一种基于蓝牙通信的智能钥匙柜系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及电力运检技术领域，尤其是基于蓝牙通信的智能钥匙柜设备。

背景技术

为了变电站电力运维的安全，电力公司变电站的钥匙需要统一进行管理，目前变电站多采用钥匙机对现场钥匙进行管理。现有钥匙机需要由现场人员在钥匙机上按键操作发送申请短信到指定管理人员，然后由管理人员进行授权才能打开钥匙机并取得钥匙。该方式增加了运维人员的工作负担，降低了运维工作的效率，同时该方式与操作票系统相对独立，不便于统一管理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种变电站电力运维钥匙管理装置，可实现在操作票系统中授权，使运维人员通过操作票移动终端即可验证权限并打开钥匙柜取得所需钥匙，进而加强变电站现场钥匙的安全管理，同时也可以减轻现场运维人员工作负担，提高运维效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于蓝牙通信的智能钥匙柜系统，箱体设有一个控制仓和至少一个用于存放钥匙的存放仓，每个所述存放仓内设有一个挂钩，钥匙通过钥匙环挂在挂钩上，所述挂钩通过连杆连接存放仓内背面的电动缸上，所述电动缸推动挂钩伸出或缩回存放仓，所述控制仓内固定有控制器和蓝牙单元，所述控制器通过信号线连接每个电动缸，所述控制器通过信号线连接蓝牙单元，并通过蓝牙单元与用户手机通信。

所述控制仓内设有电源单元、存储单元、通信单元，所述控制器通过信号线分别连接存储单元、通信单元，所述控制器将获取的信息存储于存储单元内，所述控制器通过通信单元与远端服务器通信，所述电源单元的输入端通过电源线连接市电，输出端通过电源线连接控制器的电源接口。

每个所述挂钩上设有一个支撑板，所述支撑板与挂钩之间设有压力传感器，每个所述压力传感器通过信号线连接控制器，每个存放仓内放置的钥匙环上设有一个配重块，每个所述存放仓内挂放的钥匙、钥匙环和配重块的重力和均不相同，且相互之间重力和的差值均大于设定值。

所述挂钩的上沿与存放仓内壁顶部的间隙小于制成钥匙环钢丝的外径，所述存放仓的正面通过铰链固定有仓门，所述铰链内设有保持仓门关闭的扭簧。

每个所述仓门和存放仓之间设有门锁单元，所述控制器通过信号线连接每个门锁单元。

所述箱体外设有摄像头和按键，所述摄像头和按键通过信号线连接控制器，所述摄像头拍摄方向位于箱体设置仓门的一侧，所述按键输出启动蓝牙单元的信号至控制器。

一种基于所述智能钥匙柜系统的控制方法：

步骤1、扫描二维码，打开手机端应用程序，手机通过蓝牙信号向蓝牙单元发出信号，智能钥匙柜系统启动；

步骤2、操作手机端应用程序完成设定任务后获取二维码，用摄像头扫描二维码；

步骤3、验证二维码后，获取存放仓信息；

步骤4、启动已验证的存放仓电动缸推出挂钩；

步骤5、压力传感器的压力信号消失且消失时间超过设定时间定义为钥匙已经取走，当钥匙已经取走后，压力传感器再次获得压力信号且压力值在设定阈值区间内，并维持超过设定时间，则定义钥匙已经放回；

步骤5、钥匙放回后立刻启动电动缸将挂钩缩回存放仓；

步骤6、判断当前存放仓信息是否为定义的最后一次操作，若是则智能钥匙柜系统关闭，若否则返回步骤2。

所述步骤3中，智能钥匙柜系统将验证信息打包发送至服务器等待获取验证通过的信息，直至服务器反馈验证成功的信息后再执行步骤4，否则维持等待状态；

所述步骤4、电动缸工作前打开门锁单元，所述步骤5电动缸工作后关闭门锁单元。

用户手机第一次连接蓝牙单元的方法：

按下按键后，蓝牙单元工作，发出用于匹配用户手机的蓝牙信号，并维持设定时间；

用户操作手机搜索到蓝牙单元的信号后点击，待输入验证密码后完成连接；

蓝牙单元记录已匹配的用户手机的蓝牙名称。

用户通过手机扫描箱体上的二维码后，若未安装手机端应用程序，则直接链接至手机端应用程序安装，若已经安装则打开手机端应用程序；

若蓝牙单元信号范围内存在两个及以上已经完成匹配的用户手机时，扫描二维码后将手机的本机蓝牙名称通过蓝牙信号输送至蓝牙单元，蓝牙单元断开信号范围内其他蓝牙用户，仅连接本机蓝牙名称的手机用户。

本发明具有里面感知、判断钥匙的功能，暂时拿走和放回来都要有回执的功能，通过蓝牙连接方便系统启动和关闭，全流程管控，能够保障操作工作的顺序和流程。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为智能钥匙柜系统结构示意图；

图2为智能钥匙柜系统原理图；

图3为单个存放仓侧面剖视图；

上述图中的标记均为：1、箱体；2、存放仓；3、仓门；4、控制仓；5、二维码标签；6、按键；7、上提手；8、垫片；9、挂钩；10、摄像头；11、支撑板；12、电动缸；13、钥匙环。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

智能钥匙柜系统设有箱体1，箱体1一般为长方体或者正方体的盒子，在箱体1的侧面和底面可以固定橡胶材质的垫片8，用于保护箱体1，箱体1的顶部可以设置一个上提手7，方便取放箱体1。

箱体1设有一个控制仓4和至少一个用于存放钥匙的存放仓2，存放仓2的数量根据需要设计，如图1所示，具有4个存放仓2，每个存放仓2的结构均是相同的，相同的顶部为控制仓4，控制仓4用于固定电子元器件。

每个存放仓2内设有一个挂钩9，挂钩9的两端高度相同，两端均几乎贴着存放仓2内壁顶部，挂钩9的上沿与存放仓2内壁顶部的间隙小于制成钥匙环13钢丝的外径，间隙用于方便活动挂钩9，而间隙很小能够使挂钩9锁住钥匙环13，不能随意的取现钥匙环13以及钥匙，存放仓2的正面通过铰链固定有仓门3，铰链内设有保持仓门3关闭的扭簧，则伸出挂钩9时，能够自动的顶开仓门3，而缩回挂钩9时，仓门3可以自动的关闭。

挂钩9通过连杆连接存放仓2内背面的电动缸12上，可以在箱体1背面设置空腔放置每个存放仓2的电动缸12，电动缸12布置结构如图3所示，电动缸12推动挂钩9伸出或缩回存放仓2，挂钩9伸出存放仓2则能够取消或放回钥匙，挂钩9缩回后挂钩9两端贴在顶部避免钥匙被取消。为了方便控制电动缸12活动区间，可以在连杆上固定一个行程开关，在每个存放仓2侧面设置两个凸块，当挂钩9伸出运动到行程最远端时，行程开关与一个凸块接触，当挂钩9缩回运动到行程最末端时，行程开关与另一个凸块接触，从而获得电动缸12行径的行程范围，每个行程开关均通过信号线连接至控制器。

钥匙通过钥匙环13挂在挂钩9上，每个存放仓2内放置的钥匙环13上设有一个配重块，每个存放仓2内挂放的钥匙、钥匙环13和配重块的重力和均不相同，且相互之间重力和的差值均大于设定值，这样每个存放仓2内的钥匙重量总和可以通过重量区分，例如四个存放仓2钥匙的重量总和分别为50g、100g、150g、200g，这样较大的差值也不会因为污染增重、磨损减重而无法区分识别，提供一种全新的重量识别方法，避免钥匙可靠识别、准确存储。

每个挂钩9上设有一个支撑板11，支撑板11与挂钩9之间设有压力传感器，每个压力传感器通过信号线连接控制器，这样通过压力传感器获取是否存放钥匙，钥匙是否存放正确。

此外，还可以在每个仓门3和存放仓2之间设有门锁单元，控制器通过信号线连接每个门锁单元，门锁单元使用的是智能驱动芯片SM001，其可驱动12V的电磁锁工作，并自动反馈功能，可实时反馈该锁下的门开关状态，门锁单元通过4组JP1/2/3/4引脚与外部电磁锁相接，驱动门锁工作，并使用RS485_A和RS485_B引脚与主控MCU模块的PA2/PA3引脚相连，从而使得控制器驱动电磁锁工作并读取开关门信息，此外门锁单元使用电源单元输出的5V电压进行供电，门锁单元可以配合挂钩9锁止钥匙实现双重保护。

箱体1外设有摄像头10和按键6，摄像头10和按键6通过信号线连接控制器，摄像头10拍摄方向位于箱体1设置仓门3的一侧，按键6输出启动蓝牙单元的信号至控制器。摄像头10单元采用索尼感情USB摄像头10模组，搭载索尼感光芯片IMX317，可实现广角100度无畸变拍摄。

控制仓4内固定有控制器、蓝牙单元、电源单元、存储单元、通信单元，控制器为总控装置，例如使用TI公司的32位基础型芯片STM32F103RCT6，该芯片基于Cortex-M3内核，主频为72MHZ，片上外设资源丰富，可满足本专利对主控模块的性能要求；控制器通过信号线分别连接其他电子元器件，控制器通过信号线连接每个电动缸12，驱动每个电动缸12工作，控制通过信号线连接门锁单元，控制每个门锁单元工作。

控制器通过信号线连接蓝牙单元，并通过蓝牙单元与用户手机通信。通过蓝牙信号方便识别用户身份，保证操作者身份的可靠性，蓝牙通信单元使用电源单元输出的3.3V电压进行供电，并通过第29号RXD引脚与30号RXD引脚与主控MCU模块的PA10-RXD1和PA9-TXD1引脚相连，进行数据通信。

存储单元用于存储数据信息，电源单元使用的是线性直流/直流开关模块，输入12V2A直流电压，输出多种电压格式有3.3V、5V，为装置内的各个模块提供电源，通信单元可以采用无线网络通信方式，连接远端服务器，将数据和验证信息发送至远端服务器，可以实现远端验证和存储。

基于上述智能钥匙柜系统的控制方法：

步骤1、扫描二维码，打开手机端应用程序，手机通过蓝牙信号向蓝牙单元发出信号，智能钥匙柜系统启动；

二维码为贴在箱体1上的标签，方便用户扫码，用户通过手机扫描箱体1上的二维码后，若未安装手机端应用程序，则直接链接至手机端应用程序安装，若已经安装则打开手机端应用程序；

若蓝牙单元信号范围内存在两个及以上已经完成匹配的用户手机时，扫描二维码后将手机的本机蓝牙名称通过蓝牙信号输送至蓝牙单元，蓝牙单元断开信号范围内其他蓝牙用户，仅连接本机蓝牙名称的手机用户。

步骤2、操作手机端应用程序完成设定任务后获取二维码，用摄像头10扫描二维码；

设定任务是手机端应用程序中指定的任务，如阅读条款、执行某些操作等，完成操作后能够通过软件获取一个二维码，通过二维码可以打开相应的存放仓2；

步骤3、验证二维码后，获取存放仓2信息；

系统扫描外二维码后会知晓需要打开哪个存放仓2，智能钥匙柜系统将验证信息打包发送至服务器等待获取验证通过的信息，如视频拍摄的信息、或缺的二维码信息等打包上传，有远端服务器电脑或人工的方式完成验证，若验证成功会反馈信息至系统，当服务器反馈验证成功的信息后再执行步骤4，否则维持等待状态；反馈等待或者反馈未通过的情况下，可以通过手机端应用程序进行提示，这样箱体1不需要增设屏幕或者扬声器等提示设备，降低设备成本；

步骤4、验证成功后，系统会操作相应存放仓2，启动已验证的存放仓2打开门锁单元，再电动缸12推出挂钩9；

步骤5、压力传感器的压力信号消失且消失时间超过设定时间定义为钥匙已经取走，当钥匙已经取走后，压力传感器再次获得压力信号且压力值在设定阈值区间内，并维持超过设定时间，则定义钥匙已经放回，通过延伸设计可以避免误操作；

步骤5、钥匙放回后立刻启动电动缸12将挂钩9缩回存放仓2，之后再后关闭(锁上)门锁单元；

步骤6、判断当前存放仓2信息是否为定义的最后一次操作，步骤3获取的存放仓2信息中包括是否为最后一个步骤使用的钥匙，若是则智能钥匙柜系统关闭，若否则返回步骤2。

为了方便第一次连接蓝牙设备，用户手机第一次连接蓝牙单元时按下按键6后，蓝牙单元工作，发出用于匹配用户手机的蓝牙信号，并维持设定时间；用户操作手机搜索到蓝牙单元的信号后点击，待输入验证密码后完成连接；蓝牙单元记录已匹配的用户手机的蓝牙名称。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。