摘要：本文利用物联网技术设计开发一套智能门状态远传报警装置，可实时掌控配电网门和门锁及设备门的状态，对异常开启实时获取，并快速响应和采取处置措施，防止设备非法操作，检修、外委施工中的非授权异常开启，擅自扩大工作范围等管理问题；以及设备被恶意破坏和财产被盗问题，避免误入伤害等问题有效保证生产、作业工作的有序进行。同时根据门锁状态信息也可记录站房等的人员进出状况，作为设备维护人员责任履行情况的辅助评价依据。对于持续深化落实设备主人责任制提供有力的技术手段支撑。
一、引言
随着运检设备主人制的全面施行，对配电设备的巡视检修细化责任到人。但在实施中面临以下问题：
（1）配电室、箱变等站房类设备数量众多，地域分布广，定期巡检工作任务重，压力大。
（2）配电、计量、营销、外委施工单位等多职能部门的交叉使用，设备主人无法有效监控门的状态。
（3）设备主人不能实时掌握门状态，配网设施的门锁被破坏后不能及时发现和修复，存在误入造成的人身伤害和停电事故。
根据目前遇到的问题及隐患，兼顾技术经济及先进性，研发设计了一种门状态远程报警装置。
二、门状态远程报警装置功能设计
本设计利用物联网技术开发一套由状态检测模块、主控模块、通讯模块等组成的智能门锁状态远传报警装置。对站房门及门锁的“开”和“关”状态实时监测，信号处理和报警实时上传的功能，以便设备责任人可以及时采取应对措施；同时门和锁的位置状态变化信号可上传至后台管理系统，作为确认巡检员是否巡检到位，事件责任落实的辅助判断依据。
2.1 装置功能框图
图1 装置功能框图
工作过程说明：利用门磁检测门的开关状态，开门时蜂鸣器发出声音报警，通过刷授权卡可解除报警。如果在规定的时间内刷卡，则为合法开门，不发出报警信息，如果超时刷卡或卡无权限则发出报警短信到指定号码。当检测到长时间处于开门状态时则发出报警短信到指定号码。
2.2 装置主要功能
（1）可根据现场实际情况设置被监控设备的名称，安装地点，柜门名称，柜门数量。
（2）最大可同时检测三个门的状态。
（3）报警短信可同时支持发送给多人。
（4）异常开门告警--未授权开门或超时刷卡自动发送告警短信。同时蜂鸣器发出声音警告。
（5）异常关门告警--长时间未关门，自动发送告警短信提醒检查。
（6）异常工作告警--报警装置工作电源掉电，自动发送短信提醒检查设备电源工作状态。
（7）防干扰功能，可防止电话呼入，垃圾短信等导致的工作异常。
（8）支持多制式多模式。支持各种电信运营商网络。
（9）具有工作状态指示灯，可直接观察装置工作状态是否正常。
2.3 技术关键
（1）判断逻辑设计、报警策略和控制执行电路的设计，保证对异常入侵可准确判断并及时发出报警，同时对授权行为可以解除报警，避免误报漏报。
（2）通讯模块的设计，既要保证及时完整地通过短信发送报警信息，同时又要具备抗干扰能力，防止电话呼入、垃圾短信等导致的工作异常。
（3）能在装置失电时短时继续工作，发出报警短信。
三、技术方案
3.1 技术方案
（1）选用高性能、低成本、低功耗的微型控制器，基于ARM Cortex-M3内核，具有优异的处理性能和丰富的外设。
（2）门状态检测选用门磁开关，安装简单，结构牢固，可直接安装于门上，且不需要电源。可靠性高，成本低。
（3）授权刷卡采用RFID卡方式，体积小巧，携带使用方便，非接触刷卡，不易被复制等优点，同时对水、油和化学品有很强抵抗性。
（4）选用超级电容作为装置的备用电源，充电速度快，循环使用寿命长，同时满足模块失电后短时继续工作的电流要求。而且使用温度范围宽，可满足户外恶劣环境的要求。
（5）短信模块选用外购的模组，通过选用两种模组来分别满足GSM网和CDMA通信的需要，兼容三家移动运营商的网络。
（6）装置的外部通信采用串口方式，可满足程序下载调试和现场升级等要求。
图2 硬件结构
3.2 性能指标
（1）柜门状态实时检测，控制精确，响应时间短，抗干扰能力强，寿命长，防水防腐；
（2）门磁使用寿命长，可动作千万次以上；
（3）整机工作电源电压85-264VAC，适应范围广，方便接入；
（4）整机具有稳压精度高、动态响应快、输出杂音低、抗干扰能力强、工作温度范围宽等特点；
（5）支持GSM900和GSM1800双频；
（6）支持低功耗工作，睡眠状态时电流不大于5mA；
（7）具有输入过欠压保护、输出过压保护、输出限流保护、短路保护、模块并联保护等功能；
（8）工作温度范围：–20℃～+70℃。
3.3 工作流程图
图3 工作流程图
四、成效分析
本系统仅限于涉及到配电、计量、营销、外委施工单位等多职能部门进出存在交叉管理的配电室等站房类设备的门及门锁系统，以及环网柜门及门锁等，所含内容符合公司信息内外网相关规定。当前正值贯彻落实国网安徽省电力公司关于设备主人责任体系的指导意见，强化安全生产责任落实，进一步做好阜阳城市配网线路、设备及辅助设施的运行维护管理，提高设备健康水平，真正做到所有设备有人维护管理的关键时期。本系统可让设备主人掌握设备状态，异常实时报警，以便及时采取应对措施，可有效避免交叉管理出现的管理漏洞，而阜城配网内此类设备众多，应用前景十分广阔。
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论文作者:董苏,曹杰,张玮,王苗
论文发表刊物:《河南电力》2018年13期
论文发表时间:2018/12/28
标签：状态论文; 设备论文; 门锁论文; 工作论文; 异常论文; 实时论文; 柜门论文; 《河南电力》2018年13期论文;