基于RFID技術(shù)的智能配電巡檢系統(tǒng)研究

基于RFID技術(shù)的智能配電巡檢系統(tǒng)研究

長春科技計(jì)劃項(xiàng)目(14KG023)

吉林省教育廳項(xiàng)目(2013296)

主要研究電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化。

王暉1，4，孫沃野2，趙亮3，李林4

(1.長春工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院，長春 130012； 2.國網(wǎng)吉林省四平供電公司，吉林 四平 136000；3.國網(wǎng)吉林省電力有限公司，長春 130012； 4.吉林省配電設(shè)備自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)公共技術(shù)研發(fā)中心，長春 130012)

摘要：針對傳統(tǒng)配電巡檢存在巡檢人員到位不及時(shí)、多采用紙質(zhì)記錄、效率低等問題，采用先進(jìn)、可靠的物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)，研發(fā)了智能配電巡檢系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電設(shè)備管理、人員到位管理和設(shè)備狀態(tài)評估管理等功能，使管理者能夠準(zhǔn)確掌握設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，科學(xué)合理地制定巡檢、檢修計(jì)劃，確保設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)智能化巡檢管理。

關(guān)鍵詞：RFID技術(shù)；配電設(shè)備；巡檢系統(tǒng)

0引言

目前，我國配電系統(tǒng)中配電設(shè)備巡檢多采用定期巡檢，即到規(guī)定的巡檢時(shí)間對設(shè)備進(jìn)行巡檢[1]。然而，隨著電力系統(tǒng)容量的增大，電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大以及設(shè)備復(fù)雜程度的提高，設(shè)備巡檢的任務(wù)必將越來越重，定期的計(jì)劃性巡檢根本無法實(shí)時(shí)反映設(shè)備的運(yùn)行狀況，不利于對設(shè)備故障早期征兆的預(yù)測和更好地對設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)評估。電力企業(yè)都制定了設(shè)備的巡檢措施、計(jì)劃，并要求巡檢人員將設(shè)備巡視制度落到實(shí)處，但往往由于缺乏有效的監(jiān)督措施，巡檢工作認(rèn)真與否、巡檢人員到位監(jiān)管和巡檢任務(wù)是否完成全憑員工的自覺性，這樣就使對巡檢人員的評價(jià)、考核帶來相當(dāng)大的難度，而且對巡檢人員手工巡檢記錄的檢查非常不方便，并且紙質(zhì)記錄不便于保存和處理，可見，傳統(tǒng)的配電巡檢模式存在著很大的弊端[2]。本文研發(fā)的智能配電巡檢系統(tǒng)采用先進(jìn)的RFID技術(shù)和無線通信技術(shù)，具有完善的配電設(shè)備缺陷管理、人員到位監(jiān)督管理和設(shè)備狀態(tài)評估管理等功能，使設(shè)備維護(hù)人員能夠準(zhǔn)確地掌握設(shè)備的運(yùn)行規(guī)律，從而科學(xué)、合理地安排設(shè)備檢修計(jì)劃，確保配電設(shè)備安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。

1RFID系統(tǒng)

RFID即射頻識(shí)別，它可以通過非接觸的方式實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)射頻范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)信息運(yùn)用無線技術(shù)進(jìn)行讀寫與交換[3]。典型的RFID系統(tǒng)由2部分組成：硬件部分和軟件部分。其中，硬件部分包括電子標(biāo)簽和讀寫器，軟件部分包括RFID中間件和應(yīng)用系統(tǒng)軟件(軟件部分又稱為主機(jī)系統(tǒng))[4]，圖1為RFID系統(tǒng)的構(gòu)成。

圖1　RFID系統(tǒng)構(gòu)成

電子標(biāo)簽(Electronic Tag)又稱作應(yīng)答器，包括無線標(biāo)簽天線和IC芯片，作為RFID系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)信息的有效載體。工作時(shí)，電子標(biāo)簽無線標(biāo)簽天線接收讀寫器發(fā)射過來的無線射頻信號(hào)，接下來，標(biāo)簽IC芯片對接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解調(diào)、解碼，同時(shí)將芯片內(nèi)部已經(jīng)保存的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編碼、調(diào)制，再通過標(biāo)簽天線將已調(diào)節(jié)的數(shù)據(jù)信息發(fā)射給讀寫器。

讀寫器(Reader)是RFID系統(tǒng)中最重要的組成部分，又稱作閱讀器，包括無線天線、射頻接口和邏輯控制單元。在RFID系統(tǒng)工作過程中，移動(dòng)終端下達(dá)傳送控制指令后，讀寫器可以發(fā)射能量來激活自身識(shí)別范圍內(nèi)的所有電子標(biāo)簽，并與之進(jìn)行數(shù)據(jù)信息通信，讀取數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行處理后將數(shù)據(jù)信息保存到手持終端系統(tǒng)或傳輸?shù)叫畔⒐芾硐到y(tǒng)。

在RFID系統(tǒng)中，中間件屬于系統(tǒng)軟件部分，它扮演著終端PDA與后臺(tái)管理系統(tǒng)，硬件部分與應(yīng)用系統(tǒng)軟件的中介角色，同時(shí)對電子標(biāo)簽和讀寫器之間的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行過濾、搜集、整合和計(jì)算等，對通信傳輸過程進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用場合的資源共享。

2智能配電巡檢系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)

通過閱讀大量配電網(wǎng)巡檢方面的資料，對電力公司進(jìn)行調(diào)研并結(jié)合行業(yè)自身需求，得出系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)如下。

2.1.1巡檢人員到位監(jiān)督管理

當(dāng)巡檢人員到達(dá)巡檢目的地，登錄手持終端PDA后，開始對設(shè)備進(jìn)行巡檢時(shí)，掃描第一個(gè)電子標(biāo)簽成功后，手持PDA終端自動(dòng)記錄時(shí)間，方便管理人員對巡檢人員到位情況的監(jiān)管。

2.1.2避免錯(cuò)巡、漏巡現(xiàn)象的發(fā)生

當(dāng)巡檢人員啟動(dòng)手持PDA后，登錄終端系統(tǒng)下載巡檢任務(wù)書，查看巡檢任務(wù)并根據(jù)具體工作部署對設(shè)備進(jìn)行巡檢，當(dāng)完成此設(shè)備巡檢任務(wù)后，單擊“保存”，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測所有巡檢項(xiàng)目是否都已記錄、設(shè)備的巡檢數(shù)據(jù)是否已存在、該巡檢點(diǎn)還有多少設(shè)備未巡檢及本次任務(wù)還有多少巡檢點(diǎn)未巡檢等，給出相應(yīng)的提示及必要的窗體跳轉(zhuǎn)，這樣依次進(jìn)行，直到完成本巡檢點(diǎn)的全部設(shè)備巡檢。當(dāng)走到下一個(gè)巡檢點(diǎn)時(shí)，依照上面進(jìn)行巡檢，直到完成全部的巡檢任務(wù)。如果已經(jīng)完成全部巡檢工作，在網(wǎng)絡(luò)良好的情況下要及時(shí)上傳巡檢數(shù)據(jù)信息到后臺(tái)管理中心，避免錯(cuò)巡、漏巡的現(xiàn)象發(fā)生。

2.1.3巡檢系統(tǒng)信息化、智能化管理

配電設(shè)備的巡檢信息內(nèi)容包括設(shè)備基礎(chǔ)信息、技術(shù)參數(shù)、設(shè)備巡檢時(shí)間、巡檢記錄和人員、發(fā)生缺陷和故障的歷史記錄等，這些信息形成了一個(gè)非常龐大的設(shè)備知識(shí)庫。配電巡檢信息管理系統(tǒng)對這些信息進(jìn)行分類管理，同時(shí)對存放在數(shù)據(jù)庫中的各類歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、匯總、分析，用各類圖表或報(bào)表的格式顯示某種故障在某段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的頻率和發(fā)生對象，供管理人員通過預(yù)測分析加強(qiáng)管理和制定應(yīng)對措施。以達(dá)到事前控制的目的，減少事故的發(fā)生率，這樣能提高企業(yè)的管理水平，實(shí)現(xiàn)在盡量降低工作人員工作量的同時(shí)，最大程度地提高電力企業(yè)關(guān)于設(shè)備信息管理的數(shù)字化、信息化水平。

2.2巡檢系統(tǒng)的整體架構(gòu)

該巡檢系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的智能配電巡檢系統(tǒng)，該系統(tǒng)由后臺(tái)信息管理系統(tǒng)和手持終端系統(tǒng)組成，并運(yùn)用無線通信技術(shù)或USB接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，如圖2所示。

圖2　巡檢系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

巡檢系統(tǒng)整體架構(gòu)硬件和軟件需求見表1。

表1　系統(tǒng)整體架構(gòu)硬件和軟件需求表

3巡檢系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程圖

3.1信息管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖

信息管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程從制定巡檢任務(wù)開始，經(jīng)過公司各層領(lǐng)導(dǎo)審批修改，審批修改確認(rèn)無誤后，產(chǎn)生符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的巡檢任務(wù)供巡檢人員下載。有時(shí)，在特定情況下會(huì)有臨時(shí)巡檢任務(wù)下達(dá)。巡檢任務(wù)產(chǎn)生后，巡檢人員通過手持終端登錄并下載巡檢任務(wù)，根據(jù)巡檢任務(wù)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)地巡檢，巡檢完畢后提交巡檢結(jié)果，管理人員對巡檢記錄進(jìn)行分析處理，如圖3所示。

3.2手持終端系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖

手持終端系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程如圖4所示，從巡檢人員登錄PDA開始，在巡檢工作進(jìn)行前將公司上傳的巡檢任務(wù)通過PDA上的USB接口或無線通信技術(shù)在后臺(tái)服務(wù)器將巡檢任務(wù)下載到手持終端PDA中，根據(jù)具體巡檢任務(wù)實(shí)地進(jìn)行巡檢。巡檢人員到達(dá)巡檢目的地，登錄終端PDA對設(shè)備開始進(jìn)行巡檢，當(dāng)掃描第一個(gè)電子標(biāo)簽時(shí)，手持終端PDA自動(dòng)記錄巡檢時(shí)間，達(dá)到管理人員對巡檢人員到位的監(jiān)管。巡檢人員掃描規(guī)定編號(hào)標(biāo)簽成功后，系統(tǒng)將引導(dǎo)巡檢人員按照事先制定好的巡檢方案進(jìn)行巡檢，進(jìn)入相應(yīng)的設(shè)備信息界面，巡檢人員此時(shí)可以開始錄入相應(yīng)的巡檢信息(可選擇或手動(dòng)錄入)，當(dāng)此設(shè)備所有項(xiàng)目檢查完畢后，點(diǎn)擊“保存”按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)標(biāo)記為“已巡檢”。此時(shí)，終端PDA系統(tǒng)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到本巡檢點(diǎn)下一巡檢設(shè)備，依次進(jìn)行巡檢，當(dāng)所有設(shè)備全部檢查完成后，巡檢自動(dòng)標(biāo)記為“全部完成”。同時(shí)，巡檢人員可以打開PDA上的小型數(shù)據(jù)庫(保存近幾次巡檢記錄)，對將要巡檢的設(shè)備和整個(gè)巡檢點(diǎn)情況進(jìn)行簡單的了解。在進(jìn)行設(shè)備信息錄入時(shí)，發(fā)現(xiàn)信息錄入錯(cuò)誤或者“已巡檢”設(shè)備信息有誤，可點(diǎn)擊“修改”按鈕對巡檢信息進(jìn)行修改，以保證巡檢信息的正確性。當(dāng)所有設(shè)備巡檢完畢后，可以保存巡檢記錄在PDA中，也可以通過無線通信網(wǎng)絡(luò)上傳巡檢記錄到后臺(tái)信息管理系統(tǒng)。

圖3　信息管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖

圖4　PDA系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖

4系統(tǒng)研發(fā)

智能配電巡檢系統(tǒng)使用的語言是C#，數(shù)據(jù)庫使用SQL Server，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)配電設(shè)備缺陷管理、人員到位監(jiān)督管理和設(shè)備狀態(tài)評估管理等功能。啟動(dòng)管理者電腦后，運(yùn)行“開始”→“程序”→“智能配電巡檢系統(tǒng)”→點(diǎn)擊“智能配電巡檢系統(tǒng)”圖標(biāo)，就會(huì)啟動(dòng)“智能配電巡檢系統(tǒng)”軟件，出現(xiàn)“系統(tǒng)登錄”界面，如圖5所示。圖6為系統(tǒng)主界面，主要有：設(shè)備信息、缺陷庫管理、巡檢信息和狀態(tài)評價(jià)等功能模塊。

圖5　系統(tǒng)登錄界面

圖6　巡檢系統(tǒng)主界面

RFID手持終端啟動(dòng)后，點(diǎn)擊“巡檢系統(tǒng)”圖標(biāo)，輸入正確的“用戶名”和“密碼”即可登錄聯(lián)機(jī)“RFID巡檢系統(tǒng)”，如圖7所示。

圖7　RFID巡檢系統(tǒng)登錄界面

巡檢人員在巡檢工作執(zhí)行前可在公司通過USB接口或無線網(wǎng)絡(luò)將下發(fā)的巡檢任務(wù)下載到手持PDA中，也可在巡檢路上或巡檢目的地通過無線網(wǎng)絡(luò)下載巡檢任務(wù)，如圖8所示。

圖8　巡檢任務(wù)下載界面

在巡檢人員巡檢完畢后，可以保存巡檢記錄在PDA中，也可以通過無線通信網(wǎng)絡(luò)上傳巡檢記錄到后臺(tái)信息管理系統(tǒng)。當(dāng)巡檢點(diǎn)信號(hào)好或巡檢人員無特殊任務(wù)時(shí)，巡檢人員要及時(shí)上傳巡檢記錄，以便管理人員實(shí)時(shí)掌握、管理設(shè)備。

5總結(jié)

本文研究設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的智能配電巡檢系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對巡檢人員信息、到位率、設(shè)備管理等信息的電子化管理，提高了企業(yè)的整體管理水平，保障了生產(chǎn)生活安全有序的運(yùn)行，同時(shí)降低了管理運(yùn)營成本，提高了企業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)效益，真正地達(dá)到了自動(dòng)化、信息化、智能化的現(xiàn)代化管理。

參考文獻(xiàn)

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doi:10.3969/j.issn.1009-8984.2015.02.010

收稿日期：2015-04-08

基金項(xiàng)目：吉林省科技廳項(xiàng)目(20130206049GX)

作者簡介：王暉(1984-)，女(漢)，長春，實(shí)驗(yàn)師

中圖分類號(hào)：TP272

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-8984(2015)02-0035-04

The research on intelligent power distribution inspection system based on RFID technology

WANG Hui，et al.

(SchoolofElectrical&InformationEngineering，

ChangchunInstituteofTechnology，Changchun130012，China)

Abstract：The traditional distribution inspection has the problems such as patrol personnel can not be put in place in time，the use of paper records，and low efficiency，etc..The advanced and reliable RFID(Radio Frequency Identification)is used to develop an intelligent inspection system to realize the functions of power distribution equipment management，personnel in place management，and equipment condition assessment，etc.So the managers can accurately grasp the real-time running state of equipment，scientifically make the plan of the inspection and maintenance to ensure the safe and stable operation of the equipment，so as to achieve intelligent inspection management.

Key words：RFID technology；power distribution equipment；inspection system