基于RFID技術(shù)的配電網(wǎng)運維及應(yīng)用情況探索

王梁

摘 要：隨著對電能需求的不斷增加，配電網(wǎng)的相關(guān)設(shè)施也在逐漸改進。當(dāng)前，配電網(wǎng)的工作模式無法滿足配電網(wǎng)分布地點多、設(shè)備廣的要求，也不能根據(jù)設(shè)備運行工況及時更正運維計劃，現(xiàn)場掌控的靈活性較差，運維難度較大，且效率較低、錯誤率較高。為解決這些問題，必須改革優(yōu)化傳統(tǒng)運維模式，利用基于RFID技術(shù)的配電網(wǎng)運維，可有效提高配電網(wǎng)現(xiàn)場運維控制的智能化、規(guī)范化和信息化水平，從而確保運維的質(zhì)量，提高配電網(wǎng)運行的安全可靠性。文章將圍繞智能化配電網(wǎng)運維，對基于RFID技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用情況進行分析探討。

關(guān)鍵詞：RFID技術(shù);配電網(wǎng)運維;物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：TM72 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）02-033-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.02.015

傳統(tǒng)配電網(wǎng)運維管理采用人工記錄設(shè)備和配電網(wǎng)工況、溫度數(shù)據(jù)等方式，不僅效率低下，而且容易出現(xiàn)檢測錯誤、故障頻發(fā)等問題，影響配電網(wǎng)的安全運行。隨著配電網(wǎng)規(guī)模的擴大、設(shè)備的增加和分布的日益廣泛，改進傳統(tǒng)的運維管理方式已勢在必行。在智能配電網(wǎng)建設(shè)過程中，改進和優(yōu)化運維技術(shù)，綜合利用各種先進的信息技術(shù)，實現(xiàn)對配電網(wǎng)的智能化、自動化、數(shù)字化和信息化規(guī)劃，從而增強與用戶的互動，滿足技術(shù)應(yīng)用的需要，同時，以RFID技術(shù)為基礎(chǔ)的配電網(wǎng)運維技術(shù)促進了運維技術(shù)朝著智能化方向發(fā)展。

1 RFID技術(shù)相關(guān)含義和特點

1.1 含義

RFID技術(shù)即射頻識別技術(shù)，是當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要組成部分，利用無線電發(fā)出的信號，可以對某一目標(biāo)進行有針對性的識別、讀寫，在這一過程中，識別系統(tǒng)和目標(biāo)之間無需構(gòu)建機械接觸或光學(xué)接觸，只要利用特定識別裝置，通過被識別物和識別裝置間的接近活動，便可自動獲得被識別物的相關(guān)信息，并提供給后臺計算機系統(tǒng)進行一系列處理。RFID技術(shù)采用微波并借助傳感器進行通信及完成數(shù)據(jù)的識別、傳輸。

1.2 特點

結(jié)合GPS技術(shù)，RFID技術(shù)對配電網(wǎng)及其設(shè)備的運維環(huán)境、工況等進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)缺陷和故障問題，獲取相關(guān)實驗數(shù)據(jù)，并根據(jù)實際情況，利用在線監(jiān)測功能進行遠程控制，提高運維工作的針對性和效率，有利于降低人工成本、提升配電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

隨著RFID技術(shù)的成熟，能實現(xiàn)對復(fù)雜物聯(lián)網(wǎng)的全面運維管理，在物聯(lián)網(wǎng)背景下，綜合利用傳感器實現(xiàn)對設(shè)備內(nèi)外部環(huán)境及工況的監(jiān)測和信息整合，確保運維的有效性。利用RFID技術(shù)獲取信息，不僅是對設(shè)備的巡視和監(jiān)測，還包括遠程信息的獲取，比如，利用溫度、壓力等傳感器獲得設(shè)備的實際溫度、壓力等，了解設(shè)備運行情況，并結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)在線實時監(jiān)測，將監(jiān)測到的信息傳輸?shù)较到y(tǒng)主站以供運維人員查詢，如圖1所示。在實際配電網(wǎng)運維中，由于不同設(shè)備的投入使用時間和工況不同，為準確掌握設(shè)備的全部情況，結(jié)合二維碼技術(shù)進行特定設(shè)備特定信息的獲取，制定差異性運維策略，從而有效提高工作的針對性和效率，實現(xiàn)配電網(wǎng)智能化運維[1]。

2 技術(shù)原理和方案

2.1 現(xiàn)場定位技術(shù)

在配電網(wǎng)運維中，除了GPS技術(shù)外，常見的定位技術(shù)還包括信息鈕、條形碼等。但是，隨著配電網(wǎng)的快速發(fā)展，對運營維護提出了更高的要求，想要滿足實際運維工作的需求，就必須改進原有技術(shù)缺陷。其中，RFID技術(shù)作為一種非接觸式的識別技術(shù)，不僅可以快速識別、定位特定目標(biāo)，而且可以讀寫數(shù)據(jù)，并利用無線技術(shù)完成信號傳輸，在特定接收端進行數(shù)據(jù)處理。在配電網(wǎng)運維工作中應(yīng)用RFID技術(shù)，一方面速度較快，提高了運維管理的效率和質(zhì)量，滿足配電網(wǎng)實際的運維需要;另一方面解決了傳統(tǒng)定位技術(shù)易受到塵垢、冰雪、涂料等外部環(huán)境因素影響的問題。

2.2 測溫貼片模塊

測溫貼片是通過專業(yè)器材對溫度的變化進行測量。應(yīng)用在配電網(wǎng)運維管理中時，將測溫片貼到被測設(shè)備上，設(shè)備的溫度變化可以通過數(shù)字化方法顯示出來，幫助配電網(wǎng)運維管理人員及時了解設(shè)備的實際運行情況，并根據(jù)設(shè)備溫度變化進行調(diào)整，避免因為設(shè)備溫度過高引起的運行異常，影響整個配電網(wǎng)工作的情況。

測溫貼片技術(shù)不僅使用方便，可在任何設(shè)備平面上使用，并通過鮮明的顏色變化體現(xiàn)溫度的變化，如果出現(xiàn)瞬時超溫或色變十分明顯的情況，就應(yīng)及時檢查原因并解決該問題。此外，該技術(shù)還具備超溫記錄的功能，在溫度超出后永久變色，具有檢測誤差較小且成本低的特點[2]。

3 基于RFID技術(shù)的智能配電網(wǎng)運維系統(tǒng)構(gòu)成

3.1 信息管理系統(tǒng)主站與終端

信息管理系統(tǒng)主站的作用是進行信息的存儲以及復(fù)雜數(shù)據(jù)的分析和操作，而移動終端則用來幫助相關(guān)管理人員采集設(shè)備數(shù)據(jù)資料，并進行維護和檢查。具體的模塊包括數(shù)據(jù)存儲模塊、終端運維模塊、報告生成模塊。

數(shù)據(jù)存儲模塊包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、信息讀取系統(tǒng)三部分。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過RFID傳感設(shè)備搜集相關(guān)數(shù)據(jù)，在完成簡單處理后，將數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)较到y(tǒng)主站。信息讀取系統(tǒng)是指運維人員讀取主站信息后，將相關(guān)信息錄入到系統(tǒng)中并構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫內(nèi)容包括各個系統(tǒng)的名稱、型號、生產(chǎn)廠家和日期等。

終端運維模塊是運維人員輸入巡視結(jié)果的模塊，巡視系統(tǒng)能自動處理整個系統(tǒng)中各項數(shù)據(jù)錄入的具體位置、操作時間等內(nèi)容，還可以讀取具體的二維碼進行操作，進而完成設(shè)備完整信息的錄入。

報告生成模塊是巡視操作后自動生成報告的模塊，基于RFID技術(shù)的配電網(wǎng)系統(tǒng)可以將報告、記錄等模塊固定在終端系統(tǒng)中。此外，可將主站自動記錄的信息等生成設(shè)備評價報告，以提高工作效率[3]。

3.2 在線監(jiān)測系統(tǒng)

這一系統(tǒng)進一步利用溫度測量設(shè)備、在線監(jiān)測設(shè)備及電力系統(tǒng)防外力傳感器等設(shè)施，因為每一種在線監(jiān)測傳感器獲得數(shù)據(jù)的方式、安裝位置和采集量都有所不同，需要集成相應(yīng)功能的在線監(jiān)測裝置，并單獨設(shè)置與其匹配系統(tǒng)的模塊。

3.3 集成智能輔助監(jiān)控

采用視頻攝像等監(jiān)控模塊對配電站防盜防火等進行安全監(jiān)控，并觸發(fā)警報、消防系統(tǒng)等保護措施，使運維人員能實時掌握配電站的情況，及時獲取防火防盜的信息并采取相應(yīng)的解決措施。

3.4 平臺功能

在整個系統(tǒng)中，通常會設(shè)置自動更新和維護系統(tǒng)標(biāo)簽數(shù)據(jù)，終端設(shè)備可實現(xiàn)自動更新、識別和數(shù)據(jù)的讀寫，提高了運維管理工作計劃制定的效率，及時更新管理計劃，能自動識別、顯示存在的缺陷，并按照標(biāo)簽點實現(xiàn)自動導(dǎo)航，同時與平臺相連，及時處理數(shù)據(jù)。

3.5 數(shù)據(jù)安全

配電網(wǎng)智能運維系統(tǒng)采用加密與系統(tǒng)分離等方法進行保護，數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)以及人機交互界面采用JAVA以及PHP相結(jié)合的方式，實現(xiàn)交互式管理、系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過相關(guān)HTTP協(xié)議才能夠?qū)?shù)據(jù)格式進行定義并在前后端正確響應(yīng)，防止系統(tǒng)受到入侵。

4 配電網(wǎng)智能運維系統(tǒng)應(yīng)用

4.1 智能定位和測溫標(biāo)簽安裝

在標(biāo)簽安裝、自動定位方面，在基于RFID技術(shù)的智能化配電網(wǎng)運維管理工作中，將架空類標(biāo)簽綁扎在桿塔上，對現(xiàn)場定位標(biāo)簽應(yīng)粘貼在站設(shè)備銘牌右下角并使用專門強力膠粘貼，將測溫表粘貼在設(shè)備測溫位置。

4.2 模擬測試

對不銹鋼扎帶標(biāo)簽進行測試，在距離地面1m～3m的墻面，以及離地1.5m的移動終端，距離標(biāo)簽水平距離為1m～5m。測試證明，對于4m以內(nèi)直線距離的RFID讀寫，其有效率在80%左右，在3m內(nèi)沒有問題，且墻面有效率高于桿面，對RFID數(shù)據(jù)讀寫，封裝和不銹鋼綁扎帶均有影響。

4.3 實用化和改進

為了進一步對智能化系統(tǒng)進行改進，有必要加強安全防控的重點，尤其是對系統(tǒng)設(shè)施以及相關(guān)的主要線路。RFID標(biāo)簽粘貼數(shù)量在3 700個左右，測溫標(biāo)簽的數(shù)量則應(yīng)在26 000個左右。在配電運維檢測中，將平臺系統(tǒng)的配置，以及相關(guān)標(biāo)準、工作流程的制定納入配電網(wǎng)日常運維管理。通過實踐測試和反饋，對RFID標(biāo)簽、終端和系統(tǒng)應(yīng)用等進行優(yōu)化，增強界面的友好性。

5 基于RFID技術(shù)的智能配電網(wǎng)運維系統(tǒng)展望

隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷進步，以及人們對信息網(wǎng)絡(luò)的依賴，以RFID技術(shù)為主的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展具有廣闊的前景。在配電網(wǎng)領(lǐng)域，由于當(dāng)前我國自主研發(fā)的核心技術(shù)還比較薄弱，存在信息安全以及電力設(shè)備容易發(fā)生故障的問題，為確保電力的安全，必須加快物聯(lián)網(wǎng)核心軟硬件的發(fā)展。在配電系統(tǒng)中，綜合考慮設(shè)備的容量和成本，還需要研究基于RFID技術(shù)的智能配電網(wǎng)運維系統(tǒng)，積極培養(yǎng)運維人才，改變傳統(tǒng)的運維模式，促進智能運維技術(shù)的發(fā)展。

6 結(jié)語

綜上所述，鑒于當(dāng)前配電網(wǎng)是人們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)中必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施，為實現(xiàn)準確的針對性的配電網(wǎng)智能化運維，利用基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可有效提高配電網(wǎng)信息資源整合的高效性，綜合利用在線監(jiān)測等傳感器，可提高配電網(wǎng)智能化運維管理工作的效率和質(zhì)量，滿足城市配電網(wǎng)實際運維管理工作對集中化和智能化的需要，同時提高了配電網(wǎng)及其設(shè)備運行的安全穩(wěn)定性，減少故障發(fā)生概率。

參考文獻

[1] 葉志暉，田超華.智能電網(wǎng)背景下的配電運維一體化建設(shè)分析[J].大科技，2016（13）：22.

[2] 余飛.配電網(wǎng)運維管理技術(shù)改造思考[J].海峽科技與產(chǎn)業(yè)，2017（10）：83-84，92.

[3] 邱躍軍.配電網(wǎng)運維管理及技術(shù)改造探討[J].現(xiàn)代國企研究，2016（6）：186-187.