RFID智能识别技术在电力生产工器具全生命周期管理(TLM)中的应用

RFID智能识别技术在电力生产工器具全生命周期管理（TLM）中的应用本文介绍了RFID的批量多重识别，是物联网深入发展中遇到的难题。文章以RFID在电力生产工器具全生命周期管理（TLM）中得应用为例，系统描述了应用创新技术解决这一难题的方法。仅为促进物联网RFID的大力发展起到抛砖引玉的作用。一、为什么要在电力生产工器具管理中应用RFID批量多重识别技术电力生产工器具(主要有带电作业及安全工器具)是电力安全生产的基础，这些工器具在整个生命周期中的质量特性直接影响到电力生产中人身和设备安全。对这工器具的严格科学的管理和对其质量特性的检测、控制是保证电力作业安全最为重要的环节。随着科技的发展和行业安全规范的加强，对电力生产工器具的管理从无到有，建立了一套软硬件相结合的有效管控系统，主要包括：用于这些工器具存放环境监控的工具库房(如FJICM系列工具库房)、智能绝缘工具柜(如FJTC系列工具柜)、车载安全工器具装置，用于进行安全性能检测的安全工器具试验系统、以及“电力生产工器具全生命周期管理信息系统“，这些系统在电力行业已经得到普遍应用。各电力单位的生产工器具数量品种众多，目前采用的二维条码标签的易磨损、易湿毁、粘贴不牢等缺点，已经完全不能满足批量、动态、灵活的识别需要。此外，在对这些工器具进行有效管控的同时，工器具频繁的使用，大量的出入库信息的录入，严格的工器具归位安全要求等，无形中增加了对工器具管理的工作量，影响了工作效率;特别在进行紧急电力抢险时，多件工器具不能同时出库，严重影响相关电力安全规范的要求。怎样解决这些问题呢?针对电力行业安全生产和供电可靠性的迫切需求，我们采用RFID智能识别技术并结合以上对电力生产工器具全生命周期有效管控的软硬件系统，有效解决了工器具快速出入库问题，并且实现网络在线的信息共享。实现了对电力安全工器具从申购、领用、保存、试验、使用等直至报废整个生命周期进行有效的管控。满足了电力行业相应生产、安全规定和现代化管理要求。项目中各子系统关联示意如图所示：二、技术原理RFID工作原理如下图所示：RFID(射频识别)系统由两部分组成：读写器(Reader)和电子标签(射频标签)(Tag)。RFID工作过程为：读写器通过天线发出电磁脉冲，当电子标签进入磁场后，接收读写器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(PASSIVETAG，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(ACTIVETAG，有源标签或主动标签);读写器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。实际上，这就是对电子标签的数据进行非接触读、写或删除处理。其中，电子标签由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，高容量电子标签有用户可写入的存储空间。标签可以根据需要设计成不同大小。通常，在这个标签上还粘一个纸标签，在纸标签上可以清晰地印上一些需要使用的信息，方便人为读取。电子标签可以附着在物体上以标识目标对象。与条形码或磁条等其他ID技术相比较而言，射频识别技术的优势在于读写器和电子标签之间的无线链接：读写器不需要与电子标签之间的可视接触，因此可以完全集成到产品里面。这意味着电子标签适合于恶劣的环境，对潮湿、肮脏和机械影响不敏感。因此，射频系统具有非常高的读写可靠性和快速数据获取的能力。三、项目系统介绍①系统硬件构成项目系统结构，如图所示：系统由若干个站、所系统管理终端、一个系统服务中心(或小型数据工作站)、一套主系统软件、若干台系统二级工作站及企业局域网等构成。②系统物理架构本系统平台采用三层B/S与C/S相结合系统架构进行统计分析;分为数据库服务器、应用服务器和客户端。所有的用户登录应用系统时，都必须通过身份认证。③系统管理终端系统管理终端是安置在具有带电作业用工具库房、智能绝缘工具柜、带电作业及安全工器具试验系统设施的变电站、集控站、作业工区、检测所等电力基层单位。系统管理终端由现场管理工作站、RFID无障碍识别通道、RFID手持读写器等设备组成。每个系统终端通过RFID装置(俗称守门员5号)对带电作业及安全工器具进行识别，并将信号通过无线通信传递到局域网和内网。其结构如图：其中RFID无障碍识别通道是基于当今最先进的RFID-GEN2平台设计，兼容ISO18000-6B、EPCG2双协议，可适用于多种电子标签的UHFRFID电子芯片读写器产品，安装在区域进口，多件工器具出入时，相关责任人工作标牌信息，以及工器具上RFID标签所携带的相关信息，均能被通道自动捕获，由系统自动采集工器具信息并记录。④系统管理工作站系统管理工作站为整个系统的操作与显示平台。系统管理工作站的结构设计应满足人员操作方便、合理。四、系统的应用在电力生产工器具使用管理现场，系统能对多个管理对象进行扫描识读和数据写入;在工器具试验检测环节，系统还可以结合试验系统平台操作软件对试验工具的合格性进行操作判定，并可以把试验结果数据通过WiFi无线方式传入到管控平台中。此外，手持设备上运行的WinCE操作系统，配备可充电的锂电池，方便用户使用。现场应用状态如下图片所示：五、关于RFID电子标签电子标签中保存约定格式的电子数据，可被可远距RFID无障碍通道无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，达到自动识别进出工器具及人员的目的。电子标签应具备抗污染能力和耐久性。本项目管理的电力生产工器具有统一的编码标识，工具编码存储在工具的电子芯片中，标签表面可采用普通条码打印机或专用RFID打印机打印可见标识。RFID专用打印机可同时打印可见标识和写入RFID编码。六、应用效果系统的应用，实现了多件工器具动态管理;适时的在位监测，消除管理盲点;安全管理规范融入系统管理，杜绝了工器具的盲目使用，确保电力作业安全;系统大幅度提高工器具管理能力和信息处理工作量，做到传统人工不能做到的事情。系统不仅能够应用于电力生产工器具的管理，还可以应用到电力抢险物资或其他电力物资管理。系统不仅应用在电力行业，而且可以应用于其他行业对物质、器具、设备、人员的识别、追溯、控制管理。系统创新了一系列先进技术，取得多项专利成果;解决了复杂环境下无序状态批量识别的难题。项目通过科技鉴定，达到世界先进水平。系统的特点在于应用RFID技术，将硬件设备和工器具全生命周期管理软件进行有效的连接，构成了完善的电力生产工器具智能化管理闭环体系，达到较好的应用效果，解决了电力生产工器具及时、可靠管理的难题;其批量识别技术的突破，为RFID的深入应用起到非常重要的借鉴。