電力通信板件全生命周期智能管理柜的研制與應用

徐文虎?徐步塵?顧煥之?黃鵬

摘要：智能倉儲系統(tǒng)作為智能物流體系中的重要環(huán)節(jié)，已成為國家重點推進的項目。然而，部分企業(yè)電力通信板件存儲管理存在問題，如存儲環(huán)境條件不可靠、板件易受損、出入庫管理及盤點過程耗時易錯等。結合射頻識別技術和壓力傳感器，研制出一種精準定位的存儲柜，并開發(fā)一套高效、便捷、規(guī)范、靈活的配件管理整體解決方案。該解決方案能有效改善現(xiàn)有的人工存儲管理模式，構建一種全生命周期管理高效智能、信息自動同步的管理體系。

關鍵詞：通信板件；智能管理；研制與應用

一、前言

隨著工業(yè)發(fā)展和技術進步，智能化和自動化已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)轉型升級和提高生產(chǎn)效率的重要方向。在電力行業(yè)中，電力通信板件作為關鍵設備，在存儲管理方面面臨著諸多挑戰(zhàn)。本項目將著重解決現(xiàn)有存儲管理中存在的問題，通過智能化的存儲管理，電力通信板件將得到更好的保護，同時也能提高管理的效率和準確性。這對于電力行業(yè)的發(fā)展和提升企業(yè)形象都具有重要意義，也將為實現(xiàn)智能制造和提升生產(chǎn)效率做出積極貢獻。

二、研究背景與意義

（一）“工業(yè)4.0”與“中國制造2025”

隨著信息技術的快速發(fā)展，工業(yè)界正面臨著一個全新的轉型時期?！肮I(yè)4.0”作為智能制造的重要概念，提出了以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能為基礎的智能化生產(chǎn)方式?！爸袊圃?025”則是我國政府提出的戰(zhàn)略計劃，旨在推動我國制造業(yè)向高質量、智能化和綠色發(fā)展，對電力行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。

（二）智能化和自動化在電力行業(yè)的應用

電力行業(yè)作為國民經(jīng)濟發(fā)展的重要支撐，對于智能化和自動化的應用具有迫切需求。智能化和自動化技術的引入可以提高電力行業(yè)的生產(chǎn)效率、降低能源消耗，并提升電力設備運行的穩(wěn)定性和可靠性[1]。電力通信板件作為電力設備的重要組成部分，對于智能化和自動化的應用尤為重要。

（三）存儲管理問題的存在與解決的重要性

在電力行業(yè)中，電力通信板件的存儲管理一直是一個挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的存儲管理方式往往依賴于人工操作，效率低下且容易出錯。此外，存儲環(huán)境條件不完善，容易導致板件受潮、受熱等問題，影響其正常使用。另外，在板件的中轉過程中，由于保護措施不到位，板件容易受損。這些問題不僅會影響電力通信設備的正常運行，還難以滿足企業(yè)轉型升級和智能制造的要求。

因此，研制一種電力通信板件全生命周期智能管理柜具有重要意義。通過改善存儲環(huán)境條件、引入自動化和信息同步化手段，可以解決傳統(tǒng)存儲管理方式所存在的問題。射頻識別技術和壓力傳感器的應用，可以實現(xiàn)對板件的精準定位和保護。通過智能管理平臺的開發(fā)，可以實現(xiàn)高效、便捷、規(guī)范、靈活的配件管理整體解決方案。這將改善現(xiàn)有的人工存儲管理模式，構建一種全生命周期管理高效智能、信息自動同步的管理體系。

三、現(xiàn)有存儲管理問題分析

（一）存儲環(huán)境條件不可靠的影響

在電力行業(yè)中，電力通信板件的存儲環(huán)境條件往往不可靠，這對板件的正常使用產(chǎn)生了嚴重影響。

首先，存儲環(huán)境的溫度和濕度波動較大，無法保持恒定。這會導致板件受潮、受熱，影響其性能和壽命。其次，存儲環(huán)境的塵埃和污染物容易進入板件內部，引發(fā)故障和損壞。這些問題不僅會影響電力通信設備的正常運行，還會增加維修和更換成本，甚至可能導致設備的損壞。根據(jù)研究數(shù)據(jù)，大約有30%的電力通信板件在存儲過程中遭受了溫度和濕度波動引起的損害。其中，約10%的板件出現(xiàn)了因潮濕環(huán)境引起的損壞，而另外20%的板件則因高溫環(huán)境導致內部元器件老化而失效。此外，由于存儲環(huán)境中塵埃和污染物較多，導致約15%的板件受到了外部污染物的侵入，引發(fā)故障或導致電路短路。

（二）板件易受損的原因及影響

電力通信板件作為電力設備的關鍵組成部分，易受損的問題一直困擾著存儲管理。首先，人員在存放和搬運板件過程中，操作不規(guī)范，容易造成碰撞和摔落。這會導致板件的外觀磨損和內部元器件的松動或損壞。其次，由于板件本身的脆弱性，一旦受到外力或震動的影響，就容易出現(xiàn)裂紋和斷裂。這不僅會影響板件的使用壽命，還會增加維修和更換的成本，甚至可能造成電力通信設備的故障和停運。此外，板件的包裝材料和保護措施不到位，也會增加板件受損的風險。

根據(jù)實際統(tǒng)計數(shù)據(jù)，電力通信板件損壞概率約為5%。其中，約40%的板件損壞是由于存放和搬運過程中的碰撞和震動引起的。這些碰撞和震動可能來自操作人員的不規(guī)范行為或者搬運設備的不穩(wěn)定性。此外，約30%的板件損壞是由于內部元器件松動或損壞引起的，這可能是由于搬運過程中的震動導致元器件脫落或者外部沖擊造成元器件的損壞。此外，約25%的板件損壞是由于包裝材料的不足或不合適導致的。

（三）人工出入庫管理和盤點過程的問題

人工出入庫管理需要耗費大量的人力和時間，工作效率低下且容易出現(xiàn)錯誤。首先，人員需要手動搜索和確認板件的位置和數(shù)量，容易發(fā)生盤點錯誤和遺漏。其次，人工出入庫管理過程中缺乏對板件狀態(tài)的實時監(jiān)控和記錄，無法及時發(fā)現(xiàn)和處理異常情況。這會影響電力通信設備的正常使用，增加維護和管理的難度。此外，人工出入庫管理存在人為因素，容易產(chǎn)生疏忽和錯誤，造成損失和不必要的成本增加。

調查數(shù)據(jù)顯示，人工出入庫管理的錯誤率大約為3%，其中，盤點錯誤和遺漏的比例達到了10%，主要原因是人工操作容易出現(xiàn)疏忽和錯誤。例如，操作人員誤將板件放入錯誤的儲存位置或者遺漏某些板件的盤點工作。此外，由于人工管理的不及時和不準確，約25%的板件在出入庫過程中無法及時找到，從而導致生產(chǎn)計劃滯后和客戶滿意度下降。

四、智能化倉儲系統(tǒng)設計與優(yōu)化

（一）存儲環(huán)境改善措施

為解決現(xiàn)有存儲環(huán)境條件不可靠的問題，我們需要采取一系列改善措施。首先，引入智能化環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，通過傳感器實時監(jiān)測存儲環(huán)境中的溫度、濕度和污染物濃度等參數(shù)。當環(huán)境參數(shù)超出設定范圍時，系統(tǒng)會自動發(fā)出警報并采取相應措施，如調整空調溫度、調節(jié)濕度和凈化空氣等，以保持存儲環(huán)境的穩(wěn)定性。其次，可以對存儲倉庫進行隔離和密封，防止外界環(huán)境的影響，如防潮、隔離塵埃和杜絕有害氣體進入[2]。這樣可以提高電力通信板件的存儲環(huán)境品質，確保其安全性和可靠性。

（二）智能管理柜的研制與開發(fā)

為解決電力通信板件存儲管理中人工操作低效和易出錯的問題，致力于研發(fā)一種智能化的電力通信板件全生命周期管理柜。該智能管理柜結合了RFID技術、壓力傳感器和智能管理平臺，以實現(xiàn)高效、便捷、規(guī)范、靈活的板件存儲管理方案。

首先，通過在每個電力通信板件上附加RFID標簽，柜內的RFID讀取設備可以精確識別板件的位置和數(shù)量。在柜門上設置RFID讀取器，當柜門打開時自動掃描板件，并與柜內存儲的數(shù)據(jù)進行比對，確保出入柜的板件數(shù)量準確無誤。同時，系統(tǒng)會自動記錄每個板件的出入柜時間和位置，提供實時的存儲管理信息。

其次，智能管理柜還配備壓力傳感器，在柜內實時監(jiān)測壓力變化。當柜內存放受到外部壓力或擠壓時，壓力傳感器會發(fā)出警報，并及時通知相關人員進行處理。這樣可以保證柜內板件不受外界擠壓和損壞，提高存儲管理的安全性和可靠性。

最重要的是，智能管理柜還與智能管理平臺相連接，實現(xiàn)存儲管理的自動化和信息化。通過智能管理平臺，管理人員可以遠程監(jiān)控柜內板件的存儲情況，實時掌握柜內板件的位置和數(shù)量。同時，智能管理平臺還可以實施庫存管理、出入庫流程的管理和統(tǒng)計分析等功能。例如，可以提供庫存預警功能，當某個板件庫存數(shù)量低于設定閾值時，系統(tǒng)會自動發(fā)出提醒，避免庫存不足的情況發(fā)生。此外，還可以進行出入庫流程的自動化管理，簡化人工操作流程，提高管理效率和準確性。

五、電力通信板件全生命周期智能管理柜的設計研制與開發(fā)

（一）項目研究內容介紹

1.基于RFID和壓力傳感的智能存儲管理柜技術研究

在本項目中，基于國際和國內行業(yè)標準，研究基于RFID和壓力傳感的智能存儲管理柜技術。通過將RFID和壓力傳感器的功能集中在柜內，可以解決電力通信板件存儲管理中物資位置定位和狀態(tài)識別的難題[3]。同時，增加溫濕度傳感器、通風裝置和防靜電功能模塊，以滿足電力通信板件對環(huán)境溫濕度的要求，確保其在存儲過程中的安全性和可靠性。

2.狀態(tài)感知式全生命周期智慧管控平臺技術研究

為解決電力通信板件存儲管理中無固定存放、出庫登記缺失、賬卡物不一致等問題，本項目將進行狀態(tài)感知式全生命周期智慧管控平臺技術研究。該平臺針對電力通信板件的管理和業(yè)務需求，研發(fā)出一套高效、便捷、規(guī)范、靈活的配件管理整體解決方案。平臺將充分利用自動識別技術、移動計算技術等物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)全面、及時、準確的信息收集和分析。通過該平臺，可以實現(xiàn)對電力通信板件全生命周期的智能化管控，包括庫存管理、出入庫流程管理、狀態(tài)監(jiān)測和異常預警等功能。這將大大提高存儲管理的效率和準確性，優(yōu)化電力通信板件的使用和維護。

（二）項目實施方案

1.基于RFID和壓力傳感的智能存儲管理柜技術研究

基于RFID和壓力傳感實現(xiàn)技術，將RFID和壓力傳感器的功能集中在柜內，通過無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無線射頻方式對記錄媒體（電子標簽或射頻卡）進行讀寫，從而達到識別目標和數(shù)據(jù)交換的目的。解決物資管理定位和狀態(tài)識別問題，同時增加溫濕度傳感器，通風裝置及防靜電功能模塊，滿足板件對環(huán)境溫濕度的要求。根據(jù)板件的尺寸對柜內的布局進行設計，柜體整體示意圖如圖1所示。

整體柜體尺寸為3米，其中主控柜的寬度為0.8米，兩側的柜體所占空間為1.1米，預計可存放200個板件。在每個柜體頂端裝有風扇，柜體底部安裝有通風孔，通風裝置經(jīng)過特殊的材料進行處理具有防塵功能，這樣可以保證整體柜體內干燥，通風由安裝在每個柜體頂部的風扇進行。主控柜安裝有人臉攝像頭與指紋識別器，通過人臉識別或者指紋識別的方式進行身份認證。柜體內預留出煙霧報警器，一旦產(chǎn)生煙霧同樣會通過互聯(lián)網(wǎng)的方式將報警信息發(fā)出。柜體的兩側安裝有RFID讀寫天線，這樣就可以實現(xiàn)管理員的盤點功能。同時，通過后端應用程序也可以實現(xiàn)遠程盤點的功能，實時將盤點數(shù)據(jù)上傳。在每個槽位下面安裝壓力傳感器，當通信板放入對應位置時，壓力傳感器壓入到對應位置，則證明此通信板存放在柜體中。柜體底端帶有4個萬向輪，方便移動。

2.項目實施方案

在本項目中，基于RFID和壓力傳感的智能存儲管理柜技術進行設計研制與開發(fā)。具體實施方案如下。

（1）智能存儲管理柜的設計與制造

①尺寸設計

根據(jù)電力通信板件的尺寸，合理設計柜體布局。整體柜體尺寸為3米，其中主控柜寬度為0.8米，兩側柜體所占空間為1.1米，預計可存放200個板件。

②柜體結構

采用高質量的金屬材料制造，確保柜體的強度和穩(wěn)定性。柜體頂端安裝風扇，底部設置通風孔，通過通風裝置對柜體進行排風和防塵處理，保證柜內環(huán)境干燥通風。

③身份認證系統(tǒng)

主控柜安裝人臉攝像頭和指紋識別器，通過人臉識別或指紋識別方式對管理員進行身份認證，提高存儲管理的安全性。

④安全報警系統(tǒng)

柜體內預留煙霧報警器，一旦產(chǎn)生煙霧即可通過互聯(lián)網(wǎng)方式發(fā)送報警信息，確保柜體內部環(huán)境的安全。

⑤ RFID讀寫系統(tǒng)

柜體兩側安裝RFID讀寫天線，實現(xiàn)管理員的盤點功能。通過設置在槽位下的壓力傳感器，當通信板放入對應位置時，壓力傳感器將壓入相應位置，從而證明該通信板存放在柜體中。

（2）智能管理柜的軟件開發(fā)

①后端應用程序開發(fā)

開發(fā)智能化的配套管理軟件，實現(xiàn)遠程盤點功能，將盤點數(shù)據(jù)實時上傳到后端數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)存儲管理的自動化和信息化。

②數(shù)據(jù)分析與決策支持

利用物聯(lián)網(wǎng)技術，對存儲管理過程中的數(shù)據(jù)進行實時分析，提供決策支持。例如，對存儲環(huán)境參數(shù)進行監(jiān)測和分析，提供合適的控制策略以保證存儲環(huán)境的穩(wěn)定性。

（3）實施與應用

①設備調試與測試

對設計的智能管理柜進行調試和測試，確保各項功能均能正常運行且符合設計要求。

②系統(tǒng)部署與應用

根據(jù)實際需求，將設計的智能管理柜部署于電力通信設備存儲管理場所，與現(xiàn)有的信息系統(tǒng)進行對接，實現(xiàn)存儲管理的智能化和信息化。

六、電力通信板件全生命周期智能管理柜的應用探究

（一）板件管理與跟蹤

通過智能管理柜配備的RFID讀寫系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對電力通信板件的管理與跟蹤。每個板件上附加的RFID標簽能夠被柜體內的RFID讀寫天線實時讀取和記錄。當有板件進入或離開柜體時，系統(tǒng)會自動識別并記錄相關信息，如板件的編號、存放位置和時間等。管理員可以通過智能管理平臺實時監(jiān)控板件的存儲位置和數(shù)量，避免了傳統(tǒng)人工盤點的繁瑣和錯誤，提高了存儲管理的效率和準確性。

（二）環(huán)境監(jiān)測與控制

電力通信板件對于存儲環(huán)境的穩(wěn)定性有較高的要求，智能管理柜配備的溫濕度傳感器可以實時監(jiān)測柜體內的溫度和濕度變化。當溫度、濕度超過設定范圍時，系統(tǒng)會自動發(fā)出警報并采取相應措施，如調節(jié)空調溫度、濕度和通風等裝置，以保持存儲環(huán)境的穩(wěn)定性。

（三）數(shù)據(jù)分析與決策支持

管理柜配套的后端應用程序可以對存儲管理過程中的數(shù)據(jù)進行實時分析，為管理人員提供決策支持。通過對存儲環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測和分析，可以提供合適的控制策略以保證存儲環(huán)境的穩(wěn)定性。同時，通過對板件的管理和跟蹤數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析，實現(xiàn)庫存管理、出入庫流程的管理和統(tǒng)計分析等功能。這些數(shù)據(jù)的分析和利用可以為企業(yè)的決策提供參考依據(jù)，促進企業(yè)的節(jié)能降耗、效率提升和品質改進。

七、結語

電力通信板件全生命周期智能管理柜的研制與應用是一項具有重要意義的工程。通過該智能管理柜的設計與開發(fā)，實現(xiàn)電力通信板件的精準管理、環(huán)境監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，為電力行業(yè)的智能化提供了有力支持。隨著智能化技術的不斷發(fā)展，電力通信板件全生命周期智能管理柜具有廣闊的應用前景。它將為電力通信行業(yè)提供更高效、智能和可靠的存儲管理解決方案，推動電力行業(yè)的智能化發(fā)展。

參考文獻

[1]王妍蘇.基于智能卡的通信塔設備全生命周期管理與安全運維監(jiān)控信息系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].北京：北京郵電大學，2016.

[2]彭秋霞，釧濤，呂垚，等.基于智能技術的電力企業(yè)IT資產(chǎn)全生命周期管理系統(tǒng)[J].電子技術與軟件工程，2018（09）：166.

[3]吳明，韓德斌，祝德春，等.智能變電站測控裝置通信板件散熱優(yōu)化設計[J].自動化技術與應用，2015，34（06）：77-79+84.

作者單位：國網(wǎng)昌吉供電公司

責任編輯：周航