無線射頻技術(shù)在電纜管理中的應(yīng)用研究

摘 要：推進(jìn)“兩型兩化”，實現(xiàn)“兩個轉(zhuǎn)變”是南網(wǎng)實施中長期發(fā)展戰(zhàn)略路徑，致力向智能、高效、可靠、綠色方向轉(zhuǎn)變。配電網(wǎng)管理中最大的困難是電纜的管理，也是影響供電可靠性的關(guān)鍵之處。文章探討將無線射頻技術(shù)運用于電纜現(xiàn)場標(biāo)識，以提高現(xiàn)場電纜定位及故障處理效率，提高供電可靠率，實現(xiàn)電纜智能、高效、可靠的電纜管理方式。運用無線射頻技術(shù)的標(biāo)識手段，收集現(xiàn)場電纜及其設(shè)備屬性信息，建立現(xiàn)場地下電纜信息標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)，后臺建立數(shù)據(jù)電子化臺賬，繼而充實我局的GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)，為南寧配網(wǎng)電纜管理提供科學(xué)的管理參考方法。

關(guān)鍵詞：無線射頻；地下電子信息標(biāo)識器；電子信息標(biāo)簽；現(xiàn)場標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)；臺賬數(shù)據(jù)管理；信息化管理

中圖分類號：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）33-0037-02

隨著南寧地區(qū)電力輸送需求越來越大，配電電纜線路管理遇到的問題也越來越多，為在配網(wǎng)管理中提高現(xiàn)場故障處理效率，本文特引入無線射頻技術(shù)，運用于電纜管理中，實現(xiàn)現(xiàn)場對電纜快速定位，對同溝電纜快速區(qū)分，繼續(xù)優(yōu)化傳統(tǒng)的電纜管理模式，降低對電纜重復(fù)探測工作量及成本，確保提高供電的可靠率。

1 技術(shù)運用背景及方向

1.1 目前電纜管理存在的管理問題

根據(jù)配網(wǎng)運行狀況，目前電纜管理存在以下比較突出的問題：

①電纜制造工藝越來越高，電纜運行時間較長，由于以往管理方式傳統(tǒng)，大部分以紙質(zhì)存檔，造成電纜數(shù)據(jù)管理更新不便，甚至無法及時更新。

②外界施工頻繁，由于管理方電纜數(shù)據(jù)資料缺失，無法對電纜數(shù)據(jù)及時對外提供或公開，電纜故障事故多數(shù)皆因外單位野蠻施工造成電纜被外力破壞停電。

③配網(wǎng)電纜錯綜復(fù)雜，同溝電纜標(biāo)牌脫落、褪色情況嚴(yán)重，造成現(xiàn)場搶修效率無法提高，需重新識別，識別誤差大，一旦遇上電纜斬纜接駁，風(fēng)險較大。

④現(xiàn)有GIS臺賬數(shù)據(jù)不夠精細(xì)，線路拓?fù)鋱D或接線圖，僅能顯示大致電纜走向，GPS設(shè)備受天氣及環(huán)境影響造成誤差大，對現(xiàn)場實際定位無法提高準(zhǔn)確參考。

⑤現(xiàn)場路面標(biāo)樁及標(biāo)識牌容易丟失，造成電纜路徑路面標(biāo)識缺乏，道路改造無法辨識電纜準(zhǔn)確路徑。

以上幾點問題使現(xiàn)場故障處理效率的提高受到限制，影響了供電可靠性。而通過運用無線射頻技術(shù)于電纜管理上，在電纜沿線上安裝射頻標(biāo)識點，由點連成線，由線連成網(wǎng)絡(luò)的電纜信息網(wǎng)絡(luò)，對電纜路徑及深度信息實現(xiàn)快速獲取，進(jìn)而提高故障搶修效率及供電可靠性。

1.2 解決問題的方向

根據(jù)以上問題的總結(jié)，提出以下三點解決問題的大方向。

1.2.1 建立南寧市區(qū)配網(wǎng)現(xiàn)場地下電纜標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)

對配網(wǎng)電纜設(shè)備、電纜回路、電纜溝道進(jìn)行識別普查，全面收集設(shè)備信息，采用無線射頻技術(shù)，對現(xiàn)場線路及其附屬設(shè)備進(jìn)行標(biāo)識，形成現(xiàn)場信息標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)現(xiàn)場精確定位，彌補GPS數(shù)據(jù)精度不足造成定位誤差。

1.2.2 建立市區(qū)配網(wǎng)地下信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)，充實優(yōu)化現(xiàn)有GIS系

統(tǒng)數(shù)據(jù)

通過普查收集數(shù)據(jù)，繼而建立普查數(shù)據(jù)整錄臺賬，整合電子化數(shù)據(jù)，利用現(xiàn)有配網(wǎng)GIS平臺和可擴(kuò)展功能，將普查數(shù)據(jù)按照既定數(shù)據(jù)格式，錄入現(xiàn)有GIS，拓展數(shù)據(jù)面，提高實用性。

1.2.3 建立南寧市區(qū)配網(wǎng)電纜巡檢管理機(jī)制

拓展應(yīng)用配網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)，建立信息化的配網(wǎng)電纜巡檢管理機(jī)制，作為配網(wǎng)現(xiàn)場監(jiān)管重要手段，有利于今后現(xiàn)場電纜信息的及時更新維護(hù)。

2 無線射頻技術(shù)運用設(shè)計方案

2.1 無線射頻（簡稱RFID）概述

RFID（Radia Frequency Identification，射頻識別）技術(shù)，又稱為電子標(biāo)簽或者無線標(biāo)簽，是一種利用無線通信實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術(shù)。RFID作為無線通信和自動識別技術(shù)的一種完美結(jié)合，被認(rèn)為是21世紀(jì)最有前途的IT技術(shù)之一。本系統(tǒng)由無源電子標(biāo)簽（射頻標(biāo)簽）和閱讀器組成。此標(biāo)簽標(biāo)定頻率為168.9 kHz，電子標(biāo)簽可存儲一定量電纜設(shè)備屬性信息，安裝于電纜溝道內(nèi)，在路面攜帶對應(yīng)頻率的射頻讀寫器，可穿透土壤或混凝土進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫交換，讀寫器顯示標(biāo)簽內(nèi)所存儲的信息，并定位標(biāo)簽的位置點，同時可計算標(biāo)簽安裝深度等數(shù)據(jù)。此射頻數(shù)據(jù)標(biāo)識系統(tǒng)交換原理，如圖1所示。

2.2 建立南寧市區(qū)配網(wǎng)現(xiàn)場地下電纜標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)

2.2.1 地下電子信息標(biāo)識器應(yīng)用（電纜溝道標(biāo)識）

基于無線射頻技術(shù)開發(fā)的地下電子信息標(biāo)識器安裝埋設(shè)于地下，可標(biāo)識電纜溝道走向，記錄電纜屬性信息（電纜名稱、電壓等級、電纜深度、地理描述等），具有唯一的ID號，確保信息獨立性，主要用以對埋設(shè)的電纜溝進(jìn)行標(biāo)識定位，標(biāo)識點連結(jié)數(shù)據(jù)整合到后臺系統(tǒng)進(jìn)行管理。根據(jù)電纜溝道、槽盒地理空間特性，需安裝標(biāo)示的標(biāo)識點設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)如下：

①中間接頭井、接地箱井。

②電纜通道與其他地下管線設(shè)施的交越信息點。

③電纜敷設(shè)路徑轉(zhuǎn)彎起始點、轉(zhuǎn)彎終點及轉(zhuǎn)彎半徑最大位置點。

④電纜頂管井、檢修井、埋管井等特征位置點。

⑤環(huán)網(wǎng)柜、變電站、分接箱等位置點。

⑥直線段平均每30 m左右埋設(shè)一個標(biāo)識器。

電子信息標(biāo)識器安裝設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)圖如圖2所示。

2.2.2 電子信息標(biāo)簽應(yīng)用（同溝電纜不同回路區(qū)分標(biāo)識）

電子標(biāo)簽系統(tǒng)原理圖如圖3所示。

以RFID技術(shù)開發(fā)的電子標(biāo)簽，捆綁于電纜本體做標(biāo)識，需注意電纜長期帶電運行，電纜本體周圍帶有磁場，為防止標(biāo)簽信息被磁極破壞，需采用無源的抗金屬標(biāo)簽。

在RFID技術(shù)的實際應(yīng)用中，有很多被標(biāo)識物具有金屬薄膜包裝或者被標(biāo)識物本身是金屬材料，而金屬對偶極子天線的輻射特性具有極大的影響。為了克服金屬的影響，研究者們提出了貼片天線的解決辦法。

因此該電子信息標(biāo)簽是無緣的貼片天線射頻標(biāo)簽，具有信息存儲功能，強(qiáng)抗磁功能等特點，核定頻率為920.5～924.5 MHz（中國頻率），可以進(jìn)行重復(fù)擦寫，在電纜信息化管理領(lǐng)域內(nèi)，可作以下應(yīng)用：

①以電子信息化的形式，區(qū)分集中在同溝內(nèi)的多條電纜及設(shè)備，以輔助電子信息標(biāo)識器，對電纜回路信息區(qū)分管理，隨時調(diào)取指定電纜信息，避免實際工作中重復(fù)識別探測同溝電纜相別。

②結(jié)合實際工作需要，用以記錄電纜附件設(shè)備（電纜中間頭、電纜設(shè)備終端等）屬性信息，如設(shè)備生產(chǎn)廠家、安裝日期、安裝人員等生產(chǎn)信息，作為設(shè)備運行維護(hù)過程的信息記錄載體，具備可追溯的信息源備案。

其安裝操作如下：

①對電纜進(jìn)行一次性識別普查，通過PDA手持端將電纜信息寫入標(biāo)簽內(nèi)，進(jìn)行存儲，避免以后重復(fù)探測。

②通過專用安裝附件拉索扎帶講電子標(biāo)簽捆扎與電纜本體上。

③將PDA所記錄電纜本體信息及標(biāo)簽ID同步到后臺，進(jìn)行細(xì)化管理。

電子信息標(biāo)簽信息錄入界面、安裝示意圖如圖4所示。

3 建立數(shù)據(jù)管理臺賬及維護(hù)機(jī)制

開發(fā)PDA移動端運行平臺，PC端后臺數(shù)據(jù)管理臺賬，對現(xiàn)場安裝標(biāo)識器、電子信息標(biāo)簽所附帶的電纜信息進(jìn)行展示、管理，以充實目前供電局內(nèi)現(xiàn)有GIS系統(tǒng)。

①開發(fā)具備標(biāo)識點電纜信息錄入、查詢、展示、管理的設(shè)備數(shù)據(jù)臺賬。

②開發(fā)移動PDA運行平臺，以電子化形式采集標(biāo)識點信息，實現(xiàn)與PC端同步功能，提高數(shù)據(jù)整錄效率。

③實行電纜巡檢機(jī)制，利用PDA對巡檢事項、時間和人員進(jìn)行記錄，對現(xiàn)場電纜信息（包括電纜名稱等）變化位置點，及時進(jìn)行后臺信息同步更新，確?，F(xiàn)場與后臺信息一致。

4 結(jié) 語

通過建立供電局配網(wǎng)現(xiàn)場地下電纜識別信息標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)，將現(xiàn)場普查、電纜標(biāo)識數(shù)據(jù)成果，整錄到數(shù)據(jù)臺賬，以形成由電纜溝道至電纜溝內(nèi)部各電纜回路，由粗?jǐn)U到精細(xì)化，不同層次信息相結(jié)合的立體系統(tǒng)信息。

甚至將此臺賬信息嵌入南寧GIS地理信息系統(tǒng)內(nèi)，以充實、優(yōu)化現(xiàn)有GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)，可形成信息查詢展示、便捷更新的電子化數(shù)據(jù)管理方式，對南寧供電局地下電纜現(xiàn)場定位，設(shè)備管理維護(hù)，提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，為提高供電可靠率的提供了科學(xué)管理手段，為我局率先實現(xiàn)南網(wǎng)實施中長期的發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，起到了促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙軍輝.射頻識別技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2] 莫凌飛.超高頻射頻識別抗金屬標(biāo)簽研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2009.