RFID技術(shù)在輸變電工程建設(shè)中的應(yīng)用

于昊 張君 張聰利 貢布多杰

摘要：在輸變電施工過程中利用RFID物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連接施工現(xiàn)場人員、機械設(shè)備和工器具，通過對RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)讀寫操作和數(shù)據(jù)分析，可以實現(xiàn)施工過程動態(tài)管控，可以避免施工過程中的安全問題，提升質(zhì)量管理，實現(xiàn)一定的精益化、規(guī)范化施工。

關(guān)鍵詞：輸變電工程;RFID技術(shù);電子圍欄;電子交底

引言

隨著電力基建的興起，輸變電工程建設(shè)與日俱增。輸變電工程施工現(xiàn)場作業(yè)點多，人員流動強，加之一些施工隊伍沒有形成安全文明施工習(xí)慣，常常導(dǎo)致作業(yè)票和施工現(xiàn)場不一致的現(xiàn)象，部分沒有經(jīng)過安全技術(shù)交底的人會參與到施工中，這是十分危險的，對危險點及技術(shù)要點不熟悉而導(dǎo)致的事故案例比比皆是，依靠傳統(tǒng)管理模式無法保證管理效果。應(yīng)用基于RFID射頻技術(shù)實現(xiàn)電子交底和施工工器具狀態(tài)監(jiān)測的施工管理模式對于當(dāng)前安全高壓態(tài)勢下的電力建設(shè)施工管理具有十分明顯的優(yōu)勢，可以借助技術(shù)手段實現(xiàn)對人員、機械設(shè)備及工器具的實時管控，對規(guī)范施工管理，提高管理水平，提升工程質(zhì)量具有重要的意義。

1 RFID技術(shù)的基本原理

RFID射頻識別是一種使用射頻技術(shù)的非接觸自動識別技術(shù)，具有傳輸速率快、防沖撞、大批量讀取、運動過程讀取等優(yōu)勢。RFID系統(tǒng)主要由讀寫器（target）、應(yīng)答器（RFID標(biāo)簽）和后臺計算機組成，其中，讀寫器（target）實現(xiàn)對標(biāo)簽的數(shù)據(jù)讀寫和存儲，由控制單元、高頻通信模塊和天線組成，應(yīng)答器（RFID標(biāo)簽）主要由一塊集成電路芯片及外接天線組成，其中電路芯片通常包含射頻前端、邏輯控制、存儲器等電路，供電原理可分為有源（acTIve）標(biāo)簽、半有源（semiacTIve）標(biāo)簽和無源（passive）標(biāo)簽。基本工作原理是：標(biāo)簽進入讀寫器發(fā)射射頻場后，將天線獲得的感應(yīng)電流經(jīng)升壓電路后作為芯片的電源，同時將帶信息的感應(yīng)電流通過射頻前端電路變?yōu)閿?shù)字信號送入邏輯控制電路進行處理，需要回復(fù)的信息則從標(biāo)簽存儲器發(fā)出，經(jīng)邏輯控制電路送回射頻前端電路，最后通過天線發(fā)回讀寫器。

2 RFID技術(shù)運用前期準(zhǔn)備及技術(shù)應(yīng)用研究

2.1 應(yīng)用前期準(zhǔn)備

在工程施工前編制策劃性文件，將RFID技術(shù)應(yīng)用及管理作為項目部的一項整體工作進行部署，建立RFID技術(shù)應(yīng)用組織架構(gòu)，確定人員組織架構(gòu)及職責(zé)劃分，確保實施、運行、維護等功能的實現(xiàn)。在項目建設(shè)中開展RFID技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)，編制RFID技術(shù)應(yīng)用操作手冊，提升操作人員的應(yīng)用水平，為RFID技術(shù)在項目中的應(yīng)用做好人才準(zhǔn)備。在硬件選擇方面根據(jù)需要分別采購頻段若干無源式射頻標(biāo)簽和若干有源式射頻標(biāo)簽;具備NFC功能的手機或PAD;若干個射頻讀寫器;若干個通信模塊;系統(tǒng)計算機一臺。在軟件方面需要編寫基于手機NFC功能的RFID標(biāo)簽讀寫軟件和基于計算機系統(tǒng)的RFID技術(shù)操作系統(tǒng)和后臺數(shù)據(jù)庫。

2.2 應(yīng)用研究

RFID技術(shù)的主要特性在于a.數(shù)據(jù)的快速讀寫功能。使用讀寫裝置可直接將信息讀取至數(shù)據(jù)庫內(nèi)，同時可以快速、批量處理標(biāo)簽，并可以將處理的狀態(tài)寫入標(biāo)簽，供下一階段數(shù)據(jù)處理的讀取判斷之用;b.小型化和多樣化的形狀。RFID在讀取上并不受尺寸大小和形狀的限制，不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷質(zhì)量。此外，RFID標(biāo)簽也可往小型化與多樣形態(tài)發(fā)展，以應(yīng)用在不同產(chǎn)品上;c.耐環(huán)境性。紙張一受到臟污就會看不到，但RFID對水、油和藥品等物質(zhì)具有很強的抗污性。RFID在黑暗或臟污的環(huán)境中，也可以讀取數(shù)據(jù);e.可重復(fù)使用。由于RFID的數(shù)據(jù)為電子數(shù)據(jù)，可以反復(fù)被覆寫，因此可以回收標(biāo)簽重復(fù)使用。如被動式RFID，不需要電池就可以使用，沒有維護保養(yǎng)的需要;f.每一張RFID標(biāo)簽碼對應(yīng)唯一的ID，具有唯一性。

根據(jù)以上功能特點，可以在輸變電工程建設(shè)中應(yīng)用RFID標(biāo)簽碼的唯一性，將每一張RFID標(biāo)簽指定唯一的人員、機械設(shè)備、工器具等，具有不可復(fù)制性;根據(jù)可重復(fù)使用特性用于機械設(shè)備、工器具檢修維保狀態(tài)的更新管理，用于人員角色和權(quán)限的動態(tài)管理;根據(jù)數(shù)據(jù)的快速讀寫功能可以在關(guān)鍵位置處設(shè)置讀寫裝置，用于人員及機械進出場管理與工器具出入庫管理。

3 RFID技術(shù)在施工管理中的應(yīng)用

3.1人員管控

在建設(shè)項目實施前，在RFID系統(tǒng)中錄入項目全體人員信息，分配RFID標(biāo)簽ID，根據(jù)人員角色在系統(tǒng)中設(shè)置權(quán)限。實現(xiàn)以下的人員管控：

3.1.1人員進出場管控。根據(jù)全員都具有唯一RFID標(biāo)簽的特性，在施工出入口位置布置RFID讀寫裝置，可以在人員進出場時批量檢測所有人員信息，并形成出入場記錄，上傳至系統(tǒng)計算機中，可以實現(xiàn)員工工時統(tǒng)計和管理人員到崗到位情況監(jiān)督的功能。

在高風(fēng)險作業(yè)區(qū)域設(shè)置電子圍欄，可以檢查管理人員到崗到位管理情況，確保作業(yè)現(xiàn)場有作業(yè)監(jiān)護，杜絕管理人員不到位造成的安全事故。

3.1.2實現(xiàn)電子交底和電子圍欄。首先根據(jù)作業(yè)內(nèi)容，在施工區(qū)域設(shè)置RFID讀寫裝置，實現(xiàn)電子圍欄功能。電子交底是施工人員經(jīng)過現(xiàn)場交底后由安全管理人員在RFID系統(tǒng)中輸入施工人員的交底信息，特征點包括：工作內(nèi)容、工作區(qū)域、工作許可范圍、工作許可時限、是否確認(rèn)交底等信息，施工人員意味著獲得了相應(yīng)施工區(qū)域的進入權(quán)限，若未經(jīng)交底或者不屬于該區(qū)域工作內(nèi)容的施工人員則會被警告禁止入內(nèi)。杜絕未經(jīng)過交底及施工許可擅自進入高風(fēng)險作業(yè)區(qū)域造成的人員傷害。

3.2機械和工器具管理

在施工準(zhǔn)備階段對機械設(shè)備及工器具配置唯一的RFID標(biāo)簽，并粘貼牢固，可以實現(xiàn)機械設(shè)備及工器具管控。

3.2.1機械設(shè)備及工器具出入庫管理。在工器具庫房門口設(shè)置RFID讀寫裝置，工器具出入庫過程中將自動檢測標(biāo)簽，并形成記錄上傳至系統(tǒng)計算機。在施工出入口的RFID讀寫裝置，檢測機械設(shè)備的進出場情況?？梢詫崿F(xiàn)設(shè)備及工器具的精益化管控，降低工器具丟失風(fēng)險。

3.2.2機械設(shè)備及工器具檢修維保管理。根據(jù)施工規(guī)范要求，為確保施工器具的安全、技術(shù)性能穩(wěn)定，要定期開展施工器具的狀態(tài)檢修，和維護保養(yǎng)。根據(jù)RFID標(biāo)簽的可重復(fù)讀寫特性，在管理人員完成檢修及維護保養(yǎng)后，用手持RFID讀寫裝置（如具備NFC功能的手機等）對施工器具上的RFID標(biāo)簽進行狀態(tài)寫入，并根據(jù)機械設(shè)備及工器具管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢修及維保周期進行倒計時管理?？梢栽跈C械設(shè)備及工器具進出場、出入庫時通過RFID讀寫裝置自動讀取其檢修及維保狀態(tài)，當(dāng)超出規(guī)定的維保周期后將予以告警提示，可以確保施工器具安全狀態(tài)及性能時刻處于可控狀態(tài)。

3.3 施工輔助管理

在工序待確認(rèn)點、重要施工成品、待測點處粘貼RFID標(biāo)簽，并使用手持式RFID讀寫裝置實現(xiàn)工序狀態(tài)等信息的寫入、讀出操作。如，在管理人員進行現(xiàn)場檢查時可用手持式RFID讀寫裝置對轉(zhuǎn)序區(qū)域的RFID標(biāo)簽，進行轉(zhuǎn)序信息讀取操作，若未經(jīng)過轉(zhuǎn)序許可將及時叫停下個工序施工，便于管理現(xiàn)場工序和分包人員行為，確保施工質(zhì)量，實現(xiàn)為精益化施工管控。

4結(jié)語

在輸變電施工過程中利用基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連接施工現(xiàn)場人員、施工機械和工器具，利用電子圍欄技術(shù)和后臺數(shù)據(jù)庫分析，可以實現(xiàn)施工過程動態(tài)監(jiān)控，有利于精益化、規(guī)范化施工，可以避免施工過程中的安全問題，提升質(zhì)量管理，加強施工管理整體水平。

參考文獻

[1]元媛，姜巖峰.射頻識別（RFID）技術(shù)綜述[J].半導(dǎo)體技術(shù)，2006（1）：803-804.

[2]國家電網(wǎng)有限公司基建部.國家電網(wǎng)有限公司施工項目部標(biāo)準(zhǔn)化管理手冊（線路工程分冊2018年版）[M].中國電力出版社，2018.

[3]國家電網(wǎng)有限公司基建部.國家電網(wǎng)有限公司施工項目部標(biāo)準(zhǔn)化管理手冊（變電工程分冊2018年版）[M].中國電力出版社，2018.