电子标签在电缆管理中的应用.doc

浅谈基于射频识别RFID+PDA的电子标识在PMS电缆管理中的应用
1. 引言
随着电力系统输电配电中电缆越来越多的运用，电力部门需要对电力电缆进行有效的、可靠的、稳定输电管理。一方面我们要不断加强员工的业务技能水平，另一方面，我们要不断引入先进的管理思路和管理技术，并将管理思路通过各类信息化、电子化手段赋予实施。本文介绍射频识别（RFID）+PDA的电子标识技术在PMS电缆管理中的应用，通过这些先进的技术和设备，可以大大减少运行、检修人员的工作量，并且可以确保我们工作流程的智能化、规范化。
2. 现状
电力电缆本身具有的供电可靠性高、不受地面和空间建筑物影响、不受恶劣天气影响、且安全隐蔽耐用，随着电力电缆使用成本的下降，在城市输电线路中电力电缆越来越多被使用。同时，随着经济的发展及新型城市建设的需求，考虑电力电缆本身安全、美观的特点，杭州市电力局2003年开始大面积使用高压电力电缆，截至目前，市区主要电缆线路长度已经突破600公里。
随着越来越多高压电缆投运，受城市地下空间资源限制，矛盾也日益突出。首先电缆线路同路径并行走线现象较为普遍，一条道路通道往往会有不同电压等级电缆线路分沟走线。其次按照杭州市电力局电缆线路管理模式不同电压等级电缆线路，运行职责隶属不同运行单位。比如，10KV电缆隶属城区供电局负责运行维护，35KV及以上电缆由送电管理所负责运行维护，用户电缆由电缆工程公司负责运行维护。再次由于电缆线路运行环境的隐蔽性，受运行资料不完整和通道测试设备的局限性的限制，导致同路径并行电缆管沟辨识、排查难度较大。且当电缆线路发生故障时，及时在设备定位查找到故障点，但是由于受现场标识不清限制及其他类似工井等影响干扰，故障电缆所处工井还是无法很快确认，造成道路误挖开启现象，使电缆故障处理效率低，同时也带来社会负面影响。
因此，高压电缆线路有效、可靠、安全运行，成为各电力部门运行单位面临的挑战之一。分析电缆运行管理中存在着有待完善的主要问题如下：城市建设快速发展、道路改造、管线穿越，导致电缆线路多次移位改造，电缆工井盖板不允许露面等原因，使原有地下电缆通道相对位置变化校多，造成部分电缆线路路径通道不清晰，故障抢修时，同一路径通道并行存在不同电压等级电缆线路分沟走线，无线快速、准确定位故障电缆线路，影响故障抢修效率；电缆日常运行管理中巡视人员的到位率无法考评，运行管理工作流程未标准化；电缆的管理中电子化、信息化技术目前还尚为空白。
为了完善和改变上述问题，结合杭州市电力局高压电缆线路运行管理的实际情况，探求寻求用RFID+PDA电子标识技术可以有效解决和完善目前存在的问题，同时可以改变电缆管理传统化模式，实现电缆运行管理的电子化、信息化。
3. 国内外研究情况
RFID电子标签（无线射频识别）在国内外已经有了广泛应用，是一种较为成熟的识别技术。特别是在大型设备多、配套辅机数量大、分布范围广、安装位置复杂的电力、化工、钢铁、水泥等企业，这些企业生产特点是连续生产、流水作业，设备之间相互关联紧密。例如企业资产管理领域进行资产的管理、不停车收费系统、停车场管理系统、仓库管理、电子门票、图书馆管理等都是具备代表性的电子标签使用技术。在电力行业中，变电站的手持终端PDA巡检管理也是电子标签识别系统的一个成功使用的特例。
4. 电子标识技术简介
电子标识技术是通过RFID和PDA成熟技术的优化，实现电缆通道设备的数字化和信息化管理，加强对运行人员的巡视到位率的监督，规范运行管理标准化流程，做到运行管理术语描述的标准化、规范化，填补一直以来电力电缆在信息化方面的空缺，改变电力电缆运行管理的传统模式。
高压电缆线路电子标识技术研究由两部分组成，一部分是对电子标签RFID研究，最终实现无线数据传输、无限次读和写的功能，该电子标签将安装在电缆通道工井对应地面标识牌上；一部分是对手持终端PDA设备的研究，通过无线采集功能现场获取设备信息，同时进行业务数据维护。采集数据通过无线通讯网络或通过办公室局域网进行现场维护数据的上传，这样避免了数据的二次维护，减少了工作量，可以有效控制漏录、误录的情况发生。
5. 电子标识技术方案
RFID+PDA电子标识技术以硬件为依托、软件为核心，通过软硬件结合达到电缆管理的数字化、信息化。该电子标识技术是由硬件和软件组成。硬件包括标签RFID和手持终端PDA，标签可采用射频识别卡(RFID)；手持终端采用PDA;软件采用先进的J2EE开发架构，灵活的开发平台，具有可扩展性、跨平台性以及强大的集成功能。软件系统是适合电缆管理的系统，该系统可实现与PDA软件平台融合、同时与电力生产系统PMS资源共享。
5.1. 电子标识及技术硬件功能的实现
电子标签（RFID）采用无源高频抗金属标签，标签芯片采用Mifare IC S50,协议为IEC/ISO 14443A，频率为13.56MHz。电子标签利用无线电波来传送识别数据的系统，是由传感器（Reader）和RFID标签(Tag)所组成，其运行原理是利用传感器发射无线电波，触动感应范围内的RFID标签，由电磁感应产生电流，供应RFID标签上的芯片运作并发出电磁波相应传感器。电子标签采用耐高温、防水、抗压的抗金属材料，可以满足电缆通道现场恶劣条件。在杭州市区，高压电缆线路通道安装在电缆工井和电缆管道的环境中，电缆工井一般间距是30-50米设置一只。根据电缆通道走线路径的不同和市区景观的需要，电缆工井常见处在人行道、绿化带、慢车道上，有可见的，也有不可见的。为了确保检修和事故抢修，对电缆线路能进行准确的定位，找到检修及事故工井，对井内的高压电缆线路进行定位确认，以便快速处理事故，在电缆工井上方安装电缆不同的电缆标识牌，具有抗压、防水等高性能的电子标签RFID就根据现场情况，选择安装在这些电缆线路通道标识牌的下方或周围。对于通道情况不明的电缆路径，初次通过电缆两侧终端向中间人工查找方式配合以电缆路径探测仪器进行路径和工井明确，安装固定电缆标识牌的同时安装电子标签；对于新建电缆路线，在电缆路线验收环节进行附着电子标签的电缆标识牌安装。
电子标识技术采用工业型集成手持掌上电脑PDA，安装功能强大的android系统，可以实现对RFID数据的采集、存储等功能；具备极高的耐用性和可靠性，且便于携带，易于操作。通过有线（USB接口）方式或者无线方式，根据登录系统的登录身份从服务器上按权限或PDA自定义的常规使用数据下载巡检任务及相关资料。这些资料包括抵达任务时间、地点、类型、内容，以及作业前期准备等；也可手工将指定的设备数据和业务数据下载到随身电脑上，现场人员可手持PDA进行无线读和写。系统下载的数据还有局部门、班组和人员信息，这些信息用于系统对相关业务人员的权限审核和填写记录。系统还可以从缺陷库中提取标准的设备缺陷信息下载到PDA中，巡视作业的作业人员在现场巡视时可以直接调用到这些缺陷信息。包括表单下载功能，可以对下载后的运行及检修表单进行查看及打印。
同时，手持PDA集成GPS全球定位系统、RFID电子标签识别系统、掌上电脑和计算机网络通信技术的最新研发成果，基于“移动信息平台”概念，实现巡视目标自动定位（人工定位）、自动记时、并通过掌上电脑完成缺陷的详细规范性记录，通过程序严格控制巡视人员的巡视路线，对巡视人员可进行巡视到位率进行考核。
对于电缆巡视，可以通过手持PDA直接调出有关设备的巡视流程。浏览巡视内容、巡视路线和缺陷图片，设备扫描的功能、逐步巡视的功能、录入数据的功能、录入缺陷和消缺的功能、结束后上传的功能。
5.2. 电子标识技术软件功能的实现
省公司PMS生产管理系统采用比较先进的管理理念，将生运维体系划分为三个层次，分别为设备层、规范层、执行层，目前我们已具备设备层这一基础知识例如APG线路模块；规范层由省公司或地区局专职指定电缆管理的规范和标准；执行层是从计划的指定、下达、现场巡视到工作结果的上传。对应省公司PMS系统的规模层次，射频识别RFID+PDA的电子标识技术系统在前端设备选择和现场安装应用的基础上，为了能使软件系统顺利与省公司现有的生产管理平台PMS对接，软件模块的开发必须与省公司PMS巡检管理、设备管理、计划管理、缺陷管理等功能有机结合，形成一个完整的电缆巡检管理业务流程，是电缆线路运维管理数字化、信息化管理的关键。
软件功能主要分成三大部分：终端管理能提供巡检工作人员在工作现场手持PDA进行数据信息的查询、最新数据信息录入，系统数据上传下载功能，支持巡检工作人员通过浏览区维护巡检任务执行情况、巡检记录和缺陷等；后台管理能对巡检业务管理人员进行计划、任务的安排、巡检过程的跟踪、缺陷隐患的管理和查询统计功能；能够提供给巡检业务处理的基础数据管理功能，是为业务功能的高效运行提供支持。另外，系统接口同时提供巡检系统和其他系统的业务串联。功能的实现，主要由运行单位在调查、提资、梳理、配合的基础上，由软件公司开发完成，并通过系统调试及试运行完善。
具体流程由巡检人员持手持PDA机在现场完成巡检后，对巡检生成的数据记录进行存储、查询、分析、汇总和报表生成，并上传至PMS系统，由后台运管人员对前端采集的数据进行完善、处理。取得最显著成果有如下：首先，对于运检人员前端手持PDA获取的电缆通道上每一只工井对应标识牌附着安装的电子标签记录GPS定位信息数据，通过后台软件系统电子地图上的处理，可展现形成每一回运行电缆路径方向，解决了由于电缆路线运行环境的隐蔽性，运行资料不完善同路径并行电缆管沟辨识，排查难度较大的问题，实现了电缆路径通道的数字化、信息化管理。其次，在电缆后台数据充分和完善的基础上，当电缆线路发生故障时，在电缆设备故障查找仪器定位查找到故障点，可利用测得的电子标签GPS经纬度数据，用手持机PDA在现场进行准确地进行故障点工井定位，使电缆故障处理修复及时、快速展开，提高了隐蔽电缆线路故障处理效率，将对社会造成的停电负面影响降到最低。再次，利用PDA的定位功能，还可以对运行人员进行巡检路径的跟踪考评，将电缆线路巡线到位率管理真正落到标准化管理实处。
6. 结束语
通过基于射频识别RFID+PDA的电子标识技术在PMS电缆管理中的应用，实现了快速、清楚的精确电缆路径通道信息，有效对电缆路径通道进行后台数字化和信息化管理；实现了电缆线路故障抢修时开启工井的精确定位，提高故障抢修率，将社会方面影响降低至最低，实现对运行人员巡线到位率的跟踪考评，规范电缆运行管理标准化流程。同时，该技术的应用实现现场数据与PMS电力生产管理系统达到数据共享，真正做到电缆运维管理无纸化办公，将大大减少运维人员的工作量，提高日常运维工作效率，为主网电缆线路安全运行提供有力保障。
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