摘要：针对变电站钥匙管理混乱、钥匙使用得不到有效监控、借还钥匙无台账等严重问题，本文开发了一种新型变电站备品备件钥匙箱。本文所开发的钥匙箱采用身份识别技术和GSM技术相结合的方式，能够记录钥匙取用人的姓名、取用时间、被取用的钥匙类型、归还时间等综合信息，在无人值守的情况下实现变电站钥匙的有效监管。钥匙箱引入身份识别技术，根据要求设置相应权限，避免了工作人员错认设备、误入间隔的可能性。试验结果表明：本文开发的新型备品备件钥匙箱能够在无人值守的情况下实现钥匙使用回收率达到100%，提高了变电站日常管理的信息化水平，有效减少了钥匙管理不当带来的安全隐患。
关键词：变电站；钥匙箱；身份识别；钥匙管理
引言
我国电网发展迅猛，变电站数量逐年增加，变电站钥匙数量也随之增多。随着智能电网水平的提高，对变电站钥匙使用的规范性、保密性、安全性要求越来越高，根据《国家电网有限公司电力安全工作规程》，目前变电站钥匙管理还存在以下问题：1、现如今钥匙多为人工管理，取用或者归还钥匙都得先找到钥匙管理人员，劳动强度大，降低了工作效率；2、变电站钥匙管理手段落后，错拿钥匙、丢失钥匙的现象时有发生；3、电力工作人员钥匙使用权限不够明确，钥匙使用得不到有效监控，增加了工作人员错认设备、误入间隔的风险。4、借还钥匙无完善的台账记录，对拿取、归还钥匙没有详细记录，对拿取人也无法确认其身份，不能实现对钥匙的使用全过程的追踪，无法确定责任，存在安全风险。
本文针对变电站钥匙管理混乱、钥匙使用得不到有效监控、借还钥匙无台账等严重问题，设计并实现了一套新型变电站备品备件钥匙箱。该钥匙箱以STC89C52单片机作为控制芯片，采用身份识别技术和GSM技术相结合的方式，提高了变电站钥匙管理的规范性、安全性，实现了变电站日常管理的智能化、信息化。
1钥匙箱总体技术方案设计
1.1钥匙箱技术方案
新型变电站备品备件钥匙箱由钥匙箱体、控制系统和通信系统三部分组成。钥匙箱体存放变电站主控室、高压室、站用电室、机构箱等小室的钥匙；控制系统包含液晶显示屏、身份识模块、处理单元、数据存储单元等模块，液晶显示屏可以提供人机交互，对控制系统进行配置查询、更改。通信系统由GSM模块组成，主要实现变电站无人值守的情况下，对工作人员取用钥匙实现全过程追踪，避免钥匙丢失无法确定责任。控制系统与液晶显示屏、通信系统均通过RS485总线方式通讯，具有成本低、数据传输误码率低等特点，能够满足通信要求。新型变电站备品备件钥匙箱系统架构。
1.2 钥匙箱功能介绍
本文开发的新型变电站备品备件钥匙箱主要功能如下：
（1）钥匙箱能够按照变电站各室的安全级别、钥匙种类将钥匙整齐存放于柜体内；
（2）管理人员可根据要求设置系统参数，包括设定钥匙取用时间范围、钥匙借用权限等；
（3）指纹识别系统按照权限进行钥匙借用，并将钥匙取用人、取用时间、被取用的钥匙类型、归还时间等信息保存至数据存储单元。
（4）钥匙一旦借出，GSM单元能将借用人姓名、借用时间等关键信息远程发送给钥匙监管人员（变电运维值班负责人），如果出现违规借用钥匙，直接发送报警信息。
（5）工作人员通过液晶显示屏可以查看钥匙借用状态，钥匙监管人员输入密码后可查看所有钥匙的借用、归还记录。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2 钥匙箱的硬件设计
2.1微控制器选型
微控制器的是整个控制系统的核心元件，其性能与钥匙箱的控制效果直接相关，可靠性和开发成本也是选择微控制器类型的重要因素。综合考虑，本文先用STC89C52单片机作为控制芯片，该芯片具有开发成本低、接入外部设备简单、数据运算快等特点，广泛应用于小型自动化系统、微控制系统和对功耗和成本敏感的领域。
2.2数据存储单元
数据存储单元是用于存储钥匙借用状态、取用人姓名、取用时间、被取用的钥匙类型、归还时间等信息，便于管理人员查询钥匙借阅记录，形成钥匙借还电子台账。变电站环境复杂应选用数据调用快、不会因断电而丢失数据、可靠性高的半导体存储元件。因此本文选用AT45DB321D Flash半导体存储芯片，该种芯片读写速度快，满足钥匙箱数据存储单元的应用要求。
2.3 液晶显示屏
液晶显示屏用于显示钥匙箱的状态信息，包括钥匙箱的运行状态、各类钥匙的借用状态，管理人员可查询钥匙借用、归还记录。管理人员还可以通过液晶显示屏设置钥匙箱的各项参数，以满足用户使用要求。本文选用无源被动矩阵式LCD液晶显示屏，该种显示屏多应用于户外强光照射环境，具有显示对比度高、屏幕画面清晰，功耗小等优点。
3 钥匙箱软件设计
钥匙箱软件设计是实现变电站钥匙智能化管理的更要环节。钥匙箱的软件程序采用模块化设计，包括钥匙借用程序和归还程序两部分，分别进行编写、调试。借用钥匙时，借用人员自行打开钥匙箱列表，勾选需要借用的钥匙，若钥匙已被其他人员借用则无法被再次选中。通过指纹识别单元对钥匙借用人员进行身份识别，程序自动判断所借用钥匙是否符合相应权限，若不符合则需要与钥匙管理人员联系，若符合权限要求，系统自动记录钥匙借用人员信息，并发送给钥匙监管人员（变电运维值班负责人）的移动终端，钥匙借用流程。归还钥匙时，通过显示屏在钥匙归还列表中选取需要归还的钥匙，此时为了防止钥匙放置错误，仍需要进行指纹识别，处理单元自动判断是否为符合权限的人员，若不符合，需要归还人员与钥匙监管人员取得联系，若符合权限要求，数据存储单元自动记录钥匙归还时间、归还人姓名等信息。归还对应位置的钥匙，钥匙借用状态发生改变，并通过GSM模块远程向钥匙监管人发送钥匙归还信息。钥匙归还流程。
4 试验结果分析
钥匙箱性能测试是检测其功能是否满足设计要求的关键步骤。本文所采用的试验方法将研制的新型变电站备品备件钥匙箱在东营市220kV东城变电站、220kV胜利变电站、110kV博昌变电站三个变电站为期三个月的变电站现场应用。
试验结果表明，三个变电站钥匙使用回收率均达到100%，远程智能移动终端也能够可靠接收钥匙借用、归还信息，满足变电站备品备件钥匙箱的功能要求和技术要求，提高了变电站运行管理水平。
5 结论
本文针对变电站钥匙管理混乱、钥匙使用得不到有效监控、借还钥匙无台账等严重问题，通过多种技术的融合，进行了变电站备品备件钥匙箱的研究，得出如下主要结论：
（1）本文研制了一套新型变电站备品备件钥匙箱，包括钥匙箱柜体、控制系统和通信系统三部分。
（2）设计的钥匙箱能够记录钥匙取用人的姓名、取用时间、被取用的钥匙类型、归还时间等综合信息，提高了变电站日常管理的信息化水平。
（3）设计的钥匙箱能够通过GSM模块将钥匙借用、归还信息实时、远程传送给钥匙监管人（变电运维值班负责人），实现了变电站钥匙管理的智能化、信息化。
参考文献
[1]张震宇，管帆，赵振波.一种智能化钥匙管理系统的设计[J].浙江科技学院学报，2012，24（3）：217-221.
[2]郑蔚，杨毅，张云霞.一种新型的变电站机柜门锁方案[J].浙江电力，2006（4）：74-76.
[3]马耀忠.智能钥匙管理柜系统的应用解决方案[J].电力设备.2017（2）.
[4]姜姗，周浩.基于iButton信息纽扣的智能钥匙柜管理系统研究[J].2015（2）
论文作者:王云涛,李德旺,郑金波,武广斌,武历忠
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第11期
论文发表时间:2019/10/24
标签：钥匙论文; 变电站论文; 本文论文; 单元论文; 时间论文; 台账论文; 人员论文; 《科学与技术》2019年第11期论文;