基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的配電站室智能門禁管控系統(tǒng)

國網(wǎng)北京昌平供電公司 張慈杭 高明亮 許崇耀 逯勝建 高 麒 閆 靖 高際惟

隨著配電網(wǎng)快速發(fā)展，電力設(shè)備運(yùn)行水平不斷提升，配電站室均已實(shí)現(xiàn)無人值守的運(yùn)行模式。為確保配電站室的設(shè)備安全運(yùn)行，應(yīng)提升配電站室安全設(shè)施的智能化水平，如配電站室門禁。目前，由于各供電公司所轄配電站室具有數(shù)量多、分布廣、運(yùn)行環(huán)境差等特點(diǎn)，而運(yùn)維人員人數(shù)和精力有限，在對(duì)配電站室進(jìn)行日常巡視和管理過程中，以現(xiàn)階段機(jī)械鎖具門禁的現(xiàn)狀，鑰匙管理不規(guī)范、無監(jiān)控，使得配電站室存在設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)和安全管理隱患[1]。

經(jīng)過長期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，針對(duì)配電站室門禁的管控方面往往存在以下問題：門禁往往采用傳統(tǒng)鎖具方式，導(dǎo)致鑰匙數(shù)量多，若存放不規(guī)范，運(yùn)維人員前往配電站前會(huì)出現(xiàn)查找困難的情況，影響工作效率；因?yàn)槭菣C(jī)械鎖具，鑰匙在未授權(quán)的情況下也可隨意拿取，且鑰匙存在易丟失、易復(fù)制、配套鎖具易生銹的情況，影響設(shè)備安全；配電站室數(shù)量多，導(dǎo)致門鎖的開關(guān)無實(shí)時(shí)記錄，無法追溯開門人員，門鎖管控的智能化水平較低；各種人員進(jìn)出配電站室均需運(yùn)維人員前往開門，而配電站室分布范圍廣，導(dǎo)致人力物力成本增加。

為解決上述問題，本文提出搭建基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的配電站室智能門禁管控系統(tǒng)，構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+ 門鎖”管控體系[2-4]，采用低功耗窄帶物聯(lián)網(wǎng)（Narrow Band Internet of Things,NB-IoT）技術(shù)[5-6]，實(shí)現(xiàn)配電站室門禁的智能化管理，從而杜絕未經(jīng)允許私自進(jìn)站、無票進(jìn)站、未按計(jì)劃時(shí)間工作等嚴(yán)重違反生產(chǎn)安全規(guī)定的情況發(fā)生。

1 配電站室智能門禁管控系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)

配電室智能門禁管控系統(tǒng)采用NB-IoT 技術(shù)，由管理工作站、云服務(wù)器、電腦鑰匙、無線數(shù)據(jù)終端、門鎖、門磁和鎖控APP 組成（圖1），主要特點(diǎn)如下。

圖1 配電站室智能門禁管控系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)

通信低功耗：NB-IOT 網(wǎng)絡(luò)具有廣覆蓋、低功率、支持大數(shù)量連接、應(yīng)用成本低等特征，應(yīng)用低功耗NB-IoT 技術(shù)能滿足門禁狀態(tài)監(jiān)測及通信應(yīng)用需要，有效提高監(jiān)測覆蓋區(qū)域，消除覆蓋死角，降低建設(shè)、應(yīng)用及維護(hù)成本；鑰匙智能通用：基于一把鑰匙授權(quán)后即可打開所有鎖具，成本低且方便管理。授權(quán)可配合檢修工單時(shí)間，只可在工單時(shí)間內(nèi)使用開鎖。授權(quán)后的開鎖次數(shù)不受限制，開鎖過程無先后順序；鎖具安全性高：每把鎖具有唯一身份識(shí)別碼，識(shí)別碼只能被授權(quán)過的電腦鑰匙識(shí)別。門鎖狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測，具備防盜功能；使用維護(hù)方便：通過更換鎖芯或整把鎖即可快速更換，調(diào)試時(shí)間少，施工安全簡單。

管理工作站/云服務(wù)器。管理工作站是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的發(fā)起部分和最終結(jié)果的存儲(chǔ)部分。安裝有系統(tǒng)管理軟件，管理人員預(yù)先在工作站設(shè)定人員權(quán)限?？纱鎯?chǔ)所有信息，包括人員信息、設(shè)備信息、操作信息等，運(yùn)維人員通過工作站給鑰匙下發(fā)鎖具操作序列，管理工作站最終通過無線方式與電腦鑰匙或無線數(shù)據(jù)終端通訊；電腦鑰匙。是系統(tǒng)專用的操作鑰匙，是用于讀取鎖具身份識(shí)別碼、開啟授權(quán)范圍內(nèi)的門鎖、自動(dòng)記錄開鎖信息的智能化手持設(shè)備，電腦鑰匙內(nèi)置藍(lán)牙模塊，具備密碼登錄等功能。

門磁、無線數(shù)據(jù)終端。門磁安裝在門上，可獲取配電站室房門的開閉狀態(tài)。無線數(shù)據(jù)終端采集門磁信號(hào)并通過NB-IOT 方式遠(yuǎn)程傳送到云服務(wù)器，可使運(yùn)維人員遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)獲取門鎖的狀態(tài)；智能鎖具。采用智能化電子控制結(jié)構(gòu)，具有統(tǒng)一鎖芯結(jié)構(gòu)、唯一身份識(shí)別碼，可被電腦鑰匙識(shí)別和控制，授權(quán)后即可被電腦鑰匙開啟；鎖控APP。內(nèi)存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)備數(shù)據(jù)，運(yùn)維人員可通過鎖控APP 接收門鎖告警信息、查詢門狀態(tài)、查詢解鎖記錄、定位導(dǎo)航、鑰匙注銷、接收指令并通過藍(lán)牙通信向電腦鑰匙發(fā)送解鎖授權(quán)等。

圖2 配電站室智能門禁管控系統(tǒng)的電腦鑰匙

2 配電站室智能門禁管控系統(tǒng)主要功能及應(yīng)用成效

門禁信息管理。門禁設(shè)備的信息包括鎖具編號(hào)信息、規(guī)格型號(hào)、地理信息等資料可保存在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，并與智能鎖具系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持，運(yùn)維人員可根據(jù)權(quán)限對(duì)系統(tǒng)保存的門禁設(shè)備信息進(jìn)行管理；門禁高安全性閉鎖。門禁鎖具采用防剪切鎖具，具有強(qiáng)度高、難破壞的特點(diǎn)。門禁使用時(shí)可配合現(xiàn)場工單時(shí)間，若工單時(shí)間已過、授權(quán)將注銷，門禁無法被打開。

門禁狀態(tài)監(jiān)測。門禁狀態(tài)由無線數(shù)據(jù)終端進(jìn)行采集，通過低功耗NB-IoT 技術(shù)與后臺(tái)系統(tǒng)保持通信。平時(shí)使用時(shí)無線數(shù)據(jù)終端可定期向后臺(tái)主站發(fā)送門狀態(tài)信息。若配電站室房門非法打開時(shí)，無線數(shù)據(jù)終端能夠?qū)㈤T禁狀態(tài)變位告警信息實(shí)時(shí)發(fā)送給系統(tǒng)后臺(tái)，提示門禁告警信息；門禁異動(dòng)開啟告警。當(dāng)門禁狀態(tài)在無授權(quán)狀態(tài)下開啟時(shí)，管理工作站會(huì)顯示門禁異常開啟的告警信息，具備地理信息顯示條件時(shí)，可結(jié)合地理信息直觀的向運(yùn)維人員展示當(dāng)前告警門禁的位置、告警時(shí)間等信息。告警信息同時(shí)能推送給指定的鎖控APP，便于管理人員及時(shí)掌握門禁異動(dòng)情況。

智能鎖控管理。門禁開啟必須使用具有授權(quán)的電腦鑰匙才能打開，授權(quán)指令可由系統(tǒng)后臺(tái)發(fā)送給指定的鎖控APP 或運(yùn)維人員向后臺(tái)申請授權(quán)后，由云服務(wù)器遠(yuǎn)程發(fā)送開鎖指令到鎖控APP。鎖控APP通過藍(lán)牙通信將授權(quán)信息發(fā)送到電腦鑰匙，由電腦鑰匙執(zhí)行門禁開鎖操作；作業(yè)信息查詢統(tǒng)計(jì)?，F(xiàn)場作業(yè)門禁解鎖記錄、歷史告警信息，以及各種傳感器采集的數(shù)據(jù)信息均保存在系統(tǒng)服務(wù)器中，運(yùn)維人員通過管理工作站或鎖控APP 進(jìn)行歷史信息的查詢統(tǒng)計(jì)及數(shù)據(jù)分析，以便提高配電站室運(yùn)維工作效率。

目前，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的配電站室智能門禁管控系統(tǒng)已在國網(wǎng)北京昌平供電公司下轄所有配電站室推廣應(yīng)用，電腦鑰匙授權(quán)使用已超過萬余次，違規(guī)進(jìn)配電室情況發(fā)現(xiàn)率同期減少超95%，使用效果良好，極大提升了配電站室安全管控水平。在未安裝智能門禁系統(tǒng)時(shí)，每次運(yùn)維人員需去現(xiàn)場為入站人員進(jìn)行開門，來回折返消耗大量人力物力，影響工作效率。應(yīng)用配電站室智能門禁管控系統(tǒng)后，經(jīng)測算系統(tǒng)每年可為供電公司節(jié)省工車油耗超150萬元，若考慮人力成本和設(shè)備安全成本，經(jīng)濟(jì)效益將提升更高。

綜上，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的配電站室智能門禁管控系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了門禁的智能化管理、實(shí)時(shí)監(jiān)測告警、門禁動(dòng)作在線紀(jì)錄，將配電室的安全管理由“被動(dòng)”轉(zhuǎn)為“遠(yuǎn)程主動(dòng)”，保證了配電站室的設(shè)備物資安全，提升了配電站室管理規(guī)范化水平和生產(chǎn)效率，是能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)在配電安全生產(chǎn)領(lǐng)域的有效落實(shí)。