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[摘 要]随着城市配网系统中电力电缆的大范围使用，加强电缆和电缆通道的的管理与信息化建设，是电力部门亟待解决的课题。本文将射频识别技术（RFID）引入电缆管理，以PDA为载体，搭建了一个基于RFID和GIS系统的电力电缆巡检系统，提高了电力电缆的巡检效率和配网系统的标准化、智能化建设水平。
[关键词]配网；RFID；GIS；PDA
中图分类号：TM76；TM63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）25-0366-01
1.引言
电力电缆是电网重要的组成部分，有着可靠性高、占用空间小的优点，随着生产成本的降低，电力电缆将在城市内的配网系统占据主导地位。然而随着城市规模的扩大和现代化程度的提高，作為电力重要基础设施的电力电缆通道也越来越庞大复杂，且由于电缆本身的隐蔽性高的特点，电缆的路径寻踪和电缆判别给运维人员带来很大难度。目前电缆通道巡检工作主要依赖书面图纸资料，存在遗失或更新不及时等问题，抢修时依然需要进行通道开挖，结合电缆路径仪和识别仪等设备对电缆逐一排查，工作效率难以提高。针对上述问题，结合某供电公司电力电缆运维管理的实际情况，设计了一套基于RFID技术的电力电缆巡检系统来解决目前的问题，同时通过系统中拓展功能应用，实现电缆运维管理的规范化、信息化。
2.RFID技术
射频识别（RFID）技术是一种无线通信技术，由RFID电子标签、RFID阅读器、应用软件模块三个部分组成，每个电子标签都有唯一的电子编码，通过电子标签和阅读器之间交变电磁场的射频信号进行通信，并识别特定目标和读写相关数据，与现在通行的各项识别方式相比，RFID技术的优势在于可以穿透物体实现非接触识别，无需与被测目标之间建立机械或者光学接触。门禁控制、库存跟踪、大型工业企业的设备资产管理中都广泛启用了该项技术。RFID技术在工程应用上根据频率不同可分为高频和超高频两种工作方式。高频RFID典型工作频率13.56MHz，电子标签和阅读器之间需近场耦合，该频率穿透能力强，受环境噪声和电磁干扰（EMI）影响小。超高频RFID典型工作频率860～960MHz，电子标签位于阅读器远场区，该方式作业范围广，但抗干扰能力弱。
3.RFID电力电缆巡检系统架构和系统设计
3.1系统架构
电力电缆巡检系统作为运检业务系统的有效延伸，系统采用与电缆通道巡检业务系统统一的多层架构和模块划分，并通过后台数据进行无缝融合。移动应用基于移动GIS平台进行功能规划与设计，与后台业务系统具有统一的用户、岗位、权限、认证体系，功能互相呼应，并对应用界面进行一体化设计。系统功能架构如图1所示：
3.2系统设计
电力电缆巡检系统由硬件系统和软件系统两个部分构成。硬件系统为RFID电子标签和手持一体机PDA，软件系统采用C/S构架服务器配置，后台应用MYSQL数据库实现数据交互，安全性能高，响应迅速。
3.2.1 硬件系统
针对城区电缆通道的运行情况，在环境恶劣的工井内悬挂安装穿透性强、防干扰能力强的高频RFID电子标签，工况较好电缆井井上，则选择读写距离长、传送速度快的超高频RFID电子标签。RFID阅读器兼容高频与超高频（ISO/IEC双频段标签读写），通过该阅读器发射无线电波，触发范围内的RFID电子标签，电磁感应产生的电流使RFID标签上的内置芯片动作发出响应信号返回阅读器。智能移动巡检终端PDA和RFID读头间通过蓝牙进行传输，获取RFID标签所对应的管网设备的相关信息。
手持一体机PDA上安装的Android操作系统，可实现数据的存储和采集，可从该系统上通过无线/4G的连接方式登陆移动GIS平台和结合本地从电网GIS平台和生产管理系统离线下载到终端的加密数据库，实现设备空间属性信息、台账信息等的关联查看，并提供电力设备定位导航，为现场巡检工作提供支撑，内置的标准作业指导书现场巡视人员可在现场作业终端上进行快速勾选，大大减少现场的数据录入工作，同时系统根据管网记录的地理信息以及地形图数据，自动生成管网的横断面图，实现电缆井剖面图的展示，避免现场作业人员的开盖检查。
3.2.2软件系统
软件系统的功能与移动GIS系统和电力业务数据系统对接，涵盖和结合了PMS系统中巡视模块、检修模块、缺陷模块、隐患管理模块、及数据管理等日常性事务，结合日常性事务工作特点，采用在线方式进行数据传输，智能终端PDA通过VPN通道及安全接入平台实现与后台移动GIS系统和电力业务数据系统进行实时通信，完成数据的下载、上传、同步，达到作业流程的闭环管理。
系统的软件设计采用面向对象、组件化技术，方便今后系统的升级和维护。移动应用系统中专门定制用户管理模块，实现用户权限控制和数据访问控制。由系统管理员按照用户的管理需求，分配多种级别的权限，相应权限的用户，只能在其允许的范围内，实现数据的检索或维护操作。
4.工程应用
2016年6月，通过对电缆井RFID和电缆RFID的安装悬挂，经过2～3个月的现场试用表明，使用通道电缆智能巡检系统，在基础台帐信息方面节省了重复往返室内、室外寻找及核对台帐信息的时间，节省了纸质材料的打印和存档，实现了系统的电子化操作，从而提高巡检的整体效率。如表1和表2所示，巡检时间从25分钟/公里缩短至17分钟/公里，大于预期效果，电缆巡检通道的准确比例也有了大幅提升。
在故障快速抢修工作上，大大缩短了电缆故障寻测时间，从而间接或者直接提高故障抢修的效果，如表3所示，从原来的平均3小时故障测寻时间下降到使用智能巡检系统后的2.2小时，实际运用效果十分明显，达到了预期的目标。
5.结语
在配网中使用基于RFID技术的电力电缆巡检系统，能够有效提高电缆路径信息后台数字化的管理水平，实现电缆路径信息的快速查询和定位，方便电缆线路日常巡检和故障抢修时电缆路径、工井的精确定位，提高运维和抢修效率； PDA+RFID的模式亦作为为管理人员的一种考评管理手段，确保现场人员到岗到位，规范电缆运维管理的标准化流程。而系统将现场实时数据与后台业务系统数据交换和备份管理，大大减少运维人员的工作量，为电缆线路安全运行提供有效的支撑和保障。
参考文献
[1]高巧妹. 基于声磁同步法的电缆故障定位[D].华北电力大学，2014.
[2]高胜友，吴硕. 采用GPS同步技术和电磁感应原理的电缆识别方法[J]. 陕西电力，2011，（09）：27-29.
[3]刘凡，曾宏，朱轲，罗锦，冯运. 电力电缆故障定位技术的应用研究[J]. 电气应用，2010，（09）：62-68.
[4]程智谋. 基于电力网的RFID标签应用[J]. 通信电源技术，2013，（04）：58-60.
[5]喻冬梅，王子薇，王体浩. 电缆故障定位方法及应用研究[J]. 电测与仪表，2009，（S1）：1-3.
[关键词]配网；RFID；GIS；PDA
中图分类号：TM76；TM63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）25-0366-01
1.引言
电力电缆是电网重要的组成部分，有着可靠性高、占用空间小的优点，随着生产成本的降低，电力电缆将在城市内的配网系统占据主导地位。然而随着城市规模的扩大和现代化程度的提高，作為电力重要基础设施的电力电缆通道也越来越庞大复杂，且由于电缆本身的隐蔽性高的特点，电缆的路径寻踪和电缆判别给运维人员带来很大难度。目前电缆通道巡检工作主要依赖书面图纸资料，存在遗失或更新不及时等问题，抢修时依然需要进行通道开挖，结合电缆路径仪和识别仪等设备对电缆逐一排查，工作效率难以提高。针对上述问题，结合某供电公司电力电缆运维管理的实际情况，设计了一套基于RFID技术的电力电缆巡检系统来解决目前的问题，同时通过系统中拓展功能应用，实现电缆运维管理的规范化、信息化。
2.RFID技术
射频识别（RFID）技术是一种无线通信技术，由RFID电子标签、RFID阅读器、应用软件模块三个部分组成，每个电子标签都有唯一的电子编码，通过电子标签和阅读器之间交变电磁场的射频信号进行通信，并识别特定目标和读写相关数据，与现在通行的各项识别方式相比，RFID技术的优势在于可以穿透物体实现非接触识别，无需与被测目标之间建立机械或者光学接触。门禁控制、库存跟踪、大型工业企业的设备资产管理中都广泛启用了该项技术。RFID技术在工程应用上根据频率不同可分为高频和超高频两种工作方式。高频RFID典型工作频率13.56MHz，电子标签和阅读器之间需近场耦合，该频率穿透能力强，受环境噪声和电磁干扰（EMI）影响小。超高频RFID典型工作频率860～960MHz，电子标签位于阅读器远场区，该方式作业范围广，但抗干扰能力弱。
3.RFID电力电缆巡检系统架构和系统设计
3.1系统架构
电力电缆巡检系统作为运检业务系统的有效延伸，系统采用与电缆通道巡检业务系统统一的多层架构和模块划分，并通过后台数据进行无缝融合。移动应用基于移动GIS平台进行功能规划与设计，与后台业务系统具有统一的用户、岗位、权限、认证体系，功能互相呼应，并对应用界面进行一体化设计。系统功能架构如图1所示：
3.2系统设计
电力电缆巡检系统由硬件系统和软件系统两个部分构成。硬件系统为RFID电子标签和手持一体机PDA，软件系统采用C/S构架服务器配置，后台应用MYSQL数据库实现数据交互，安全性能高，响应迅速。
3.2.1 硬件系统
针对城区电缆通道的运行情况，在环境恶劣的工井内悬挂安装穿透性强、防干扰能力强的高频RFID电子标签，工况较好电缆井井上，则选择读写距离长、传送速度快的超高频RFID电子标签。RFID阅读器兼容高频与超高频（ISO/IEC双频段标签读写），通过该阅读器发射无线电波，触发范围内的RFID电子标签，电磁感应产生的电流使RFID标签上的内置芯片动作发出响应信号返回阅读器。智能移动巡检终端PDA和RFID读头间通过蓝牙进行传输，获取RFID标签所对应的管网设备的相关信息。
手持一体机PDA上安装的Android操作系统，可实现数据的存储和采集，可从该系统上通过无线/4G的连接方式登陆移动GIS平台和结合本地从电网GIS平台和生产管理系统离线下载到终端的加密数据库，实现设备空间属性信息、台账信息等的关联查看，并提供电力设备定位导航，为现场巡检工作提供支撑，内置的标准作业指导书现场巡视人员可在现场作业终端上进行快速勾选，大大减少现场的数据录入工作，同时系统根据管网记录的地理信息以及地形图数据，自动生成管网的横断面图，实现电缆井剖面图的展示，避免现场作业人员的开盖检查。
3.2.2软件系统
软件系统的功能与移动GIS系统和电力业务数据系统对接，涵盖和结合了PMS系统中巡视模块、检修模块、缺陷模块、隐患管理模块、及数据管理等日常性事务，结合日常性事务工作特点，采用在线方式进行数据传输，智能终端PDA通过VPN通道及安全接入平台实现与后台移动GIS系统和电力业务数据系统进行实时通信，完成数据的下载、上传、同步，达到作业流程的闭环管理。
系统的软件设计采用面向对象、组件化技术，方便今后系统的升级和维护。移动应用系统中专门定制用户管理模块，实现用户权限控制和数据访问控制。由系统管理员按照用户的管理需求，分配多种级别的权限，相应权限的用户，只能在其允许的范围内，实现数据的检索或维护操作。
4.工程应用
2016年6月，通过对电缆井RFID和电缆RFID的安装悬挂，经过2～3个月的现场试用表明，使用通道电缆智能巡检系统，在基础台帐信息方面节省了重复往返室内、室外寻找及核对台帐信息的时间，节省了纸质材料的打印和存档，实现了系统的电子化操作，从而提高巡检的整体效率。如表1和表2所示，巡检时间从25分钟/公里缩短至17分钟/公里，大于预期效果，电缆巡检通道的准确比例也有了大幅提升。
在故障快速抢修工作上，大大缩短了电缆故障寻测时间，从而间接或者直接提高故障抢修的效果，如表3所示，从原来的平均3小时故障测寻时间下降到使用智能巡检系统后的2.2小时，实际运用效果十分明显，达到了预期的目标。
5.结语
在配网中使用基于RFID技术的电力电缆巡检系统，能够有效提高电缆路径信息后台数字化的管理水平，实现电缆路径信息的快速查询和定位，方便电缆线路日常巡检和故障抢修时电缆路径、工井的精确定位，提高运维和抢修效率； PDA+RFID的模式亦作为为管理人员的一种考评管理手段，确保现场人员到岗到位，规范电缆运维管理的标准化流程。而系统将现场实时数据与后台业务系统数据交换和备份管理，大大减少运维人员的工作量，为电缆线路安全运行提供有效的支撑和保障。
参考文献
[1]高巧妹. 基于声磁同步法的电缆故障定位[D].华北电力大学，2014.
[2]高胜友，吴硕. 采用GPS同步技术和电磁感应原理的电缆识别方法[J]. 陕西电力，2011，（09）：27-29.
[3]刘凡，曾宏，朱轲，罗锦，冯运. 电力电缆故障定位技术的应用研究[J]. 电气应用，2010，（09）：62-68.
[4]程智谋. 基于电力网的RFID标签应用[J]. 通信电源技术，2013，（04）：58-60.
[5]喻冬梅，王子薇，王体浩. 电缆故障定位方法及应用研究[J]. 电测与仪表，2009，（S1）：1-3.