電子標(biāo)簽在電纜管理中的應(yīng)用

1、淺談基于射頻識(shí)別RFID+PDA的電子標(biāo)識(shí)在PMS電纜管理中的應(yīng)用1. 引言隨著電力系統(tǒng)輸電配電中電纜越來(lái)越多的運(yùn)用，電力部門(mén)需要對(duì)電力電纜進(jìn)行有效的、可靠的、穩(wěn)定輸電管理。一方面我們要不斷加強(qiáng)員工的業(yè)務(wù)技能水平，另一方面，我們要不斷引入先進(jìn)的管理思路和管理技術(shù)，并將管理思路通過(guò)各類信息化、電子化手段賦予實(shí)施。本文介紹射頻識(shí)別（RFID）+PDA的電子標(biāo)識(shí)技術(shù)在PMS電纜管理中的應(yīng)用，通過(guò)這些先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，可以大大減少運(yùn)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(xiàn)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(lái)越多被使用。同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及新型城市建設(shè)的需求，考慮電力電纜本身安全、美觀的特點(diǎn)，杭州市電力局2003年開(kāi)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(zhǎng)度已經(jīng)突破600公里。隨著越來(lái)越多高壓電纜投運(yùn)，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(xiàn)象較為普遍，一條道路通道往往會(huì)有不同電壓等級(jí)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(jí)電纜線路，運(yùn)行職責(zé)隸屬不同運(yùn)行單位。比如，10KV電纜隸屬城區(qū)供電局負(fù)責(zé)運(yùn)行維護(hù)，35KV及以上電纜由送電管理所負(fù)責(zé)運(yùn)行維護(hù)，用戶電纜由電纜工程公司負(fù)責(zé)運(yùn)行

3、維護(hù)。再次由于電纜線路運(yùn)行環(huán)境的隱蔽性，受運(yùn)行資料不完整和通道測(cè)試設(shè)備的局限性的限制，導(dǎo)致同路徑并行電纜管溝辨識(shí)、排查難度較大。且當(dāng)電纜線路發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)在設(shè)備定位查找到故障點(diǎn)，但是由于受現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)識(shí)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(wú)法很快確認(rèn)，造成道路誤挖開(kāi)啟現(xiàn)象，使電纜故障處理效率低，同時(shí)也帶來(lái)社會(huì)負(fù)面影響。因此，高壓電纜線路有效、可靠、安全運(yùn)行，成為各電力部門(mén)運(yùn)行單位面臨的挑戰(zhàn)之一。分析電纜運(yùn)行管理中存在著有待完善的主要問(wèn)題如下：城市建設(shè)快速發(fā)展、道路改造、管線穿越，導(dǎo)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(duì)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(shí)，同一路徑通道并行存在不同電壓等級(jí)電纜線路分溝走線，無(wú)線快速、準(zhǔn)確定位故障電纜線路，影響故障搶修效率；電纜日常運(yùn)行管理中巡視人員的到位率無(wú)法考評(píng)，運(yùn)行管理工作流程未標(biāo)準(zhǔn)化；電纜的管理中電子化、信息化技術(shù)目前還尚為空白。為了完善和改變上述問(wèn)題，結(jié)合杭州市電力局高壓電纜線路運(yùn)行管理的實(shí)際情況，探求尋求用RFID+PDA電子標(biāo)識(shí)技術(shù)可以有效解決和完善目前存在的問(wèn)題，同時(shí)可以改變電纜管理傳統(tǒng)化模式，實(shí)現(xiàn)電纜運(yùn)行管理的電子化、信息化。3. 國(guó)內(nèi)外研究情況RFID電子標(biāo)簽（無(wú)線射頻識(shí)別）在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有了廣泛應(yīng)用，是一種較為成熟的識(shí)別技術(shù)。特別是在大型設(shè)備多、配套輔機(jī)數(shù)量大、

5、分布范圍廣、安裝位置復(fù)雜的電力、化工、鋼鐵、水泥等企業(yè)，這些企業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)是連續(xù)生產(chǎn)、流水作業(yè)，設(shè)備之間相互關(guān)聯(lián)緊密。例如企業(yè)資產(chǎn)管理領(lǐng)域進(jìn)行資產(chǎn)的管理、不停車收費(fèi)系統(tǒng)、停車場(chǎng)管理系統(tǒng)、倉(cāng)庫(kù)管理、電子門(mén)票、圖書(shū)館管理等都是具備代表性的電子標(biāo)簽使用技術(shù)。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(biāo)簽識(shí)別系統(tǒng)的一個(gè)成功使用的特例。4. 電子標(biāo)識(shí)技術(shù)簡(jiǎn)介電子標(biāo)識(shí)技術(shù)是通過(guò)RFID和PDA成熟技術(shù)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)電纜通道設(shè)備的數(shù)字化和信息化管理，加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行人員的巡視到位率的監(jiān)督，規(guī)范運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)化流程，做到運(yùn)行管理術(shù)語(yǔ)描述的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，填補(bǔ)一直以來(lái)電力電纜在信息化方面的空缺，改變電力電纜運(yùn)行管

6、理的傳統(tǒng)模式。高壓電纜線路電子標(biāo)識(shí)技術(shù)研究由兩部分組成，一部分是對(duì)電子標(biāo)簽RFID研究，最終實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸、無(wú)限次讀和寫(xiě)的功能，該電子標(biāo)簽將安裝在電纜通道工井對(duì)應(yīng)地面標(biāo)識(shí)牌上；一部分是對(duì)手持終端PDA設(shè)備的研究，通過(guò)無(wú)線采集功能現(xiàn)場(chǎng)獲取設(shè)備信息，同時(shí)進(jìn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)維護(hù)。采集數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)或通過(guò)辦公室局域網(wǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)數(shù)據(jù)的上傳，這樣避免了數(shù)據(jù)的二次維護(hù)，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(biāo)識(shí)技術(shù)方案RFID+PDA電子標(biāo)識(shí)技術(shù)以硬件為依托、軟件為核心，通過(guò)軟硬件結(jié)合達(dá)到電纜管理的數(shù)字化、信息化。該電子標(biāo)識(shí)技術(shù)是由硬件和軟件組成。硬件包括標(biāo)簽RFID和手持終端PDA

7、，標(biāo)簽可采用射頻識(shí)別卡(RFID)；手持終端采用PDA;軟件采用先進(jìn)的J2EE開(kāi)發(fā)架構(gòu)，靈活的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，具有可擴(kuò)展性、跨平臺(tái)性以及強(qiáng)大的集成功能。軟件系統(tǒng)是適合電纜管理的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)與PDA軟件平臺(tái)融合、同時(shí)與電力生產(chǎn)系統(tǒng)PMS資源共享。5.1. 電子標(biāo)識(shí)及技術(shù)硬件功能的實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽（RFID）采用無(wú)源高頻抗金屬標(biāo)簽，標(biāo)簽芯片采用Mifare IC S50,協(xié)議為IEC/ISO 14443A，頻率為13.56MHz。電子標(biāo)簽利用無(wú)線電波來(lái)傳送識(shí)別數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，是由傳感器（Reader）和RFID標(biāo)簽(Tag)所組成，其運(yùn)行原理是利用傳感器發(fā)射無(wú)線電波，觸動(dòng)感應(yīng)范圍內(nèi)的RFID標(biāo)簽，由電磁感

8、應(yīng)產(chǎn)生電流，供應(yīng)RFID標(biāo)簽上的芯片運(yùn)作并發(fā)出電磁波相應(yīng)傳感器。電子標(biāo)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(xiàn)場(chǎng)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(shè)置一只。根據(jù)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(jiàn)處在人行道、綠化帶、慢車道上，有可見(jiàn)的，也有不可見(jiàn)的。為了確保檢修和事故搶修，對(duì)電纜線路能進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，找到檢修及事故工井，對(duì)井內(nèi)的高壓電纜線路進(jìn)行定位確認(rèn)，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(biāo)識(shí)牌，具有抗壓、防水等高性能的電子標(biāo)簽RFID就根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，選擇安裝在這些電纜線路通道標(biāo)識(shí)

9、牌的下方或周圍。對(duì)于通道情況不明的電纜路徑，初次通過(guò)電纜兩側(cè)終端向中間人工查找方式配合以電纜路徑探測(cè)儀器進(jìn)行路徑和工井明確，安裝固定電纜標(biāo)識(shí)牌的同時(shí)安裝電子標(biāo)簽；對(duì)于新建電纜路線，在電纜路線驗(yàn)收環(huán)節(jié)進(jìn)行附著電子標(biāo)簽的電纜標(biāo)識(shí)牌安裝。電子標(biāo)識(shí)技術(shù)采用工業(yè)型集成手持掌上電腦PDA，安裝功能強(qiáng)大的android系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)RFID數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)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(guò)有線（USB接口）方式或者無(wú)線方式，根據(jù)登錄系統(tǒng)的登錄身份從服務(wù)器上按權(quán)限或PDA自定義的常規(guī)使用數(shù)據(jù)下載巡檢任務(wù)及相關(guān)資料。這些資料包括抵達(dá)任務(wù)時(shí)間、地點(diǎn)、類型、內(nèi)容，以及作業(yè)前期準(zhǔn)備等；也可

10、手工將指定的設(shè)備數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)下載到隨身電腦上，現(xiàn)場(chǎng)人員可手持PDA進(jìn)行無(wú)線讀和寫(xiě)。系統(tǒng)下載的數(shù)據(jù)還有局部門(mén)、班組和人員信息，這些信息用于系統(tǒng)對(duì)相關(guān)業(yè)務(wù)人員的權(quán)限審核和填寫(xiě)記錄。系統(tǒng)還可以從缺陷庫(kù)中提取標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備缺陷信息下載到PDA中，巡視作業(yè)的作業(yè)人員在現(xiàn)場(chǎng)巡視時(shí)可以直接調(diào)用到這些缺陷信息。包括表單下載功能，可以對(duì)下載后的運(yùn)行及檢修表單進(jìn)行查看及打印。同時(shí)，手持PDA集成GPS全球定位系統(tǒng)、RFID電子標(biāo)簽識(shí)別系統(tǒng)、掌上電腦和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的最新研發(fā)成果，基于“移動(dòng)信息平臺(tái)”概念，實(shí)現(xiàn)巡視目標(biāo)自動(dòng)定位（人工定位）、自動(dòng)記時(shí)、并通過(guò)掌上電腦完成缺陷的詳細(xì)規(guī)范性記錄，通過(guò)程序嚴(yán)格控制巡視人員

11、的巡視路線，對(duì)巡視人員可進(jìn)行巡視到位率進(jìn)行考核。對(duì)于電纜巡視，可以通過(guò)手持PDA直接調(diào)出有關(guān)設(shè)備的巡視流程。瀏覽巡視內(nèi)容、巡視路線和缺陷圖片，設(shè)備掃描的功能、逐步巡視的功能、錄入數(shù)據(jù)的功能、錄入缺陷和消缺的功能、結(jié)束后上傳的功能。5.2. 電子標(biāo)識(shí)技術(shù)軟件功能的實(shí)現(xiàn)省公司PMS生產(chǎn)管理系統(tǒng)采用比較先進(jìn)的管理理念，將生運(yùn)維體系劃分為三個(gè)層次，分別為設(shè)備層、規(guī)范層、執(zhí)行層，目前我們已具備設(shè)備層這一基礎(chǔ)知識(shí)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(biāo)準(zhǔn)；執(zhí)行層是從計(jì)劃的指定、下達(dá)、現(xiàn)場(chǎng)巡視到工作結(jié)果的上傳。對(duì)應(yīng)省公司PMS系統(tǒng)的規(guī)模層次，射頻識(shí)別RFID+PDA的電子標(biāo)識(shí)技術(shù)

12、系統(tǒng)在前端設(shè)備選擇和現(xiàn)場(chǎng)安裝應(yīng)用的基礎(chǔ)上，為了能使軟件系統(tǒng)順利與省公司現(xiàn)有的生產(chǎn)管理平臺(tái)PMS對(duì)接，軟件模塊的開(kāi)發(fā)必須與省公司PMS巡檢管理、設(shè)備管理、計(jì)劃管理、缺陷管理等功能有機(jī)結(jié)合，形成一個(gè)完整的電纜巡檢管理業(yè)務(wù)流程，是電纜線路運(yùn)維管理數(shù)字化、信息化管理的關(guān)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(xiàn)場(chǎng)手持PDA進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的查詢、最新數(shù)據(jù)信息錄入，系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳下載功能，支持巡檢工作人員通過(guò)瀏覽區(qū)維護(hù)巡檢任務(wù)執(zhí)行情況、巡檢記錄和缺陷等；后臺(tái)管理能對(duì)巡檢業(yè)務(wù)管理人員進(jìn)行計(jì)劃、任務(wù)的安排、巡檢過(guò)程的跟蹤、缺陷隱患的管理和查詢統(tǒng)計(jì)功能；能夠提供給巡檢業(yè)務(wù)處理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理功能

13、，是為業(yè)務(wù)功能的高效運(yùn)行提供支持。另外，系統(tǒng)接口同時(shí)提供巡檢系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的業(yè)務(wù)串聯(lián)。功能的實(shí)現(xiàn)，主要由運(yùn)行單位在調(diào)查、提資、梳理、配合的基礎(chǔ)上，由軟件公司開(kāi)發(fā)完成，并通過(guò)系統(tǒng)調(diào)試及試運(yùn)行完善。具體流程由巡檢人員持手持PDA機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)完成巡檢后，對(duì)巡檢生成的數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行存儲(chǔ)、查詢、分析、匯總和報(bào)表生成，并上傳至PMS系統(tǒng)，由后臺(tái)運(yùn)管人員對(duì)前端采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行完善、處理。取得最顯著成果有如下：首先，對(duì)于運(yùn)檢人員前端手持PDA獲取的電纜通道上每一只工井對(duì)應(yīng)標(biāo)識(shí)牌附著安裝的電子標(biāo)簽記錄GPS定位信息數(shù)據(jù)，通過(guò)后臺(tái)軟件系統(tǒng)電子地圖上的處理，可展現(xiàn)形成每一回運(yùn)行電纜路徑方向，解決了由于電纜路線運(yùn)行環(huán)境的隱蔽性，運(yùn)行資料不完善同路徑并行電纜管溝辨識(shí)，排查難度較大的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了電纜路徑通道的數(shù)字化、信息化管理。其次，在電纜后臺(tái)數(shù)據(jù)充分和完善的基礎(chǔ)上，當(dāng)電纜線路發(fā)生故障時(shí)，在電纜設(shè)備故障查找儀器定位查找到故障點(diǎn)，可利用測(cè)得的電子標(biāo)簽GPS經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，用手持機(jī)PDA在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確地進(jìn)行故障點(diǎn)工井定位，使電纜故障處理修復(fù)及時(shí)、快速展開(kāi)，提高了隱蔽電纜線路故障處理效率，將對(duì)社會(huì)造成的停電負(fù)面影響降到最低。再次，利用PDA的定位功能，還可以對(duì)運(yùn)行人員進(jìn)行巡檢路徑的跟蹤考評(píng)，將電纜線路巡線到位率管理真正落到標(biāo)準(zhǔn)化管理實(shí)處。6. 結(jié)束語(yǔ)通過(guò)基于射頻識(shí)別RFID+PDA的電子標(biāo)識(shí)技術(shù)在PMS