趙文炎，盧澤鈺，郭宏偉

（國網(wǎng)冀北電力有限公司唐山供電公司，河北唐山 063000）

電網(wǎng)物資是保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的物質基礎，開展電網(wǎng)物資質量管理是國家、社會和企業(yè)的共同需要，是提高物資質量水平、保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行和提升供電服務質量的必然要求。電網(wǎng)高質量的發(fā)展、本質安全離不開物力支撐，不合格的物資流入電網(wǎng)系統(tǒng)將給電力系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運行造成威脅。為了防止電力系統(tǒng)安全事故，必須提升電力物資的檢測水平[1-6]。

在當前的物資檢測過程中，由于缺乏有效的管控措施，物資抽樣、取樣檢測數(shù)據(jù)等物資狀態(tài)難以追溯，這都給電網(wǎng)的建設和平穩(wěn)運行埋下了嚴重的安全隱患。因此，該文為加強電力物資檢測的管控，一方面引入到貨觸發(fā)檢測機制與智能取樣技術結合電子標簽實現(xiàn)實時監(jiān)視物資流向，在觸發(fā)抽取、取樣派單、現(xiàn)場取樣讀取、位置跟蹤以及檢測合格保存等關鍵節(jié)點進行高效管控；另一方面引入智能化數(shù)據(jù)處理技術，完成物資檢測的精益化管理[7-13]。

1 理論分析

1.1 需求分析與功能模塊設計

該文從系統(tǒng)工程的理論對電力物資的檢測流程進行分析，以系統(tǒng)所需實現(xiàn)的目的為導向進行需求分析。在物資檢測時，為每一項物資綁定標簽。該標簽伴隨物資入庫、流動、出庫的全部流程，直到物資報廢。根據(jù)系統(tǒng)所要實現(xiàn)的目的，逐步拆解，進而獲得系統(tǒng)的功能模塊如圖1 所示[14-16]。

圖1 系統(tǒng)功能模塊

該文結合電網(wǎng)公司的物資檢測流程，設計了如圖1 所示的物資檢測系統(tǒng)功能模塊架構。從圖中可以看出，文中設計的系統(tǒng)共包括物資賦碼、物資取樣、物資封樣、物資打卡、物資狀態(tài)查詢、物資稽查與告警、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析7 個模塊，各個模塊的具體功能如下。

物資賦碼：該模塊用于物資到庫后的信息綁定。物資到貨后，倉儲管理人員按入庫順序隨機安裝電子標簽。賦碼信息同時維護至倉儲到貨信息中，與物資供應商、訂單號等信息進行綁定。該電子標簽是電力物資流轉的最重要標識，所有的檢測均基于該標簽進行。

物資取樣：該模塊用于物資檢測樣本的取樣原則制定。由于電子標簽是隨機的，物資取樣的方式也是隨機的，這保證了物資取樣的完全隨機化、確保取樣的公平公正性。

物資封樣：該模塊用于對取樣的電子標簽進行物資提取，取樣人員將提取的物資送至指定地點封樣。

物資打卡：該模塊用于對取樣封存的待測物資全程監(jiān)控，并對檢測關鍵節(jié)點進行打卡管控，關鍵節(jié)點包括倉儲端、取樣、送樣、檢測、換貨等。打卡時將記錄用戶每次打卡的位置、上傳的照片視頻、打卡時間等相關信息，形成打卡時間線，便于用戶跟蹤核驗。

物資狀態(tài)查詢：該模塊可以實現(xiàn)對于物資是否合格、取送樣視頻、物資所在位置等信息的查看。

物資稽查與告警：該模塊用于倉儲管理人員對物資狀態(tài)的稽查，一方面通過地點定位查詢周邊物資狀態(tài)；另一方面，可通過掃描物資二維碼查看物資的所屬狀態(tài)。該模塊還可以結合物資出庫時間，用于對超期物資進行報警，結合推送功能以短信的形式發(fā)送至物資領用人手中。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析：在該模塊中，結合智能數(shù)據(jù)處理算法進行相關的數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。系統(tǒng)可以結合物資的流向，生成鏈條報表、物資取送樣報表、物資檢測報表、物資退換貨情況報表。

1.2 電子標簽和智能數(shù)據(jù)處理

在該文的物資檢測系統(tǒng)中，電子標簽是電力物資管理流程中的重要標識，貫穿于物資管理的全部生命周期。電子標簽是射頻識別系統(tǒng)的組成之一，對于其基本組成包括讀寫器（Reader）、電子標簽（Tag）和應用系統(tǒng)。其中，電子標簽放置于實物體上，讀寫器用于與標簽間的通信，獲取電子標簽的相關信息。在電子標簽和讀寫器的通信過程中，由于多個讀寫器會共用無線信道，容易產(chǎn)生碰撞，造成互相干擾。因此需要在系統(tǒng)設計時，根據(jù)系統(tǒng)的實際需求設計智能數(shù)據(jù)處理算法，在防止碰撞的基礎上分離出不同的標簽信息。

電子標簽通過反射讀寫器發(fā)送無線信號的能量來傳輸數(shù)據(jù)，其中由讀寫器到標簽為前向傳輸。此時，電子標簽接收的能量密度可表示為：

其中，P1為發(fā)射功率，G1為讀寫器發(fā)射天線的輸出增益。標簽獲得的能量與標簽天線的極化方式有關，當處于正確極化時，其可獲得的最大功率為：

該文使用的電子標簽系統(tǒng)為多發(fā)多收式（MIMO），在進行防碰撞時，需要先建立該模式下的碰撞模型：

其中，S是輸入信號的矩陣，X是經(jīng)無線信道傳播后得到的信號矩陣。在工程應用過程中，閱讀器接收天線的數(shù)目通常小于電子標簽數(shù)目，通常情況下M

對于W和H的更新，使用梯度下降原則：

為了衡量文中設計的電子標簽智能數(shù)據(jù)處理算法的性能，使用標簽識別數(shù)量和吞吐量作為算法的評價指標，二者的定義分別如下：

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 數(shù)據(jù)處理后臺實現(xiàn)

結合上文的相關理論，從電力生產(chǎn)的實際環(huán)境出發(fā)，設計了電力物資檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)的原理架構如圖2 所示。電力物資在采購后被賦予唯一標識的電子標簽，經(jīng)閱讀器采集后進行流轉。系統(tǒng)后臺部署的計算機參數(shù)如表1 所示。

圖2 系統(tǒng)架構

表1 系統(tǒng)后臺部署的計算機參數(shù)

圖3 給出了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理后臺界面和客戶端界面，其中圖3（a）是系統(tǒng)后臺的部分界面?？梢钥闯?，電力物資在經(jīng)閱讀器采集后，系統(tǒng)后臺生成了唯一的標識碼。

圖3（b）、3（c）分別是系統(tǒng)客戶端的首頁與物資狀態(tài)界面，系統(tǒng)的客戶端可以在手機IOS 或Android系統(tǒng)上部署。從圖3（b）可以看出，系統(tǒng)首頁被劃分為物資打卡、統(tǒng)計查詢、物資稽查、轉儲申請、打卡日志等常用模塊，其中物資打卡可直接通過手機掃描設備上的電子標簽實現(xiàn)。圖3（c）是物資狀態(tài)界面。可以看出在該界面下，給出了某個編碼的物資所在位置與當前的狀態(tài)，保證了物資流轉全過程的有效監(jiān)控。

圖3 系統(tǒng)后臺界面

2.2 電子標簽部署實現(xiàn)

在1.2 節(jié)中，對電子標簽的防碰撞模型及相關智能數(shù)據(jù)處理方法的相關理論進行介紹。在進行系統(tǒng)實現(xiàn)時，需要根據(jù)電力生產(chǎn)的實際生產(chǎn)環(huán)境設計系統(tǒng)的相關參數(shù)。該文使用的電子標簽系統(tǒng)的基礎參數(shù)如表2 所示。

表2 電子標簽系統(tǒng)部署的基礎參數(shù)

首先需要在該環(huán)境下確定讀寫器中天線的數(shù)量，文中對1.2 節(jié)中所屬的基于矩陣欠定分離的數(shù)據(jù)處理方法進行了仿真。同時為了對比文中所述算法的性能，在實驗時還引入了現(xiàn)在常用的anti-BSS 算法作為對比。

圖4 給出了兩個算法在表1 環(huán)境下的仿真結果。

圖4 算法仿真結果

圖4（a）中給出了兩個算法系統(tǒng)的吞吐量隨著讀寫器天線個數(shù)變化的曲線。可以看出，該文算法的吞吐量不論是峰值還是平均值均大于anti-BSS 算法。在天線個數(shù)為6 時，系統(tǒng)可達到最大的吞吐量，此時的系統(tǒng)吞吐量為2.23 Mbit/s；anti-BSS 算法在天線個數(shù)為3 時，達到最大吞吐量，此時吞吐量大小為1.05 Mbit/s。

圖4（b）給出了讀寫器天線數(shù)和可識別天線數(shù)的關系。從曲線的總體趨勢看，在anti-BSS 算法下，系統(tǒng)讀寫器天線的識別性能為1∶1的關系，即1 個讀寫器天線可識別一個電子標簽天線；該文的算法識別性能約為2∶1的關系，因此文中算法讀寫器的利用率更高。

3 結束語

該文通過對物資質量管理需求充分調研，設計了基于電子標簽和智能數(shù)據(jù)處理的物資檢測系統(tǒng)，充分實現(xiàn)供應計劃、檢測計劃、現(xiàn)場實際到貨的緊密聯(lián)動，迅速、高效地解決物資質量檢測流程中存在的問題，有助于實現(xiàn)質量信息評價面更廣、追溯力度更大、實用性更強的質檢新局面。