（广东电网有限责任公司肇庆供电局 526100）
摘要：按照防误管理规范，变电站五防解锁钥匙箱，存放解锁钥匙及工具。原机械锁结构的，由五防专责到现场开箱取出解锁钥匙，完成解锁/开锁操作。肇庆局一百多个变电站，散落于各个县市区，完成一次开锁需要超过2个小时，工作效率低。研究小组利用技术上的创新，研制了一款基于固话DTMF技术的远程控制五防解锁钥匙箱，只需要远程遥控即可实现解锁钥匙授权，同时开发了手机端管理APP，提高了工作效率，降低了人力成本，从而提高企业的经济效益和社会效益。
关键词：五防解锁；远程控制；DTMF（双音多频）；APP
中国南方电网防误管理规范，每一个变电站均安装一个五防解锁钥匙存放箱，该箱子主要存放五机械防解锁钥匙、五防电气解锁钥匙、跳步锁码等五防解锁工具。钥匙箱平时使用机械锁锁具上锁，箱门钥匙存放在五防管理员处。当电气设备需要紧急解锁或开锁时，需要完成对应的申请流程后，由五防专责携带钥匙至现场打开钥匙箱，取出解锁钥匙，才能完成解锁/开锁操作。肇庆供电局共有一百多个变电站，散落分布于肇庆各个县市区，因此每次申请开锁均要五防专责到现场开锁，等待时间长，经常需要2个小时才能到达现场，影响工作效率。日常工作需要进行大量的开锁工作，迫切需要研发一款具备远控功能五防解锁钥匙箱，取代传统钥匙箱。
目前实现五防解锁钥匙箱远程控制的主流技术，方案：1、基于4G物联网无线网络无线遥控控制五防解锁箱，优点是无须布置有线网络，改造成本低，但是4G网络在边远变电站覆盖效果差、运行维护成本高；方案：2、有线宽带IP网络控制五防解锁箱，优点是信息 通道稳定且速率高，可以实现更多的扩展功能，但是需要依赖第三方云服务，重新布置网络投入费用高、运行安全性及可靠性低，造价贵。以上两种方案在变电站中应用还是不能够实现安全、高效、低成本的要求。
在此背景下，我们自主研发了一个基于固定电话网络DTMF（双音多频）传输控制的五防解锁钥匙箱，实现操作简单，利用变电站现固话线路可靠性高、后续无需运行费用、造价成本低等优点。DTMF（Double Tone MulitiFrequency，双音多频）作为实现电话号码快速可靠传输的一种技术，它具有很强的抗干扰能力和较高的传输速度，因此，可广泛用于电话通信系统中。但绝大部分是用作电话的音频拨号。另外，它也可以在数据通信系统中广泛地用来实现各种数据流和语音等信息的远程传输。DTMF是用两个特定的单音频组合信号来代表数字信号以实现其功能的一种编码技术。两个单音频的频率不同，代表的数字或实现的功能也不同。这种电话机中通常有16个按键，其中有10个数字键0～9和6个功能键*、#、A、B、C、D。由于按照组合原理，一般应有8种不同的单音频信号。因此可采用的频率也有8种，故称之为多频，又因它采用从8种频率中任意抽出2种进行组合来进行编码，所以又称之为“8中取2”的编码技术。根据CCITT的建议，国际上采用的多种频率为687Hz、770Hz、852Hz、941Hz、1209Hz、1336Hz、1477Hz和1633Hz等8种。用这8种频率可形成16种不同的组合，从而代表16种不同的数字或功能键
我们选择了以STC 15W202S单片机为控制核心，利用DTMF发送／接收一体芯片HT9170D和有线电话网实现远程控制技术方案，控制模块包括振铃检测、自动摘机、控制输出等电路组成。HT9170D是HOLTEK公司生产，该芯片集成度高，内部含有一个带增益可调放大器的DTMF接收器和一个DTMF发送器。接收器采用集频带分离滤波器和数字解码为一体的结构形式。其中滤波电路采取高频群和低频群两个六阶开关电容滤波器，解码采用数字计数器技术来确定输人DTMF信号的频率，并译成4位二进制码。发送器采用开关电容D／A变换器，可发出16种双音多频DTMF信号。接收部分用于完成DTMF信号的接收、分离和译码，并以4位并行二进制码的方式输出。本次开发是利用DTMF技术传输编译的密码及控制命令，实现数据传输。
该方案技术成熟可靠、控制模块价格相对较低。该方案利用局固话线路传输，信号稳定性好，无需重新布置网络，节约改造成本。在长期运行中，不需要缴纳月租、通话费用等使用成本，后期运行维护费用低，该方案能够很好实现开发目的。将原来的机械箱门挂锁改造为内置电磁锁，箱内增加这个控制模块，控制模块连接至站内的行政固定电话网络，实现远程控制控制箱门的开关门。通过控制模块的继电器控制电磁锁的分合闸实现箱门的远程控制。五防管理专责只需要使用手机或固定电话，拨打该五防解锁钥匙箱的固话号码，输入正确管理员密码后，即可远程控制授权打开钥匙箱门。电路原理示意图及控制模块实物如下：
2018年10月，该项目研发样品成功，在肇庆供电局变电站中投入试用，实现五防解锁钥匙箱的远程遥控，在优化了单片机的程序，提高了检测固话来电波形的自动接听摘上面的兼容性，在多个不同变电站中均能稳定可靠运行。为解决大面积推广后，集群管理及控制问题，我们开发安卓系统手机端APP；由于每一个五防解锁钥匙箱对应连接至一条固定电话线路，对应一个电话号码，且每个箱子都设置了一个不同的登陆控制密码，在五防专责操作使用中，便利性不够好，每次操作需要查询下记录文档。因此我们开发一个管理及控制手机端APP---五防开锁助手，用于编辑各站的信息，记录电话号码、登陆密码，保存开锁操作记录等信息，很好的解决大面积推广后，集群管理及控制问题。
截至2019年3月，已完成肇庆供电局116个变电站技术改进推广，全局所有变电站均已实现五防解锁钥匙箱的远程遥控，达到预期改造效果，目前运行稳定可靠。变电站运维策略中，每月均需要对户外机构箱进行开箱防潮检查，每月均需要申请开锁操作。技改为远控五防解锁钥匙箱后，五防管理所只需要在手机端打开手机APP，然后拨打五防箱的固定电话号码，输入正确密码后，即可完成开箱操作，再结合微信的现场工作图片反馈，开锁时间大幅度缩短至3分钟即可完成，工作效率提升97%。也为设备A修需要现场申请开锁的工作，提供了很好的便利性。自从远控五防解锁钥匙箱投入使用后，申请解锁/开锁流程快捷便利，规范了五防解锁钥匙的使用，有效防止了违规解锁/开锁事件的发生。
论文作者:戴晋裕
论文发表刊物:《河南电力》2019年5期
论文发表时间:2019/11/20
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