洪 娟，任廣振

（1.華北電力大學，北京 102206；2.杭州市電力局，杭州 310009）

0 引言

電力電纜供電可靠性高，不受地面和空間建筑物及惡劣氣候影響，隨著生產成本的下降，在城市輸電線路中使用越來越多。杭州市電力局自2003年開始大面積使用高壓電力電纜，截止目前，市區(qū)主網電纜線路長度已突破600 km。

然而，隨著高壓電纜投運增多，受城市地下空間資源限制，矛盾也日益突出。首先，電纜線路同路徑并行走線較為普遍，1條通道往往會有不同電壓等級的電纜線路分溝走線。其次，按照杭州市電力局電纜線路管理模式，不同電壓等級電纜線路的運行職責隸屬不同運行單位。由于電纜線路運行環(huán)境較隱蔽，受運行資料不完善和通道測試設備的局限，同路徑并行電纜管溝的辨識、排查難度很大，當電纜線路發(fā)生故障時，雖然能通過設備定位查找到故障點，但由于受現場標識不清及工井環(huán)境的影響，故障電纜所處工井無法確認，造成道路誤挖誤開，使電纜故障處理效率低，同時也帶來社會負面影響。

為了改變上述現象，結合杭州市電力局高壓電纜線路運行管理的實際情況，探索采用RFID+PDA（手持數據終端）的電子標識技術來解決和完善目前存在的問題，同時改變電纜管理的傳統模式，實現電纜運行管理的電子化、信息化。

1 電子標識技術簡介

RFID[1]電子標簽（無線射頻識別）已在國內外廣泛應用，是一種較為成熟的識別技術，在大型設備多、配套輔機數量大、分布范圍廣、安裝位置復雜的電力、化工、鋼鐵、水泥等企業(yè)的應用尤為普遍。在企業(yè)資產管理領域進行資產管理、不停車收費系統、停車場管理系統、倉庫管理、電子門票、圖書館管理等都廣泛采用了電子標簽技術。在電力行業(yè)，變電站手持終端PDA巡檢管理也是電子標簽識別系統成功使用的案例。

通過基于RFID和PDA的電子標識技術，可以實現電纜通道設備的數字化和信息化管理，以及對運行人員巡視到位率的監(jiān)管，規(guī)范運行管理標準化流程，做到運行管理術語描述的標準化、規(guī)范化，改變電力電纜運行管理的傳統模式。

高壓電纜線路電子標識技術研究由2部分組成，一部分是對電子標簽RFID研究，最終實現無線數據傳輸、無限次讀/寫功能，將電子標簽安裝在電纜通道工井對應的地面標識牌上；一部分是對手持終端PDA設備的研究，利用無線采集功能獲取現場設備信息，同時進行業(yè)務數據維護。采集數據通過無線通信網絡或辦公局域網進行數據上傳，避免了數據的二次維護，減少了工作量，避免漏錄、誤錄的情況發(fā)生。

2 電子標識技術方案

電力電纜電子標識系統由硬件和軟件2部分組成。硬件包括RFID標簽和手持終端PDA，軟件采用J2EE架構，具有可擴展性、跨平臺性以及強大的集成功能。軟件系統適合電纜管理，可實現與PDA軟件平臺融合，同時與電力生產系統PMS（生產管理系統）實現資源共享。

2.1 電子標識技術的硬件功能

電子標簽RFID采用無源超高頻抗金屬標簽P9525-M4QT，標簽芯片ImpinjM4QT，為耐高溫、防水、抗壓的抗金屬材料，可以滿足電纜通道現場惡劣條件。協議為EPC Class1Gen2（ISO18000-6C），頻率為902～928 MHz。電子標簽利用無線電波傳送識別數據，由傳感器（Reader）和RFID標簽（Tag）所組成，運行原理是利用傳感器發(fā)射無線電波，觸動感應范圍內的RFID標簽，電磁感應產生電流使RFID標簽上的芯片運作并發(fā)出電磁波響應傳感器。在杭州市區(qū)，高壓電纜線路通道鋪設在電纜工井和電纜管道中，電纜工井的間距通常為30～50 m。根據電纜通道走線路徑的不同和市區(qū)景觀的需要，電纜工井一般設置在人行道、綠化帶、慢車道上。為了檢修和事故搶修，必須對電纜線路進行準確定位，對井內的高壓電纜線路進行定位確認，以便快速處理事故。在電纜工井上方安裝不同的電纜標識牌，將具有抗壓、防水性能的電子標簽RFID安裝在這些電纜線路通道標識牌的下方或周圍。對于通道情況不明的電纜路徑，初次可采用人工查找方式從電纜兩側終端向中間并配合電纜路徑探測儀進行路徑和工井明確，安裝固定電纜標識牌并同時安裝電子標簽；對于新建電纜線路，可在電纜線路驗收環(huán)節(jié)進行電子標簽的電纜標識牌安裝。

圖1 系統結構

在PDA上安裝精簡的Windows CE嵌入式操作系統，可以實現對RFID數據的采集、存儲等功能；具備極高的耐用性和可靠性，且便于攜帶、易于操作?？赏ㄟ^有線（USB接口）方式或者無線方式，根據登錄系統的登錄身份從服務器上按權限下載巡檢任務及相關資料。這些資料包括任務、時間、地點、類型、內容，以及作業(yè)前期準備等；也可將指定的設備數據和業(yè)務數據下載到隨身電腦上，現場人員可通過PDA進行無線讀寫。系統下載的數據還包括部門、班組和人員信息，可用于系統對相關業(yè)務人員的權限審核和記錄填寫?？梢詮娜毕輲熘刑崛藴实脑O備缺陷信息下載到PDA中，供巡視作業(yè)人員在現場巡視時調用參考。表單下載功能可以對下載后的運行及檢修表單進行查看及打印。

手持PDA集成了GPS全球定位系統、RFID電子標簽識別系統、掌上電腦和計算機網絡通信技術，基于“移動信息平臺”概念，實現巡視目標自動定位（手工定位）、自動記時，并通過掌上電腦完成缺陷的詳細規(guī)范性記錄，通過程序嚴格控制巡視人員巡視路線，對巡視人員進行巡視到位率考核。

電纜巡視時，可以通過手持PDA直接調出有關設備的巡視流程，瀏覽巡視內容、巡視路線和缺陷圖片，進行設備掃描、逐步巡視、錄入數據、錄入缺陷。

2.2 電子標識技術的軟件功能

浙江省電力公司生產管理系統采用先進的管理理念，將生產、運行和維護體系劃分為設備層、規(guī)范層、執(zhí)行層。在射頻識別RFID+PDA的電子標識技術系統前端設備選擇和現場安裝應用的基礎上，為了使軟件系統能與現有的生產管理平臺PMS對接，軟件模塊開發(fā)必須與PMS巡檢管理、設備管理、計劃管理、缺陷管理等功能有機結合，形成完整的電纜巡檢管理業(yè)務流程，實現電纜線路運行維護管理數字化、信息化。

軟件功能主要包括：終端管理提供巡檢人員在工作現場通過手持PDA進行數據信息的查詢、最新數據信息錄入，系統數據上傳/下載等功能，支持巡檢人員通過瀏覽區(qū)維護巡檢任務執(zhí)行情況、巡檢記錄和缺陷等；后臺管理為巡檢業(yè)務管理人員提供計劃和任務安排、巡視過程的跟蹤、缺陷隱患的管理和查詢統計功能。提供巡檢業(yè)務處理的基礎數據管理功能。另外，系統接口提供了巡檢系統和其他系統的業(yè)務串聯。

3 巡檢流程

巡檢人員持手持PDA在現場完成巡檢后，對巡檢生成的數據記錄進行存儲、查詢、分析、匯總和報表生成，并上傳至PMS系統，由后臺運管理人員對前端采集的數據進行完善、處理。應用該系統后取得以下顯著成果：首先，巡檢人員前端手持PDA獲取電纜通道上每一只工井對應標識牌附著安裝的電子標簽進行GPS定位信息，通過后臺軟件系統中的電子地圖，可展現形成每一回運行電纜路徑走向，解決了由于電纜線路運行環(huán)境隱蔽、運行資料不完善、同路徑并行電纜管溝難以辨識、排查難度較大的問題，實現了電纜路徑通道的數字化、信息化管理。其次，在充分獲取電纜后臺數據的基礎上，當電纜線路發(fā)生故障時，通過電纜設備故障查找儀定位查找到故障點，可利用測得的電子標簽GPS經緯度數據，用手持PDA在現場進行故障點工井準確定位，使電纜故障處理修復更加及時、高效，提高了隱蔽電纜線路故障處理效率，將停電造成的負面影響降到最低。利用PDA的定位功能，還可以對運行人員進行巡檢路徑的跟蹤考評，提高電纜線路巡線到位率的標準化管理水平。實現從巡檢缺陷發(fā)現到缺陷處理的全過程高效管理，減少運行、檢修人員的工作量，提高日常運行維護管理的工作效率，確保運行部門運行維護管理工作流程的標準化、規(guī)范化。

4 結語

基于射頻識別RFID+PDA的電子標識技術在PMS電纜管理中的應用，能實現電纜路徑通道信息的快速定位，有效提高電纜路徑通道后臺數字化和信息化管理水平；實現電纜線路故障搶修時開啟工井的精確定位，提高故障搶修效率；實現對運行人員巡線到位率的跟蹤考評，規(guī)范電纜運行管理標準化流程。該技術的應用實現了現場數據與PMS系統的數據共享，將大大減少運行維護人員的工作量，提高日常工作效率，為電纜線路安全運行提供保障。

[1] Q/GDW 512-2010電力電統運行規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2010.

[2] GB 50168-2006電氣裝置安裝 工程電纜線路施工及驗收規(guī)范[S].北京∶中國計劃出版社，2006.

[3] 城市管線設計施工與地下管線安全施工檢修技術指導手冊[M].北京∶中國知識出版社，2009.

[4] 歐廣宇，劉輝.RFID技術及其在物流企業(yè)的應用[J].計算機技術與發(fā)展，2008，18（6）∶164-166.