雷巖團(tuán)哏，李博，李海榮，馬金才，彭平

（1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司德宏供電局，云南 芒市 678400；2.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，昆明 650217；3.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司迪慶供電局，云南 迪慶 674400；4.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司尋甸供電有限公司，云南 尋甸655200；5.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司建水供電有限公司，云南 建水 654300）

0 前言

電力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)著電氣設(shè)備及其輔助裝置或配件的檢定、校準(zhǔn)、檢測(cè)等量值傳遞工作，標(biāo)準(zhǔn)裝置維護(hù)，科研等重任，正確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，而正常的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備則保證電力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理水平和檢測(cè)效率就顯得尤為重要。當(dāng)前，還在采用紙質(zhì)的標(biāo)簽和記錄對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理和人工記錄數(shù)據(jù)的方式。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，如何選擇合適的方法及采用合理的管理技術(shù)以提升檢測(cè)效率，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)室機(jī)構(gòu)研究探討的重要課題。

本文根據(jù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室、物聯(lián)網(wǎng)一體化智能識(shí)別管理開(kāi)發(fā)應(yīng)用需要，針對(duì)現(xiàn)有主流自動(dòng)感知識(shí)別技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比性的研究，分析了實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)設(shè)備的多種識(shí)別形式及設(shè)備管理策略，力求實(shí)現(xiàn)通過(guò)自動(dòng)感知識(shí)別技術(shù)和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的方式，有效提升實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)效率和管理水平。

1 計(jì)量實(shí)驗(yàn)室數(shù)字化檢測(cè)現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力行業(yè)已進(jìn)行探索性研究應(yīng)用，它正在與智能電網(wǎng)發(fā)展的內(nèi)在需求結(jié)合。智能變電站采用的設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)、電氣設(shè)備之間以及設(shè)備與人員之間通過(guò)各種信息傳感技術(shù)，如：RFID、紅外測(cè)溫、人員安全定位系統(tǒng)等，結(jié)合已有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)形成一個(gè)智能網(wǎng)絡(luò)，為建立區(qū)域性變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)提供了很好的基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)室有體現(xiàn)，比如表計(jì)的條碼入庫(kù)管理等，但是未形成實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、人員、裝置等于一體的“物物相連”及“物人相連”整體物聯(lián)網(wǎng)。

2 設(shè)備身份標(biāo)識(shí)及自動(dòng)感知識(shí)別技術(shù)

傳統(tǒng)的感知系統(tǒng)或是監(jiān)控系統(tǒng)（如變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)），更著重于對(duì)靜態(tài)對(duì)象當(dāng)前屬性的檢測(cè)、分析及診斷識(shí)別，而不是對(duì)對(duì)象過(guò)程屬性的標(biāo)示和跟蹤。物聯(lián)網(wǎng)的感知網(wǎng)除關(guān)注對(duì)象屬性等信息感知獲取外，最根本假設(shè)在于物理世界每一個(gè)對(duì)象都有自己的唯一身份標(biāo)識(shí)，且對(duì)象通常都不是“靜止”的, 而是處于“運(yùn)動(dòng)”的狀態(tài)，因此如何建立對(duì)象身份標(biāo)識(shí)，身份標(biāo)識(shí)及附帶信息能夠由合適的載體承載，被物理世界快速感知成為物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)。目前物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)感知識(shí)別技術(shù)主要包括一維條形碼技術(shù)、二維碼技術(shù)及RFID 技術(shù)。

2.1 一維條碼技術(shù)

一維條碼是由條，空及對(duì)應(yīng)字符組成的排列規(guī)則的標(biāo)識(shí)。條和空的不同寬度和位置代表著條碼所包含的內(nèi)容信息，整條條形碼的寬度和印刷的精度代表了信息量的容量大小。

2.2 二維條碼技術(shù)

二維條碼按照其實(shí)現(xiàn)方式的不同主要分為堆疊式（又稱行排式二維碼）和矩陣式兩種類(lèi)型，常見(jiàn)的為矩陣式二維碼（以下簡(jiǎn)稱二維碼），二維碼在兩個(gè)維度上的圖形都有數(shù)據(jù)意義。

2.3 RFID技術(shù)

RFID（Radio Frequency Identification）即無(wú)限射頻識(shí)別技術(shù)，通過(guò)電子技術(shù)將信息存儲(chǔ)在一個(gè)永久性的存儲(chǔ)器上，標(biāo)簽中間有一個(gè)微型無(wú)線電波收發(fā)器。閱讀器發(fā)射編碼的無(wú)線電信號(hào)以“詢問(wèn)”射頻標(biāo)簽，并且標(biāo)簽在接收到信號(hào)之后通過(guò)發(fā)送其自己的標(biāo)識(shí)進(jìn)行響應(yīng)。 RFID 系統(tǒng)通常由三個(gè)基本部分組成：標(biāo)簽、讀寫(xiě)器和中央信息系統(tǒng)。RFID 系統(tǒng)組成框圖如圖1 所示。

圖1 RFID系統(tǒng)組成框圖

圖2 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室移動(dòng)檢定技術(shù)和設(shè)備管理研究原理圖

根據(jù)RFID 系統(tǒng)標(biāo)簽與讀寫(xiě)器連接方式，包括主動(dòng)式標(biāo)簽（有源標(biāo)簽：自身帶電源，主動(dòng)發(fā)射無(wú)線信號(hào)）及被動(dòng)式標(biāo)簽（無(wú)源標(biāo)簽：不需要帶電源，有讀寫(xiě)器無(wú)線激活功能）。

2.4 綜合比較

一維條碼、二維條碼及RFID 技術(shù)都具有各自的特點(diǎn)，結(jié)合這些優(yōu)缺點(diǎn)，它們也各自適用于不同應(yīng)用場(chǎng)合，兩種技術(shù)都可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備信息自動(dòng)感知識(shí)別設(shè)備，但在成本控制、傳輸距離、讀寫(xiě)便捷性等方面有區(qū)別，相對(duì)而言一維條碼存儲(chǔ)信息容量小，不便于移動(dòng)識(shí)別，二維條碼不適用于碰撞污染環(huán)境，不可寫(xiě)，RFID 技術(shù)可讀可寫(xiě)，存儲(chǔ)信息容量大，可快速遠(yuǎn)距離識(shí)別適用于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。

3 數(shù)字化檢測(cè)移動(dòng)平臺(tái)開(kāi)發(fā)

基于RFID 自動(dòng)感知識(shí)別設(shè)備信息基礎(chǔ)上，建立RFID 與平板電腦信息交互，并通過(guò)平板電腦數(shù)字化檢測(cè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)，在平板電腦固化手工檢測(cè)原始記錄，通過(guò)RFID 掃描獲取設(shè)備信息，自動(dòng)填入原始記錄，在平板電腦錄入檢測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)修約處理機(jī)證書(shū)關(guān)聯(lián)自動(dòng)生成。從而整體實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室無(wú)紙化、移動(dòng)檢測(cè)?；赗FID 標(biāo)簽的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室移動(dòng)檢定技術(shù)和設(shè)備管理研究原理圖如圖2 所示。

移動(dòng)式檢測(cè)技術(shù)的系統(tǒng)移動(dòng)平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)圖如下所示。涉及的關(guān)鍵技術(shù)有RFID，Android 或IOS 平臺(tái)開(kāi)發(fā)，XML、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、ASP.NET 及Framework 4.0 系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)。系統(tǒng)架構(gòu)主要分為數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)交換層及展現(xiàn)層三層機(jī)構(gòu)，功能如下：

1）數(shù)據(jù)層：應(yīng)用XML 及SQL Server 技術(shù)實(shí)現(xiàn)底層數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)等功能。

2）數(shù)據(jù)交換層：移動(dòng)終端通過(guò)藍(lán)牙設(shè)備連接RIFD 讀寫(xiě)器，讀取設(shè)備信息。移動(dòng)終端Android 平臺(tái)系統(tǒng)調(diào)用藍(lán)牙包讀取藍(lán)牙設(shè)備傳輸來(lái)到數(shù)據(jù)。

3）展現(xiàn)層：移動(dòng)終端Android 或IOS 平臺(tái)通過(guò)內(nèi)嵌窗口調(diào)用ASP.NET 頁(yè)面顯示設(shè)備信息，Android 或IOS 平臺(tái)負(fù)責(zé)流程的控制，ASP.NET 頁(yè)面負(fù)責(zé)讀寫(xiě)設(shè)備的名稱、型號(hào)、生產(chǎn)廠家、準(zhǔn)確等級(jí)等信息。展現(xiàn)層調(diào)用數(shù)據(jù)交換層發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)通過(guò)系統(tǒng)展現(xiàn)給用戶。

圖3 移動(dòng)平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)圖

結(jié)合Android、IOS 平板電腦開(kāi)發(fā)技術(shù)要求及生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)（MIS、SAP）互聯(lián)互通需要，基于RFID 標(biāo)簽的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室移動(dòng)檢定技術(shù)和設(shè)備管理系統(tǒng)建設(shè)采用以下基本思路：

1）采用分層結(jié)構(gòu)，由生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)（MIS、SAP）組成后臺(tái)的業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)，由實(shí)驗(yàn)室中心數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，平板電腦作為客戶端實(shí)現(xiàn)功能應(yīng)用。

2）系統(tǒng)前臺(tái)分為智能掃描的RFID 設(shè)備和平板電腦的客戶端，通過(guò)掃描設(shè)備標(biāo)簽讀取設(shè)備信息，同時(shí)通過(guò)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)和后臺(tái)服務(wù)器的數(shù)據(jù)同步，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的識(shí)別。

3）因USB RFID 讀卡器的驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)難度較大和設(shè)備不一定具備USB 接口的特點(diǎn)，決定采用bluetooth（藍(lán)牙）作為平板電腦和RFID 讀寫(xiě)器的連接媒介。RFID 智能設(shè)備則不存在該問(wèn)題（自身已集成）。

4）目前，大多企業(yè)已經(jīng)上線了生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)（MIS、SAP），只需在開(kāi)發(fā)之前做好相應(yīng)的接口約定，方便以后在不同平臺(tái)的子系統(tǒng)間交換數(shù)據(jù)。

5）采用開(kāi)放式可擴(kuò)展的應(yīng)用平臺(tái)，滿足應(yīng)用功能的靈活擴(kuò)展以及二次開(kāi)發(fā)的需求。

6）系統(tǒng)預(yù)留第三方應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)接口，方便以后接入新的、甚至是不同平臺(tái)的設(shè)備?；赗FID 標(biāo)簽的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室移動(dòng)檢定技術(shù)用于實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室手工檢測(cè)項(xiàng)目數(shù)字化。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，研究比對(duì)了一維條形碼、二維條碼及RFID 自動(dòng)感知技術(shù)，推薦了三項(xiàng)自動(dòng)感知識(shí)別技術(shù)電力系統(tǒng)適合應(yīng)用場(chǎng)合，研究了物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)感知識(shí)別、設(shè)備編碼及安卓移動(dòng)平臺(tái)開(kāi)發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)，基于RFID 標(biāo)簽的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室移動(dòng)檢定技術(shù)和設(shè)備管理研究采用RFID 技術(shù)對(duì)設(shè)備編碼，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備身份標(biāo)識(shí)及自動(dòng)感知，并在此技術(shù)上開(kāi)發(fā)的移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)，在實(shí)驗(yàn)室無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，可實(shí)現(xiàn)原始記錄中送檢設(shè)備信息自動(dòng)讀取，無(wú)紙化檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)修約處理及證書(shū)自動(dòng)出具，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室手工檢測(cè)無(wú)紙化及數(shù)字化，提高了實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)效率與信息交互水平。