带电作业工具库房智能监控系统设计

初宏伟 谭孝辉 冯华勇

摘 要：本文针对传统带电作业工具库房存在的问题，重新设计了带电作业工具智能监控系统。系统综合采用数字传感、计算机网络、RFID等先进技术，可以对库房内各种设备的状态及参数进行实时测控，实现了工具从到货检验、入库、出库和库存盘点等数据的采集与管理。在满足国标的前提下，具备减少土建投资、室内装修、设备投入和能源消耗的优势。智能监控系统能够满足电力系统标准化的设计要求，性能可靠、功能完善、界面友好，有较高的安全、经济效益，具备广阔的推广应用前景。

关键词：带电作业工具库房；智能监控；RFID

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.093

0 引言

在社会不断发展的今天，电力行业作为能源行业，对社会发展与居民生活都有着非常重要的意义。电力行业具有一定的危险性，因此对其操作也有严格的固定，特别是在带电作业过程中，对带电作业有完整的规定，带电作业过程中绝缘工具的使用是重点内容，同时对绝缘工具具体的使用和保存都有明确的规定。而要充分保证带电作业的安全性，就必须提升带电作业工器具的安全性、可靠性[1]。本文根据国家质量技术监督总局出台的GB/T18037-2000《带电作业工具技术要求与设计导则》，以及电力部门出台的DL/T974-2005《带电作业用工具库房》等指导性文件，设计了带电作业工具库房智能监控系统。

1 系统总体拓扑结构

带电作业库房智能监控系统主网络采用星型拓扑的TCP/IP 结构，安全等级要求较高时可采用环网结构。通过TCP/IP 网把输入监测部分、输出控制部分、工具检测部分、门禁与识别系统、提示及报警系统、视频监控系统以及辅助显示系统有机整合到一起，并且每部分灵活扩充和调整。上述功能模块均汇集到集中控制服务器，并由集中控制服務器完成整个系统控制。集中服务器安装有关系型数据库，操作台控制器以及操作台电子标签读写器等。系统增加一台WEB服务器，主要用于发布系统，是局域网用户通过浏览器直接查看库房状态以及工具情况。为保证库房管理系统信息安全，WEB服务器前端应增加防护墙装置。系统采用大型关系数据库，配有不间断电源（UPS），并且数据库软件会定期自动备份，保证系统数据可靠性。项目实施中不需要的功能均预留接口，后期库房投运后，若有需要可以方便添加功能。

1.1 硬件系统构成

本系统以高性能服务器用作现场控制主机，配以各功能模块来实现监测和控制功能。输入监测部分采用硬件独立温度、湿度和烟雾报警控制，并配有RS485通讯接口，实现与上位机的通讯。输出部分的湿度控制系统主要是通过执行单元采集温湿度数据并进行自动分析后，分别控制除湿机、加热器、排风机，来实现温湿度控制的目的，并且可与公司及相关部门实现远程信息共享及分级管理。工具监测部分加入了自主研发的RFID一对一识别系统，可以做到每件工器具的精准定位。门禁与识别系统可以给相关人员分配一个唯一的账号，给相关人员配置RFID 卡，类似于身份证，该卡用于刷卡出入门禁，借用工具等。使用人员可通过该账号通网页浏览器或工作台库房管理软件登录系统，开展相关操作。视频监控系统在工作人员不进入现场的情况下，可对库房内的情况进行实时监控，并可360度旋转，对库房进行实时录像，在夜视情况下，也可以拍摄到黑暗环境下的影像。在库房布线时内部网线、库房数据线和绝缘导线应分别隔离布置，所有线路都应穿在耐热防火型PVC管材内进行布置。照明系统和控制系统电源分离，设置专用电源控制箱。若控制系统出现故障检修时，照明不会受影响。

1.2 软件系统构成

带电作业工具库房智能监控系统采用了先进的软件集成技术和数据库技术，工器具管理系统使用B/S结构技术进行开发[2]，对系统数据进行采集、统计、分析、网络响应及服务，分为数据库服务器、应用服务器和客户端。进而有效的提高电力作业管理系统的效率，对带电作业工作来说也有重要的意义，保障带电作业的安全，也能够更好的预防带电作业安全事故的发生。软件系统的应用是电力行业发展的重要动力，能够进一步规范电力行业的运营与管理。系统功能软件包括库房管理软件，基础后台软件，WEB服务器软件以及多个库房子屏或立式操作台软件构成。基础后台控制软件完成底层全部采集控制功能，无人值守模式，原则上不用操作。库房管理软件安装与库房操作台上，给库管或借用工具人员使用，子屏及立式操作台用于显示窗口的扩展（如库房门口），应用服务器软件安装在服务器上，WEB 服务器，网络内其他计算机、iPad 等可以通过网页浏览查看库房状态，访问权限可以配置。

2 系统关键技术及解决方案

2.1 RFID技术的应用

本文设计的带电作业工具库房智能监控系统，加入了自主研发的RFID一对一识别系统。RFID是当前项目管理过程中常用的技术，无线射频识别技术，中能够对数据进行标签识别，在电力库房的管理过程中，该系统的应用，能够提高电力库房管理的准确度。RFID射频扫描实现工器具自动清点技术和“典型作业项目”功能[3]，可以做到每件工器具的精准定位，出库入库做到零失误。库房在实施过程中，会根据工具类型给每一种工具选择一款合适的RFID 电子标签，并建立一一对应关系，构建底层工具信息数据库，实现工具的唯一识别。库房货架上每一个工具存放位置，配套安装RFID 高频读卡器，用于对工具的识别和管控，因此，系统会自动详细记录每一件安全工具从第几个货架的底基层借走，归还到具体什么位置上。库房综合管理系统还提供了多种方式对工具进行查询和管理。

2.2 工作票审批制度

在安全工器具及旁路作业工具借用归还方面，系统支持两种使用模式。一是身份授权型，一是申报审批型。身份授权型指符合借用资格的人员，每人发放一张身份识别卡（唯一），该卡具有门禁通行和工具借用功能，借用工具时，取下符合借用条件的工具后，用身份卡刷一下相应工具读卡器，相当于告知系统是谁借用了这个工具，从而自动完成工具出库工作，系统自动详细的记录何人何时从库房哪个位置领用了什么工具。工具归还时，只要按规定把工具摆放到位即可，系统自动完成归还入库工作。这种模式下，对工具使用人员自主性依赖性较强。申报审批型严格控制工具借用人员权限，所有操作必须审核审批后方可执行。

工作审批流程如图1所示，其中RFID 存储卡作为媒介，在工作单审批流程中发挥了重要作用。借用工具人员在操作台上查询工具库房并生成借用审批单（工作单或工作票），并通过桌面操作台读写器把审批单保存到卡上。携带卡交给审批负责人，操作票可以被终止，若审核通过后，该卡成为授权卡，具备门禁通行，工具借用等能力。一方面，使用人员自行借用工具，另外，授权卡可以反馈给操作控制台，由系统推荐工具清单，此时，工具探头读卡器绿色的灯会快速闪烁，

提示借用人员取用。借用工具完成后，系统后台会根据实际领用情况生产执行详情，打印并由借用人员签字留存。

3 结论

本文设计的带电作业工具库房智能监控系统具有集约、智能和节能的特点，综合采用数字传感、计算机网络、RFID等先进技术，可以对库房内各种设备的状态及参数进行实时测控，实现了工具器从到货检验、入库、出库和库存盘点等数据的采集与管理。利用门禁与识别系统加强对工具库房的权限及出入管理，提高了效率及可靠性，降低了由于管理不到位而造成的经济损失，直接创造相应的经济效益。在设计理念、库房形式和结构上对传统库房进行了较大的创新和改变，在满足国标的前提下，具备减少土建投资、室内装修、设备投入和能源消耗的优势。智能监控系统能够满足电力系统标准化的设计要求，性能可靠、功能完善、界面友好，有较高的安全、经济效益，具备广阔的推广应用前景。

参考文献：

[1]梁华贵.智能化带电作业工具库房管理系统探析[J].中国电力教育，2012（30）：116，121.

[2]王向辉，冯卫军，张少敏.基于RFID 的供电企业安全工器具管理系统的设计[J].山西电子技术，2012（01）：37-38.

[3]左新斌，邹宗峰，鞠振，徐勤山，张晓川，李士动.带电作业工器具智能库房研究[J].电力信息化，2016（03）：45-47.