本发明涉及配电网设备管理领域，适用于在复杂自然环境下配电网设备箱（柜）智能管理。
背景技术
配电网箱（柜）是整个配电网基础设施的重要组成部分。随着社会的进步、经济的发展，用户对供电质量、供电可靠性的要求也越来越高。配网的快速扩张、改造不断进行、新用户不断接入，电力箱柜设备数量也随之迅速增长。国家电网公司逐步推行智能配网，要求用电设备具有更高的安全性、支持与用户互动及智能化管理。配网设备数量多、分布广、大多在户外运行、无法集中管理；设备上的锁具采用普通门锁，安全性差。配网的安全生产和运行管理问题也日益突出，主要表现在以下几个方面：
在设备技术上，锁具仍采用普通挂锁及柜门锁，防技术开启能力差、互开率高，容易造成窃电、电力设备被盗、人员伤亡等事故；锁体为普通金属材料，在户外运行锁具易因锈蚀而难以开启，导致锁具更换现象时常发生，所需费用逐年增多；钥匙过多，在平时工作中携带和查找不方便；采用通开钥匙，互开率高、安全性差，不便于管理；钥匙易配置、易流失，可能发生电力设备破坏等不可控的安全隐患。
在设备管理上，在某些设备上存在交叉开启的现象，容易造成各部门之间的管理责任不明确；钥匙借给外单位施工人员，设备开启范围无法限制、难以监管，误开、错开现象时常发生，对配网设备安全运行带来一定安全隐患；管理人员需要了解设备运行情况，只停留在班组长汇报总结的形式上，无法对设备的运行管理进行实时有效监督；设备管理职责不明确，没有明确的范围划分，无法调动职能部门对设备巡查和维护的主动性。
技术实现要素：
本发明的目的在于：发明一种配电网箱（柜）智能锁控制系统，通过智能钥匙统一科学高效的管理配电网智能锁，并通过智能信息管理系统支撑，解决配电网箱（柜）锁具管理混乱，钥匙已丢失、查找困难、易配置等问题。
该配电网箱（柜）智能锁控制系统，其技术特征在于包括智能管理信息系统和与所述智能管理信息系统配套使用的智能钥匙控制模块和智能锁控制模块；
进一步的，所述智能钥匙控制模块的主要核心功能，其主要包括spi快速存储模块、信息读取模块、主控模块、电源模块、显示模块、开关控制模块、辅助接口模块，其功能为：
所述spi快速存储模块n25f64，利用串行通信接口，在芯片内执行应用程序，实现保存设备信息、使用记录、开锁记录和关锁记录。
所述信息读取模块采用mpi通讯方式，存储于智能锁密码存储区的数据，通过主控芯片上的m2100读写模块调用系统读取，实现智能锁密码读取。
所述主控模块采用stc12c5a16s2处理器，支持多种类型通讯接口，实现各原件与模块与处理器连接，数字式控制信号输入模块通过i2c总线连接。实现整个系统的数据读取、操作控制、信息传输等各项功能。
所述电源模块采用标准电压为5v，额定容量6800mah的聚合物锂电池，并设计有过压保护电路，保证输出电压稳定，为智能钥匙各模块供电，同时为智能锁电磁阀提供驱动供电。
所述显示模块包括显示屏与信号显示灯，信号显示灯分别为电源接通显示、智能锁接入显示、故障指示；显示屏主要显示当前设备状况以及智能锁当前状态。
所述开关控制模块采用带灯轻触开关，利用短暂接触触发电子开关电路，实现智能钥匙开启指令的发送。
所述辅助接口模块包括电源保护电路、信号传输电路，电源传输电路以及信息通信电路。
进一步的，所述智能锁控制模块的主要基础功能，其主要包括电磁阀、pcb板主控模块、锁具密码信息芯片，其功能为：
所述电磁阀采用直流5v推拉式电磁结构，电磁阀上具有锁舌与锁梁上的锁槽配合，实现锁具的开启与关闭，并且连接感应器可以检测锁具的开关状态。
所述pcb板主控模块包括保护电路、检测电路以及控制开关。保护电路主要实现pcb板上各类元件的过电压保护，防止静电及瞬时过电压对电器元件的破坏；检测电路主要实现pcb板工作状态检测、故障报警、通过行程感应器检测锁具开关状态等；控制开关主要实现锁具开启、关闭控制。
所述锁具密码信息芯片采用sn74hc595n直插8位寄存器，用于存储锁具的特征信息，配合智能钥匙，读取特征信息后实现锁具的开启、关闭指令发送；如果特征信息与钥匙不匹配，则发送的开启指令无法开启锁具。
进一步的，所述智能管理信息系统是控制系统的主要辅助管理，其主要实现智能钥匙管理、智能锁管理、日志管理、基础信息管理、系统日志查询，其功能为：
所述智能钥匙管理模块包括：管理配置功能、密码授权管理功能、智能钥匙使用人信息管理功能；
所述智能锁管理是系统的主要信息库管理，其主要实现智能锁配置、智能锁管理、配电网设备管理三部分；
所述日志管理为系统辅助管理功能，其主要实现智能锁开启日志管理、智能钥匙使用日志管理、配电网设备巡视日志管理三部分；
所述基础信息管理包括智能钥匙信息管理、智能锁信息管理、配电网设备信息管理三部分；
所述系统日志查询功能提供智能锁开启日志、智能钥匙使用日志、配电网设备巡视日志的统计、查找、查询功能。
综上所述，本配电网箱（柜）智能锁控制系统，管理配电网智能锁科学高效，并通过智能信息管理系统支撑，解决配电网箱（柜）锁具管理混乱，钥匙已丢失、查找困难、易配置等问题。
附图说明
图1配电网箱（柜）智能锁控制系统总体架构示意图；
图2是本发明实施例的结构示意图；
图3配电网箱（柜）智能锁控制系统开启密码管理流程图；
图4配电网箱（柜）智能锁控制系统智能钥匙与智能锁配置流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分例，实施而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
如图所示，该配电网箱（柜）智能锁控制系统，包括智能锁，智能锁包括用于固定的锁框架1，锁框架1包括外壳3和内框架4，锁框架1外壳3采用abs工程塑料制作，内框架4采用不锈钢材料制作，主要适应配电网箱柜所处的各种复杂自然环境，防锈、防腐、防潮、防高温等恶劣的环境，防止智能锁长期暴露在室外造成智能锁损坏，内框架4可安装在外壳3内，内框架4与外壳3之间设有空腔，空腔内安装有pcb板主控模块2、锁梁5、电磁阀6、驱动结构模块，锁框架1上还安装有用于闭锁的锁梁5，锁梁5采用不锈钢材料制作，锁梁5上有用于实现锁定功能的锁槽9，电磁阀6与pcb板主控模块2的输出端电连接，电磁阀6上安装有可移动与锁梁5配合的锁舌7，电磁阀6采用直流5v推拉式电磁结构，电磁阀6上的锁舌7与锁梁5上的锁槽9配合，实现锁具的开启与关闭，并且连接行程感应器10可以检测锁具的开关状态，电磁阀6的开关安装在pcb板主控模块2上，通过智能钥匙发出的动作指令进行操作，电磁阀6连接有行程传感器10，以检测锁具的开关状态，并通过检测电路传输到智能钥匙上外壳3底部安装有封堵开关8，封堵开关8采用氯丁橡胶材料制作。
pcb板主控模块包括保护电路、检测电路以及控制开关。保护电路主要实现将电源电路稳定在4.8v-5.0v为pcb板上各类元件供电，防止静电及瞬时过电压对电器元件的破坏；检测电路连接电磁阀位置传感器与pcb板，一是检测电磁阀位置，判断智能锁所处状态，二是检测各电器元件连接情况、故障报警等；控制开关连接电磁阀与pcb板，通过读取智能钥匙信号控制电磁阀动作，实现锁具开启、关闭控制。
锁具密码信息芯片采用sn74hc595n直插8位寄存器，安装于pcb板上，用于存储锁具的特征信息，配合智能钥匙，读取特征信息后实现锁具的开启、关闭指令发送；如果特征信息与钥匙不匹配，则发送的开启指令无法开启锁具。锁具密码信息读取、识别的过程不超过2秒。
spi快速存储模块n25f64，在芯片内执行应用程序，通过串行通信接口与主控芯片连接，实现保存设备信息、使用记录、开锁记录和关锁记录。
本发明利用stc12c5a16s2的p2.5和p2.6端口通过spi连接，实现单片机与n25f64之间的数据交换。图中的器件输入a0、a1、a2端口接地，串行数据线和串行时钟线这两根线经电阻r14、r15上拉至高电平，可以减少n25f64的静态功耗，保证存储器数据信息不会被非法修改、删除。
信息读取模块采用mpi通讯方式，存储于智能锁密码存储区的数据，通过主控芯片上的m2100读写模块调用系统读取，实现智能锁密码读取。
为了实现传输的可靠性和高速性，选择了10mbit/s的spi接口（使用时采用4mbit/s）。该接口与锁具密码信息芯片sn74hc595n通过连接接口相接。芯片的上电复位，直接利用微控制器的复位脚实现，节约了io口和实现了高效复位(复位芯片复位)。
主控模块采用stc12c5a16s2处理器，支持多种类型通讯接口，实现各原件与模块与处理器连接，数字式控制信号输入模块通过i2c总线连接。实现整个系统的数据读取、操作控制、信息传输等各项功能。
电源模块采用标准电压为5v，额定容量6800mah的聚合物锂电池，并设计有过压保护电路，保证输出电压稳定，为智能钥匙各模块供电，同时为智能锁电磁阀提供驱动供电。
显示模块包括显示屏与信号显示灯，信号显示灯分别为电源接通显示、智能锁接入显示、故障指示；显示屏主要显示当前设备状况以及智能锁当前状态。
信号显示灯由背光和指示电路两部分：
stc12c5a16s2的io最大电流驱动为8ma，采用了一个npn三极管来同时控制d1-d4，使用的led的封装采用0602。指示灯直接连接到控制器管脚。在初始化后被配置为内部上拉，以确保平时为熄灯状态。
开关控制模块采用带灯轻触开关，利用短暂接触触发电子开关电路，实现智能钥匙开启指令的发送。
辅助接口模块包括电源保护电路、信号传输电路，电源传输电路以及信息通信电路。
本实施例中，如图所示，通过智能钥匙开关锁的方法，具体如下：
将智能钥匙电源打开，钥匙自检完成后，显示“工作正常”，否则无法开启或显示“电池电量不足”。
打开智能钥匙封堵开关，将智能钥匙插入连接端口，系统自检开始，插入正确则在智能钥匙上显示灯绿灯亮，并且显示屏提示“钥匙已插入，连接正确！”，否则钥匙上显示等红灯亮，并提示“连接错误，请确保钥匙插入正确！”；
如果正确则智能钥匙将自动读取智能钥匙具当前状态以及锁具密码信息，并且与钥匙数据库密码指令对比，是否可开启，如正确则显示“密码正确，是否开启”，如果智能钥匙与智能钥匙不匹配，则显示“无操作权限，请退出！”。
如智能钥匙与智能钥匙匹配，通过点击智能钥匙上“开启”打开智能钥匙，同时，智能钥匙显示屏上显示“锁具已开启”，并且智能钥匙将开启的锁具信息以及开启时间存储到智能钥匙中。
当需要锁上智能钥匙时，将智能钥匙挂好后，用力按压智能钥匙锁梁即可锁上，并且智能钥匙检测锁具状态，显示“已上锁”，并保存信息到智能钥匙中。
配电网箱（柜）智能化管理系统分为应用层和功能服务层。
第一，应用层包括：智能钥匙管理、智能锁管理、日志管理三个模块。
智能钥匙管理是系统的主要核心功能，其主要实现智能钥匙管理配置、密码授权管理以及智能钥匙管理人信息管理三部分，
负责提供智能钥匙与智能锁的绑定和解绑、智能钥匙授权、智能钥匙初始化功能。基于系统需求和设计目标，本发明设计通过后台软件界面管理智能钥匙与智能锁的配置关系，这样在智能锁和智能钥匙物理硬件运行正常的情况下，可以通过智能钥匙配置功能管理两者的关系。由于智能锁和智能钥匙的通信属于线下通信，首先将智能锁密码信息进行提取，抽取结构化的数据存储至系统关系数据库中，然后在智能钥匙配置页面中进行展示，通过在配置页面中进行操作生成配置指令，将配置指令导入至智能钥匙中。当需要开启智能锁时，通过智能钥匙识别系统采集智能锁id、软硬件版本、智能锁密码信息等，传输至智能钥匙处理器，通过比对智能钥匙中的开启密码信息，确定是否具有操作智能锁的权限，然后再执行开启操作，并存储操作记录等，完成智能钥匙与智能锁的绑定操作。
智能锁管理是系统的主要信息库管理，其主要实现智能锁配置、智能锁管理、配电网设备管理三部分，其功能说明如下：
智能锁管理功能设计为管理员管理模块中配电网运维单位最常用的功能，也是智能锁管理系统管理入口。本功能的核必设计思想是让配电网运维单位能够在此页面处理日常80%的工作，包括为智能锁配置、查看智能锁开启记录、配置配电网设备智能锁密码等。页面设计需具备良好的交互体验，因此本发明采用目前ajax+json+javascript技术进行开发。
智能锁管理功能用于向配电网管理单位提供智能锁的开启记录查询、功能配置等功能。同时提供智能锁自定义管理密码的功能，通过下发自定义密码指令设置智能锁上的管理密码。
日志管理为系统辅助管理功能，其主要实现智能锁开启日志管理、智能钥匙使用日志管理、配电网设备巡视日志管理三部分，日志管理功能负责存储智能锁的操作日志，提供日志查询功能。
第二，功能服务层包括基础信息管理和系统日志查询两个模块。
基础信息管理包括智能钥匙信息管理、智能锁信息管理、配电网设备信息管理三部分，其功能说明如下：
智能钥匙信息管理功能负责管理智能钥匙的基础信息，包括智能钥匙序列号、出厂时间、软件和硬件版本等。
智能锁信息管理功能负责管理智能锁的基础信息，包括智能锁序列号、出厂时间、所属配电网箱（柜）信息、软件和硬件版本等。
配电网设备信息管理功能负责管理配电网设备的基础信息，包括配网线路名称、设备型号及智能锁密码信息等。
本发明通过软件界面管理配电网设备与智能锁的配置关系，便于管理员操作配电网箱（柜）智能锁的绑定和解绑。由于配电网系统存在大量的配电网箱（柜）智能锁，在设计上首先提供查询功能，查询信息包括智能锁id、线路名称、设备名称、智能锁绑定状态等。在信息列表中显示的信息除包括查询信息外，还包括配电网设备型号信息、智能钥匙绑定的智能锁信息及日志查看入口，帮助管理员获取准确的配电网设备、智能钥匙和智能锁信息。在智能钥匙选择列表中显示智能钥匙的软件版本、硬件版本、绑定智能锁信息、开启记录及授权状态信息。
系统日志查询功能提供智能锁开启日志、智能钥匙使用日志、配电网设备巡视日志的统计、查找、查询功能。
以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。