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(石家莊科林電氣股份有限公司，石家莊 050222)

引 言

智能配電終端(配電線路故障指示器和配電終端)作為配電自動(dòng)化建設(shè)的重要支柱產(chǎn)品，企業(yè)還未能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控配電終端產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)行直至淘汰的各個(gè)環(huán)節(jié)，無(wú)法精確、及時(shí)、全面地把控其相關(guān)信息。2017上半年，配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備招標(biāo)規(guī)模達(dá)12.5億元，預(yù)計(jì)未來(lái)三年配電自動(dòng)化終端市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)80億。對(duì)于配電產(chǎn)品制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，通過(guò)運(yùn)用統(tǒng)籌設(shè)計(jì)、生產(chǎn)檢驗(yàn)、運(yùn)行維護(hù)、淘汰報(bào)廢的產(chǎn)品全生命周期管理理念[1]，使配電終端制造企業(yè)在成本、能效、安全等方面達(dá)到整體的優(yōu)化，可以為供電公司以及設(shè)備使用單位提供技術(shù)支撐與保障，提高配電終端制造企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，隨著“中國(guó)制造2025”概念的提出，企業(yè)運(yùn)用自動(dòng)控制技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)進(jìn)行先進(jìn)的智能化生產(chǎn)管理已成為大勢(shì)所趨。因此，利用無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)和網(wǎng)絡(luò)云服務(wù)平臺(tái)的配電終端產(chǎn)品全生命周期跟蹤管理系統(tǒng)逐漸引起人們的重視。

當(dāng)前，國(guó)家電網(wǎng)對(duì)于配電自動(dòng)化終端產(chǎn)品的管理以采購(gòu)招標(biāo)為起點(diǎn)，對(duì)于配電自動(dòng)化終端的設(shè)計(jì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)還未實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理，對(duì)于國(guó)家電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，建立相關(guān)產(chǎn)品的全生命周期管理系統(tǒng)具有現(xiàn)實(shí)的意義。

利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理念以及無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)和網(wǎng)絡(luò)云服務(wù)平臺(tái)的在配電終端產(chǎn)品中的應(yīng)用，建立更加完備的智能配電終端產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)。系統(tǒng)分為以下4個(gè)部分：RFID配電終端研發(fā)、制造流程管控、倉(cāng)儲(chǔ)周轉(zhuǎn)配送系統(tǒng)和云平臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)。通過(guò)配電終端全生命周期管理系統(tǒng)可以提高產(chǎn)品制造企業(yè)的生產(chǎn)效率，減少設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)成本，提高配電自動(dòng)化信息管理水平。

1 系統(tǒng)原理

隨著數(shù)字化智能化水平的提高，制造企業(yè)對(duì)于產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理經(jīng)歷了簡(jiǎn)單的銘牌標(biāo)識(shí)、條形碼、二維碼等幾個(gè)階段，本系統(tǒng)覆蓋配電終端產(chǎn)品全生命周期的研發(fā)生產(chǎn)、質(zhì)量檢驗(yàn)、倉(cāng)儲(chǔ)周轉(zhuǎn)配送、驗(yàn)收、運(yùn)行與維護(hù)、淘汰與報(bào)廢等各個(gè)生命節(jié)點(diǎn)，利用無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)云平臺(tái)來(lái)建立一種更加智能的信息檔案，進(jìn)行大容量的以及速度更快的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的跟蹤與信息共享。

圖1 RFID 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

RFID 系統(tǒng)一般由讀寫器、電子標(biāo)簽、控制器、通信接口和通信協(xié)議等組成[2]。電子標(biāo)簽用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，讀寫器和電子標(biāo)簽之間以磁場(chǎng)或電磁波形式完成數(shù)據(jù)傳送[3]。一般RFID系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

其中PLC 控制器也可以替換為PC、DCS 等控制器，接口模塊一般均支持多種通信協(xié)議，如EtherNet/IP、DeviceNet、Modbus TCP、Profinet 等。每個(gè)接口模塊能連接的RFID 通道數(shù)量最多可達(dá)到8通道，并能實(shí)現(xiàn)可編程的功能。讀寫器可采用高頻或超高頻，也可按安裝形式分為固定式和手持式，電子標(biāo)簽的形式也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采用表面安裝、磁性安裝、帶粘貼的薄片等形式，其最小尺寸可以小于7.5 mm，最高耐溫可達(dá)240 ℃，同時(shí)也可應(yīng)用于防爆等危險(xiǎn)區(qū)域。

RFID電子標(biāo)簽可以支持快速讀寫、移動(dòng)識(shí)別、多目標(biāo)識(shí)別、定位跟蹤管理等功能[4]。通過(guò)RFID 技術(shù)解決方案，可以實(shí)現(xiàn)物品跟蹤與信息共享，同時(shí)提高識(shí)別效率。無(wú)線射頻技術(shù)(RFID)的應(yīng)用為智能配電終端產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)的搭建提供了有力的技術(shù)保障。

在配電終端產(chǎn)品中植入有源RFID芯片，可以使配電終端產(chǎn)品獲得生命。無(wú)論是在帶電和非帶電的狀態(tài)下，建立和設(shè)備、主站的數(shù)據(jù)連接，同時(shí)把配電終端產(chǎn)品全生命周期的各個(gè)生命節(jié)點(diǎn)傳輸至網(wǎng)絡(luò)云服務(wù)平臺(tái)。有源RFID 高密度編碼、實(shí)時(shí)處理速度快，具備可靠距離的數(shù)據(jù)傳送、接收能力。網(wǎng)絡(luò)云平臺(tái)可以幫助企業(yè)及供電單位輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)智能配電終端全生命周期的數(shù)據(jù)檔案管理，完成智能配電終端產(chǎn)品海量運(yùn)行維護(hù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳與記錄、過(guò)濾提取、產(chǎn)品工況、報(bào)表查詢等。

2 系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)

2.1 基于有源RFID芯片的智能配電終端

基于無(wú)線射頻技術(shù)的智能配電終端，工作在超高頻段，支持無(wú)線射頻讀寫，可以通過(guò)無(wú)線電信號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能[5]。芯片的存儲(chǔ)區(qū)按分塊管理，可以分別鎖定和口令保護(hù)，支持密碼保護(hù)讀取控制，具有較高的安全性和隱私性，低功率的讀取和寫入操作[6]，數(shù)據(jù)保存時(shí)間不少于100 年，具有更好的安全性和可靠性，符合EPC Global Class1 Gen2 (V1.2.0) 規(guī)范，以及ISO/IEC 18000-6C協(xié)議，全球唯一識(shí)別碼。

基于有源RFID的智能配電終端具備以下功能：通過(guò)生產(chǎn)、流轉(zhuǎn)信息的寫入與讀出，建立生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工序模型，使生產(chǎn)裝配信息可視化，從而把控生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)工序分析，精簡(jiǎn)生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率,縮減成本。在不上電的狀態(tài)下，可以讀出配電終端產(chǎn)品的電子資料，包括合格證、參數(shù)表、工程圖紙、技術(shù)規(guī)范、說(shuō)明書、操作手冊(cè)等。

2.2 RFID配電終端制造流程管控

在配電終端制造的各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)置RFID讀寫系統(tǒng)，根據(jù)銷售合同自動(dòng)生成一物一碼的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，制定生產(chǎn)計(jì)劃，跟蹤設(shè)備的調(diào)試、裝配、質(zhì)檢等各個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)定位管理產(chǎn)品的各個(gè)工序。將產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)的結(jié)果報(bào)告實(shí)時(shí)上傳并與產(chǎn)品匹配，對(duì)質(zhì)量不合格的產(chǎn)品進(jìn)行處理，完成后，將信息同步至RFID有源芯片中。

2.3 倉(cāng)儲(chǔ)周轉(zhuǎn)配送系統(tǒng)

有源RFID具有信息存儲(chǔ)容量大，抗腐蝕性較強(qiáng)，能夠適應(yīng)惡劣環(huán)境，通過(guò)防碰撞機(jī)制實(shí)現(xiàn)多通道多標(biāo)簽同時(shí)讀寫，進(jìn)行批量識(shí)別，將設(shè)備參數(shù)信息寫入RFID芯片中，在進(jìn)出倉(cāng)庫(kù)時(shí)自動(dòng)與ERP系統(tǒng)核驗(yàn)，一鍵完成入庫(kù)出庫(kù)操作，減少管理失誤。將產(chǎn)品的物流信息寫入RFID芯片，結(jié)合北斗定位和GIS系統(tǒng)，遠(yuǎn)方跟蹤產(chǎn)品運(yùn)輸狀態(tài)信息，提高倉(cāng)儲(chǔ)、周轉(zhuǎn)、配送的安全性與可靠性。

2.4 網(wǎng)絡(luò)云平臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)

2.4.1 建立客戶檔案

通過(guò)錄入客戶檔案，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)對(duì)接。配電終端制造企業(yè)可以與客戶分享入出庫(kù)、發(fā)貨單據(jù)，使客戶實(shí)時(shí)查閱物資明細(xì)，實(shí)時(shí)掌握制造商的工作進(jìn)度。用戶單位可以繼承制造企業(yè)物資基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)建立物資檔案、一鍵完成接收、入庫(kù)操作，實(shí)現(xiàn)企業(yè)間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的高效交換(保密前提)。

建立以用戶為核心的服務(wù)支持體系，用戶有任何技術(shù)問(wèn)題，均可以通過(guò)掃描設(shè)備服務(wù)碼，聯(lián)系設(shè)備制造企業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行及時(shí)溝通，為用戶提供快速通道。

2.4.2 智能監(jiān)控與智能運(yùn)維

運(yùn)維數(shù)據(jù)由加裝在設(shè)備上的智能儀表和物聯(lián)網(wǎng)終端上報(bào)服務(wù)器，數(shù)據(jù)分為正常運(yùn)行數(shù)據(jù)和異常報(bào)警數(shù)據(jù)，異常報(bào)警秒級(jí)上報(bào)，正常運(yùn)維數(shù)據(jù)15分鐘上報(bào)一次；企業(yè)通過(guò)PC端專用監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行值班，發(fā)現(xiàn)異常信息馬上通知運(yùn)維團(tuán)隊(duì)(運(yùn)維任務(wù))或客戶負(fù)責(zé)人進(jìn)行排查和處理，主動(dòng)服務(wù)。設(shè)備運(yùn)維數(shù)據(jù)建立全生命周期大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，通過(guò)分析評(píng)估設(shè)備健康指數(shù)，制定設(shè)備維護(hù)、維修、更新計(jì)劃，提高設(shè)備安全性和穩(wěn)定性。

2.4.3 服務(wù)任務(wù)

當(dāng)前，跨區(qū)域服務(wù)存在諸多不便，對(duì)于工程服務(wù)人員來(lái)說(shuō)，響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，服務(wù)成本高。需要派人員現(xiàn)場(chǎng)處理的由管理員將報(bào)修信息轉(zhuǎn)為服務(wù)任務(wù)發(fā)布。服務(wù)任務(wù)有內(nèi)部服務(wù)、外部服務(wù)、邀請(qǐng)服務(wù)三種。

老產(chǎn)品沒(méi)有服務(wù)碼，通過(guò)傳統(tǒng)傳真、電話報(bào)修的，需要派員處理的，先在ERP系統(tǒng)中登記，ERP系統(tǒng)可生成服務(wù)信息二維碼，用享服軟件掃碼，將信息自動(dòng)帶入服務(wù)任務(wù)發(fā)布中，簡(jiǎn)單高效，減少重復(fù)錄入工作量及差錯(cuò)率。

內(nèi)部服務(wù)：派自己團(tuán)隊(duì)的服務(wù)人員處理，信息僅在自己團(tuán)隊(duì)范圍。

外部服務(wù)：信息公開，所有通過(guò)服務(wù)商認(rèn)證的服務(wù)商均可以申請(qǐng)合作，通過(guò)決標(biāo)流程將服務(wù)外包。

邀請(qǐng)服務(wù)：僅對(duì)受邀企業(yè)或服務(wù)專家公開，通過(guò)決標(biāo)流程將服務(wù)外包。

系統(tǒng)成立服務(wù)協(xié)作團(tuán)隊(duì)，由甲方現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)系人、服務(wù)商售后人員組成，可以進(jìn)行業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)溝通工作，服務(wù)人員可以進(jìn)行日志、任務(wù)、簽到、費(fèi)用申報(bào)等服務(wù)過(guò)程管理[7]。

服務(wù)任務(wù)由甲方負(fù)責(zé)人進(jìn)行驗(yàn)收、評(píng)價(jià)，采集用戶真正訴求，提高用戶滿意度，加強(qiáng)服務(wù)團(tuán)隊(duì)管理。通過(guò)這個(gè)方案，充分利用互聯(lián)網(wǎng)+手段，建立基于設(shè)備的用戶和制造企業(yè)溝通渠道，打造制造企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+服務(wù)平臺(tái)。

3 RFID智能配電終端管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

以配電自動(dòng)化終端為基礎(chǔ)，利用RFID數(shù)據(jù)通信模塊通過(guò)高頻無(wú)線傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化終端數(shù)據(jù)參數(shù)寫入與讀取。主要結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)

具體工作原理說(shuō)明如下：配電自動(dòng)化終端產(chǎn)品具有設(shè)備專用且唯一的RFID碼，通過(guò)RFID閱讀器讀取數(shù)據(jù)，GIS系統(tǒng)接收衛(wèi)星信息，二者通過(guò)RS232串口將數(shù)據(jù)傳輸

給單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的數(shù)據(jù)算法將結(jié)果通過(guò)GPRS模塊發(fā)送到數(shù)據(jù)中心，進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，建立數(shù)據(jù)庫(kù)?？蛻艉推髽I(yè)可以通過(guò)手持RFID終端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離掃碼，進(jìn)入用戶查詢系統(tǒng)，調(diào)取設(shè)備相關(guān)資料。

結(jié) 語(yǔ)

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