装普通锁具方式实现，闭锁对象是设备的箱/柜门（如：通讯机柜门、保护屏柜门、监控屏柜门、端子箱门、机构箱门、汇控柜门等）、重要区域出入通道门（如：高压室门、继保室门、安具室门、通讯机房门等）、构架爬梯及部分设备手动操作机构等。

一、关于强制性闭锁

三十多年来，经过了几代技术的发展变迁，“微机型防止电气误操作系统”已成为电力设备强制闭锁的主要技术装备，在我国电力企业得到广泛应用，为防止电气误操作事故起到了关键作用。

但不可否认的是：由于技术的局限，现有的“微机型防止电气误操作系统”仍存在一定程度的不足（或缺陷）。由于这个原因，每年仍发生一系列因误操作导致的重大事故，造成人员伤亡和设备损毁。如：2018年的“湖北500kV咸宁变电站带电合接地开关恶性误操作事故”和“江西5.20触电事故”等。

“微机型防止电气误操作系统”基于“离线式锁具管理技术”设计，通常由防误主机、电脑钥匙和编码锁具三部分组成。

其中，防误主机是系统的主控单元。其软件系统内置各设备的防误规则，通过模拟预演，可对倒闸操作的正确性进行判断；同时，可与监控系统接口获取设备的状态信息，作为模拟预演的边界条件；另外,还可与电脑钥匙通讯（间断式），传送倒闸操作的解锁操作序列或接收电脑钥匙回传的锁具操作记录。

电脑钥匙是该系统的解/闭锁工具；同时也是系统信息沟通的桥梁。可与防误主机通讯（间断式），接收倒闸操作的解锁操作序列或向防误主机回传锁具操作记录。

编码锁具用于闭锁各类一次设备，其结构由锁体和身份编码器两部分组成，有机械编码锁和电气编码锁两种类型，为非智能锁具。可用电脑钥匙进行锁具操作。

通过对“微机型防止电气误操作系统”构成和主要部件功能的分析可以看出，该类系统的技术的不足（或缺陷）主要有三个方面：

1、系统中的主要部件防误主机与编码锁具间没有直接的信息交互通道，不能实现信息互传；与电脑钥匙间虽然可以间断式通讯，但不能保证实时在线（实现实时信息互传），所以各部件间很容易出现信息交互脱节和操作实时性无法得到保障的问题。

这就导致在设备的倒闸操作过程中容易出现“走空程序”的问题。因此，存在发生恶性误操作事故的风险。空程序在防误程序执行中，编码锁开锁后，编码锁控制的对象未从原有位置变位到规定位置，可执行下一步操作程序。

2、系统的工作流程为串联式结构（系统整体的可靠性为各部件个体可靠性的乘积），在工作过程中，一旦一个部件出现问题，系统的工作流程将被迫中断，这就要求各部件要有尽可能高的个体可靠性。

在系统的各部件中，电脑钥匙是最关键的一个，它既是系统锁具操作的主要工具，也是系统信息沟通的桥梁。也正是因为这样，系统赋予其众多的功能，导致其结构过于复杂；另外，工作条件（既要操作机械锁、又要操作电气锁）和环境又极为严苛，所以在锁具操作过程中经常出现电脑钥匙损坏的现象。一旦损坏，倒闸操作就要通过解锁操作来完成，在这个过程中，很容易发生恶性误操作事故。

据不完全统计，目前已投入运行“微机型防止电气误操作系统”的完好率不足50%，大部分已处于“带病”运行或已退出运行的状态，这其中由电脑钥匙原因造成的居绝大多数。

3、在倒闸操作过程中，“微机型防止电气误操作系统”需要通过电脑钥匙反复进行设备状态的提取和确认操作；需要反复向防误主机汇报当前操作状态，使倒闸操作过程变得十分复杂，且效率低下。

有时，操作人员为提高操作效率，弃用“微机型防止电气误操作系统”，直接用解锁钥匙解锁操作，这也是经常发生恶性误操作事故的主要原因之一。2018年“湖北500kV咸宁变电站带电合接地开关恶性误操作事故”就是一个典型案例。

二、关于一般性闭锁

早期的一般性闭锁方案为采用设备自带的普通锁具对设备进行闭锁；锁具操作管理通过对解锁钥匙的人工管理实现。

由于不能形成较完整的自动化、智能化管理系统，所以普遍存在以下问题：钥匙容易丢失、损坏、难以管理；锁具质量良莠不齐，经常出现设备闭锁大面积失效现象；锁具操作锁前，因找钥匙而耽误操作时间；无法有效阻止无关、无资格人员进入重要设备区域；锁具操作无记录，无法监督，不便于监督管理等问题。

近几年，为解决一般性闭锁方案及其锁具操作管理存在的上述问题，国家电网和南方电网公司已开始大面积推广使用“智能锁具管理系统”。“智能锁具管理系统”有效解决了一般性闭锁方案及其锁具操作管理长期存在的问题，实现了优化设备闭锁方案、加强锁具操作管理、提高工作效率目的，因此已成为电力设备一般性闭锁不可或缺的技术装备和技术手段。

但不可否认的是：由于“智能锁具管理系统”与“微机型防止电气误操作系统”一样，均基于“离线式锁具管理技术”设计，所以同样存在“容易出现信息交互脱节和操作实时性无法得到保障”、“电脑钥匙损坏”等因技术局限造成的不足（或缺陷）。

虽然电力企业为防范事故风险、提高工作效率大量使用了“微机型防止电气误操作系统”和“智能锁具管理系统”，但由于这两类系统自身存在的固有缺陷，使得设备的操作依旧存在一定程度的风险，给设备的操作管理带来不小的困难。所以,当务之急是在现有设备的基础上,通过引入关键技术有效解决上述提到的缺陷。彻底杜绝锁具操作过程中可能产生的安全隐患。另外，在不降低操作管理安全等级的情况下，实现两类系统的一体化，对进一步提高工作效率、减轻运行人员工作强度具有极其重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种基于物联网实现防误、锁控一体化的智能锁具管理系统，该智能锁具管理系统的安全性能高，还能进一步提高工作效率、减轻运行人员工作强度。

本发明所采用的技术方案是：所述的一种基于物联网实现防误、锁控一体化的智能锁具管理系统包括

平台层：由智能锁具管理平台、数据服务器组成，用于对各级区域内的锁具管理工作站进行集中管理；

网络层：包含有第一网络和第二网络；

站控层：由锁具管理工作站构成，用于各类锁具操作的站端管理；锁具管理工作站可通过第一网络与智能锁具管理平台和数据服务器实现实时通讯；锁具操作时，锁具管理工作站可通过第二网络与闭锁锁具实时通讯；

间隔层：包含开锁模块，开锁模块与锁具管理工作站进行通讯；

过程层：由防误类闭锁锁具和锁控类闭锁锁具组成，开锁模块用于操作防误类闭锁锁具和锁控类闭锁锁具。

进一步，开锁模块由操作授权卡、智能钥匙、移动操作平台组成；

操作授权卡用于物联网操作方式下操作人员的身份识别；

智能钥匙用于智能钥匙操作方式下的锁具操作,内置物联网通讯模块，可通过物联通讯网络与锁具管理工作站实时通讯；

移动操作平台用于移动通讯设备App操作方式下的锁具操作，可通过4G或5G移动通讯网与锁具管理工作站实时通讯；锁具操作时，可通过蓝牙模块与锁具进行实时通讯。

防误类闭锁锁具和锁控类闭锁锁具均为机电一体的智能型锁具，所述智能型锁具由机械锁锁体、控制电路、物联网通讯电路、蓝牙通讯电路、NFC通讯电路、电源电路和电池组成，电源电路与电池连接，机械锁锁体、物联网通讯电路、蓝牙通讯电路、NFC通讯电路、电源电路均与控制电路连接；

通过物联通讯网络与锁具管理工作站进行信息互传，接收锁具管理工作站传来的控制信息，执行锁具操作，同时将内部传感器的状态上传给锁具管理工作站

通过蓝牙通讯电路与移动通讯设备App进行信息互传，接收移动通讯设备App传来的控制信息，执行锁具操作，同时将内部传感器的状态上传给移动通讯设备App, 移动通讯设备App再上传给锁具管理工作站；

通过NFC通讯电路接收来自智能钥匙的鉴权验证信息，通过后执行锁具操作，同时将内部传感器的状态上传给智能钥匙。

所述一种基于物联网实现防误、锁控一体化的智能锁具管理系统包括防误任务、锁控任务及混合任务三类任务操作模式：

（1）防误任务操作

该业务模式针对变电站日常倒闸工作设计，设备倒闸操作前，需要在锁具管理工作站上进行防误模拟预演，模拟预演通过后,将模拟生成的操作任务序列以待操作任务形式存入锁具管理工作站的待操作任务区；倒闸操作时，操作人员选择锁具管理工作站远程开锁、移动操作平台就地开锁和智能钥匙就地开锁中的任意一种开锁方式，然后依据模拟预演顺序，依次解锁锁具—倒闸操作—闭锁锁具，直至操作完成；

（2）锁控任务操作

该业务模式针对变电站日常巡视、检修工作设计。首先在锁具管理工作站上圈定需要解/闭锁的锁控锁具，生成锁控操作任务，结束后，将锁控任务以待操作任务形式存入锁具管理工作站的待操作任务区域；巡视、检修时，操作人员选择锁具管理工作站远程开锁、移动操作平台就地开锁和智能钥匙就地开锁中的任意一种开锁方式，然后即可在圈定范围内，进行无序操作，直至工作完成；

（3）混合任务操作

该业务模式针对变电站日常倒闸、巡视及检修相结合的工作设计；此时任务操作中即包含有防误类闭锁锁具的操作，又包含锁控类闭锁锁具的操作，操作时，操作人员既可以依据模拟预演顺序依次操作防误类闭锁锁具，也可对圈定范围内的锁控类闭锁锁具进行操作，直至操作完成。

所述一种基于物联网实现防误、锁控一体化的智能锁具管理系统的开锁方式包括锁具管理工作站远程开锁、手机App就地开锁和智能钥匙就地开锁、解锁钥匙开锁；

（1）锁具管理工作站远程开锁：锁具启动并读取操作授权卡后，通过物联通讯网与锁具管理工作站进行信息互传，锁具管理工作站确认操作人有操作权限后，向闭锁锁具发送开锁指令，闭锁锁具收到后，执行解锁动作，同时将内部传感器的状态上传给管理员监控平台；工作完成后，闭锁锁具，锁具自动回传完成信息；

（2）手机App就地开锁：手机App通过网登录智能锁具管理平台下载相应闭锁锁具的锁具操作权限信息，获得授权后，通过蓝牙与闭锁锁具进行信息互传，闭锁锁具接收手机App下传的控制信息，执行锁具操作，同时将内部传感器的状态上传给手机App，手机App再将状态信息回传给智能锁具管理平台；工作完成后，闭锁锁具，手机App自动回传完成信息；

（3）智能钥匙通过NFC通讯电路向相应闭锁锁具发送鉴权验证信息，通过后，利用智能钥匙的解锁机构对闭锁锁具执行解锁或闭锁操作，同时将闭锁锁具内部传感器的状态记录在智能钥匙中；智能钥匙放置在锁具管理工作站的通讯/充电适配器上后，自动向锁具管理工作站回传记录的状态信息；

（4）解锁钥匙开锁：紧急情况下，可使用锁控解锁钥匙开锁。

所述一种基于物联网实现防误、锁控一体化的智能锁具管理系统的开锁授权方式包括选择授权、刷卡授权、密码授权、临时授权；

选择授权：在锁具管理工作站上，上级人员可为下级人员设定临时开锁范围，开锁范围与操作授权卡关联；

刷卡授权：在智能钥匙读卡头上刷一下操作授权卡，钥匙即可获得相应级别权限；

密码授权：在智能钥匙上输入密码，钥匙即可获得相应级别权限；

采用选择授权时，只能对圈定范围内的锁具进行解锁，可以有效避免检修过程中走错设备间隔问题；将智能钥匙放置在锁具管理工作站的通讯/充电适配器上，自动取消所有授权；也可在钥匙菜单中选择“取消授权”；超过智能钥匙授权时间授权自动失效。

本发明的有益效果是：

1、锁具操作的安全性得到全面的保障，操作效率得到大幅提升。

在日常检修、巡视及倒闸操作过程中，通过物联网操作锁具成为锁具操作的首选方式。安全性方面：实现了锁具操作过程中锁具管理工作站、闭锁锁具与监控系统的高效协同与配合：锁具管理工作站负责锁具操作的正确性判断，为主控；监控系统负责监测电控操作设备的实时状态；闭锁锁具负责提供离线设备（临时地线、网门）的实时状态，这样就达到了“倒闸操作全过程实时监控、防误逻辑实时判断、设备状态实时对位”的效果，进而提供了一种实时化的、全面的锁具操作解决方案，使锁具操作的安全性得到全面的保障。

操作效率方面：锁具操作流程大大简化，典型的操作流程是：模拟预演--启动锁具—刷身份卡—锁具解锁，在锁具操作过程中，不需要携带智能钥匙；不需要进行设备状态的人工提取和确认操作；不需要进行任何人工汇报工作。这样，使锁具操作的效率得到大幅提升。

2、锁具操作的整体可靠性大幅提升。

系统的工作流程为串、并结合式结构，其中，锁具管理工作站远程操作、移动操作平台（手机App）就地操作、智能钥匙就地操作等锁具操作方式均相互并联，一旦一种操作方式出现问题，可采用其他方式继续进行，这样使锁具操作的整体可靠性大幅提升。

另外，由于多种操作方式并存，可尽量减少使用智能钥匙就地操作方式，这样可尽量避开传统系统存在的“电脑钥匙损坏概率高”的问题，进而从源头上减少“使用万能钥匙解锁操作，经常发生恶性误操作事故”的问题。

3、基础信息采集能力大大增强。

内置在锁具中或设置在设备上的各类检测传感器可根据需要检测锁具状态（如：锁开/闭、电池电量、信号强度、报警及故障信息等）和设备状态（如：设备分/合、带电、门开/闭、内部温湿度、振动/倾斜、内部气体含量等）。这些状态信息为实现高效的智能化管理奠定了基础。

4、实现了智慧化的操作管理。

目前，可实现倒闸操作全过程实时监控、防误逻辑智能化判断、设备状态实时对位、接地线状态实时监测、设备异常报警、不正确行为记录与报警和操作信息自动存储、自动分析等智能化管理功能。使锁具操作实现了智慧化。

将来，实现大区域（整个国家电网或省级电网）集中管理后，可引入大数据分析、关键环节云计算和人工智能控制等智慧化管理功能。

附图说明

图1是本发明的系统结构图；

图2是锁具管理工作站远程开锁流程图；

图3是手机App就地开锁流程图；

图4是智能钥匙就地开锁流程图。

具体实施方式

如图1所示，在本实施例中，本发明包括平台层（1）、网络层（2）、站控层（3）、间隔层（4）和过程层（5）。

平台层：由智能锁具管理平台、数据服务器组成。用于对各级（各类）区域（国家电网、省级电网、市级电网、县级电网、局级电网、变电站或发电厂）内的锁具管理工作站进行集中管理。目前由系统自带。后期，待“一体化国网云平台”建成后，可以将平台业务转入“一体化国网云平台”。

网络层：包含有线专用通讯网络、4G或5G移动通讯网（可选）和无线专用通讯网络三部分，其中有线专用通讯网络就是通常所说的电力系统内部网络；无线专用通讯网络有：华为的NB-IoT-G 230MHz解决方案（将5G技术4G化,SingleRAN技术行业化方案）和使用较普遍的LoRa-WAN无线局域网方案。

NB-IoT-G 网络由运营商建设，目前正在建设中，预计五年后可以实现全国覆盖，适合在广域环境下使用，如配电网系统。

LoRa-WAN网络 需要自行建网，与锁具管理系统同时构建，适合在变电站、发电厂使用。

站控层：由锁具管理工作站构成。用于各类锁具操作的站端管理。有PC机型和嵌入式机型（壁挂式）两种类型。

锁具管理工作站可通过有线专用通讯网络与智能锁具管理平台和数据服务器实现实时通讯；锁具操作时，可通过无线专用通讯网络与闭锁锁具实时通讯。

间隔层：由操作授权卡、智能钥匙（电脑钥匙）、移动操作平台（手机App）组成。

操作授权卡用于物联网操作方式下操作人员的身份识别。

智能钥匙用于智能钥匙操作方式下的锁具操作；内置物联网通讯模块，可通过物联通讯网络与锁具管理工作站实时通讯。

移动操作平台用于手机App操作方式下的锁具操作；可通过4G或5G移动通讯网与锁具管理工作站实时通讯；锁具操作时，可通过蓝牙模块与锁具进行实时通讯。

过程层：由防误类闭锁锁具和锁控类闭锁锁具组成。

防误类闭锁锁具有“电气编码锁”、“开关闭锁盒”“户内机械编码锁”、“户外机械编码锁”、“设备状态检测锁”等锁具类型。用于对断路器、隔离开关、接地刀闸的就地操作部件和临时接地点等一次设备的闭锁。

锁控类闭锁锁具有“箱柜门锁”和“通道门锁”两种类型。每种类型都有多个型号的锁具，对应各类门的闭锁。

两类闭锁锁具均为智能型锁具，均内置通讯模块，锁具操作时，可通过物联通讯网络与锁具管理工作站进行实时通讯。

如图2至图4所示，在本实施例中，开锁模块由操作授权卡、智能钥匙、移动操作平台组成；

操作授权卡用于物联网操作方式下操作人员的身份识别；

智能钥匙用于智能钥匙操作方式下的锁具操作,内置物联网通讯模块，可通过物联通讯网络与锁具管理工作站实时通讯；

移动操作平台用于移动通讯设备App操作方式下的锁具操作，可通过4G或5G移动通讯网与锁具管理工作站实时通讯；锁具操作时，可通过蓝牙模块与锁具进行实时通讯。

系统配置的闭锁锁具(防误类、锁控类）均为机电一体的智能型锁具，由机械锁锁体、控制电路、物联网通讯电路、蓝牙通讯电路、NFC通讯电路、电源电路和电池等组成。

可通过物联通讯网络与锁具管理工作站进行信息互传，接收锁具管理工作站传来的控制信息，执行锁具操作，同时将内部传感器的状态上传给锁具管理工作站；

可通过蓝牙通讯电路与手机App进行信息互传，接收手机App传来的控制信息，执行锁具操作，同时将内部传感器的状态上传给手机App, 手机App再上传给锁具管理工作站；

可通过NFC通讯电路接收来自智能钥匙的鉴权验证信息，通过后执行锁具操作，同时将内部传感器的状态上传给智能钥匙；

有智能钥匙专用的解锁机构，可用智能钥匙（依据权限）或解锁钥匙执行锁具操作。

所述一种基于物联网实现防误、锁控一体化的智能锁具管理系统的开锁方式包括锁具管理工作站远程开锁、手机App就地开锁和智能钥匙就地开锁、解锁钥匙开锁；

1、锁具管理工作站远程开锁：锁具启动并读取操作授权卡后，通过物联通讯网与锁具管理工作站进行信息互传，锁具管理工作站确认操作人有操作权限后，向闭锁锁具发送开锁指令，闭锁锁具收到后，执行解锁动作，同时将内部传感器的状态上传给管理员监控平台；工作完成后，闭锁锁具，锁具自动回传完成信息。具体操作如下：开始→按一下锁具面板上的启动按钮，红灯闪烁，开始联网→当红灯、绿灯同时闪烁时，锁具已经成功连接物联网，同时锁具向智能锁具管理平台上传锁具信息→在锁具面板上刷卡处刷固定授权卡，红灯灭，绿灯闪烁，锁具向智能锁具管理平台上传开锁指令，等待智能锁具管理平台确定权限→智能锁具管理平台向锁具下发开锁指令，锁具接收锁具管理平台下发的开锁指令→锁具解锁，绿灯灭，锁柄自动弹起，锁具向锁具管理平台上传开锁信息→开启箱柜门，开始施工，锁具向锁具管理平台上传开锁信息→施工完成后，关闭箱柜门，按下锁柄，闭锁锁具，锁具向锁具管理平台上传完成信息→结束。锁具管理平台在整个过程中不断记录并显示锁具状态、开锁及报警信息。

2、手机App就地开锁：手机App通过网登录智能锁具管理平台下载相应闭锁锁具的锁具操作权限信息，获得授权后，通过蓝牙与闭锁锁具进行信息互传，闭锁锁具接收手机App下传的控制信息，执行锁具操作，同时将内部传感器的状态上传给手机App，手机App再将状态信息回传给智能锁具管理平台；工作完成后，闭锁锁具，手机App自动回传完成信息。具体操作如下：开始→手机APP登录→任务列表→选择任务→显示任务信息、距离等→通过索引选择工作地点→显示工作地点的地图、导航等信息，进入地图导航→向智能锁具管理平台上传信息（包括照片、录音、文字描述）→点击开锁按钮→物联网锁执行开锁→开始施工→关闭柜门及锁具→本地点任务与已完成→向智能锁具管理平台上传信息（包括照片、录音、文字描述）→结束或回到通过索引选择工作地点的步骤。若本地点任务与未完成则进入点击开锁按钮。在整个过程中，锁具不断向智能锁具管理平台上传锁具信息，锁具管理平台在整个过程中不断记录并显示锁具状态、开锁及报警信息。

3、智能钥匙通过NFC通讯电路向相应闭锁锁具发送鉴权验证信息，通过后，利用智能钥匙的解锁机构对闭锁锁具执行解锁或闭锁操作，同时将闭锁锁具内部传感器的状态记录在智能钥匙中；智能钥匙放置在锁具管理工作站的通讯/充电适配器上后，自动向锁具管理工作站回传记录的状态信息。具体操作如下：以密码或刷卡或指纹方式登录智能锁具管理平台→点击智能锁具管理平台上的“选择设备授权”按钮→选择要授权的设备→点击“选择结束”按钮→授权任务到智能钥匙→智能钥匙插入锁具解锁孔旋转开启锁具→工作完成，关闭箱门按下开锁手柄→钥匙放回充电座，关闭仓门，向智能锁具管理平台汇报锁具操作记录→结束。

4、解锁钥匙开锁：紧急情况下，可使用锁控解锁钥匙开锁。

系统支持防误任务、锁控任务及混合任务三类任务操作模式：

（1）防误任务操作

该业务模式针对变电站日常倒闸工作设计。设备倒闸操作前，需要在锁具管理工作站上进行防误模拟预演，模拟预演通过后,将模拟生成的操作任务序列以待操作任务形式存入锁具管理工作站的待操作任务区；倒闸操作时，操作人员任意选择一种开锁方式（锁具管理工作站远程开锁、移动操作平台（手机App）就地开锁和智能钥匙就地开锁），然后依据模拟预演顺序，依次解锁锁具—倒闸操作—闭锁锁具，直至操作完成。

（2）锁控任务操作

该业务模式针对变电站日常巡视、检修工作设计。首先在锁具管理工作站上圈定需要解/闭锁的锁控锁具，生成锁控操作任务，结束后，将锁控任务以待操作任务形式存入锁具管理工作站的待操作任务区域；巡视、检修时，操作人员任意选择一种开锁方式（锁具管理工作站远程开锁、移动操作平台（手机App）就地开锁和智能钥匙就地开锁），然后即可在圈定范围内，进行无序操作，直至工作完成。

（3）混合任务操作

该业务模式针对变电站日常倒闸、巡视及检修相结合的工作设计。此时任务操作中即包含有防误类闭锁锁具的操作，又包含锁控类闭锁锁具的操作，操作时，操作人员既可以依据模拟预演顺序依次操作防误类闭锁锁具，也可对圈定范围内的锁控类闭锁锁具进行操作，直至操作完成。

一种基于物联网实现防误、锁控一体化的智能锁具管理系统的开锁授权方式包括选择授权、刷卡授权、密码授权、临时授权；

选择授权：在锁具管理工作站上，上级人员可为下级人员设定临时开锁范围，开锁范围与操作授权卡关联；

刷卡授权：在智能钥匙读卡头上刷一下操作授权卡，钥匙即可获得相应级别权限；

密码授权：在智能钥匙上输入密码，钥匙即可获得相应级别权限；

采用选择授权时，只能对圈定范围内的锁具进行解锁，可以有效避免检修过程中走错设备间隔问题；将智能钥匙放置在锁具管理工作站的通讯/充电适配器上，自动取消所有授权；也可在钥匙菜单中选择“取消授权”；超过智能钥匙授权时间授权自动失效。

检修过程实施监控：在进行锁具操作前，需通过上述授权方式获取授权，获得授权后，可通过锁具管理工作站远程开锁或通过运维手机App和智能钥匙就地开锁；开锁范围内的锁具可直接开启，范围外的无法开启，并报警提示；锁具操作过程中，在智能锁具管理平台或锁具管理工作站上通过接收被操作闭锁锁具的状态信息，实时监控锁具操作的每一个环节。

设备状态实时监测：闭锁锁具可定期向智能锁具管理平台上传信息，汇报设备和锁具的关键运行参数。监控人员可通过智能锁具管理平台监测锁具的运行情况，工作人员也可通过智能锁具管理平台查看锁具的运行情况，发现异常情况，可及时处理。

设备异常报警：当闭锁设备出现异常开门、设备倾斜（振动）、低电量、超出权限范围开锁等异常情况时，闭锁锁具可立刻向智能锁具管理平台上传报警信息，监测人员得到反馈后，可及时处理异常现象。

操作记录管理功能：智能锁具管理平台负责整个系统开/闭锁信息的集中管理，可实现数据远程采集、远程浏览、远程查询等功能。

能够完成所有客户端的数据统计，并能形成报表。

智能锁具管理平台和锁具管理工作站具有数据的备份管理功能。

智能锁具管理平台和锁具管理工作站具备密码校验功能，能够对用户登录时间、传票记录、短信记录等信息进行记录。

智能锁具管理平台可记录100000条开/闭锁记录，超出后滚动覆盖。记录内容包括：倒闸操作任务、锁控操作任务、混合操作任务、开锁人、开锁对象与时间、闭锁情况与时间（部分门或设备）、未遂开锁对象与时间等信息。最长保存十年以上。

系统管理员和有浏览权限的使用人员可在智能锁具管理平台和锁具管理工作站上浏览或查询开锁信息记录。

用户维护功能：获得系统管理员权限后，可在智能锁具管理平台上增加/删除设备或人员；可定义和修改人员权限，修改后系统自动同步钥匙数据。智能锁具管理平台能通过辅助工具实现锁码测试、锁具开锁测试、锁码采集、开锁规则修改等功能，能够根据使用情况对系统进行参数配置。

与其它管理系统的接口功能：本系统可与其它管理系统通过通讯接口进行信息共享，可接受其它管理系统下达的锁具操作任务，并回传开锁信息和历史记录。

本发明应用于智能锁具管理系统的技术领域。

虽然本发明的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本发明含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。

Claims (3)

1.一种基于物联网实现防误、锁控一体化的智能锁具管理系统，其特征在于：所述的一种基于物联网实现防误、锁控一体化的智能锁具管理系统包括

平台层：由智能锁具管理平台、数据服务器组成，用于对各级区域内的锁具管理工作站进行集中管理；

网络层：包含有第一网络和第二网络；

站控层：由锁具管理工作站构成，用于各类锁具操作的站端管理；锁具管理工作站可通过第一网络与智能锁具管理平台和数据服务器实现实时通讯；锁具操作时，锁具管理工作站可通过第二网络与闭锁锁具实时通讯；

间隔层：包含开锁模块，开锁模块与锁具管理工作站进行通讯；

过程层：由防误类闭锁锁具和锁控类闭锁锁具组成，开锁模块用于操作防误类闭锁锁具和锁控类闭锁锁具；

开锁模块由操作授权卡、智能钥匙、移动操作平台组成；

操作授权卡用于物联网操作方式下操作人员的身份识别；

智能钥匙用于智能钥匙操作方式下的锁具操作,内置物联网通讯模块，可通过物联通讯网络与锁具管理工作站实时通讯；

移动操作平台用于移动通讯设备App操作方式下的锁具操作，可通过4G或5G移动通讯网与锁具管理工作站实时通讯；锁具操作时，可通过蓝牙模块与锁具进行实时通讯；

防误类闭锁锁具和锁控类闭锁锁具均为机电一体的智能型锁具，所述智能型锁具由机械锁锁体、控制电路、物联网通讯电路、蓝牙通讯电路、NFC通讯电路、电源电路和电池组成，电源电路与电池连接，机械锁锁体、物联网通讯电路、蓝牙通讯电路、NFC通讯电路、电源电路均与控制电路连接；

通过物联通讯网络与锁具管理工作站进行信息互传，接收锁具管理工作站传来的控制信息，执行锁具操作，同时将内部传感器的状态上传给锁具管理工作站；

通过蓝牙通讯电路与移动通讯设备App进行信息互传，接收移动通讯设备App传来的控制信息，执行锁具操作，同时将内部传感器的状态上传给移动通讯设备App, 移动通讯设备App再上传给锁具管理工作站；

通过NFC通讯电路接收来自智能钥匙的鉴权验证信息，通过后执行锁具操作，同时将内部传感器的状态上传给智能钥匙；

所述一种基于物联网实现防误、锁控一体化的智能锁具管理系统的开锁方式包括锁具管理工作站远程开锁、手机App就地开锁和智能钥匙就地开锁、解锁钥匙开锁；

（1）锁具管理工作站远程开锁：锁具启动并读取操作授权卡后，通过物联通讯网与锁具管理工作站进行信息互传，锁具管理工作站确认操作人有操作权限后，向闭锁锁具发送开锁指令，闭锁锁具收到后，执行解锁动作，同时将内部传感器的状态上传给管理员监控平台；工作完成后，闭锁锁具，锁具自动回传完成信息；

（2）手机App就地开锁：手机App通过网登录智能锁具管理平台下载相应闭锁锁具的锁具操作权限信息，获得授权后，通过蓝牙与闭锁锁具进行信息互传，闭锁锁具接收手机App下传的控制信息，执行锁具操作，同时将内部传感器的状态上传给手机App，手机App再将状态信息回传给智能锁具管理平台；工作完成后，闭锁锁具，手机App自动回传完成信息；

（3）智能钥匙就地开锁：智能钥匙通过NFC通讯电路向相应闭锁锁具发送鉴权验证信息，通过后，利用智能钥匙的解锁机构对闭锁锁具执行解锁或闭锁操作，同时将闭锁锁具内部传感器的状态记录在智能钥匙中；智能钥匙放置在锁具管理工作站的通讯/充电适配器上后，自动向锁具管理工作站回传记录的状态信息；

（4）解锁钥匙开锁：紧急情况下，可使用锁控解锁钥匙开锁。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网实现防误、锁控一体化的智能锁具管理系统，其特征在于：所述一种基于物联网实现防误、锁控一体化的智能锁具管理系统包括防误任务、锁控任务及混合任务三类任务操作模式：

（1）防误任务操作

该任务操作模式针对变电站日常倒闸工作设计，设备倒闸操作前，需要在锁具管理工作站上进行防误模拟预演，模拟预演通过后,将模拟生成的操作任务序列以待操作任务形式存入锁具管理工作站的待操作任务区；倒闸操作时，操作人员选择锁具管理工作站远程开锁、移动操作平台就地开锁和智能钥匙就地开锁中的任意一种开锁方式，然后依据模拟预演顺序，依次解锁锁具—倒闸操作—闭锁锁具，直至操作完成；

（2）锁控任务操作

该任务操作模式针对变电站日常巡视、检修工作设计，首先在锁具管理工作站上圈定需要解/闭锁的锁控锁具，生成锁控操作任务，结束后，将锁控任务以待操作任务形式存入锁具管理工作站的待操作任务区域；巡视、检修时，操作人员选择锁具管理工作站远程开锁、移动操作平台就地开锁和智能钥匙就地开锁中的任意一种开锁方式，然后即可在圈定范围内，进行无序操作，直至工作完成；

（3）混合任务操作

该任务操作模式针对变电站日常倒闸、巡视及检修相结合的工作设计；此时任务操作中既包含有防误类闭锁锁具的操作，又包含锁控类闭锁锁具的操作，操作时，操作人员既可以依据模拟预演顺序依次操作防误类闭锁锁具，也可对圈定范围内的锁控类闭锁锁具进行操作，直至操作完成。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网实现防误、锁控一体化的智能锁具管理系统，其特征在于：所述一种基于物联网实现防误、锁控一体化的智能锁具管理系统的开锁授权方式包括选择授权、刷卡授权、密码授权、临时授权；

选择授权：在锁具管理工作站上，上级人员可为下级人员设定临时开锁范围，开锁范围与操作授权卡关联；

刷卡授权：在智能钥匙读卡头上刷一下操作授权卡，钥匙即可获得相应级别权限；

密码授权：在智能钥匙上输入密码，钥匙即可获得相应级别权限；

采用选择授权时，只能对圈定范围内的锁具进行解锁，可以有效避免检修过程中走错设备间隔问题；将智能钥匙放置在锁具管理工作站的通讯/充电适配器上，自动取消所有授权；也可在钥匙菜单中选择“取消授权”；超过智能钥匙授权时间授权自动失效。

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