安全工器具RFID讀寫系統的應用

張漢光，吳明朝，彭志彪

(廣東電網公司東莞供電局，廣東 東莞 523000)

安全工器具RFID讀寫系統的應用

張漢光，吳明朝，彭志彪

(廣東電網公司東莞供電局，廣東 東莞 523000)

分析了當前供電企業安全工器具的管理情況，根據射頻識別技術的原理研發出用于供電企業安全工器具的RFID讀寫系統，并進行了實際安裝、部署和使用。該讀寫系統避免了因人工輸入或掃描而造成的錯誤，提高數據準確性和工作效率。

安全工器具；射頻識別；閱讀器；安全隱患

0 引言

隨著社會對電力需求的不斷增加及電力工業的飛速發展，電力企業管轄的設備及工作量也越來越多，供電所承擔所屬供電區域10 kV及以下配網的運行、維護、檢修、搶修等工作。目前大部分供電企業對工器具室的管理仍采用傳統的電力工器具倉庫管理方式，一般采用非自動化、以紙張文件的方式來記錄及追蹤進出的工器具。

隨著出入庫工器具種類和數量以及出入庫頻率的增加，傳統的電力工器具倉庫作業模式和數據采集方式已難以滿足快速、準確的管理要求，嚴重影響了企業的運行工作效率，成為制約企業發展的一大障礙。

1 工器具管理現狀

現有工器具室的管理存在以下幾個問題。

(1) 操作人員忘記填寫工器具的出入庫記錄，無法追蹤工器具的使用情況，容易造成工器具的損壞或丟失。

(2) 操作人員未能及時發現工器具沒有進行預防性試驗，使用時很容易造成安全事故。

(3) 對工器具進行預防性試驗時，未提前提醒管理人員。

(4) 領錯工器具，容易造成安全隱患及事故。

(5) 無法實時查詢工器具庫存數據及資料。

(6) 無法實現對工器具的試驗合格率對比分析、損壞頻率分析及不同生產廠家工器具質量分析。

2 RFID讀寫器原理

RFID(Radio Frequency Identification，射頻識別技術)是一種無線通信技術。該技術可以通過無線電信號識別特定目標并讀寫相關數據，無需在識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。

無線電信號是通過調成無線電頻率的電磁場，把數據從附著在物品上的RFID電子標簽上傳送出去，以自動辨識與追蹤該物品。在識別時，RFID電子標簽可以從識別器發出的電磁場中得到能量，不需要電池。RFID電子標簽包含電子存儲信息，數米之內都可以識別。與條形碼不同的是，RFID電子標簽不需要處在識別器視線之內，只需要嵌入被追蹤物體內。

RFID讀寫器又稱為RFID閱讀器，包含有RFID射頻模塊(發送器和接收器)、控制單元以及閱讀器天線。

RFID讀寫器通過射頻識別信號自動識別目標對象并獲取相關數據，無須人工干預，可識別高速運動物體并可同時識別多個RFID標簽，操作快捷、方便。RFID讀寫器有固定式和手持式，通過天線與RFID電子標簽進行無線通信，可以實現對標簽識別碼和內存數據的讀出或寫入操作。

3 安全工器具RFID讀寫系統設計思路

安全工器具RFID讀寫系統設計思路是：采用RFID智能識別技術，對每個工器具粘貼RFID電子標簽，通過固定式RFID讀寫器或手持式RFID讀寫器可自動識別，并在系統中顯示此工器具詳細的臺賬資料(如名稱、編號、購置日期、生產廠家等)和試驗記錄，同時可以自動記錄每個工器具的出、入庫記錄，方便安全檢查人員及安全工器具管理人員檢查和管理。

該系統包括超高頻RFID標簽、固定式RFID讀寫器、手持式RFID讀寫器及后臺服務端，其中超高頻RFID標簽包括超高頻RFID硅膠標簽及超高頻抗金屬RFID標簽。固定式RFID讀寫器和手持式RFID讀寫器均與超高頻RFID標簽、后臺服務端通信連接。

后臺服務端包括PC機和移動終端，移動終端包括平板電腦和手提電腦。后臺服務端主要通過軟件來控制RFID讀寫系統，其主要工作有：

(1) 為每一個工器具粘貼RFID電子標簽并與軟件系統中的RFID電子標簽編號關聯，形成工器具的唯一身份標識，方便對工器具進行信息化管理；

(2) 在工器具出入庫時，系統可以自動識別并生成出入記錄；

(3) 支持導入不同檢測單位的檢測數據和電子版檢測報告，可在線實時查看工器具的試驗情況；

(4) 提醒功能：工器具試驗提前提醒、工器具過期提醒、工器具出庫時拿錯工具提醒等，可最大程度避免因人為因素造成的隱患。

(5) 實時查詢工器具資料和臺賬信息；

(6) 統計、分析功能：不同試驗周期的試驗合格率對比分析、損壞頻率分析、不合格原因統計、不同生產廠家工器具質量對比分析、各使用單位工器具使用頻率對比和工器具配置對比分析等功能，可為工器具采購選型、供應商入圍、工器具安全使用管理等提供重要參考依據。

4 安全工器具RFID讀寫系統結構

安全工器具RFID讀寫系統的結構框如圖1所示。圖1中的固定式RFID讀寫器安裝在工器具庫房的門口過道上，由外部供電，進而實現對進、出庫房工器具上的超高頻RFID標簽進行信息采集，并且通過RS232接口將信息錄入至后臺服務端進行信息管理。另外，工作人員利用手持式RFID讀寫器，能夠隨時隨地通過移動端查看工器具的基本信息、使用信息以及試驗信息等。

圖1 安全工器具RFID讀寫系統的結構框

由于RFID讀寫器采用穿透性強的超高頻RFID讀寫系統，因此固定式RFID讀寫器和手持式RFID讀寫器可一次性讀取多個超高頻RFID標簽，RFID讀寫系統能夠對大批量同時出、入庫的電氣安全工器具進行記錄。通過使用RFID讀寫系統，能夠避免因人工輸入或掃描而造成的錯誤，大大提高數據準確性，不僅節省人力物力，還提高工作效率。

在工器具的應用領域中，超高頻RFID標簽根據工器具類型進行分類，例如工器具是繩索類、桿類、鞋、衣服、毯和布類的，則采用超高頻RFID硅膠標簽；工器具是金屬類、儀器類及其他類的，則采用超高頻抗金屬RFID標簽。其中，硅膠標簽為硅膠材質，富有彈性，實用方便，可防水、防潮以及耐高溫，抗金屬RFID標簽是利用特制抗金屬防水材料進行封裝的。

5 安全工器具RFID讀寫實現功能

后臺服務端的軟件系統配合硬件實現安全工器具的管理，其實現方式包括工器具登記、工作計劃及工器具使用管理。

5.1 工器具登記

對采購或領用回來的工器具或設備進行登記，記錄每樣工器具或設備的存放地點、上次試驗時間、編號、類型、生產廠家、數量等信息，同時在每樣工器具或設備貼上RFID標簽，并與軟件中RFID標簽庫中的RFID標簽信息進行關聯，生成工器具的唯一性標識。

5.2 工作計劃

通過軟件制定工器具的領用計劃，包括類型、編號、名稱、數量、領用人、歸還時間等。

5.3 工器具使用管理

工器具使用包括領用、歸還、借用及轉庫。

(1) 領用。當工器具離開庫房門口時，軟件根據已制定好的工作計劃控制固定式讀寫器自動讀取領用的工器具或設備資料，也支持通過手持式讀寫器自動讀取領用的工器具或設備資料。軟件會自動形成領用單，當領用單中領用的工器具和工作計劃中列出的工器具不一致時，軟件會產生報警記錄，提醒管理者和領用者；同時，軟件也支持手工錄入。

(2) 歸還。使用完歸還已領用的工器具或設備時，當進入庫房門口時，軟件可以通過固定式讀寫器自動讀取，也支持通過手持式讀寫器自動讀取歸還的工器具或設備資料，然后形成歸還記錄。對于在軟件里沒有工作計劃或沒有登記領用單的工器具，系統會產生報警記錄，提醒管理者和領用者。逾期未歸還的，系統會提醒相關人員，同時會同步修改工器具或設備的使用狀態。

(3) 借用。使用人員可通過軟件建立借用記錄單，當工器具或設備離開庫房門口時，軟件會控制讀寫系統記錄工器具或設備的借用記錄，包括：借用時間、借用單位或人、借用工器具或設備名稱、數量等信息。借用后，會同步更新庫存和狀態。

(4) 轉庫。使用人員可通過軟件建立轉庫記錄單，當工器具或設備在不同庫房之間轉移時，軟件會控制讀寫系統自動生成轉庫記錄的詳細內容，包括：轉移時間、轉移人、轉移工器具或設備名稱、數量等信息。

此外，后臺服務端的軟件系統還擁有其他輔助功能，如庫存數據查詢、工器具最低庫存預警、到期提醒、檢測數據或檢測報告管理、維修維護管理、統計分析等。

6 應用效果

安全工器具RFID讀寫系統在南方電網某供電局進行了實際安裝、部署和使用，RFID讀寫系統配合報警器裝置和后臺的管理軟件產生的實際效果如下。

(1) 對工器具進行唯一性標識和智能識別，系統可自動產生工器具的出入庫記錄。

(2) 通過系統的后臺管理軟件對現有工器具的出入庫記錄、數量、類型、試驗情況、生命周期等屬性進行查詢，掌握工器具實時情況。

(3) 對多種情況進行報警或提醒，如：工器具試驗提前提醒、工器具過期提醒、工器具過期禁止使用、工器具出庫時拿錯工具報警等，最大程度避免因人為遺忘造成的隱患。

7 結束語

安全工器具RFID讀寫系統用于供電單位，能夠適應班組對工器具管理的要求，并能切實減輕基層人工工器具管理記錄檢查模式給人員帶來的負擔。它能保證工器具的合法使用與管理，提高工器具使用的安全性，減少系統在人機交互的局限性，方便一線工作人員快速并安全的使用工器具。該系統結構簡單、易于使用以及可靠性和穩定性高，可以在其他供電單位推廣運用。

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2016-05-26。

張漢光(1976-)，男，技師，主要從事變電運行和安全管理等工作，email：18928759192@189.cn。

吳明朝(1981-)，男，工程師，主要從事變電運行和安全管理等工作。

彭志彪(1986-)，男，工程師，主要從事變電運行和安全管理等工作。