云服務平臺的配電終端全生命周期跟蹤管理

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(石家莊科林電氣股份有限公司，石家莊 050222)

引 言

智能配電終端(配電線路故障指示器和配電終端)作為配電自動化建設的重要支柱產品，企業還未能實現實時監控配電終端產品的設計、生產、運行直至淘汰的各個環節，無法精確、及時、全面地把控其相關信息。2017上半年，配網自動化設備招標規模達12.5億元，預計未來三年配電自動化終端市場規模將超過80億。對于配電產品制造企業來說，通過運用統籌設計、生產檢驗、運行維護、淘汰報廢的產品全生命周期管理理念[1]，使配電終端制造企業在成本、能效、安全等方面達到整體的優化，可以為供電公司以及設備使用單位提供技術支撐與保障，提高配電終端制造企業的市場競爭力。同時，隨著“中國制造2025”概念的提出，企業運用自動控制技術與互聯網信息技術進行先進的智能化生產管理已成為大勢所趨。因此，利用無線射頻識別技術(RFID)和網絡云服務平臺的配電終端產品全生命周期跟蹤管理系統逐漸引起人們的重視。

當前，國家電網對于配電自動化終端產品的管理以采購招標為起點，對于配電自動化終端的設計生產環節還未實現監控管理，對于國家電網來說，建立相關產品的全生命周期管理系統具有現實的意義。

利用系統設計的理念以及無線射頻識別技術(RFID)和網絡云服務平臺的在配電終端產品中的應用，建立更加完備的智能配電終端產品全生命周期管理系統。系統分為以下4個部分：RFID配電終端研發、制造流程管控、倉儲周轉配送系統和云平臺服務系統。通過配電終端全生命周期管理系統可以提高產品制造企業的生產效率，減少設備的運行維護成本，提高配電自動化信息管理水平。

1 系統原理

隨著數字化智能化水平的提高，制造企業對于產品數據的管理經歷了簡單的銘牌標識、條形碼、二維碼等幾個階段，本系統覆蓋配電終端產品全生命周期的研發生產、質量檢驗、倉儲周轉配送、驗收、運行與維護、淘汰與報廢等各個生命節點，利用無線射頻識別技術和網絡云平臺來建立一種更加智能的信息檔案，進行大容量的以及速度更快的數據傳輸，實現產品的跟蹤與信息共享。

圖1 RFID 系統的硬件結構

RFID 系統一般由讀寫器、電子標簽、控制器、通信接口和通信協議等組成[2]。電子標簽用于存儲數據，讀寫器和電子標簽之間以磁場或電磁波形式完成數據傳送[3]。一般RFID系統的硬件結構如圖1所示。

其中PLC 控制器也可以替換為PC、DCS 等控制器，接口模塊一般均支持多種通信協議，如EtherNet/IP、DeviceNet、Modbus TCP、Profinet 等。每個接口模塊能連接的RFID 通道數量最多可達到8通道，并能實現可編程的功能。讀寫器可采用高頻或超高頻，也可按安裝形式分為固定式和手持式，電子標簽的形式也可根據現場情況采用表面安裝、磁性安裝、帶粘貼的薄片等形式，其最小尺寸可以小于7.5 mm，最高耐溫可達240 ℃，同時也可應用于防爆等危險區域。

RFID電子標簽可以支持快速讀寫、移動識別、多目標識別、定位跟蹤管理等功能[4]。通過RFID 技術解決方案，可以實現物品跟蹤與信息共享，同時提高識別效率。無線射頻技術(RFID)的應用為智能配電終端產品全生命周期管理系統的搭建提供了有力的技術保障。

在配電終端產品中植入有源RFID芯片，可以使配電終端產品獲得生命。無論是在帶電和非帶電的狀態下，建立和設備、主站的數據連接，同時把配電終端產品全生命周期的各個生命節點傳輸至網絡云服務平臺。有源RFID 高密度編碼、實時處理速度快，具備可靠距離的數據傳送、接收能力。網絡云平臺可以幫助企業及供電單位輕松實現對智能配電終端全生命周期的數據檔案管理，完成智能配電終端產品海量運行維護數據的實時上傳與記錄、過濾提取、產品工況、報表查詢等。

2 系統主要結構

2.1 基于有源RFID芯片的智能配電終端

基于無線射頻技術的智能配電終端，工作在超高頻段，支持無線射頻讀寫，可以通過無線電信號識別特定目標并讀寫相關數據，具有數據存儲功能[5]。芯片的存儲區按分塊管理，可以分別鎖定和口令保護，支持密碼保護讀取控制，具有較高的安全性和隱私性，低功率的讀取和寫入操作[6]，數據保存時間不少于100 年，具有更好的安全性和可靠性，符合EPC Global Class1 Gen2 (V1.2.0) 規范，以及ISO/IEC 18000-6C協議，全球唯一識別碼。

基于有源RFID的智能配電終端具備以下功能：通過生產、流轉信息的寫入與讀出，建立生產環節的工序模型，使生產裝配信息可視化，從而把控生產的各個環節，通過工序分析，精簡生產工藝，提高生產效率,縮減成本。在不上電的狀態下，可以讀出配電終端產品的電子資料，包括合格證、參數表、工程圖紙、技術規范、說明書、操作手冊等。

2.2 RFID配電終端制造流程管控

在配電終端制造的各個環節設置RFID讀寫系統，根據銷售合同自動生成一物一碼的產品數據，制定生產計劃，跟蹤設備的調試、裝配、質檢等各個節點，實時定位管理產品的各個工序。將產品質量檢驗的結果報告實時上傳并與產品匹配，對質量不合格的產品進行處理，完成后，將信息同步至RFID有源芯片中。

2.3 倉儲周轉配送系統

有源RFID具有信息存儲容量大，抗腐蝕性較強，能夠適應惡劣環境，通過防碰撞機制實現多通道多標簽同時讀寫，進行批量識別，將設備參數信息寫入RFID芯片中，在進出倉庫時自動與ERP系統核驗，一鍵完成入庫出庫操作，減少管理失誤。將產品的物流信息寫入RFID芯片，結合北斗定位和GIS系統，遠方跟蹤產品運輸狀態信息，提高倉儲、周轉、配送的安全性與可靠性。

2.4 網絡云平臺服務系統

2.4.1 建立客戶檔案

通過錄入客戶檔案，實現業務對接。配電終端制造企業可以與客戶分享入出庫、發貨單據，使客戶實時查閱物資明細，實時掌握制造商的工作進度。用戶單位可以繼承制造企業物資基礎數據，實現自動建立物資檔案、一鍵完成接收、入庫操作，實現企業間業務數據的高效交換(保密前提)。

建立以用戶為核心的服務支持體系，用戶有任何技術問題，均可以通過掃描設備服務碼，聯系設備制造企業的技術人員進行及時溝通，為用戶提供快速通道。

2.4.2 智能監控與智能運維

運維數據由加裝在設備上的智能儀表和物聯網終端上報服務器，數據分為正常運行數據和異常報警數據，異常報警秒級上報，正常運維數據15分鐘上報一次；企業通過PC端專用監控平臺進行值班，發現異常信息馬上通知運維團隊(運維任務)或客戶負責人進行排查和處理，主動服務。設備運維數據建立全生命周期大數據分析平臺，通過分析評估設備健康指數，制定設備維護、維修、更新計劃，提高設備安全性和穩定性。

2.4.3 服務任務

當前，跨區域服務存在諸多不便，對于工程服務人員來說，響應時間長，服務成本高。需要派人員現場處理的由管理員將報修信息轉為服務任務發布。服務任務有內部服務、外部服務、邀請服務三種。

老產品沒有服務碼，通過傳統傳真、電話報修的，需要派員處理的，先在ERP系統中登記，ERP系統可生成服務信息二維碼，用享服軟件掃碼，將信息自動帶入服務任務發布中，簡單高效，減少重復錄入工作量及差錯率。

內部服務：派自己團隊的服務人員處理，信息僅在自己團隊范圍。

外部服務：信息公開，所有通過服務商認證的服務商均可以申請合作，通過決標流程將服務外包。

邀請服務：僅對受邀企業或服務專家公開，通過決標流程將服務外包。

系統成立服務協作團隊，由甲方現場聯系人、服務商售后人員組成，可以進行業務協調溝通工作，服務人員可以進行日志、任務、簽到、費用申報等服務過程管理[7]。

服務任務由甲方負責人進行驗收、評價，采集用戶真正訴求，提高用戶滿意度，加強服務團隊管理。通過這個方案，充分利用互聯網+手段，建立基于設備的用戶和制造企業溝通渠道，打造制造企業互聯網+服務平臺。

3 RFID智能配電終端管理系統設計

以配電自動化終端為基礎，利用RFID數據通信模塊通過高頻無線傳輸來實現配電自動化終端數據參數寫入與讀取。主要結構如圖2所示。

圖2 系統主要結構

具體工作原理說明如下：配電自動化終端產品具有設備專用且唯一的RFID碼，通過RFID閱讀器讀取數據，GIS系統接收衛星信息，二者通過RS232串口將數據傳輸

給單片機，單片機經過一系列復雜的數據算法將結果通過GPRS模塊發送到數據中心，進行實時處理，建立數據庫。客戶和企業可以通過手持RFID終端實現遠距離掃碼，進入用戶查詢系統，調取設備相關資料。

結 語

參考文獻

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