射頻識別技術在電能計量資產管理中的應用

朱真輝

摘 要：文章對系統電子標簽與智能電表二者的匹配性與批量識讀性開展性能測試，選擇適用于智能電表的電子標簽科學設計和有效應用方案，并完整構建標與簽性能相應的測試方法。通過該方法對用于電能計量的電子標簽與電能表二者的匹配關系進行有效識別，有效保障計量資產實現高效管理。

關鍵詞：射頻識別技術;電能計量;資產管理

0 引言

射頻識別技術具有非接觸式特點，借助無線射頻信號自動對電子標簽進行有效識別，并對標簽承載的信息以及相關標識物品的相應信息采集獲取。在此基礎上，主機管控系統妥善存儲、科學管理和有效控制標簽標識物的真實狀態。射頻識別技術憑借其高效、穩定的技術優勢，覆蓋了諸多應用領域。近年來，射頻識別技術在電能計量資產管理中得到了廣泛的應用，能對計量資產實現高效的信息化管理。

1 射頻識別系統工作原理

射頻識別系統主要由3部分構成，分別是電子標簽、讀寫器和數據交換、管理系統。將電子標簽裝設在計量設備上后，與讀寫器相接近時，讀寫器將保持一定頻率的載波信號有效發出，并與電子標簽有效開展數據交互，對電子標簽蘊含的信息內容進行讀取，并實施相應的修改，據此完成高效良好的安全校驗。讀寫器將與標簽對應的計量器具涉及的信息上傳至主站控制系統，并逐層進行處理，確保頂層管控系統實現與標簽的信息互聯，從而實時監測計量器具呈現出的真實狀態，并實現精準定位。以射頻識別技術為基礎構建的計量生產管控系統，以電子標簽作為數據載體，其信息存儲和信號響應相關機制均呈現出較強的高效性，能有效接收來自于讀寫器的電磁場調制信號，并迅速實現對響應的返回[1]。

國網標準Q/GDW 1893—2013做出如下明確規定：依據適用范圍，可將電子標簽分為一類電子標簽、二類電子標簽和三類電子標簽。本文采用一類電子標簽開展研究。一類電子標簽設計采用了920～925 MHz的超高頻無源模式，該模式具備的電氣性能符合ISO/IEC 18000-6C空中接口規定的具體要求，其讀寫認證模式不僅具備光學條碼識讀，還具有射頻識別，能為計量資產提供有效服務，促進其實現良好的信息化管理。

在電能計量資產管理中，對射頻識別技術進行應用，要依托資產管理，充分發揮其功能，增設相關設備，完成對系統的良好構建，并有效降低成本以及系統冗余，并在此基礎上，實現對資產的精細化監管。

2 用于計量的電子標簽測試系統搭建

用于計量的電子標簽的設計形式各不相同，為測試其應用于現場環境時能獲取的工作效果，項目依據工作應用的實際場景，對以計量為用途的電子標簽科學設計了性能測試的有效系統，該系統由射頻門、配套控制軟件、射頻識別讀寫設備、電表周轉箱以及滾輪傳送帶等構成。將密閉式結構應用于射頻門中，被測試品進入射頻門相應的腔體內部后，由存在于兩側的氣動閘門有效封閉腔體，實現與外界環境的良好隔離，構建電磁環境，對復雜性較強的電磁干擾實施有效屏蔽，實現對作業安全的有效保障，并促進識別效率大幅度提高[2]。將四通道讀寫器安裝于射頻門腔體內部，并安裝圓極化天線，在此基礎上，以批量方式對電子標簽進行有效識讀。

智能電能表上通常粘貼有電子標簽，本文對此類智能電能表開展測試，按照周轉箱對規格的具體要求，對智能電表進行碼放，并通過滾輪傳送帶送入射頻門，據此開展識讀測試，完成識讀測試后，由傳送帶將智能電表送出。從全國來看，智能電表采用的結構呈現出多樣化特點，其內部結構，以及設置的各項功能模塊，均會對電子標簽實際所處的具體工作環境產生不同程度的影響，且影響具有較強的復雜性。項目測試選用的智能電表配備有載波模塊，且具有復雜性最強的電磁干擾環境。將12塊智能電表堆放在周轉箱內，并通過流水線進行流轉。同時，為便于對試驗涉及的天線發射能量相關參數進行調節，并對電磁場呈現出的分布情況進行了解，在開展測試的具體過程中，配備場強儀，以及步進衰減器。

3 用于計量的電子標簽與智能電表的匹配性研究

全國有大量的智能電表經銷商，不同經銷商售出的智能電表在結構尺寸、電路模塊等具體設計上存在的差異較大。即使同一廠商生產的型號不同的智能電表產品也存在較大差異。智能電表相應的內部電路具有多層結構，為保障信號的準確性，會將銅在電路板表層形成大面積覆蓋。

不同結構存在的差異，對智能電表產生不同程度的影響，進而擾亂其電磁場分布。在智能電表上粘貼的電子標簽，其主要用途是計量，不是普通標簽，且呈現出不抗金屬的特點，對粘貼位置附近分布的金屬器件和表體結構存在的變化較為敏感，需研究類型相同的智能電表粘貼電子標簽的具體位置，再確定最佳位置，對標簽進行粘貼，據此保障讀寫成功率。在電波暗室開展試驗，避免環境磁場影響標簽性能。對電子標簽粘貼位置不同的智能電表分別測試其最小識別、讀取和寫入功率。

在測試過程中，分別將類型相同的電子標簽粘貼在智能電表的表頭、表尾、左側面和銘牌上。在智能電表的側面，一般對IC卡插口進行設置，因而無法在右側面對標簽進行粘貼。在測試時，不應考慮附近環境相關因素對電磁產生的影響，不應考慮標簽存在的性能差異，不應考慮信號纜線以及相關設備原因造成能量出現衰減。主控平臺為計算機，對射頻識別讀寫器相應的收發信號進行控制，并對功率計示數和頻率分析儀進行監測。依托定向耦合器對射頻識別讀寫器、步進衰減器和頻率分析儀進行連接，對輸出信號進行實時監測，并對其各項狀態參數進行獲取。步進衰減器直接與天線相互連接，自動對天線信號蘊含的能量進行控制，并基于動態步進能量變化，確保電子標簽實現與天線的信息通信[3]。

在測試過程中，電子標簽要與天線保持平行，且二者方向要正對，并保持1m的距離。選擇步遞減式能量激勵模式開展測試，設置讀寫器的功率為32 dBm，在此時檢驗能否正常對標簽進行識別，從0 dB開始，對步進長度進行控制，使之為1 dB，并逐漸增加衰減器的值，直到無法對標簽進行正常識別。在此種情況下，即能實現對最小識別功率的獲取。采用相同方法對最小讀取功率和寫入功率進行測試，并更換標簽粘貼的具體位置，實施重新測試。由此，獲取標簽粘貼位置分別是空紙板、表頭、表尾、空表殼、左側面和銘牌的相應功率參數。空紙板、表頭、表尾、空表殼、左側面、銘牌的最小識別功率數值依次是11，18，15，11，19，21;它們的最小讀取功率數值依次是11，18，16，11，20，22;它們的最小寫入功率數值依次是14，20，19，14，22，24。對測試結果進行分析，對同一位置相應的測試數據進行對比，可以看出粘貼位置對電子標簽的識別與讀寫會產生基本一致的影響量，讀取功率比識別功率高出大約1 dB，寫入功率比識別功率高出大約3 dB。由此可知，對智能電表來說，不管從哪一位置對電子標簽進行識別以及讀寫，均會形成程度相當的影響。從不同位置獲取測試數據并實施對比，能發現空紙板與空表殼兩位置基本保持一致的功率參數。這就意味著，對于智能電表來說，外殼采用何種材料不會對識讀電子標簽造成過于明顯的影響。對粘貼于智能電表不同位置的電子標簽相應的功率參數進行對比可知，所得實際功率參數越小，對電子標簽進行識讀，越能取得良好效果。由此可知，在智能電表不同位置粘貼電子標簽，表尾處能取得最好的識別效果，其余位置按照識別效果排序依次是表頭位置、左側面位置和銘牌位置。對測試位置相應的電磁環境具備的復雜性進行分析，可知表尾位置具有最為理想的電磁環境，其周圍存在的金屬件和電子器件較少;銘牌位置具有復雜性最強的電磁環境，載波通信模塊一般設置于銘牌下方，從模塊內部來看，其電路設計的具體形式呈現出多樣化特點，且缺乏確定性。將電子標簽用于測試，要考慮其具有不抗金屬的具體特性，并注意在復雜的電路環境下電磁呈現的分布狀況，會對電子標簽具備的性能產生影響。

4 結語

綜上所述，通過射頻識別技術對電能計量設備進行自動識別，通過具有流水線化特點的批量識別系統測試用于計量的電子標簽與智能電表二者的匹配性，并測試批量識讀能力，由此得出與電能計量設備具有較強適應性的標簽設計方案，并構建一套檢測計量設備與電子標簽二者性能匹配性的方法，能有效保障射頻識別技術實現對電能計量裝置的高效穩定應用。對電子標簽與射頻識別技術進行推廣使用，能全面監控電能計量設備相關狀態信息，能促進電力營銷資產實現優化配置，并深化計量資產管理的各項功能，促進資產管理實際效率實現大幅度提高，形成對資產狀態的科學評估。

[參考文獻]

[1]劉興奇，鄒和平，鄭安剛，等.射頻識別技術在電能計量資產管理中的應用技術研究[J].低壓電器，2016（19）：31-36.

[2]張軍紅，呂勝敏，張冬.電能計量資產管理現狀及改進措施[J].建筑工程技術與設計，2018（11）：3761.

[3]馬麗娟.電能計量資產管理相關問題研究[J].南方農機，2018（16）：160.

（編輯 王永超）