NFC技術(shù)在智能化電網(wǎng)中的應(yīng)用前景探討

徐斐

（國網(wǎng)福建省電力有限公司三明供電公司，福建 三明 365000）

NFC技術(shù)在智能化電網(wǎng)中的應(yīng)用前景探討

徐斐

（國網(wǎng)福建省電力有限公司三明供電公司，福建 三明 365000）

簡單論述了NFC（近場通信）技術(shù)原理與技術(shù)特點(diǎn)，并對(duì)智能化電網(wǎng)中NFC技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行了分析。

NFC技術(shù)；射頻場；智能化電網(wǎng)；電子標(biāo)簽

近場通信技術(shù)，簡稱“NFC技術(shù)”，是由非接觸式射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）和無線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合演變而來，在一個(gè)NFC芯片上集成了讀卡器、智能識(shí)別卡及數(shù)據(jù)非接觸點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊的功能，可以實(shí)現(xiàn)在短距離內(nèi)讓使用者與設(shè)備之間進(jìn)行信息交換和互相訪問。這項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用，使用NFC技術(shù)的手機(jī)可以用于機(jī)場登機(jī)驗(yàn)證、大廈的門禁鑰匙、交通一卡通、信用卡、支付卡等方面。筆者根據(jù)自身在電力系統(tǒng)方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了NFC技術(shù)在智能化電網(wǎng)各個(gè)方面的應(yīng)用前景。

1 技術(shù)簡介

近場通信技術(shù)的簡稱為“NFC技術(shù)”，是由非接觸式射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）和無線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合演變而來，設(shè)備運(yùn)行于10 cm的距離內(nèi)。這項(xiàng)技術(shù)是由PHILIPS公司與SONY公司共同開發(fā)研制的，其前身是RFID（非接觸式射頻識(shí)別技術(shù)）技術(shù)。該技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸量有3種，分別是106 Kbit/s、212 Kbit/s和 424 Kbit/s。

NFC設(shè)備通訊有2種方式：主動(dòng)方式和被動(dòng)方式。被動(dòng)方式下，NFC發(fā)起設(shè)備在數(shù)據(jù)通信過程中稱為“主設(shè)備”，在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的過程中提供射頻場（RF-field），它可以使用106 kbps、212 kbps或424 kbps 3種不同傳輸速度之一，將自身的數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅硪慌_(tái)在通訊范圍內(nèi)的NFC設(shè)備。這臺(tái)接收數(shù)據(jù)的NFC設(shè)備被稱為“NFC從設(shè)備（或目標(biāo)設(shè)備）”，它本身不需要產(chǎn)生射頻場，而是改變天線的某些參數(shù)，使主設(shè)備的讀卡器被調(diào)制，便可以產(chǎn)生微小的能量將數(shù)據(jù)傳回主設(shè)備。因此，主設(shè)備在被動(dòng)方式下，可以用相同的初始化和連接過程檢測通訊連接范圍內(nèi)的NFC從設(shè)備，與從設(shè)備建立通訊聯(lián)系。而主動(dòng)方式與被動(dòng)方式的不同之處是在應(yīng)答時(shí)，NFC目標(biāo)設(shè)備（從設(shè)備）同樣提供射頻場（RF-field），按相同的速度將數(shù)據(jù)傳回發(fā)起設(shè)備。

在NFC的世界里沒有專用的讀卡器，沒有專用的智能卡，只有安裝NFC芯片的設(shè)備。設(shè)備信息通過射頻場中無線頻率的電磁耦合方式傳輸，NFC還是一種近距離無線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，為各類智能設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸提供安全、快速、便捷的方式。相對(duì)于無線世界中Wi-Fi、藍(lán)牙等其他無線數(shù)據(jù)傳輸方式來說，NFC技術(shù)是一種傳輸距離短、傳輸私密性高的無線數(shù)據(jù)傳輸方式。

NFC技術(shù)將讀卡器、智能識(shí)別卡及數(shù)據(jù)非接觸點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊的功能整合到了一塊NFC芯片上，它強(qiáng)調(diào)的是信息交換。通俗的說，NFC實(shí)際上就是RFID的升級(jí)版本，雙方可在較短的距離內(nèi)交換各自的數(shù)據(jù)。由于采用了特殊信號(hào)衰減技術(shù)，NFC具有帶寬高、距離短、功率低、抗干擾等特點(diǎn)。

由于NFC設(shè)置程序容量較小，在相互連接的設(shè)備識(shí)別過程中，使用NFC技術(shù)會(huì)使創(chuàng)建連接的速度大幅度提高，NFC的最大數(shù)據(jù)傳輸量遠(yuǎn)小于藍(lán)牙。雖然NFC的數(shù)據(jù)傳輸量最高只有424 Kbit/s，比不上藍(lán)牙的2.1 Mbit/s（V2.1），數(shù)據(jù)傳輸距離也比藍(lán)牙與RFID技術(shù)更近，但正是因?yàn)榫嚯x很近（10 cm以內(nèi)），才相應(yīng)地避免了很多智能設(shè)備之間的電磁干擾。這讓NFC設(shè)備比較適合安裝在智能設(shè)備密集、數(shù)據(jù)傳輸頻率復(fù)雜、干擾多的無線通訊場合。這與智能化電網(wǎng)中變電站一、二次設(shè)備數(shù)量眾多且分布密集很相似。

NFC具有成本較低、使用方便、功率低、抗干擾等優(yōu)點(diǎn)，這讓它在許多無線數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域顯示出很大的發(fā)展?jié)摿Γ琋FC設(shè)備通過芯片、天線等硬件和應(yīng)用軟件的組合，能夠?qū)崿F(xiàn)各種類型的智能設(shè)備在10 cm范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)交互，而費(fèi)用僅僅為2～3歐元。NFC作為一種新技術(shù)，解決了藍(lán)牙技術(shù)協(xié)同工作能力較差的問題。不過，由于NFC技術(shù)的傳輸數(shù)據(jù)量小、傳輸距離較短等特點(diǎn)，它并不是為了完全取代藍(lán)牙、Wi-Fi等無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，而是在某些特定的場合與其他無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)起到相互補(bǔ)充的作用。

2 NFC技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用前景

2.1 NFC電子標(biāo)簽應(yīng)用

電氣一、二次設(shè)備的銘牌、標(biāo)簽的電子化，現(xiàn)場設(shè)備裝設(shè)電子式標(biāo)簽，記錄電氣設(shè)備的銘牌、參數(shù)、運(yùn)行工況的信息，并提供一個(gè)數(shù)據(jù)庫的索引信息，在檢修、運(yùn)行人員的手持式NFC終端接近設(shè)備，設(shè)備可通過NFC的被動(dòng)模式將自身參數(shù)信息回傳給終端，同時(shí)通過電子標(biāo)簽提供的索引信息，（在NFC設(shè)備中預(yù)留與圖檔系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口）在NFC所在網(wǎng)絡(luò)客戶端的數(shù)據(jù)庫中可以直接調(diào)用設(shè)備的詳細(xì)電子圖紙和以往的運(yùn)行情況，這樣工作人員可以不用攜帶大量的圖紙到現(xiàn)場，避免了因不了解現(xiàn)場設(shè)備情況帶錯(cuò)圖紙影響工作的情況，同時(shí)可減輕生產(chǎn)班組的圖檔管理壓力。

2.2 五防系統(tǒng)的改進(jìn)

現(xiàn)有的變電站五防系統(tǒng)中，中控室內(nèi)需裝設(shè)五防解鎖裝置，每個(gè)開關(guān)、刀閘機(jī)構(gòu)箱門都有機(jī)械五防鎖具，一次設(shè)備的位置指示上需加裝限位機(jī)械鎖，安裝復(fù)雜且人機(jī)交互性能差，尤其是限位機(jī)械鎖和刀閘、開關(guān)機(jī)構(gòu)箱門鎖，每次都需要使用五防手持式設(shè)備插入現(xiàn)場的鎖具內(nèi)，判別與鎖具上的編碼一致后，才能進(jìn)行下一步操作，步驟復(fù)雜、人員工作量大。如果將NFC芯片嵌入門鎖和一次設(shè)備位置指示器中，采用手持式NFC終端只需要靠近設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)取得現(xiàn)場設(shè)備位置及連鎖信息的功能。

2.3 電網(wǎng)中倉儲(chǔ)及備品管理

NFC技術(shù)也被應(yīng)用到智能化電網(wǎng)中的備品備件管理中，倉庫需要將所有的備品備件都貼上利用NFC技術(shù)的電子標(biāo)簽，在備品進(jìn)出庫的過程中通過非接觸式終端自動(dòng)記錄進(jìn)出庫的情況，并建立庫存的數(shù)據(jù)庫，這類數(shù)據(jù)庫應(yīng)為電網(wǎng)的維護(hù)系統(tǒng)留下訪問的接口。這樣，如果運(yùn)行中的電氣設(shè)備發(fā)生故障急需更換某一元件時(shí)，根據(jù)上文提到的，維護(hù)與檢修人員在現(xiàn)場通過設(shè)備內(nèi)置的NFC芯片可以了解設(shè)備的參數(shù)、型號(hào)，通過電網(wǎng)運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)可以方便地查詢到哪里有此型號(hào)的備品備件，哪里的倉庫最近，何種運(yùn)送方式最合理。通過網(wǎng)絡(luò)提出申請(qǐng)，在選中的倉庫物資管理人員履行審批手續(xù)后將備品備件運(yùn)至現(xiàn)場，可以縮短設(shè)備的檢修時(shí)間，降低備品備件管理的成本。

2.4 變電站門禁系統(tǒng)的改進(jìn)

NFC技術(shù)是一項(xiàng)適用于門禁系統(tǒng)的技術(shù)，通過將配備NFC技術(shù)的芯片直接安裝在安全帽內(nèi)，然后以無線方式由讀卡器讀取，用戶只需在讀卡器前短暫停留，NFC設(shè)備將儲(chǔ)存在芯片中的人員身份數(shù)據(jù)信息發(fā)送給數(shù)據(jù)讀取設(shè)備，再通過網(wǎng)絡(luò)將人員身份數(shù)據(jù)傳送給變電站門禁管理系統(tǒng)，再由門禁系統(tǒng)發(fā)出開門指令打開門。這樣，變電站就不需要專門配置鑰匙或智能卡，門禁管理系統(tǒng)也可以用安全方法來配置、監(jiān)控各種安全配置，消除了智能卡和門禁鑰匙被復(fù)制的風(fēng)險(xiǎn)，還可在需要另行分發(fā)通行臨時(shí)憑證時(shí)方便地更改數(shù)據(jù)。

［1］王淼.NFC技術(shù)原理與應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015.

［2］王曉華.NFC技術(shù)基礎(chǔ)篇［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2017.

TN92

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.21.136

2095－6835（2017）21－0136－02

徐斐（1974—），男，江蘇揚(yáng)州人，本科學(xué)歷，畢業(yè)于西南交通大學(xué)，現(xiàn)有職稱為工程師，研究方向?yàn)殡娏こ獭?/p>

〔編輯：劉曉芳〕