机电设备维保用智能工具箱设计研究

许相凯 张守春 张超

摘 要：本文针对工业现场机电维保人员随身携带的工具、仪器等杂物较多，容易出现工具不齐备耽误作业时间、工具遗留现场引起运营安全等问题，提出了一种机电设备维保用智能工具箱方案，具备验证开锁、远程监控、工器具查点、电源及WIFI热点供应、GPS定位、远程音视频协作、漏电探测、应急照明功能，实现机电维保的信息化、数字化、智能化，提高了现代化维保作战水平。

关键词：机电设备;维保;智能工具箱

在工业现场场合，通常使用工具箱随身携带工具、仪器等杂物。然而现有工具箱仅仅用于收纳工器具，无法获取工器具的使用情况，当存在工器具未装进工具箱时，无法提醒用户，给现场设备的安全运行带来极大风险。传统的工具箱只能收纳工具， 但是工具在箱内存放凌乱， 对于普通工具影响不大，但是对一些高精度的量具、刀具则会容易造成损坏[1]。随着信息化、数字化、智能化维保需求的发展，现有工具箱无法满足常规的远程协作、现场取证、安全检测等功能。

鉴于上述问题，本文采用RFID射频技术、GPS导航定位技术、WIFI无线通信技术、视频监控技术等，开发了机电设备维保用智能工具箱。

1设备组成

工具箱由箱体结构、防震泡棉模型、功能电路构成。工作温度-20℃～60℃、防护等级IP65，待机时长2个月。

1.1箱体结构

箱体外形尺寸为60cm×35 cm×24cm（长×宽×高），配备顶部手提把手、侧面手提把手、可伸缩拉杆、普通滚轮和轨道滚轮。采用如下翻盖结构，上盖部分放置功能电路，下盖部分放置防震泡棉模型及工器具。

1.2防震泡棉模型

工器具按照使用频度依次放置在上、中、下三层。

1.3功能电路

功能电路包括主控制器、显示屏、蜂鸣器、USB供电输出口、DC24V可调电源输出口、磁吸锁、电源输入及输出接口、电池及管理电路、RS232转WIFI模块及天线、RFID阅读器及天线、GPS接收器及天线、WIFI路由器及天线等。

2设备功能

工具箱功能如下。

2.1验证开锁

通过钥匙标签打开电磁锁、允许开箱，防止非法人员取用工器具。

2.2远程监控

配备微信公众号和Web客户端两种远程监控方式，设备管理员可查阅所有工具箱的状态信息，领用人可查阅所領用工具箱的状态信息。当工具箱出现电量不足、流量不足、工器具遗漏等异常情况时，可实时推送告警信息。

2.3工器具查点和遗漏提醒

关闭后工具箱自动查点设备，发现遗漏后通过蜂鸣器、微信公众号和Web客户端推送告警信息。

2.4 DC5V电源和WIFI热点供应

提供DC5V供电输出和WIFI热点，便于长时间户外作业，可同时对3部USB接口手机进行充电。

2.5 DC24V及可调电源供应

提供独立的DC24V和（2～22V）可调电源供电输出，便于非标设备的供电。

2.6箱体定位

能够自动获取GPS位置和时间信息，校正主控器时空基准。

2.7远程音视频协作

配备可移动摄像机，支持红外夜视，支持语音对讲，支持远程手机调阅视频和云台控制，实现本地、远程协同维保。

2.8实时录像取证

配备本地存储设备，能够实时录存视频信息，便于现场状态和作业情况的记录。

2.9现场数据记录

配备串口转WIFI模块，当需要监控或记录电气设备串口数据时，可通过笔记本电脑和手持终端连接工具箱专用WIFI，无线收发数据。

2.10漏电探测

配备漏电探测棒，用于高压作业前检测设备是否带电，确保作业人员安全。

2.11应急照明

配备应急照明灯，便于在夜间或光线较弱的空间作业。

3使用步骤

3.1领用点检

设备管理员发放工具箱和钥匙标签→领用人使用钥匙标签开锁、打开工具箱→打开内置电源开关→通过触控屏确认剩余电量→关闭工具箱、工具箱锁定→3s后系统清点工具，若工具齐全则蜂鸣器发出一次“滴滴”提示音，若工具欠缺则通过蜂鸣器发出连续“滴滴”提示音→再次使用钥匙标签开锁、打开工具箱→通过内置触控屏输入工号并点击“领用”。

3.2工具使用

领用人使用钥匙标签开锁、打开工具箱→可手动打开DC24V可调电源、DC5V电源、WIFI热点供应→多次取放和使用工具（期间若关闭工具箱，需要使用钥匙标签再次开锁、打开工具箱）→关闭工具箱，工具箱锁定→3s后系统清点工具，若工具齐全则蜂鸣器发出一次“滴滴”提示音，若工具欠缺则通过蜂鸣器发出连续“滴滴”提示音→系统自动关闭DC24V可调电源、DC5V电源、WIFI热点供应。

3.3归还点检

由设备管理员通过微信公众号和Web客户端确认工具齐全→领用人使用钥匙标签开锁、打开工具箱→点击“归还”→断开内置电源开关→关闭工具箱。

4结论

本文采用RFID射频技术、GPS导航定位技术、WIFI无线通信技术、视频监控技术等，开发了机电设备维保用智能工具箱，能否有效规避工业现场工器具遗漏风险，实现机电维保的信息化、数字化、智能化，提高了现代化维保作战水平。

参考文献：

[1]毕杨，宋飞，王轩.一种航空维修工具智能管理系统的设计与实现[J].计算机技术与发展，2020，30（07）：199-203.

作者简介：

许相凯，硕士，工程师，从事轨道交通机电产品系统开发及软件设计。