基于生物识别技术的智能工器具柜研制.pdf

2023.7 下 EPEM 295电力装备Electric Equipment基于生物识别技术的智能工器具柜研制贵州电网有限责任公司六盘水供电局 张其静 张雪清 杨凯利 李文迪摘要：工器具柜主要作用是防止在电力操作过程中电力技术人员出现触电、灼伤等事故的器具。本文对智能安全工器具技术研究展开阐述，以供同行参考。关键词：生物识别技术；智能工器具柜；研制技术工器具柜主要作用是防止在电力操作过程中电力技术人员出现触电、灼伤等事故的器具，因此其在保障电力工作人员人身安全等方面起着巨大的作用。近年来随着我国在电力行业的持续投入，以及研究的深入，针对工器具等的管理也逐渐地规范化和科学化，现在物联网技术的出现，智能安全工器具随之便应运而生，也是目前我国电力行业中受到关注度比较高的产品1。1 智能工器具柜的概述及特点体现概述。电力智能安全工器具柜又被称为是安全工器具柜，安全工器具柜主要提供一个适宜的绝缘工具存放环境能够放置电力产品。其具有防潮、防损以及防尘等功能，并且无污染无噪声。电力安全工器具柜广泛应用于各种电压等级的变电站、线路工区等单位和部门，并适应不同温湿度地区的使用2。特点。关注用料和工艺。从其本质来说，当前的智能工器具柜所选取的原材料就是优质冷轧钢板，工艺主要采用卷压成型、激光切割以及静电喷塑等，具有很好的密封性和可靠性；定制化的特点。电力行业中安全工器具的类型繁多，在具体的使用过程中需要根据实际需求和操作环境来选择，必须有完美匹配工具数量和类型的工器具柜，才是最佳选择；智能化的特点。智能工器具柜多点监测温湿度，会根据设定自动调整到合适的区间范围内，可以达到远程监控的目的，进行自动化的管理，显著提升一线操作员的工作效率以及操作体验，保障工器具安全。目前，电力系统中工器具使用中存在的不足：现有工具使用均为人工到库房登记领取，并约定归还时间。在应急抢修过程中如接到抢修通知后，到库房进行领取后再到现场进行抢修势必耽误抢修时间，扩大受损范围。目前，某供电局信息中心在局域网、综合数据网、服务器、数据库、信息系统、个人计算机等信息设备的运维中，生产工器具领用归还不规范，有时会造成不能及时领用生产工器具的情况，缺乏一套高效规范的管理工具3。2 智能工器具柜的装置构成及功能智能工器具柜在工业生产中作为集中存放工器具使用，主要应用于紧急抢修的工器具柜控制系统，包括智能系统、智能柜组件、显示模块、解锁模块、控制模块、采集模块、传输模块。2.1 智能系统包括与控制模块连接的存储模块、与传输模块连接的远程终端、与控制模块连接的除湿模块。显示模块用于显示柜内工具存储信息和检修使用信息，解锁模块用于验证人员信息，开启柜门；采集模块用于采集柜内湿度数据并传输至控制模块，控制模块将采集的数据与预先设置好的警戒值范围对比，采集数据到达警戒值时，控制模块将控制除湿模块启动；显示模块为液晶显示屏，解锁模块为指纹识别装置，控制模块为 ARMR 系列芯片，采集模块为湿度传感器，传输模块为无线连接网卡，存储模块为 SD 卡，远程终端为笔记本电脑，除湿模块为DG-202除湿机。2.2 智能柜组件包括柜体、收集台组件、水冷防护组件、扩展296 EPEM 2023.7 下电力装备Electric Equipment遮挡组件；智能管理柜体包括设置于其底部的垫高座、对称设置于其两侧的纵向散热口，以及对称设置于纵向散热口两侧的 L 型限位插座。收集台组件包括对称设置于柜体顶部的两组支撑板、设置于支撑板内壁的限位槽，与支撑板顶部连接的收集台、设置于收集台内的倾斜导流坡，以及与倾斜导流坡底部连通的矩形汇流口。水冷防护组件顶部与矩形汇流口连通，其包括与其内壁活动连接的转轴，与转轴一侧连接并设置于水冷防护组件内部的尖头扇叶片，与转轴一侧连接并设置于水冷防护组件外部的防护扇叶片，与防护扇叶片底部连接并与柜体顶部接触的弧形头推动片，与尖头扇叶片顶部水平面接触的防旋板，与防旋板底部连接并与尖头扇叶片顶端接触的圆弧形扇段、设置于圆弧形扇段下半部的进水口，以及与进水口连接的水冷换热管。水冷换热管中部设置于柜体内部，底端设置于垫高座一侧并向外伸出；圆弧形扇段的圆弧段在尖头扇叶片围绕转轴转动一定角度时，始终保持与尖头扇叶片尖端接触。2.3 水冷防护组件内腔区水冷防护组件内腔区分为上层积压触发腔和下层稳定排水腔。水冷防护组件还包括分别与防护扇叶片两侧铰接的第一铰接板，与第一铰接板铰接的第二铰接板，以及与第二铰接板铰接并设置于 L 型限位插座内的封闭板。扩展遮挡组件包括与弧形头推动片接触的 L 型推动板，与 L 型推动板活动连接的大齿轮，与大齿轮中部连接的驱动轴、分别设置于驱动轴两侧的小齿轮，与小齿轮底部配合并固定设置于柜体上的固定齿条，与大齿轮顶部配合并插接设置于限位槽内的活动齿条遮挡板，以及设置于L 型推动板上的第一推片；支撑板包括设置于其两侧 U 型扩展槽、对称设置于其内壁的直线限位块，与一组直线限位块连接的第二推片，以及分别与第一推片和第二推片连接的复原弹簧。3 基于生物识别技术的智能工器具柜研制3.1 装置构成装置主体，包括智能管理柜体、设置于智能管理柜体顶部的收集台组件，与收集台组件连接的水冷防护组件，以及设置于水冷防护组件一侧的自恢复折叠组件；智能管理柜体包括设置于其底部的垫高座、对称设置于其两侧的纵向散热口，以及对称设置于纵向散热口两侧的 L 型限位插座；收集台组件包括对称设置于智能管理柜体顶部的两组支撑板、设置于支撑板内壁的限位槽，与支撑板顶部连接的收集台、设置于收集台内的倾斜导流坡，以及与倾斜导流坡底部连通的矩形汇流口。100-装置主体；101-智能管理柜体；101a-底部的垫高座；101b-纵向散热口；101c-L 型限位插座；102-收集台组件；102a-支撑板；103-水冷防护组件；103h-水冷换热管；103i-第二铰接板；103k-第一铰接板；103m-封闭板；104-自恢复折叠组件图1 生产工器具智能管理柜的侧视图水冷防护组件顶部与矩形汇流口连通，其包括与其内壁活动连接的转轴，与转轴一侧连接并设置于水冷防护组件内部的尖头扇叶片，与转轴一侧连接并设置于水冷防护组件外部的防护扇叶片，与防护扇叶片底部连接并与智能管理柜体顶部接触的弧形头推动片，与尖头扇叶片顶部水平面接触的防旋板，与防旋板底部连接并与尖头扇叶片顶端接触的圆弧形扇段、设置于圆弧形扇段下半部的进水口，以及与进水口连接的水冷换热管。102b-限位槽；102c-收集台；102d-倾斜导流坡；102e-矩形汇流口；103a-转轴；103c-防护扇叶片；104a-L 型推动板；104d-活动齿条遮挡板图2 生产工器具智能管理柜的整体结构图水冷换热管中部设置于智能管理柜体内部，底端设置于垫高座一侧并向外伸出；圆弧形扇段的圆弧段在尖头扇叶片围绕转轴转动一定角度时，始终保持与尖头扇叶片尖端接触；水冷防护组件内腔区2023.7 下 EPEM 297电力装备Electric Equipment分为上层积压触发腔和下层稳定排水腔。103b-尖头扇叶片；103e-防旋板；103f-圆弧形扇段；103g-进水口；103i-上层积压触发腔；103j-下层稳定排水腔；104b-活动连接的齿轮；104c-固定齿条；104d-活动齿条遮挡板；104e-伸缩杆；104f-弹簧；z-底部倾斜支撑片图3 生产工器具智能管理柜的水冷防护组件内部结构图水冷防护组件还包括分别与防护扇叶片两侧铰接的第一铰接板，与第一铰接板铰接的第二铰接板，以及与第二铰接板铰接并设置于 L 型限位插座内的封闭板。自恢复折叠组件包括与弧形头推动片接触的 L 型推动板，与 L 型推动板活动连接的齿轮，与齿轮底部配合并固定设置于智能管理柜体上的固定齿条，以及与齿轮顶部配合并插接设置于限位槽内的活动齿条遮挡板。L 型推动板与弧形头推动片中部均设置有齿条过道口。103d-弧形头推动片；103g-进水口图4 生产工器具智能管理柜的部分结构省略图3.2 技术原理通过收集台组件顶部的收集台对雨水进行收集，收集的雨水通过倾斜导流坡汇流至矩形汇流口处，积存至上层积压触发腔内。随着上层积压触发腔内积存的雨水越来越多，尖头扇叶片随雨水自重增加逐渐围绕转轴转动，与此同时防护扇叶片同样转动。在转动时，尖头扇叶片末端的尖端与圆弧形扇段内壁保持接触，使上层积压触发腔和下层稳定排水腔保持隔离。当上层积压触发腔的容腔大小随着尖头扇叶片的转动逐渐增大，当尖头扇叶片越过进水口并与底部倾斜支撑片 Z 抵触时，已经积存一定冷却水量的雨水可持续通过水冷换热管经过智能管理柜体内部与其内部换热，达到较好的散热效果，并且换热后的雨水通过被垫高座抬高与地面之间一定距离的水冷换热管底部直接排出，无额外能源消耗。当防护扇叶片同样转动时，其底端随着转动整体具有向外并向上移动的趋势。因此，在防护扇叶片作用下，与其铰接的第一铰接板，以及与第一铰接板铰接的第二铰接板，将控制封闭板沿 L 型限位插座长度方向向上移动，从而逐步将纵向散热口封闭，避免雨水灌入柜体内，使柜体内潮湿。由于防护扇叶片转动时，其底端随着转动整体具有向外并向上移动的趋势，防护扇叶片底部固定设置的弧形头推动片始终与 L 型推动板侧壁保持接触，L 型推动板将在弧形头推动片作用下向外移动，从而推动齿轮与固定齿条以及活动齿条遮挡板配合，使活动齿条遮挡板向外弹出，为工作人员提供遮蔽空间，提高取用工具的效率，避免取用时工具与雨水接触受潮。设置伸缩杆使 L 型推动板只能沿直线往复运动，防止其脱落。当雨势减小或停止后，应说明的是：弧形头推动片转动角度使其趋近于水平，但保持倾斜，因此在雨水排出或蒸发后，在弹簧的作用下 L 型推动板向内直线返回，并可反向推动弧形头推动片反转，重复上述相反过程，使纵向散热口重新解封。应用效果：应用于紧急抢修的工具柜控制系统，可使运维人员通过指纹识别等方式实现开锁闭锁，并通过同步实现领用归还。自动生成生产工器具领用归还记录，可进行归还时间提醒及超期提醒等功能。总而言之，电力作业安全第一，要加强对安全工器具的维护管理，重视工器具的应用及研究，后续将根据还可以根据不同班组的实际情况，快速推广到供电局各个班组使用。参考文献1 钱志德,周冬锋,等.基于图像识别的电力安全工器具智能管理系统设计 J.中国信息化,2021,19.2李秀涛.基于深度学习的智能 OCR 识别关键技术及应用研究 J.邮电设计技术,2021,8.3陈亮,杨康,等.分布式云存储的电力安全工器具管理研究 J.电气应用,2022,13.