電子標簽在電纜管理中的應用

1、淺談基于射頻識別RFID+PDA的電子標識在PMS電纜管理中的應用1. 引言隨著電力系統輸電配電中電纜越來越多的運用，電力部門需要對電力電纜進行有效的、可靠的、穩(wěn)定輸電管理。一方面我們要不斷加強員工的業(yè)務技能水平，另一方面，我們要不斷引入先進的管理思路和管理技術，并將管理思路通過各類信息化、電子化手段賦予實施。本文介紹射頻識別（RFID）+PDA的電子標識技術在PMS電纜管理中的應用，通過這些先進的技術和設備，可以大大減少運行、檢修人員的工作量，并且可以確保我們工作流程的智能化、規(guī)范化。2. 現狀電力電纜本身具有的供電可靠性高、不受地面和空間建筑物影響、不受惡劣天氣影響、且安全隱蔽耐用，隨著電

2、力電纜使用成本的下降，在城市輸電線路中電力電纜越來越多被使用。同時，隨著經濟的發(fā)展及新型城市建設的需求，考慮電力電纜本身安全、美觀的特點，杭州市電力局2003年開始大面積使用高壓電力電纜，截至目前，市區(qū)主要電纜線路長度已經突破600公里。隨著越來越多高壓電纜投運，受城市地下空間資源限制，矛盾也日益突出。首先電纜線路同路徑并行走線現象較為普遍，一條道路通道往往會有不同電壓等級電纜線路分溝走線。其次按照杭州市電力局電纜線路管理模式，不同電壓等級電纜線路，運行職責隸屬不同運行單位。比如，10KV電纜隸屬城區(qū)供電局負責運行維護，35KV及以上電纜由送電管理所負責運行維護，用戶電纜由電纜工程公司負責運行

3、維護。再次由于電纜線路運行環(huán)境的隱蔽性，受運行資料不完整和通道測試設備的局限性的限制，導致同路徑并行電纜管溝辨識、排查難度較大。且當電纜線路發(fā)生故障時，及時在設備定位查找到故障點，但是由于受現場標識不清限制及其他類似工井等影響干擾，故障電纜所處工井還是無法很快確認，造成道路誤挖開啟現象，使電纜故障處理效率低，同時也帶來社會負面影響。因此，高壓電纜線路有效、可靠、安全運行，成為各電力部門運行單位面臨的挑戰(zhàn)之一。分析電纜運行管理中存在著有待完善的主要問題如下：城市建設快速發(fā)展、道路改造、管線穿越，導致電纜線路多次移位改造，電纜工井蓋板不允許露面等原因，使原有地下電纜通道相對位置變化校多，造成部分電

4、纜線路路徑通道不清晰，故障搶修時，同一路徑通道并行存在不同電壓等級電纜線路分溝走線，無線快速、準確定位故障電纜線路，影響故障搶修效率；電纜日常運行管理中巡視人員的到位率無法考評，運行管理工作流程未標準化；電纜的管理中電子化、信息化技術目前還尚為空白。為了完善和改變上述問題，結合杭州市電力局高壓電纜線路運行管理的實際情況，探求尋求用RFID+PDA電子標識技術可以有效解決和完善目前存在的問題，同時可以改變電纜管理傳統化模式，實現電纜運行管理的電子化、信息化。3. 國內外研究情況RFID電子標簽（無線射頻識別）在國內外已經有了廣泛應用，是一種較為成熟的識別技術。特別是在大型設備多、配套輔機數量大、

5、分布范圍廣、安裝位置復雜的電力、化工、鋼鐵、水泥等企業(yè)，這些企業(yè)生產特點是連續(xù)生產、流水作業(yè)，設備之間相互關聯緊密。例如企業(yè)資產管理領域進行資產的管理、不停車收費系統、停車場管理系統、倉庫管理、電子門票、圖書館管理等都是具備代表性的電子標簽使用技術。在電力行業(yè)中，變電站的手持終端PDA巡檢管理也是電子標簽識別系統的一個成功使用的特例。4. 電子標識技術簡介電子標識技術是通過RFID和PDA成熟技術的優(yōu)化，實現電纜通道設備的數字化和信息化管理，加強對運行人員的巡視到位率的監(jiān)督，規(guī)范運行管理標準化流程，做到運行管理術語描述的標準化、規(guī)范化，填補一直以來電力電纜在信息化方面的空缺，改變電力電纜運行管

6、理的傳統模式。高壓電纜線路電子標識技術研究由兩部分組成，一部分是對電子標簽RFID研究，最終實現無線數據傳輸、無限次讀和寫的功能，該電子標簽將安裝在電纜通道工井對應地面標識牌上；一部分是對手持終端PDA設備的研究，通過無線采集功能現場獲取設備信息，同時進行業(yè)務數據維護。采集數據通過無線通訊網絡或通過辦公室局域網進行現場維護數據的上傳，這樣避免了數據的二次維護，減少了工作量，可以有效控制漏錄、誤錄的情況發(fā)生。5. 電子標識技術方案RFID+PDA電子標識技術以硬件為依托、軟件為核心，通過軟硬件結合達到電纜管理的數字化、信息化。該電子標識技術是由硬件和軟件組成。硬件包括標簽RFID和手持終端PDA

7、，標簽可采用射頻識別卡(RFID)；手持終端采用PDA;軟件采用先進的J2EE開發(fā)架構，靈活的開發(fā)平臺，具有可擴展性、跨平臺性以及強大的集成功能。軟件系統是適合電纜管理的系統，該系統可實現與PDA軟件平臺融合、同時與電力生產系統PMS資源共享。5.1. 電子標識及技術硬件功能的實現電子標簽（RFID）采用無源高頻抗金屬標簽，標簽芯片采用Mifare IC S50,協議為IEC/ISO 14443A，頻率為13.56MHz。電子標簽利用無線電波來傳送識別數據的系統，是由傳感器（Reader）和RFID標簽(Tag)所組成，其運行原理是利用傳感器發(fā)射無線電波，觸動感應范圍內的RFID標簽，由電磁感

8、應產生電流，供應RFID標簽上的芯片運作并發(fā)出電磁波相應傳感器。電子標簽采用耐高溫、防水、抗壓的抗金屬材料，可以滿足電纜通道現場惡劣條件。在杭州市區(qū)，高壓電纜線路通道安裝在電纜工井和電纜管道的環(huán)境中，電纜工井一般間距是30-50米設置一只。根據電纜通道走線路徑的不同和市區(qū)景觀的需要，電纜工井常見處在人行道、綠化帶、慢車道上，有可見的，也有不可見的。為了確保檢修和事故搶修，對電纜線路能進行準確的定位，找到檢修及事故工井，對井內的高壓電纜線路進行定位確認，以便快速處理事故，在電纜工井上方安裝電纜不同的電纜標識牌，具有抗壓、防水等高性能的電子標簽RFID就根據現場情況，選擇安裝在這些電纜線路通道標識

9、牌的下方或周圍。對于通道情況不明的電纜路徑，初次通過電纜兩側終端向中間人工查找方式配合以電纜路徑探測儀器進行路徑和工井明確，安裝固定電纜標識牌的同時安裝電子標簽；對于新建電纜路線，在電纜路線驗收環(huán)節(jié)進行附著電子標簽的電纜標識牌安裝。電子標識技術采用工業(yè)型集成手持掌上電腦PDA，安裝功能強大的android系統，可以實現對RFID數據的采集、存儲等功能；具備極高的耐用性和可靠性，且便于攜帶，易于操作。通過有線（USB接口）方式或者無線方式，根據登錄系統的登錄身份從服務器上按權限或PDA自定義的常規(guī)使用數據下載巡檢任務及相關資料。這些資料包括抵達任務時間、地點、類型、內容，以及作業(yè)前期準備等；也可

10、手工將指定的設備數據和業(yè)務數據下載到隨身電腦上，現場人員可手持PDA進行無線讀和寫。系統下載的數據還有局部門、班組和人員信息，這些信息用于系統對相關業(yè)務人員的權限審核和填寫記錄。系統還可以從缺陷庫中提取標準的設備缺陷信息下載到PDA中，巡視作業(yè)的作業(yè)人員在現場巡視時可以直接調用到這些缺陷信息。包括表單下載功能，可以對下載后的運行及檢修表單進行查看及打印。同時，手持PDA集成GPS全球定位系統、RFID電子標簽識別系統、掌上電腦和計算機網絡通信技術的最新研發(fā)成果，基于“移動信息平臺”概念，實現巡視目標自動定位（人工定位）、自動記時、并通過掌上電腦完成缺陷的詳細規(guī)范性記錄，通過程序嚴格控制巡視人員

11、的巡視路線，對巡視人員可進行巡視到位率進行考核。對于電纜巡視，可以通過手持PDA直接調出有關設備的巡視流程。瀏覽巡視內容、巡視路線和缺陷圖片，設備掃描的功能、逐步巡視的功能、錄入數據的功能、錄入缺陷和消缺的功能、結束后上傳的功能。5.2. 電子標識技術軟件功能的實現省公司PMS生產管理系統采用比較先進的管理理念，將生運維體系劃分為三個層次，分別為設備層、規(guī)范層、執(zhí)行層，目前我們已具備設備層這一基礎知識例如APG線路模塊；規(guī)范層由省公司或地區(qū)局專職指定電纜管理的規(guī)范和標準；執(zhí)行層是從計劃的指定、下達、現場巡視到工作結果的上傳。對應省公司PMS系統的規(guī)模層次，射頻識別RFID+PDA的電子標識技術

12、系統在前端設備選擇和現場安裝應用的基礎上，為了能使軟件系統順利與省公司現有的生產管理平臺PMS對接，軟件模塊的開發(fā)必須與省公司PMS巡檢管理、設備管理、計劃管理、缺陷管理等功能有機結合，形成一個完整的電纜巡檢管理業(yè)務流程，是電纜線路運維管理數字化、信息化管理的關鍵。軟件功能主要分成三大部分：終端管理能提供巡檢工作人員在工作現場手持PDA進行數據信息的查詢、最新數據信息錄入，系統數據上傳下載功能，支持巡檢工作人員通過瀏覽區(qū)維護巡檢任務執(zhí)行情況、巡檢記錄和缺陷等；后臺管理能對巡檢業(yè)務管理人員進行計劃、任務的安排、巡檢過程的跟蹤、缺陷隱患的管理和查詢統計功能；能夠提供給巡檢業(yè)務處理的基礎數據管理功能

13、，是為業(yè)務功能的高效運行提供支持。另外，系統接口同時提供巡檢系統和其他系統的業(yè)務串聯。功能的實現，主要由運行單位在調查、提資、梳理、配合的基礎上，由軟件公司開發(fā)完成，并通過系統調試及試運行完善。具體流程由巡檢人員持手持PDA機在現場完成巡檢后，對巡檢生成的數據記錄進行存儲、查詢、分析、匯總和報表生成，并上傳至PMS系統，由后臺運管人員對前端采集的數據進行完善、處理。取得最顯著成果有如下：首先，對于運檢人員前端手持PDA獲取的電纜通道上每一只工井對應標識牌附著安裝的電子標簽記錄GPS定位信息數據，通過后臺軟件系統電子地圖上的處理，可展現形成每一回運行電纜路徑方向，解決了由于電纜路線運行環(huán)境的隱蔽性，運行資料不完善同路徑并行電纜管溝辨識，排查難度較大的問題，實現了電纜路徑通道的數字化、信息化管理。其次，在電纜后臺數據充分和完善的基礎上，當電纜線路發(fā)生故障時，在電纜設備故障查找儀器定位查找到故障點，可利用測得的電子標簽GPS經緯度數據，用手持機PDA在現場進行準確地進行故障點工井定位，使電纜故障處理修復及時、快速展開，提高了隱蔽電纜線路故障處理效率，將對社會造成的停電負面影響降到最低。再次，利用PDA的定位功能，還可以對運行人員進行巡檢路徑的跟蹤考評，將電纜線路巡線到位率管理真正落到標準化管理實處。6. 結束語通過基于射頻識別RFID+PDA的電子標識技術在PMS