基于RFID技术的智能配电巡检系统研究

基于RFID技术的智能配电巡检系统研究

长春科技计划项目(14KG023)

吉林省教育厅项目(2013296)

主要研究电力系统及其自动化。

王晖1，4，孙沃野2，赵亮3，李林4

(1.长春工程学院电气与信息工程学院，长春 130012； 2.国网吉林省四平供电公司，吉林 四平 136000；3.国网吉林省电力有限公司，长春 130012； 4.吉林省配电设备自动化产业公共技术研发中心，长春 130012)

摘要：针对传统配电巡检存在巡检人员到位不及时、多采用纸质记录、效率低等问题，采用先进、可靠的物联网RFID技术，研发了智能配电巡检系统，实现配电设备管理、人员到位管理和设备状态评估管理等功能，使管理者能够准确掌握设备的实时运行状态，科学合理地制定巡检、检修计划，确保设备的安全稳定运行，从而实现智能化巡检管理。

关键词：RFID技术；配电设备；巡检系统

0引言

目前，我国配电系统中配电设备巡检多采用定期巡检，即到规定的巡检时间对设备进行巡检[1]。然而，随着电力系统容量的增大，电网规模的扩大以及设备复杂程度的提高，设备巡检的任务必将越来越重，定期的计划性巡检根本无法实时反映设备的运行状况，不利于对设备故障早期征兆的预测和更好地对设备进行状态评估。电力企业都制定了设备的巡检措施、计划，并要求巡检人员将设备巡视制度落到实处，但往往由于缺乏有效的监督措施，巡检工作认真与否、巡检人员到位监管和巡检任务是否完成全凭员工的自觉性，这样就使对巡检人员的评价、考核带来相当大的难度，而且对巡检人员手工巡检记录的检查非常不方便，并且纸质记录不便于保存和处理，可见，传统的配电巡检模式存在着很大的弊端[2]。本文研发的智能配电巡检系统采用先进的RFID技术和无线通信技术，具有完善的配电设备缺陷管理、人员到位监督管理和设备状态评估管理等功能，使设备维护人员能够准确地掌握设备的运行规律，从而科学、合理地安排设备检修计划，确保配电设备安全、稳定地运行。

1RFID系统

RFID即射频识别，它可以通过非接触的方式实现特定目标、标准射频范围内的数据信息运用无线技术进行读写与交换[3]。典型的RFID系统由2部分组成：硬件部分和软件部分。其中，硬件部分包括电子标签和读写器，软件部分包括RFID中间件和应用系统软件(软件部分又称为主机系统)[4]，图1为RFID系统的构成。

图1　RFID系统构成

电子标签(Electronic Tag)又称作应答器，包括无线标签天线和IC芯片，作为RFID系统所有数据信息的有效载体。工作时，电子标签无线标签天线接收读写器发射过来的无线射频信号，接下来，标签IC芯片对接收到的数据信息进行解调、解码，同时将芯片内部已经保存的数据信息进行编码、调制，再通过标签天线将已调节的数据信息发射给读写器。

读写器(Reader)是RFID系统中最重要的组成部分，又称作阅读器，包括无线天线、射频接口和逻辑控制单元。在RFID系统工作过程中，移动终端下达传送控制指令后，读写器可以发射能量来激活自身识别范围内的所有电子标签，并与之进行数据信息通信，读取数据信息，进行处理后将数据信息保存到手持终端系统或传输到信息管理系统。

在RFID系统中，中间件属于系统软件部分，它扮演着终端PDA与后台管理系统，硬件部分与应用系统软件的中介角色，同时对电子标签和读写器之间的数据信息进行过滤、搜集、整合和计算等，对通信传输过程进行管理，实现不同应用场合的资源共享。

2智能配电巡检系统方案设计

2.1巡检系统的设计目标

通过阅读大量配电网巡检方面的资料，对电力公司进行调研并结合行业自身需求，得出系统设计目标如下。

2.1.1巡检人员到位监督管理

当巡检人员到达巡检目的地，登录手持终端PDA后，开始对设备进行巡检时，扫描第一个电子标签成功后，手持PDA终端自动记录时间，方便管理人员对巡检人员到位情况的监管。

2.1.2避免错巡、漏巡现象的发生

当巡检人员启动手持PDA后，登录终端系统下载巡检任务书，查看巡检任务并根据具体工作部署对设备进行巡检，当完成此设备巡检任务后，单击“保存”，此时系统会自动检测所有巡检项目是否都已记录、设备的巡检数据是否已存在、该巡检点还有多少设备未巡检及本次任务还有多少巡检点未巡检等，给出相应的提示及必要的窗体跳转，这样依次进行，直到完成本巡检点的全部设备巡检。当走到下一个巡检点时，依照上面进行巡检，直到完成全部的巡检任务。如果已经完成全部巡检工作，在网络良好的情况下要及时上传巡检数据信息到后台管理中心，避免错巡、漏巡的现象发生。

2.1.3巡检系统信息化、智能化管理

配电设备的巡检信息内容包括设备基础信息、技术参数、设备巡检时间、巡检记录和人员、发生缺陷和故障的历史记录等，这些信息形成了一个非常庞大的设备知识库。配电巡检信息管理系统对这些信息进行分类管理，同时对存放在数据库中的各类历史数据进行统计、汇总、分析，用各类图表或报表的格式显示某种故障在某段时间内发生的频率和发生对象，供管理人员通过预测分析加强管理和制定应对措施。以达到事前控制的目的，减少事故的发生率，这样能提高企业的管理水平，实现在尽量降低工作人员工作量的同时，最大程度地提高电力企业关于设备信息管理的数字化、信息化水平。

2.2巡检系统的整体架构

该巡检系统是基于物联网RFID技术的智能配电巡检系统，该系统由后台信息管理系统和手持终端系统组成，并运用无线通信技术或USB接口实现数据的传输，如图2所示。

图2　巡检系统整体架构图

巡检系统整体架构硬件和软件需求见表1。

表1　系统整体架构硬件和软件需求表

3巡检系统的业务流程图

3.1信息管理系统业务流程图

信息管理系统的业务流程从制定巡检任务开始，经过公司各层领导审批修改，审批修改确认无误后，产生符合行业标准的巡检任务供巡检人员下载。有时，在特定情况下会有临时巡检任务下达。巡检任务产生后，巡检人员通过手持终端登录并下载巡检任务，根据巡检任务内容进行实地巡检，巡检完毕后提交巡检结果，管理人员对巡检记录进行分析处理，如图3所示。

3.2手持终端系统业务流程图

手持终端系统的业务流程如图4所示，从巡检人员登录PDA开始，在巡检工作进行前将公司上传的巡检任务通过PDA上的USB接口或无线通信技术在后台服务器将巡检任务下载到手持终端PDA中，根据具体巡检任务实地进行巡检。巡检人员到达巡检目的地，登录终端PDA对设备开始进行巡检，当扫描第一个电子标签时，手持终端PDA自动记录巡检时间，达到管理人员对巡检人员到位的监管。巡检人员扫描规定编号标签成功后，系统将引导巡检人员按照事先制定好的巡检方案进行巡检，进入相应的设备信息界面，巡检人员此时可以开始录入相应的巡检信息(可选择或手动录入)，当此设备所有项目检查完毕后，点击“保存”按钮，系统自动标记为“已巡检”。此时，终端PDA系统自动跳转到本巡检点下一巡检设备，依次进行巡检，当所有设备全部检查完成后，巡检自动标记为“全部完成”。同时，巡检人员可以打开PDA上的小型数据库(保存近几次巡检记录)，对将要巡检的设备和整个巡检点情况进行简单的了解。在进行设备信息录入时，发现信息录入错误或者“已巡检”设备信息有误，可点击“修改”按钮对巡检信息进行修改，以保证巡检信息的正确性。当所有设备巡检完毕后，可以保存巡检记录在PDA中，也可以通过无线通信网络上传巡检记录到后台信息管理系统。

图3　信息管理系统业务流程图

图4　PDA系统业务流程图

4系统研发

智能配电巡检系统使用的语言是C#，数据库使用SQL Server，该系统可以实现配电设备缺陷管理、人员到位监督管理和设备状态评估管理等功能。启动管理者电脑后，运行“开始”→“程序”→“智能配电巡检系统”→点击“智能配电巡检系统”图标，就会启动“智能配电巡检系统”软件，出现“系统登录”界面，如图5所示。图6为系统主界面，主要有：设备信息、缺陷库管理、巡检信息和状态评价等功能模块。

图5　系统登录界面

图6　巡检系统主界面

RFID手持终端启动后，点击“巡检系统”图标，输入正确的“用户名”和“密码”即可登录联机“RFID巡检系统”，如图7所示。

图7　RFID巡检系统登录界面

巡检人员在巡检工作执行前可在公司通过USB接口或无线网络将下发的巡检任务下载到手持PDA中，也可在巡检路上或巡检目的地通过无线网络下载巡检任务，如图8所示。

图8　巡检任务下载界面

在巡检人员巡检完毕后，可以保存巡检记录在PDA中，也可以通过无线通信网络上传巡检记录到后台信息管理系统。当巡检点信号好或巡检人员无特殊任务时，巡检人员要及时上传巡检记录，以便管理人员实时掌握、管理设备。

5总结

本文研究设计了基于物联网RFID技术的智能配电巡检系统，实现了对巡检人员信息、到位率、设备管理等信息的电子化管理，提高了企业的整体管理水平，保障了生产生活安全有序的运行，同时降低了管理运营成本，提高了企业的整体经济效益，真正地达到了自动化、信息化、智能化的现代化管理。

参考文献

[1] 杜维柱.基于GPS的线路巡检PDA的开发及应用研究[D].北京：华北电力大学，2011：3-8.

[2] 戴亮，张澄，张少成，等.电力线路智能巡检系统研究[J].中国科技信息，2013，13：74-75.

[3] 许艾明，袁麓，刘耀阳.基于RFID技术的电力设备智能巡检系统研究[J].电工技术，2013(5)：51-54.

[4] 徐恒博.基于RFID技术的变电站巡检系统[D].郑州：郑州大学，2012：15-32.

doi:10.3969/j.issn.1009-8984.2015.02.010

收稿日期：2015-04-08

基金项目：吉林省科技厅项目(20130206049GX)

作者简介：王晖(1984-)，女(汉)，长春，实验师

中图分类号：TP272

文献标志码：A

文章编号：1009-8984(2015)02-0035-04

The research on intelligent power distribution inspection system based on RFID technology

WANG Hui，et al.

(SchoolofElectrical&InformationEngineering，

ChangchunInstituteofTechnology，Changchun130012，China)

Abstract：The traditional distribution inspection has the problems such as patrol personnel can not be put in place in time，the use of paper records，and low efficiency，etc..The advanced and reliable RFID(Radio Frequency Identification)is used to develop an intelligent inspection system to realize the functions of power distribution equipment management，personnel in place management，and equipment condition assessment，etc.So the managers can accurately grasp the real-time running state of equipment，scientifically make the plan of the inspection and maintenance to ensure the safe and stable operation of the equipment，so as to achieve intelligent inspection management.

Key words：RFID technology；power distribution equipment；inspection system