本文以智能锁具管理系统在配电网领域中的应用为例，详细介绍了基于NB-IOT物联网技术的JOYO-E智能锁具管理系统是如何改善配电网作业中存在的缺陷，后台管理人员如何远程控制和远程监控配电网设施门及门锁状态。
1.概述
配电网直接面向终端用户，与广大人民群众的生产生活息息相关，是服务民生的重要公共基础设施，因此，配电网的安全可靠运行不但影响到用户用电的安全与可靠性，而且还直接影响到供电企业的生存和发展，甚至影响到整个城市的发展，因此必须对配电网设施（如户外环网柜、开闭所、分支箱等）进行可靠有效地管理，保证配电网设施内电力设备的运行安全。
目前配电网中的户外环网柜、开关所等分布范围广，数量多，在日常运行中还存在以下几个安全隐患：
a)存在未授权进入配电网设施内施工的情况，影响设备运行安全
开锁钥匙随意取用，施工人员容易未经授权、私自携带钥匙开门进入配电网设施施工，管理人员难以监控，影响配电网电力设备的运行安全。
b)常规机械钥匙，容易复制和丢失，易造成财产损失
常规的机械钥匙容易复制或丢失，容易引发非法开门窃取设施内设备，造成财产损失。
c)现有管理无远程手段，非法入侵不能及时处理
现有配电网设施采用简单的机械锁具进行管理，后台管理人员无法实时了解设施门及门锁状态，现场非法入侵后后台无法及时处理，影响设施内电力设备的运行安全和人身安全。
上述隐患影响了配电网设备的运行安全和作业人员的人身安全，无法对进出配电网设施进行有效管理，出现问题不能及时处理，操作过程无法追查。
为适应电力系统智能化发展的趋势，有必要对配电网设施门锁进行智能化升级改造，采用现代化信息交换技术实现对配电网设施门及门锁的管理，自动保存操作过程（包括授权信息、操作信息等），同时，结合物联网远程信息传送技术，实时采集门及门锁信息，实现对配电网设施门锁的远程监控，保证配电网设施的安全可靠运行。
2.解决方案
2.1方案架构图
配电网设施门上安装带有唯一身份标识码的智能化门锁，门内侧安装门磁，门锁和门磁分别与锁具控制器连接；锁具控制器内置NB-IOT无线通讯模块，可与云服务器无线通讯；
1)远程授权开锁：在工作站上选择门锁并通过云服务器发送开锁指令到现场锁具控制器上，锁具控制器将开锁指令发送给门锁，现场人员开锁后就可开门。
同时，锁具控制器将开锁和开门信息通过NB-IOT无线方式发送到云服务器上，后台管理人员可通过工作站实时了解到现场门及门锁状态。
2)就地授权开锁：操作人员携带授权后的电脑钥匙到现场开锁，并开门。锁具控制器将开锁和开门信息通过NB-IOT无线方式发送到云服务器上，后台管理人员可通过工作站实时了解到现场门及门锁状态。
3)紧急开锁：当网络不通或主站没电时，运行人员可以携带紧急开锁钥匙现场开锁。
2.2NB模式方案优势
本方案采用NB-IOT无线信息交互技术，该技术成熟、网络覆盖广，满足大范围实施要求，具有如下突出的优势：
1)覆盖广且深：NB-IOT信号比GPRS信号强度覆盖增强20dB+，可以穿透地下、墙壁，可以覆盖几乎每一个角落，适合配电网设施的分布位置。
2)实时性好：NB-IOT信息交互具备实时性，可以实时传送门锁状态，方便管理人员实时了解现场状态。
3)功耗低：正常运行功耗<=20mA，待机时间远远超过以往物联网终端，常规电池可供具备NB-IOT模块的设备使用3年以上。
4)价格低：采用成熟网络技术，无需重新建网，同时NB-IOT采用低速率、低复杂度技术，全年网络耗用量低。
3.主要功能
a)授权管理功能
经工作站授权后的电脑钥匙才能打开配电网设施门锁。工作站生成开锁操作任务后发送给现场锁具控制器或电脑钥匙上，经授权的门锁可直接打开或使用电脑钥匙打开，非授权门锁无法打开。
b)远程开锁功能
系统具备通过NB-IOT无线方式远程授权开锁的功能。工作站通过云服务器经NB-IOT无线方式远程发送开锁指令到锁具控制器，锁具控制器收到开锁指令后解除门锁闭锁，门锁可打开。
c) 就地开锁功能
系统具备就地条件下使用电脑钥匙开锁的功能。操作人员携带授权后的电脑钥匙到现场，可直接打开授权的门锁。
d)门及门锁状态监测功能
锁具控制器通过低功耗NB-IOT无线方式与后台工作站保持通讯，正常关门闭锁状态下，锁具控制器定时向后台工作站发送门及门锁正常信息；当门或门锁发生状态变化时，锁具控制器立即发送状态变化结果到后台工作站上，方便后台人员实时了解现场门及门锁状态。
e)门异动开启告警功能
当配电网设施的门无授权而被打开时，后台工作站会显示门异常开启的告警信息，可结合地理信息直观的向用户展示当前告警门的位置、告警时间等信息。
f)超时自动闭锁功能
门锁内预设开锁有效时间，当门锁接收到授权开锁指令后，操作人员需在有效时间内打开门锁，超过开锁有效时间，门锁会自动关闭。
g)钥匙防丢功能
电脑钥匙在获取授权时自动设定有了有效开锁时间，超过有效开锁时间无法开锁，从而有效防止电脑钥匙丢失后随意开锁的问题。
h)人员权限管理
系统具备人员操作权限管理的功能。根据人员职责不同，系统内设定不同的操作权限，非操作权限范围内的操作自动禁止。
i)门锁信息管理
门锁信息包括门锁编号信息、规格型号、地理信息等，可保存在服务器中，有权限的用户可登录工作站根据现场情况对保存的门锁信息进行管理。
j)作业信息查询统计
作业授权信息、现场门及门锁操作信息、告警信息等均保存在服务器中，用户可通过管理工作站进行历史信息的查询统计及数据分析。
4.方案优势
相比于现有配电网设施门锁管理方式，该方案具有如下优势：
a)实现了配电网设施门及门锁状态的远程监控功能；
b)实现了配电网设施门锁远程开锁功能；
c) 实现了配电网设施门异常开启报警功能；
d)符合泛在电力物联网发展的趋势。
5.结束语
本技术方案针对现有配电网设施门锁日常管理中发现的隐患，结合操作人员日常操作方式，提出了一种新的解决方案，该方案通过一套智能化管理系统对所有配电网设施门及门锁进行统一管理，实现配电网设施门锁管理的智能化，同时，引入物联网无线通讯技术，对门锁进行远程控制和远程监控，减少随意打开配电网设施影响设备运行安全和财产损失等事件的发生，提高后台管理人员对配电网设施状态的实时了解和现场工作进度的实时跟踪。
基于物联网技术的JOYO-E智能锁具管理系统提升了配电网设施门锁的智能化管理水平，保障了配电网设施内设备运行的安全，提高了供电可靠性，满足了用户对电能质量的要求，增加了电网企业综合收益，具有明显的经济效益和社会效益！
