基于RFID的電力巡檢系統傳輸距離及抗干擾分析

岳萍

摘 要： 針對電力巡檢系統傳輸距離及抗干擾分析方法的分析效率低、對系統傳輸距離和抗干擾能力的優化性能弱的問題。提出基于RFID的電力巡檢系統傳輸距離及抗干擾分析方法。通過對基于RFID的電力巡檢系統的結構和巡檢流程進行研究，確定方法的分析方向。傳輸距離分析方法依據系統電路中輸入線圈和輸出線圈的排列方式，給出電力巡檢系統的傳輸距離優化函數。抗干擾分析方法根據系統傳輸通道受干擾情況，給出高、中、低三個等級的抗干擾分析方案，對系統中的正向傳輸通道使用中、高等級抗干擾方案，對逆向傳輸通道使用低等級抗干擾方案。實驗結果表明，所提方法對電力巡檢系統傳輸距離和抗干擾能力的優化性能較強，并具備較高的分析效率。

關鍵詞： RFID； 電力巡檢系統； 傳輸距離； 抗干擾分析

中圖分類號： TN915.853?34； TN91 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）12?0159?03

Abstract： Aiming at the low analysis efficiency of the transmission distance and anti?jamming analysis method of the electric power inspection system， and poor optimization performance of the system transmission distance and anti?jamming performance， a transmission distance and anti?jamming analysis method of the electric power inspection system based on RFID is put forward. The structure of the electric power inspection system based on RFID and inspection process are studied to determine the analysis direction for this method. The transmission distance analysis method is adopted to obtain the transmission distance optimization function of the electric power inspection system according to the arrangement mode of input coil winding and output coil winding in system circuit. The anti?jamming analysis method is used to achieve the high?grade， medium?grade and low?grade anti?jamming analysis schemes according to the disturbed condition of the system transmission channel. The medium?grade and high?grade anti?jamming analysis schemes are used for the forward?direction transmission channel of the system. The low?grade anti?jamming analysis scheme is used for the reverse?direction transmission channel. The experimental results show that the method has superior optimization performance for transmission distance and anti?interference ability of the electric power inspection system， and high analysis efficiency.

Keywords： RFID； electric power inspection system； transmission distance； anti?interference analysis

近年來，數字化領域發展迅猛，各行各業以及居民的用電量明顯增加，電力設備的穩定運行關系著國家經濟命脈，也與人們的生產、生活息息相關。如何合理解決電力設備故障、維持其穩定運行，是人們關注的重點[1?3]?；赗FID的電力巡檢系統能夠及時發現電力安全隱患，是保障電力設備穩定運行的基礎。隨著科研組織對電力巡檢工作研究的不斷深入，人們逐漸意識到基于RFID的電力巡檢系統傳輸距離及抗干擾能力的重要性，對其分析方法的選擇也成為科研組織的重點關注內容[4?6]。

1 基于RFID的電力巡檢系統

無線射頻識別技術是一種非沖突式的通信技術，能夠直接使用無線射頻信號對目標進行特殊信息識別?；赗FID的電力巡檢系統數據容量大、體積小，并且自動化水平較高，可有效減少用工成本。圖1為基于RFID的電力巡檢系統結構圖。

由圖1可得，基于RFID的電力巡檢系統由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分主要包括處理芯片和RFID手持終端。其中，電力設備射頻標簽來源于被巡檢區域中的電力設備，RFID手持終端是巡檢人員在巡檢工作中使用的無線射頻終端，它具有攜帶方便、使用環境無限制的優點；軟件部分包括數據庫服務器和控制中心。

在電力巡檢工作中，電力設備射頻標簽會被實時采集并自動寫入到RFID手持終端中，RFID手持終端將對電力設備射頻標簽進行定位和巡檢時間的填制等處理。經RFID手持終端處理后的電力設備射頻標簽含有設備故障、故障產生時間、故障設備定位等信息，這些信息將傳輸到處理芯片中進行分析。

2 電力巡檢系統傳輸距離及抗干擾分析

2.1 系統傳輸距離分析方法

2.2 系統抗干擾分析方法

基于RFID的電力巡檢系統擁有兩條傳輸通道，分別是電力設備射頻標簽采集通道和RFID手持終端處理通道。所提基于RFID的電力巡檢系統抗干擾方法將電力設備射頻標簽采集通道的方向標記為正向傳輸，反方向的傳輸方向則為逆向傳輸。

根據第1節的描述，可知正向傳輸通道要長于逆向傳輸通道，因此所提方法構建出如圖2所示的系統傳輸通道干擾模擬圖。

由圖2可知，正向傳輸通道的距離較長，因此比逆向傳輸通道更易受到干擾。干擾因素主要包括：不明身份人員對巡檢方案的非法變更、電力設備電子編碼的非法盜用、電力設備射頻標簽的未授權復制、系統運行流程的變更、數據庫服務器的信息泄露等。因此，應該對系統的信息存儲、通信傳輸以及巡檢方案的具體實施等方面進行重點抗干擾設計。在信息存儲工作和通信傳輸工作中，應維持信息的完整性和隱私性；在巡檢方案的具體實施工作中，應維持實施流程的隱私性和準確性。所提基于RFID的電力巡檢系統抗干擾方法將根據上述信息，在保證方法分析效率的基礎上對系統抗干擾模型進行構建，如圖3所示。

由圖3可知，所提基于RFID的電力巡檢系統抗干擾方法的抗干擾模型給出高、中、低三個等級的抗干擾方案。低等級抗干擾方案包括密鑰驗證和詢問機制，中等級抗干擾方案為真實ID保護，高等級抗干擾方案則是將兩個或兩個以上的低、中等級抗干擾方案進行融合。通常，對基于RFID的電力巡檢系統中的正向傳輸通道使用中、高等級抗干擾方案，對逆向傳輸通道使用低等級抗干擾方案。

3 實驗驗證

3.1 系統傳輸距離優化性能驗證

在電力巡檢系統傳輸距離優化性能驗證中，選擇GPRS分析方法和智能診斷系統分析方法作為本文方法的實驗對照組。實驗先對未使用任何方法進行優化的基于RFID的電力巡檢系統的傳輸距離進行采集，再對使用上述三種方法進行優化后的系統傳輸距離進行采集，繪制成如圖4所示的曲線圖，并進行對比。

由圖4可知，優化前基于RFID的電力巡檢系統的傳輸距離隨輸入/輸出線圈半徑差值的增長而下降，優化后的系統傳輸距離則較為穩定。在三種方法中，經本文方法優化后的系統傳輸距離下降現象明顯改善，并且傳輸距離比優化前平均增長15.3 m，證明本文方法對系統傳輸距離的優化性能較強。

3.2 系統抗干擾能力優化性能驗證

在電力巡檢系統抗干擾能力優化性能驗證中，選擇5種能夠對基于RFID的電力巡檢系統產生較大程度干擾的干擾因素，使用第3.1節中的三種方法對系統進行優化，優化結果如表1所示。

由表1可知，在GPRS分析方法和智能診斷系統分析方法的優化下，系統均受到了不同程度的干擾。而在本文方法的合理優化下，系統并未受到干擾，證明本文方法對系統抗干擾能力的優化性能較強。

3.3 方法分析效率驗證

對第3.1、3.2節中三種方法的分析時間進行統計，如表2所示。

對比表2中的數據可知，本文方法的分析時間非常短，表明本文方法具備較高的分析效率。

4 結 論

本文提出基于RFID的電力巡檢系統傳輸距離及抗干擾分析方法，其通過對基于RFID的電力巡檢系統進行研究，給出系統傳輸距離分析函數，以及密鑰驗證、詢問機制和真實ID保護等系統抗干擾分析方案。實驗將本文方法與GPRS分析方法、智能診斷系統分析方法進行對比，證明了本文方法能夠合理優化電力巡檢系統的傳輸距離和抗干擾能力，并具備較高的分析效率。

參考文獻

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