基于RFID技術(shù)的配電網(wǎng)運(yùn)維及應(yīng)用情況探索

王梁

摘 要：隨著對(duì)電能需求的不斷增加，配電網(wǎng)的相關(guān)設(shè)施也在逐漸改進(jìn)。當(dāng)前，配電網(wǎng)的工作模式無(wú)法滿足配電網(wǎng)分布地點(diǎn)多、設(shè)備廣的要求，也不能根據(jù)設(shè)備運(yùn)行工況及時(shí)更正運(yùn)維計(jì)劃，現(xiàn)場(chǎng)掌控的靈活性較差，運(yùn)維難度較大，且效率較低、錯(cuò)誤率較高。為解決這些問(wèn)題，必須改革優(yōu)化傳統(tǒng)運(yùn)維模式，利用基于RFID技術(shù)的配電網(wǎng)運(yùn)維，可有效提高配電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維控制的智能化、規(guī)范化和信息化水平，從而確保運(yùn)維的質(zhì)量，提高配電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠性。文章將圍繞智能化配電網(wǎng)運(yùn)維，對(duì)基于RFID技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用情況進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：RFID技術(shù);配電網(wǎng)運(yùn)維;物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2021）02-033-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.02.015

傳統(tǒng)配電網(wǎng)運(yùn)維管理采用人工記錄設(shè)備和配電網(wǎng)工況、溫度數(shù)據(jù)等方式，不僅效率低下，而且容易出現(xiàn)檢測(cè)錯(cuò)誤、故障頻發(fā)等問(wèn)題，影響配電網(wǎng)的安全運(yùn)行。隨著配電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大、設(shè)備的增加和分布的日益廣泛，改進(jìn)傳統(tǒng)的運(yùn)維管理方式已勢(shì)在必行。在智能配電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，改進(jìn)和優(yōu)化運(yùn)維技術(shù)，綜合利用各種先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)的智能化、自動(dòng)化、數(shù)字化和信息化規(guī)劃，從而增強(qiáng)與用戶的互動(dòng)，滿足技術(shù)應(yīng)用的需要，同時(shí)，以RFID技術(shù)為基礎(chǔ)的配電網(wǎng)運(yùn)維技術(shù)促進(jìn)了運(yùn)維技術(shù)朝著智能化方向發(fā)展。

1 RFID技術(shù)相關(guān)含義和特點(diǎn)

1.1 含義

RFID技術(shù)即射頻識(shí)別技術(shù)，是當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要組成部分，利用無(wú)線電發(fā)出的信號(hào)，可以對(duì)某一目標(biāo)進(jìn)行有針對(duì)性的識(shí)別、讀寫(xiě)，在這一過(guò)程中，識(shí)別系統(tǒng)和目標(biāo)之間無(wú)需構(gòu)建機(jī)械接觸或光學(xué)接觸，只要利用特定識(shí)別裝置，通過(guò)被識(shí)別物和識(shí)別裝置間的接近活動(dòng)，便可自動(dòng)獲得被識(shí)別物的相關(guān)信息，并提供給后臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行一系列處理。RFID技術(shù)采用微波并借助傳感器進(jìn)行通信及完成數(shù)據(jù)的識(shí)別、傳輸。

1.2 特點(diǎn)

結(jié)合GPS技術(shù)，RFID技術(shù)對(duì)配電網(wǎng)及其設(shè)備的運(yùn)維環(huán)境、工況等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷和故障問(wèn)題，獲取相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并根據(jù)實(shí)際情況，利用在線監(jiān)測(cè)功能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，提高運(yùn)維工作的針對(duì)性和效率，有利于降低人工成本、提升配電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

隨著RFID技術(shù)的成熟，能實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜物聯(lián)網(wǎng)的全面運(yùn)維管理，在物聯(lián)網(wǎng)背景下，綜合利用傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備內(nèi)外部環(huán)境及工況的監(jiān)測(cè)和信息整合，確保運(yùn)維的有效性。利用RFID技術(shù)獲取信息，不僅是對(duì)設(shè)備的巡視和監(jiān)測(cè)，還包括遠(yuǎn)程信息的獲取，比如，利用溫度、壓力等傳感器獲得設(shè)備的實(shí)際溫度、壓力等，了解設(shè)備運(yùn)行情況，并結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)到的信息傳輸?shù)较到y(tǒng)主站以供運(yùn)維人員查詢，如圖1所示。在實(shí)際配電網(wǎng)運(yùn)維中，由于不同設(shè)備的投入使用時(shí)間和工況不同，為準(zhǔn)確掌握設(shè)備的全部情況，結(jié)合二維碼技術(shù)進(jìn)行特定設(shè)備特定信息的獲取，制定差異性運(yùn)維策略，從而有效提高工作的針對(duì)性和效率，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)智能化運(yùn)維[1]。

2 技術(shù)原理和方案

2.1 現(xiàn)場(chǎng)定位技術(shù)

在配電網(wǎng)運(yùn)維中，除了GPS技術(shù)外，常見(jiàn)的定位技術(shù)還包括信息鈕、條形碼等。但是，隨著配電網(wǎng)的快速發(fā)展，對(duì)運(yùn)營(yíng)維護(hù)提出了更高的要求，想要滿足實(shí)際運(yùn)維工作的需求，就必須改進(jìn)原有技術(shù)缺陷。其中，RFID技術(shù)作為一種非接觸式的識(shí)別技術(shù)，不僅可以快速識(shí)別、定位特定目標(biāo)，而且可以讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，并利用無(wú)線技術(shù)完成信號(hào)傳輸，在特定接收端進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在配電網(wǎng)運(yùn)維工作中應(yīng)用RFID技術(shù)，一方面速度較快，提高了運(yùn)維管理的效率和質(zhì)量，滿足配電網(wǎng)實(shí)際的運(yùn)維需要;另一方面解決了傳統(tǒng)定位技術(shù)易受到塵垢、冰雪、涂料等外部環(huán)境因素影響的問(wèn)題。

2.2 測(cè)溫貼片模塊

測(cè)溫貼片是通過(guò)專業(yè)器材對(duì)溫度的變化進(jìn)行測(cè)量。應(yīng)用在配電網(wǎng)運(yùn)維管理中時(shí)，將測(cè)溫片貼到被測(cè)設(shè)備上，設(shè)備的溫度變化可以通過(guò)數(shù)字化方法顯示出來(lái)，幫助配電網(wǎng)運(yùn)維管理人員及時(shí)了解設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，并根據(jù)設(shè)備溫度變化進(jìn)行調(diào)整，避免因?yàn)樵O(shè)備溫度過(guò)高引起的運(yùn)行異常，影響整個(gè)配電網(wǎng)工作的情況。

測(cè)溫貼片技術(shù)不僅使用方便，可在任何設(shè)備平面上使用，并通過(guò)鮮明的顏色變化體現(xiàn)溫度的變化，如果出現(xiàn)瞬時(shí)超溫或色變十分明顯的情況，就應(yīng)及時(shí)檢查原因并解決該問(wèn)題。此外，該技術(shù)還具備超溫記錄的功能，在溫度超出后永久變色，具有檢測(cè)誤差較小且成本低的特點(diǎn)[2]。

3 基于RFID技術(shù)的智能配電網(wǎng)運(yùn)維系統(tǒng)構(gòu)成

3.1 信息管理系統(tǒng)主站與終端

信息管理系統(tǒng)主站的作用是進(jìn)行信息的存儲(chǔ)以及復(fù)雜數(shù)據(jù)的分析和操作，而移動(dòng)終端則用來(lái)幫助相關(guān)管理人員采集設(shè)備數(shù)據(jù)資料，并進(jìn)行維護(hù)和檢查。具體的模塊包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、終端運(yùn)維模塊、報(bào)告生成模塊。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、信息讀取系統(tǒng)三部分。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)RFID傳感設(shè)備搜集相關(guān)數(shù)據(jù)，在完成簡(jiǎn)單處理后，將數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)较到y(tǒng)主站。信息讀取系統(tǒng)是指運(yùn)維人員讀取主站信息后，將相關(guān)信息錄入到系統(tǒng)中并構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容包括各個(gè)系統(tǒng)的名稱、型號(hào)、生產(chǎn)廠家和日期等。

終端運(yùn)維模塊是運(yùn)維人員輸入巡視結(jié)果的模塊，巡視系統(tǒng)能自動(dòng)處理整個(gè)系統(tǒng)中各項(xiàng)數(shù)據(jù)錄入的具體位置、操作時(shí)間等內(nèi)容，還可以讀取具體的二維碼進(jìn)行操作，進(jìn)而完成設(shè)備完整信息的錄入。

報(bào)告生成模塊是巡視操作后自動(dòng)生成報(bào)告的模塊，基于RFID技術(shù)的配電網(wǎng)系統(tǒng)可以將報(bào)告、記錄等模塊固定在終端系統(tǒng)中。此外，可將主站自動(dòng)記錄的信息等生成設(shè)備評(píng)價(jià)報(bào)告，以提高工作效率[3]。

3.2 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

這一系統(tǒng)進(jìn)一步利用溫度測(cè)量設(shè)備、在線監(jiān)測(cè)設(shè)備及電力系統(tǒng)防外力傳感器等設(shè)施，因?yàn)槊恳环N在線監(jiān)測(cè)傳感器獲得數(shù)據(jù)的方式、安裝位置和采集量都有所不同，需要集成相應(yīng)功能的在線監(jiān)測(cè)裝置，并單獨(dú)設(shè)置與其匹配系統(tǒng)的模塊。

3.3 集成智能輔助監(jiān)控

采用視頻攝像等監(jiān)控模塊對(duì)配電站防盜防火等進(jìn)行安全監(jiān)控，并觸發(fā)警報(bào)、消防系統(tǒng)等保護(hù)措施，使運(yùn)維人員能實(shí)時(shí)掌握配電站的情況，及時(shí)獲取防火防盜的信息并采取相應(yīng)的解決措施。

3.4 平臺(tái)功能

在整個(gè)系統(tǒng)中，通常會(huì)設(shè)置自動(dòng)更新和維護(hù)系統(tǒng)標(biāo)簽數(shù)據(jù)，終端設(shè)備可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)更新、識(shí)別和數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)，提高了運(yùn)維管理工作計(jì)劃制定的效率，及時(shí)更新管理計(jì)劃，能自動(dòng)識(shí)別、顯示存在的缺陷，并按照標(biāo)簽點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)航，同時(shí)與平臺(tái)相連，及時(shí)處理數(shù)據(jù)。

3.5 數(shù)據(jù)安全

配電網(wǎng)智能運(yùn)維系統(tǒng)采用加密與系統(tǒng)分離等方法進(jìn)行保護(hù)，數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)以及人機(jī)交互界面采用JAVA以及PHP相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)交互式管理、系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過(guò)相關(guān)HTTP協(xié)議才能夠?qū)?shù)據(jù)格式進(jìn)行定義并在前后端正確響應(yīng)，防止系統(tǒng)受到入侵。

4 配電網(wǎng)智能運(yùn)維系統(tǒng)應(yīng)用

4.1 智能定位和測(cè)溫標(biāo)簽安裝

在標(biāo)簽安裝、自動(dòng)定位方面，在基于RFID技術(shù)的智能化配電網(wǎng)運(yùn)維管理工作中，將架空類標(biāo)簽綁扎在桿塔上，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)定位標(biāo)簽應(yīng)粘貼在站設(shè)備銘牌右下角并使用專門強(qiáng)力膠粘貼，將測(cè)溫表粘貼在設(shè)備測(cè)溫位置。

4.2 模擬測(cè)試

對(duì)不銹鋼扎帶標(biāo)簽進(jìn)行測(cè)試，在距離地面1m～3m的墻面，以及離地1.5m的移動(dòng)終端，距離標(biāo)簽水平距離為1m～5m。測(cè)試證明，對(duì)于4m以內(nèi)直線距離的RFID讀寫(xiě)，其有效率在80%左右，在3m內(nèi)沒(méi)有問(wèn)題，且墻面有效率高于桿面，對(duì)RFID數(shù)據(jù)讀寫(xiě)，封裝和不銹鋼綁扎帶均有影響。

4.3 實(shí)用化和改進(jìn)

為了進(jìn)一步對(duì)智能化系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，有必要加強(qiáng)安全防控的重點(diǎn)，尤其是對(duì)系統(tǒng)設(shè)施以及相關(guān)的主要線路。RFID標(biāo)簽粘貼數(shù)量在3 700個(gè)左右，測(cè)溫標(biāo)簽的數(shù)量則應(yīng)在26 000個(gè)左右。在配電運(yùn)維檢測(cè)中，將平臺(tái)系統(tǒng)的配置，以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、工作流程的制定納入配電網(wǎng)日常運(yùn)維管理。通過(guò)實(shí)踐測(cè)試和反饋，對(duì)RFID標(biāo)簽、終端和系統(tǒng)應(yīng)用等進(jìn)行優(yōu)化，增強(qiáng)界面的友好性。

5 基于RFID技術(shù)的智能配電網(wǎng)運(yùn)維系統(tǒng)展望

隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及人們對(duì)信息網(wǎng)絡(luò)的依賴，以RFID技術(shù)為主的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展具有廣闊的前景。在配電網(wǎng)領(lǐng)域，由于當(dāng)前我國(guó)自主研發(fā)的核心技術(shù)還比較薄弱，存在信息安全以及電力設(shè)備容易發(fā)生故障的問(wèn)題，為確保電力的安全，必須加快物聯(lián)網(wǎng)核心軟硬件的發(fā)展。在配電系統(tǒng)中，綜合考慮設(shè)備的容量和成本，還需要研究基于RFID技術(shù)的智能配電網(wǎng)運(yùn)維系統(tǒng)，積極培養(yǎng)運(yùn)維人才，改變傳統(tǒng)的運(yùn)維模式，促進(jìn)智能運(yùn)維技術(shù)的發(fā)展。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鑒于當(dāng)前配電網(wǎng)是人們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)中必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施，為實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的針對(duì)性的配電網(wǎng)智能化運(yùn)維，利用基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可有效提高配電網(wǎng)信息資源整合的高效性，綜合利用在線監(jiān)測(cè)等傳感器，可提高配電網(wǎng)智能化運(yùn)維管理工作的效率和質(zhì)量，滿足城市配電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)維管理工作對(duì)集中化和智能化的需要，同時(shí)提高了配電網(wǎng)及其設(shè)備運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，減少故障發(fā)生概率。

參考文獻(xiàn)

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