基于物联网技术的安全工器具管理系统的研究

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摘要：本文通过对安全工器管理的现状分析，提出了基于物联技术的安全工器具管理方法，利用电子标签实现安全工器具的自动识别，进而实现安全工器具登记、取用、送回、实验、报废全生命周期的自动化管理，提高管理水平、杜绝不规范操作。设计以实现安全工器具管理系统为目的。

关键词： 安全工器具 物联网 射频技术

中图分类号：P624.8 文献标识码：A 文章编号：

引言

安全生产是电力企业永恒的主题，安全工器具的管理是电力企业日常生产、安全管理的一项重要内容。由于安全工器具包含的设备种类繁多、数量较大，其管理工作涉及种类、数量、检查与试验、报废与更新等众多方面，因此有较大的管理难度。传统的管理方式是使用人工和纸质台帐，没有相应的技术手段提高管理水平与自动化程度，工作过程繁琐、容易出错。在其他工作已经逐步实现计算机管理的情况下，这种方式显得尤其落后。这就迫切需要研究安全工器具的自动化管理方法，实现安全工器具全生命周期的自动化管理，特别是取用、送回及试验的自动化管理，提高管理水平与操作效率。

一、项目研究背景

安全生产是电力企业永恒的主题，而安全工器具的好坏，将直接影响到电力企业在生产过程中的人身和设备安全。这几年来，各单位因安全工器具问题造成的设备事故和未遂事件时有发生。在调查中发现，因验电器不合格造成事件、登高工具不合格造成事件、起重工具不合格造成事件时有发生，可见安全工器具的管理在安全生产中尤显重要。

在各项检查中，发现安全工器具管理存在较多问题。

（1）安全工器具台帐不齐全，部分工器具内容缺失；

（2）安全工器具试验周期纯人工管理，管理情况参差不齐，存在逾期未试验、工器具超使用寿命年限仍在使用的情况；

（3）安全工器具在使用时，领用和归还的记录缺失；

（4）批量的工器具试验后，台帐未能及时更新；

（5）每月1次的外观检查流于形式。

《电业安全工作规程》还规定了登高、起重工器具每月需进行1次外观检查，这项工作目前大多数单位都没有做到。例如，安全带保险扣脱落还在继续使用，一些起重设备，如滑轮、卡线器有些因受外力损伤而产生变形或者螺帽失落的，仍在现场使用，这些都给生产带来不安全因素。

（6）安全工器具使用不规范并缺乏保养和维护

根据检测统计，发现40%左右的不合格工器具是因人为的损伤或机械损伤而造成的。另外，一些生产单位对安全工器具保养和维护的意识淡薄，例如，扒杆长期放置在露天，风吹雨打，造成扒杆钢丝绳、滑轮及表面严重锈蚀，降低了起吊时的受力强度，特别滑轮、钢丝绳、双钩、紧线器等设备，没有按要求按时保养和维护，还有一些绝缘工器具在野外受潮或雨淋后，也没有及时烘干处理。

为此，安全工器具的全生命周期管理模式、实时监测、自动语音提示为安全工器具管理未来的发展方向。

二 、研究目标

电力行业是典型的高危工作行业，各种安全工器具等自身属性是否良好的管理非常重要，如安全工器具存在若出现损坏、过期等问题而不能及时将信息传递给管理人员或使用人员，在使用者无法及时了解、非法使用时将可能出现严重安全事故以及人员伤亡事故，给员工作业安全带来隐患。为了确保作业人员安全和电网安全运作，供电部门出台了《电力安全工器具管理规定》等有关规程，对设备和工器具采购、使用、试验、检验、维护均有严格的规定，也对工器具高效、准确的管理提出了新要求。

在电力行业目前对工具及安全工器具管理仍然依赖于传统的管理模式，以纸张文件为基础来进行记录、追踪管理，存在效率低出错几率高等问题，而工器具的存放环境也未能实现恒温恒湿的智能化。国内少数企业尝试用条形码实现资产的数量识别与管理，但也存在无法监督人员的有效工作，存在只能对类别进行数量管理，不能对每件物品的属性（工具名称、图像、生产厂家、生产日期、检验时间等）进行有效管理，并且管理系统不能将单件物品的数据及时传递给责任对象等缺陷。鉴于上述实际情况，我们的研究目标是实现安全工器具、施工机具、备品备件等设备的出入库自动识别、智能监控，建立工器具的智能数据库。有效、准确、智能地对进出库房的安全工器具进行信息自动识别、采集、记录、上传，以及安全工器具的维护提醒、维护信息进行快速的查询、统计，从而建立起供电企业管理的数字化信息管理系统，为人工的传统管理方式提供了科技化管理手段。同时通过工业智能温湿度技术，实现工器具存放环境的温湿度达到《电力安全工器具管理规定》所提出的要求。

未来，信息技术将对传统的电力工业管理模式产生深刻的变革性影响。应用计算机技术和网络技术，建立起各种生产管理体系，满足生产管理需要。通信技术、网络技术以及管理系统将进一步提高企业的管理水平。电力系统内部也将出现语音、数据和图像的三合一综合业务网络，构建“无人值守”的新型智能化工器具室。

三 、物联网技术支持

物联网的核心技术是RFID技术，RFID是（Radio Frequency Identification）的缩写，即射频识别，常称为电子标签，是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)的传输特性，实现对被识别物体的自动识别，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。

结合最新“物联网”技术，采用RFID与视频智能分析、检索、监控技术相结合的方式，实时监测安全工器具的全生命周期使用情况、属性等。实现安全工器具的全生命周期管理，加强安全工器具使用监督力度。避免出现各种违规现象（工器具逾期未见、使用试验超期/报废工器具等）。同时，本项目的研究、开发合作单位，专业从事于RFID技术、视频监测技术应用及系统集成系统开发。并且项目研发、开发过程，有专业从事安全工器具管理及熟悉供电系统安全工器具管理规程的专职人员进行指导，为项目实施提供了重要保障。同时，为减轻库房管理人员工作负担，加强安全监督力度，本项目的最终研究目标为：构建智能化“无人值守”安全工器具库房，同时，同时建设完善的安全工器具远程实时监测系统。

四 、系统分析

按照当前有关管理规定，各类安全工器具均存在统一的安全工器具室中，现场使用时，均从安全工器具室统一领取，使用完毕后必须放置回工器具室的规定位置。比较物品识别的技术，目前采用的主要有条形码、电子标签等方式，其中条形码又分为一维条形码和二维条形码，电子标签则分为低频、高频和超高频等。条形码、低频电子标签、高频电子标签都只能一次识别一个，这样用在安全工器具管理上，会增加工作人的员的负担，最好采用用可以一次读取多个的超高频电子标签。因此从工器具管理的角度，为实现工器具的统一管理，采取为工器具加装超高频电子标签，并在工器具室门口加装远距离读卡器，实现安全工器具的自动识别。工作人员携带工器具出门时，系统自动识别安全工器具，由工作人员确认或超时自动确认取用单。现场工作完毕，工作人员将工器具送回工器具室，同样自动生成送回单。从而实现安全工器具的自动化管理。

五 、系统设计

采用每个安全工器具加装电子标签的方式，进行精细化的管理，在安全工具室门口加装一远距离读卡器，一次可以读取多张卡。操作人员从安全工具室取用安全工器具走到门口时，系统读到对应的电子标签，控制主机给出语音提示，告知正确与否，并自动形成取用单或送回单，由操作人员确认或自动确认。管理主机可以对所有安全工器具进行管理，位于相关办公室的管理主机以图形化的方式显示本单位所有安全工器具的信息，以图形化的方式显示其安全工器具。其中技术关键是：如何实现安全工器具取用送回的无障碍通道。这取决于安全工器具上电子标签的远程快速可靠读取。根据这一要求，在系统中选择使用了超高频射频识别技术，读取距离可以达到2-4米，1秒之内可以读取上百张卡。但由于操作人携带安全工器具时，可能存在遮挡等情况，在触摸屏控制主机上又增加了语音提示与人工确认等补充措施，进一步提高其可靠性。

六、结束语

本文研究了安全工器具的自动化电子管理方法，提出了通过基于物联技术的超高频电子标签标识安全工器具，利用超高频读卡器自动识别安全工器具，以实现取用送回无障碍通道式的自动化管理，并设计实现了该系统，将其应用在安全工器具的储存仓库，提高安全工器具管理的自动化水平，实现了电子化管理与远程管理，确保实验超期的安全工器具不会进入现场使用，以免造成安全隐患，实现了安全工器具的网络化管理，提高了工作效率。系统可以满足各种电压等级变电站、发电厂、供电所等对安全工器具的自动化电子化的管理需求，规范安全工器具的管理与使用，防止出现已经达到报废标准的工器具还在使用的情况，进一步规范工器具的安全管理，具备良好的推广价值。