基于物联网的带电作业工器具全生命管理技术研究

摘要：从物联网技术入手，建立工器具全生命周期管理的物联智能体系，采用高性能抗干扰RFID无源标签实现工器具的全过程高效管控。介绍了基于物联网的带电作业工器具全生命管理方法，并对其应用效果进行了简要分析。

关键词：物联网;带电作业;工器具;全生命管理

1    研究背景

随着电网发展进入超高压、大容量时代，电网的安全稳定运行成为社会经济发展的重要保障。电力检修是保障电力系统安全稳定运行的重要手段，而电力生产工器具是保证电力检修作业安全高效的重要支撑，其性能的健康与否将直接影响作业效率和作业安全，影响电网的安全稳定运行。电力生产工器具存在问题，严重时可能造成人身伤害、大面积停电等电力生产事故，因此，电力生产工器具的有效管理对电网安全稳定运行及社会经济发展有着重要作用。经调研发现，目前电力系统内对生产工器具的管理存在以下共性问题。

（1）管理手段落后，效率低，安全性差。工作模式完全依靠人力，过程资料、基础数据记录、追踪参与的人多，工作量大，出错率高，无法实时掌握工器具性能，甚至危及作业安全。

（2）智能技术不成熟，稳定性差，浪费严重。常见的智能系统为人+PC机模式，人在管理过程中占主导因素，基础信息需手工采集，效率低;与系统相匹配的RFID标签尺寸较大、内存较小，可靠性不足，极易出现误扫、漏扫;抗电磁干扰能力弱，长期在强电场、强磁场中多频次使用，标签容易失效，甚至出现在高压电场中由于RFID的击穿损坏导致电力生产工器具损坏的现象。

（3）管理混乱，无法实现工器具的全生命周期管理。现阶段的管理模式为人力结合纸质记录来掌握工器具的动态，无法做到从购置到报废的全生命周期透明化单品级管理和大数据统计分析，使得工器具实时性能缺乏有效的信息支撑，管理混乱失效。

2    研究内容

（1）构建“无人值守”的新型智能化管理模式，如图1所示，将人工参与降到最低限度。实现工器具数据信息批量采集，通过高效的管理手段实时掌握工器具的性能及使用情况，提高工器具日常管理效率，保障作业安全开展。

（2）实现“物联AI”智能化技术，研发体积小、精度高、可靠的RFID无源标签，使识别准确率达100%。研究RFID受强电场、强磁场的影响，使无源标签可在强电场、强磁场中多频次使用，实现工器具自动识别，通过整合射频识别、智能分析监测技术，实现智能化库房管理，提高管理精准度及效率。

（3）对工器具进行全生命周期的形迹化管理。有效、精准地对每件工器具性能进行实时监测，准确掌握每件工器具的全生命周期状态，大数据统计分析工器具的生命轨迹，进而完成工器具性能的超前预测。

3    系统设计

带电作业工器具全生命管理方法如图2所示，将RFID标签绑定到对应的工具上，具体实施步骤为：将RFID标签按照预设的规格通过绳子捆绑到工具上;在入库时将RFID标签和对应的工具进行同类型绑定。带电作业工器具全生命库房管理系统包括：入库模块、工作领用模块、试验领用模块、报废模块、丢失模块、在库未通过试验模块和在库通过试验模块。

4    应用效果

基于物联网的带电作业工器具全生命管理库房设计方案，是为替代目前库房工器具管理较为原始的方式，实现库房工器具高效快捷管理应运而生的无人化库房管理方式。无人化库房管理摒弃了传统人力管理的低效、费时、数据传输不及时等弊端。

（1）数据质量高：研发了体积小、精度高、可靠的高性能抗干扰RFID无源标签，通过RFID射频设备对工器具进行扫描，可以使识别准确率达到100%，从而提高了数据的质量和准确性。

（2）高效：传统的库房管理模式，在作业人员出入库时，都需要人为干预进行工器具的记录与清点，降低了工作效率;而采用无人值守库房管理，无需人为干涉，系统会全自动且快速准确地自动记录并保存数据，大幅提高了工作效率。

（3）时效性强：无人化管理能够实时传输数据，极大地提升了管理人员对库房的监控与管理力度，并且由于实时采集上传，数据的时效性也得到了极大的体现，可以更加准确地对工器具进行修缮，实现更加科学化的管理。

（4）集中化管理：所有的库房工器具信息在入库时全部上传至云服务器，从而将传统的数据集中起来，以利于管理员的统一管理，并实现所有工器具数据共享的机制。

（5）到期提醒：管理员只需通过系统界面简单设置，就可实现工器具到期试验和归还时间提醒，只要临近试验和归还时间，系统就会发出提示信息，从而保障了工器具性能以及财产安全。

（6）适用范围广：无人值守管理不仅可用于电力系統，还可用于很多其他传统行业。

5    结语

通过对工器具全生命周期管理的物联智能技术开展研究，我们研发了高性能抗干扰RFID无源标签;开发了智能化管理模式，实现了从单一识别到批量（数十件）识别的转变，且识别准确率达100%;建立了从工器具购置到报废的全生命周期透明化单品级管理模块，并通过大数据对工器具全生命管理进行数据分析，实现了工器具性能的超前预测。

综上所述，基于物联网的带电作业工器具全生命管理技术实现了工器具的全生命管理，提高了工作效率，规范了工器具管理，因而具备良好的推广价值。

[参考文献]

[1] 邢亚斌，羊红光，张利民.超高频RFID协议标准的发展与应用[J].河北省科学院学报，2010，27（2）：55-58.

[2] 谷卓，李书芳，曹坷.UHF频段RFID射频自动测试系统设计[J].电子测量技术，2009，32（10）：92-94.

[3] 褚庆昕，曾锐华.适用于多标准的超高频宽带RFID标签天线[J].华南理工大学学报（自然科学版），2011，39（5）：1-5.

[4] 黄正望.电力系统安全工器具的现状与管理[J].电力安全技术，2003，5（3）：4-5.

[5] 李宝民.供电企业安全工器具管理系统的研究与开发[D].保定：华北电力大学，2009.

收稿日期：2019-09-11

作者简介：弓旭强（1990—），男，山西长治人，工程师，研究方向：带电作业检修。