智能安全工器具管理及状态监测系统的制作方法

1.本发明涉及器具管理状态监测技术领域，具体为智能安全工器具管理及状态监测系统。


背景技术：

2.随着我国现代工业的快速发展，人民的生活质量也得到了极大的提高，而电力工业作为现代工业发展的基础能源产业，在近年来得到了快速发展，多年以来，变电站安全生产事故屡见不鲜，电力员工因电力相关安全工器具管理不善、违章使用临时接地线不断造成严重的安全隐患和安全事故，给供电公司的安全管理带来极大的挑战，经过我们实地走访、调研，传统的安全工器具管理方法只能提供基本的工具存放功能，安全工器具的动态管理受人力资源不足等因素无法做到精确地借用、归还，全寿命周期分析管控以及试验情况实时跟踪管理，给安全生产管理带来重大的隐患风险，对安全工器具进行规范管理是迫切需要的，通过现代的物联网、大数据、人工智能等科技手段提升管理效率、规范管理行为势在必行，变电站安全工器具智能管控系统的升级换代是必然的趋势。
3.现有的安全工器管理可以大概分为以下几种情况：一、目前安全工器具管理主要采用人工管理和条码管理相结合的方式，人工管理方式效率低、错误率高，出入库大部分还是通过纸张手工记录，漏记、错记情况普遍；工器具由于错拿、私自借出，也造成大量不必要的浪费和损坏；二、安全工器具定期试验的意识较为淡薄，缺乏保养和维护，给电网的安全生产带来巨大隐患；三、无法对工器具的使用情况进行统计，无法对工器具的健康状态进行评估；四、安全工器具使用过程中缺乏必要的监管，临时接地线错挂或者带接地线送电都会造成极大安全生产事故，因此，本领域技术人员提出了一种智能安全工器具管理及状态监测系统。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了智能安全工器具管理及状态监测系统，解决了现有电力作业工具器监管效果差和对工器状态不方便进行管理的问题。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：智能安全工器具管理及状态监测系统，包括应用层、服务层、传输层、感知层，所述应用层用于管理人员或者使用者可以通过应用软件对物料进行管理以及状态监控，同时管理人员和使用者也可以通过app对物料和安全工器进行实时查询，所述服务层用于实时位置计算引擎、网络管理、基站位置数据库、物料数据库、数据记录、检索、设备注册、登录、移动网接入等，所述传输层用于定位基站布线、供电、组网、控制策略、高精度同步等，所述感应层用于无线定位、低功耗控制等。
6.优选的，所述应用层包括安全工器管理及状态监测管理平台和接口中间件，所述安全工器管理及状态监测管理平台上分别设置有短信接口、大屏接口、预警接口和其他接口，所述接口中间件与安全工器管理及状态监测管理平台通信连接，所述接口中间件上分别设置有视频接口、告警接口、uwb定位引擎。
7.优选的，所述应用层还包括app管理平台，所述app管理平台的功能分别设置有查看、查询、提醒、预约、管理、巡检、授权等功能，所述查看功能用于查看到访库房人员，所述查询功能用于查询工器具出入库记录、未归还工器具、工具器日志台账、工器具仓库统计等功能，所述提醒功能用于到期过期试验以及报废、未归还工具器的提醒，所述预约功能用于工具器领取预约，所述管理功能用于消耗品出入库管理作业，所述巡检功能用于工器具定期的巡检作业，所述授权功能用于按照级别开放功能权限。
8.优选的，所述感知层包括定位基站，所述定位基站由网络通信模块、低功耗嵌入式主板或者单片soc、供电装置、测距模块和天线组成，所述供电装置分别与低功耗嵌入式主板或者单片soc以及测距模块电性连接，所述低功耗嵌入式主板或者单片soc与网络通信模块通过无线网络相连接，所述测距模块与天线通过连接线路相连接。
9.优选的，所述感知层还包括移动标签，所述移动标签由mems传感器、低功耗单盘soc、供电装置、测距模块和天线组成，所述供电装置分别与低功耗单片soc和测距模块电性连接，所述低功耗单片soc与mems传感器电性连接，所述测距模块与天线通过连接线路相连接，所述低功耗单片soc与测距模块通过无线网络相连接。
10.优选的，所述传输层可采取的实现方式有wifi无线网络、poe以太网、工业现场网络、专用无线通信网络、融入现有网络等几种实现方式。
11.本发明提供了智能安全工器具管理及状态监测系统。具备以下有益效果：
12.1、本发明通过对工器具进行精细化管理，记录安全工器具实验日期，依据现有各种不同种类安全工器具试验周期做到提前预警管理，科学的生成工器具报废和预采购计划，从而实现对安全工器具的全寿命周期安全状态管控的效果。
13.2、本发明通过采用uwb定位技术进行精确定位，定位精度可达到10-100cm，实现重要工器具的实施追踪和报警，能够大范围、实时地掌握它们的状态、位置、使用情况，保证人员和电网的安全运行。
14.3、本发明通过利用低成本无源rfid技术，根据公司统一编码规则对每个电力安全工器具安装rfid标签，实现身份唯一性编码，对所有安全工器具都可以方便地做全资产周期的查询、管理，极大方便了电力系统员工的使用。
附图说明
15.图1为本发明的系统层次框架示意图；
16.图2为本发明的定位基站架构示意图；
17.图3为本发明的移动标签架构示意图；
18.图4为本发明的定位基站场景布置示意图；
19.图5为本发明的感知层位置服务功能示意图；
20.图6为本发明的应用软件接口示意图；
21.图7为本发明的应用层软件界面示意图；
22.图8为本发明的应用层软件功能示意图；
23.图9为本发明的安全器具管理功能示意图；
24.图10为本发明的后台监控界面示意图；
25.图11为本发明的后台监控界面示意图。
具体实施方式
26.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实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
27.实施例：
28.如图1-11所示，本发明实施例提供智能安全工器具管理及状态监测系统，包括应用层、服务层、传输层、感知层，应用层用于管理人员或者使用者可以通过应用软件对物料进行管理以及状态监控，同时管理人员和使用者也可以通过app对物料和安全工器进行实时查询，服务层用于实时位置计算引擎、网络管理、基站位置数据库、物料数据库、数据记录、检索、设备注册、登录、移动网接入等，传输层用于定位基站布线、供电、组网、控制策略、高精度同步等，感应层用于无线定位、低功耗控制等。
29.目前，常用的定位技术有gps定位，无线传感器网络(zigbee、rfid)定位，短距通信系统(wifi、基站)定位，光学图像定位，超声波定位以及近几年发展起来的超宽带(uwb)定位，这些技术的主要特性见表1所示。
30.表1常用定位系统的特性对比
[0031][0032]
通过以上对比分析，可以知道：gps/bd卫星定位技术，不能用于室内，若得到高精度的厘米级定位需采用卫星差分系统，差分系统需额外支付服务费用；短距无线通信系统(wifi、zigbee)，利用rssi(接收信号强度)值进行定位，从原理上来说其精度较低，易受干扰，且指标不稳定；光学成像和超声波定位太复杂，成本太高；通信基站定位精度太差，rfid技术需感应作用距离太近，获取的位置数据不具备使用价值。
[0033]
超宽带技术(uwb)通信技术，具有隐蔽性好、抗多径和窄带干扰能力强、传输速率高、系统容量大、穿透能力强、功耗低、系统复杂度低、定时精度高等一系列优点，是近几年最具有竞争力和发展前景的技术之一，被广泛用于短距通信和精确定位领域。该技术逐步进入实用阶段，是物联网的优选技术，非常适用于本系统感知层的设计。
[0034]
如图6所示，应用层包括安全工器管理及状态监测管理平台和接口中间件，安全工器管理及状态监测管理平台上分别设置有短信接口、大屏接口、预警接口和其他接口，接口中间件与安全工器管理及状态监测管理平台通信连接，接口中间件上分别设置有视频接口、告警接口、uwb定位引擎。
[0035]
如图9所示，应用层还包括app管理平台，app管理平台的功能分别设置有查看、查询、提醒、预约、管理、巡检、授权等功能，查看功能用于查看到访库房人员，查询功能用于查询工器具出入库记录、未归还工器具、工具器日志台账、工器具仓库统计等功能，提醒功能用于到期过期试验以及报废、未归还工具器的提醒，预约功能用于工具器领取预约，管理功能用于消耗品出入库管理作业，巡检功能用于工器具定期的巡检作业，授权功能用于按照级别开放功能权限，手机app管理功能主要对工器具进行远程管理，可远程一键查询记录各信息，并对设备进行控制，不管在任何地方，都可以通过网络了解安全工器具的出入库动态信息。真正做到使用目标清晰，所有记录有据可查。
[0036]
同能实现每一件工器具在取用时，pc应用软件的所有信息与手机app同步，对所有安全工器具的使用情况、到期、过期、试验信息可实时提醒，从而避免了由于安全工器具管理不当所存在的安全隐患。所以，智能安全工器具管理系统与手机app管理平台形成一个使用和监督为一体的管理模式。
[0037]
如图2所示，感知层包括定位基站，定位基站由网络通信模块、低功耗嵌入式主板或者单片soc、供电装置、测距模块和天线组成，供电装置分别与低功耗嵌入式主板或者单片soc以及测距模块电性连接，低功耗嵌入式主板或者单片soc与网络通信模块通过无线网络相连接，测距模块与天线通过连接线路相连接，在现场进行使用的时候，将定位基站布置于监控区域，成网格状布局于室外或室内。每个定位基站的作用距离为50-100米，视功能需求和现场环境情况具体确定，定位基站布置场景示意参考图4。
[0038]
如图3所示，感知层还包括移动标签，移动标签由mems传感器、低功耗单盘soc、供电装置、测距模块和天线组成，供电装置分别与低功耗单片soc和测距模块电性连接，低功耗单片soc与mems传感器电性连接，测距模块与天线通过连接线路相连接，低功耗单片soc与测距模块通过无线网络相连接，在进行使用的时候，可以将动标签固定于安全工器具，以一定的频率发送信号给定位基站接收，定位基站解析出时间和信号特性，通过通信网络传输给定位解算引擎软件，进行标签位置的实时解算。
[0039]
如图5所示，通过定位基站的布局和定位解算引擎软件的共同作用，感知层可实现移动标签的存在性检测、走道的一维定位和区域的二维定位，为应用层提供位置服务。
[0040]
如图6-8所示，管理平台应用软件能够实现与现有智能安全工器具管理系统形成无缝连接，实现安全工器具的管理和工器具状态的监控两大功能。
[0041]
传输层可采取的实现方式有wifi无线网络、poe以太网、工业现场网络、专用无线通信网络、融入现有网络等几种实现方式，传输层用于服务层与定位基站(及其他需融合的系统)间的数据交互。
[0042]
对本系统而言，传输层应具备的主要特点是：定位基站与服务层的数据量不大，可靠性和实时性要求高。
[0043]
传输层可采取的实现方式有：
[0044]
一、wifi无线网络
[0045]
无线网络无需现场布线，定位基站需具备wifi组网功能，当并发通信时，网络实时性能下降。需为定位基站配备供电设备。
[0046]
二、poe以太网
[0047]
需现场布线，配置多级poe网络交换机，网络通信稳定，可靠性高。不需专门为定位
基站配备供电设备。
[0048]
三、工业现场网络或专用无线通信网络
[0049]
采用工业现场网络或专用无线通信网络，时专用系统，成本低，通信稳定，能覆盖1-2km范围。定位基站需具备相应网络接口，需配备供电设备。
[0050]
四、融入现有网络
[0051]
若布置该系统的环境具备可利用的通信网络，该方式成本最低经济性最好，但需现场实际调试，存在一定技术风险。
[0052]
通过以上分析，系统传输层的设计比较灵活，能因地制宜可以根据具体实施现场采取最优方式。
[0053]
智能安全工器具智能标识管理模块的研究及应用利用物联网技术、uwb定位技术、rfid识别技术以及统一规划和管理的后端智能云平台，实现对站内现场接地线的位置、状态的监控，对传统安全工器具存储环境监控、台账管理、预防性试验管理、使用人员管理。并结合以实景地理位置信息系统为基础的监控管理平台使智能接地线的位置、状态信息表现更真实、丰富、具体、全面，显著提高安全监察部门管理的效率和可靠性。系统的应用减轻了人员的工作压力，提高了工作效率，同时保证了输电系统的可靠稳定运行，经济效益和社会效益显著。
[0054]
通过智能化的工器具智能管理系统，可以给以下几个方面带来提升：
[0055]
1、安全生产：可以对工器具的健康状态进行科学的评估，可以对工器具的试验周期进行管理，可以对临时接地线的安装位置进行追踪和报警，大幅度降低安全生产隐患。
[0056]
2、降低成本：对工器具的出入库严格管理，杜绝工器具的私拿私用，降低工器具的损耗；对工器具全面统计和调配，可以全面统筹工具的使用，增加工器具的使用效率，减少工器具的数量；科学评估工器具的健康情况，制定合理的工器具报废和采购计划，降低采购成本。
[0057]
本发明利用物联网技术、uwb定位技术、rfid识别技术以及统一规划和管理的后端智能云平台，实现对站内现场接地线的位置、状态的监控，对传统安全工器具存储环境监控、台账管理、预防性试验管理、使用人员管理。
[0058]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。