基于RFID和GPS技術(shù)的電力設(shè)備巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

馮偉功，彭文亮，唐佳林，陳健輝

（北京理工大學(xué)珠海學(xué)院，廣東 珠海 519000）

傳統(tǒng)的電力設(shè)備巡檢方式，一般采用人工進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的方式，效率極其低下，出錯(cuò)率高，數(shù)據(jù)查找，分析處理麻煩，而且工作人員手工記錄檢查項(xiàng)目非常不方便，不便于保存和處理。

本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際情況，結(jié)合采用RFID和GPS的技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套適合電力系統(tǒng)的變電站和輸電線路的巡檢系統(tǒng)。該系統(tǒng)對(duì)設(shè)備巡檢、維護(hù)、檢測(cè)等工作品質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格控制。同時(shí)系統(tǒng)提供的客觀、規(guī)范、科學(xué)的管理與監(jiān)督手段，為管理者提供了有效的監(jiān)督依據(jù)和管理手段，提高了電力系統(tǒng)的設(shè)備管理水平，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)化和無(wú)紙化以及對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和應(yīng)用結(jié)果方便、高效的查詢。

1 系統(tǒng)組成和框架

電力設(shè)備巡檢系統(tǒng)，主要由以下部分組成：巡檢系統(tǒng)服務(wù)器（包含數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，Web服務(wù)器和巡檢服務(wù)器端）、巡檢系統(tǒng)客戶端、巡檢手持機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、巡視標(biāo)牌。巡檢系統(tǒng)的拓?fù)鋱D如圖1所示。

2 系統(tǒng)工作流程

系統(tǒng)工作流程圖如圖2所示。

圖1 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

圖2 系統(tǒng)工作流程圖

（1）系統(tǒng)配置。在系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)，要進(jìn)行系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(含人員、部門、巡視點(diǎn)，設(shè)備，信息等)、缺陷庫(kù)(巡視內(nèi)容、巡視標(biāo)準(zhǔn)等)、設(shè)備臺(tái)帳等信息的配置。

（2）制定任務(wù)。由管理人員制定具體的巡視路線、分配巡視人員等信息，設(shè)置巡視時(shí)間（臨時(shí)任務(wù)或周期任務(wù)），巡視類型（正常巡視，特殊巡視等）。

（3）接受任務(wù)。運(yùn)行人員接受任務(wù)，根據(jù)系統(tǒng)的提示，從系統(tǒng)下傳巡視任務(wù)到手持機(jī)。

（4）執(zhí)行巡視任務(wù)。運(yùn)行人員根據(jù)手持機(jī)的提示，到規(guī)定的作業(yè)點(diǎn)簽到，然后根據(jù)手持機(jī)的提示內(nèi)容檢查設(shè)備，并用手持機(jī)做好記錄。

（5）巡視數(shù)據(jù)上傳。當(dāng)巡視完成時(shí)候，可以通過(guò)CDMA通信方式實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，也可以巡視完成后，運(yùn)行人員通過(guò)手持機(jī)把巡視結(jié)果上傳到巡視系統(tǒng)。

（6）檢查分析綜合。進(jìn)行巡視結(jié)果的檢查，包括到位信息、缺陷信息、路線信息、工時(shí)統(tǒng)計(jì)、趨勢(shì)分析、設(shè)備定級(jí)和消缺等工作。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 標(biāo)牌與GPS信息關(guān)聯(lián)

無(wú)論是標(biāo)牌內(nèi)含的全球唯一的RFID碼值信息，還是GPS位置信息，都需要在巡視系統(tǒng)搭建初期進(jìn)行信息采集，并存貯到數(shù)據(jù)庫(kù)中。運(yùn)行任務(wù)時(shí)，通過(guò)對(duì)下傳到手持機(jī)器的RFID碼值或者GPS位置信息進(jìn)行比對(duì)。巡視運(yùn)行任務(wù)時(shí)若RFID碼值相同，或者GPS坐標(biāo)在設(shè)定的允許范圍內(nèi)，則認(rèn)為巡視人員巡視到位，就可以對(duì)巡視設(shè)備信息進(jìn)行檢查和記錄，否則無(wú)法繼續(xù)下一步操作。系統(tǒng)中采用工業(yè)級(jí)的巡視標(biāo)牌安裝到現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備區(qū)域，標(biāo)牌所管轄的區(qū)域稱為一個(gè)巡視點(diǎn)區(qū)域。而對(duì)于不易放置巡視標(biāo)牌而可以采集到GPS信息的桿塔等電力設(shè)備，通過(guò)GPS坐標(biāo)位置來(lái)進(jìn)行強(qiáng)制定位。

3.2 手持機(jī)巡檢

（1）手持機(jī)的模塊結(jié)構(gòu)框圖。系統(tǒng)中的手持機(jī)采用自主研發(fā)的巡視器進(jìn)行數(shù)據(jù)巡檢。手持機(jī)的詳細(xì)邏輯結(jié)構(gòu)框圖如圖3。

圖3 主板系統(tǒng)邏輯框圖

RFID采集電路模塊和GPS硬件模塊，都是通過(guò)通用串行異步接口直接與微控制器連接，工作時(shí)CPU對(duì)模塊進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)，并按著模塊協(xié)議進(jìn)行解析和控制操作。RFID采集電路模塊，采用自定義的協(xié)議，而GPS模塊采用國(guó)際通用的NEMA0183標(biāo)準(zhǔn)格式進(jìn)行通信。系統(tǒng)中的RFID和GPS接口共用一個(gè)串口，在運(yùn)行任務(wù)時(shí)候，可以根據(jù)巡視點(diǎn)的類型來(lái)對(duì)串口進(jìn)行初始化和切換操作，從而進(jìn)行碼值感應(yīng)或者GPS定位操作。

（2）手持機(jī)定位巡視實(shí)現(xiàn)。巡檢時(shí)，巡檢人員根據(jù)提示到指定的地點(diǎn)進(jìn)行巡視，手持機(jī)從任務(wù)數(shù)據(jù)中讀取信息，根據(jù)任務(wù)中該點(diǎn)的具體類型，來(lái)進(jìn)行碼值感應(yīng)和GPS定位操作。若是碼值管理的設(shè)備，當(dāng)任務(wù)中的碼值與現(xiàn)場(chǎng)的碼值信息一致時(shí)，則認(rèn)為巡視已經(jīng)到位，就可以完成對(duì)設(shè)備的記錄工作。若是靠GPS坐標(biāo)位置管理的點(diǎn)，巡視時(shí)當(dāng)接收的GPS衛(wèi)星信息和任務(wù)中的位置信息在設(shè)定的巡視精度內(nèi)，則認(rèn)為巡視已經(jīng)到位，允許進(jìn)行下一步查看記錄工作。

3.3 后臺(tái)管理軟件

后臺(tái)管理軟件采用WCF技術(shù)，采用多層架構(gòu)方式設(shè)計(jì)，方便與電力的MIS等系統(tǒng)進(jìn)行接口。主要功能模塊如圖4所示。

圖4 管理后臺(tái)主要功能圖

通信模塊管理，主要完成數(shù)據(jù)的下傳、接收功能。用戶權(quán)限模塊主要完成組織架構(gòu)，用戶的添加和刪除、權(quán)限的管理、密碼設(shè)定等。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理主要完成電力變電站、線路等設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)答案的輸入工作。參數(shù)設(shè)置主要是完成人工干預(yù)，即對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的輸入和修改等。數(shù)據(jù)查詢部分主要對(duì)任務(wù)的執(zhí)行情況，人員到位情況，缺陷處理情況，設(shè)備巡視情況等進(jìn)行查詢分析。報(bào)表部分主要用于定制各種類型的電力巡視報(bào)表功能。系統(tǒng)管理主要提供系統(tǒng)的參數(shù)、通訊、巡視的一些到位限制配置等。圖5為對(duì)設(shè)備的查詢界面。

圖5 查詢界面圖

4 操作中遇到的典型問(wèn)題及解決方法

根據(jù)設(shè)備的不同，巡檢標(biāo)牌的安裝方式不一樣。如安裝在戶外的設(shè)備，一般通過(guò)使用高強(qiáng)度的雙面膠粘貼的方式，固定于對(duì)應(yīng)的設(shè)備上。粘貼之前，應(yīng)對(duì)粘貼表面進(jìn)行清潔工作，這樣才能粘貼牢固。然而對(duì)于有些設(shè)備如電容器單元、出線避雷器單元，巡檢標(biāo)牌需要安裝在圓柱桿上，為了讓標(biāo)簽?zāi)馨惭b牢靠，需要定制安裝支架，一面是半弧形抱箍，充分接觸固定于圓柱桿，另一支撐面為水平面，巡檢標(biāo)牌粘貼貼在這一面。同時(shí)巡視標(biāo)牌還提供螺釘安裝的方式，通過(guò)這幾種安裝方式，使巡檢標(biāo)簽牌安裝達(dá)到既牢靠又美觀的效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)開(kāi)發(fā)完成后，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行證明，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，大大提高了電力設(shè)備巡檢的工作效率，方便設(shè)備缺陷的跟蹤，使得電力設(shè)備巡檢管理井然有序，得到了電力設(shè)備巡檢人員的一致好評(píng)。

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，具有較好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性，現(xiàn)場(chǎng)采用RFID和GPS結(jié)合的手持機(jī)，很好地滿足了不同類型設(shè)備的強(qiáng)制到位。巡檢時(shí)候可以方便瀏覽記錄本次和以前的電力設(shè)備巡檢信息。手持機(jī)直觀的圖形界面、豐富的軟件功能、先進(jìn)的硬件平臺(tái)支撐，為進(jìn)一步擴(kuò)充應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。管理后臺(tái)豐富的數(shù)據(jù)處理功能以及和MIS的融合，極大提高了巡檢系統(tǒng)的工作和數(shù)據(jù)處理的效率。系統(tǒng)使用方便，提高了工作效率。我國(guó)電力行業(yè)設(shè)備數(shù)額較大，國(guó)家特別重視電力設(shè)備的安全檢測(cè)管理工作。RFID和GPS技術(shù)在電力設(shè)備巡檢中的應(yīng)用推廣，必將具有很好的應(yīng)用前景。

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