南岳松，李小飛，杜鵑，趙軍偉

（北京智芯微電子科技有限公司，北京 100097）

0 引 言

近地下電纜從傳統(tǒng)粗放式管理轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂萌珘勖芷诠芾硐到y(tǒng)意義重大，可以在大數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)共享平臺的支撐下，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和管理等三個角度入手，讓地下電纜設(shè)備處于良好的技術(shù)狀態(tài)下，同時通過科學(xué)規(guī)劃、合理采購、良好運(yùn)維、規(guī)范使用及適時報廢來確保企業(yè)在投入、產(chǎn)出兩方面做到成本最少和效能最高。

但現(xiàn)階段，編碼不統(tǒng)一給地下電纜的全壽命周期管理帶來了諸多問題：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量較差，如設(shè)備地理位置存在偏差，實際部署與計劃圖對不上；一臺設(shè)備多個身份，為數(shù)據(jù)共享設(shè)置了人為的障礙，也帶來重復(fù)錄入、數(shù)據(jù)冗余等問題；設(shè)備檢查、工程建設(shè)、運(yùn)維數(shù)據(jù)割裂，無法重復(fù)發(fā)揮數(shù)據(jù)的價值，無法有效開展大數(shù)據(jù)分析，海量數(shù)據(jù)束之高閣；關(guān)鍵數(shù)據(jù)不能在資產(chǎn)全壽命周期貫通，大賬算不清，資產(chǎn)管理大多局限于部門最優(yōu)，難以實現(xiàn)綜合最優(yōu)。

在此種背景下，基于RFID 技術(shù)的地下電纜全壽命周期管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，其以實物ID 為牽引，專注數(shù)據(jù)價值利用，打通設(shè)備檢測、工程建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)價值鏈，實現(xiàn)全壽命周期的數(shù)據(jù)全景管控，能夠切實提升設(shè)備域數(shù)據(jù)快速應(yīng)用水平。

1 基于RFID 技術(shù)的地下電纜識別

傳統(tǒng)地下電纜采用普通標(biāo)牌及彩色扎帶的方式，使用一段時間后，因彩色扎帶顏色脫落或普通標(biāo)牌遺失，導(dǎo)致地下電纜識別困難，而采用RFID 技術(shù)將電纜及通道設(shè)備的資料植入電子標(biāo)簽內(nèi)部，則完全可以解決地下電纜設(shè)備編碼不統(tǒng)一、識別的準(zhǔn)確性及長期性問題。工作時，當(dāng)手持式識讀設(shè)備發(fā)送識讀信號后，電子標(biāo)簽接收到識讀指令以啟動內(nèi)部芯片的電路工作，然后將存儲的設(shè)備相關(guān)信息傳輸給識讀設(shè)備，經(jīng)信息的解碼、轉(zhuǎn)換及導(dǎo)入操作后，識讀設(shè)備將接收到的設(shè)備信息傳輸?shù)饺珘勖芷诠芾硐到y(tǒng)中，以便執(zhí)行后續(xù)操作。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展使得生物識別、磁卡、光學(xué)字符識別、有形條碼等自動識別技術(shù)在各領(lǐng)域得到大規(guī)模推廣應(yīng)用，相較于上述識別技術(shù)，RFID 技術(shù)在識別速度、運(yùn)維成本、使用壽命、數(shù)據(jù)密度、抗污抗潮能力、方位及遮蓋影響、智能化、識別數(shù)量、讀寫性能、典型數(shù)據(jù)量、安全性、識別距離等方面有著顯著優(yōu)勢，如生物識別的識別距離較近、運(yùn)維成本很高且識別數(shù)量為1；條形碼數(shù)據(jù)密度和安全性較低、識別距離近且容易受到遮蓋和方位影響；光學(xué)字符識別系統(tǒng)識別距離很近、數(shù)據(jù)密度低且安全性很差等，故本文采用RFID 及其他輔助技術(shù)構(gòu)建了如圖1所示的地下電纜識別框架。

圖1 基于RFID 技術(shù)的地下電纜識別框架

在基于RFID 技術(shù)的地下電纜識別框架中，手持設(shè)備裝備了4G 互聯(lián)模塊、定位模塊及RIFD 讀寫模塊，現(xiàn)場工作人員通過手持設(shè)備可以實時獲取地下電纜的相關(guān)設(shè)備信息（如具體位置、設(shè)備購買年份、設(shè)備維護(hù)情況等），并通過4G 互聯(lián)模塊來實現(xiàn)與全壽命周期管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。

2 地下電纜全壽命周期管理系統(tǒng)的構(gòu)建

2.1 地下電纜全壽命周期管理系統(tǒng)的開發(fā)價值

技術(shù)的不斷更新使得電力企業(yè)對地下電纜的管理難度遞增，設(shè)備規(guī)模大、價值高、種類復(fù)雜、涉及部門多及分布分散等特點使得設(shè)備新增、改造、檢修、退役報廢等業(yè)務(wù)頻繁發(fā)生，解決這些問題需要全面推進(jìn)全壽命周期管理系統(tǒng)。在全壽命周期管理模式下，地下電纜的資產(chǎn)效能、設(shè)備安全及建設(shè)成本等可以得到最優(yōu)發(fā)展，具體而言：

首先，圍繞地下電纜的全壽命周期，從設(shè)備進(jìn)廠至安裝測試、維護(hù)、狀態(tài)監(jiān)測、監(jiān)測、退役報廢等退出生產(chǎn)系統(tǒng)，將各環(huán)節(jié)的設(shè)備資產(chǎn)、保養(yǎng)維修、調(diào)撥轉(zhuǎn)移等信息層層歸結(jié)，可有效減少或消除部門間的信息孤島和信息不對稱現(xiàn)象，提高地下電纜相關(guān)設(shè)備的有效性。

其次，設(shè)計無線射頻電子標(biāo)簽，作為含有全球ID 標(biāo)識碼的無源電子產(chǎn)品，不僅可以長期使用于環(huán)境較為惡劣的地下，而且通過將電子標(biāo)簽內(nèi)的ID 碼與相應(yīng)設(shè)備的規(guī)格屬性等構(gòu)建好對應(yīng)關(guān)系，使用時只需要識讀設(shè)備識讀不同電纜上的電子標(biāo)簽即可查找到相關(guān)的規(guī)格屬性等信息，從而達(dá)到不同電纜及設(shè)備的快速識別目的。

再次，傳統(tǒng)管理模式下，地下電纜各中間環(huán)節(jié)相對獨立，彼此間協(xié)作性較小，而全壽命周期管理在保持各環(huán)節(jié)自身資產(chǎn)價值的同時，使地下電纜各管理部門（如采購部門、運(yùn)維部門）間的聯(lián)系增至最高，切實提高了地下電纜管理的整體性和精準(zhǔn)性。

最后，通過貫通全壽命周期的數(shù)據(jù)對地下電纜特征、事件、評價、效能等進(jìn)行多角度、全方位畫像，客觀評價設(shè)備價值，降低設(shè)備的維修成本、減少設(shè)備停電時長、提高配電設(shè)施可靠性水平、提高設(shè)備管理精益化；更好提升設(shè)備域數(shù)據(jù)快速應(yīng)用水平，提升基層使用人員工作效率，促進(jìn)基層減負(fù)，最終為社會發(fā)展提供安全、可靠、可持續(xù)的電力供應(yīng)。

2.2 地下電纜全壽命周期管理系統(tǒng)的整體架構(gòu)

目前基于RFID 的全壽命周期管理系統(tǒng)在電力企業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)有了成功經(jīng)驗，如：2019年國網(wǎng)福建電力在全省推廣的基于RFID 的安全工器具管理系統(tǒng)，通過RFID 技術(shù)來為電力安全工器具賦予了唯一身份標(biāo)識，從采購數(shù)據(jù)、入庫登記、到期試驗智能提醒、產(chǎn)品質(zhì)量分析等多個角度實現(xiàn)了電力安全工器具的全壽命周期流程管理（如電力安全工器具出庫時，通過庫房門禁上裝設(shè)的射頻識別裝備即可自動登記；在電力安全工器具檢測試驗到期前一個月，自動將送檢提供發(fā)送到運(yùn)維人員手機(jī)上）；2020年湖南省望城500 kV智能變電站投入使用了電網(wǎng)資產(chǎn)全壽命周期管理系統(tǒng)，通過RFID 技術(shù)為變電站每臺設(shè)備賦予了唯一的ID 編碼，工作人員通過手持PDA 就可以便捷地獲取相應(yīng)設(shè)備的全壽命周期內(nèi)各項數(shù)據(jù)（如采購時間、維修記錄等），切實提高設(shè)備臺賬精準(zhǔn)度。

借鑒上述系統(tǒng)，地下電纜全壽命周期管理系統(tǒng)以設(shè)備ID 為地下電纜相關(guān)設(shè)備賦予唯一的身份標(biāo)識，以實物編碼為載體，貫穿設(shè)備資產(chǎn)全壽命始終，建立各階段業(yè)務(wù)編碼與實物編碼一一對應(yīng)，從而實現(xiàn)全生命跟蹤，全過程記錄；利用實物ID 對物資、設(shè)備進(jìn)行唯一標(biāo)識，實現(xiàn)線上數(shù)據(jù)和線下實物的精確對應(yīng)。如圖2所示，地下電纜全壽命周期管理系統(tǒng)整體上可以劃分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)貫通和數(shù)據(jù)應(yīng)用等三大板塊。其中數(shù)據(jù)采集主要是現(xiàn)場工作人員通過手持設(shè)備來實時獲取地下電纜的相關(guān)信息并上傳；數(shù)據(jù)貫通涵蓋規(guī)劃設(shè)計、物資采購、工程建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)維及退役處理等整個壽命過程；數(shù)據(jù)應(yīng)用主要涵蓋數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)貫通及決策支撐三大應(yīng)用方向。

圖2 地下電纜全壽命周期管理系統(tǒng)的整體架構(gòu)

數(shù)據(jù)（如供應(yīng)商信息、出入庫信息、檢修記錄、設(shè)備故障、巡視記錄、供應(yīng)商評價、設(shè)備殘值等）貫通地下電纜全壽命周期，通過數(shù)據(jù)質(zhì)量管理，挖掘數(shù)據(jù)價值應(yīng)用，形成數(shù)據(jù)價值鏈，實現(xiàn)數(shù)據(jù)全景管控，具體而言：設(shè)備規(guī)劃設(shè)計階段，采集并存儲規(guī)劃預(yù)生產(chǎn)設(shè)備ID，關(guān)聯(lián)物資與項目，而系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫則會執(zhí)行設(shè)備ID 授碼、發(fā)碼、提供類似項目與物資參考信息等操作；物資采購階段，設(shè)備ID 賦碼貼標(biāo)后關(guān)聯(lián)采購信息、品控信息及出入庫記錄，而系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫則會提供設(shè)備質(zhì)量評價信息、設(shè)備供應(yīng)商評估信息、設(shè)備運(yùn)行、缺陷、事件綜合信息以輔助設(shè)備選型及供應(yīng)商遴選；工程建設(shè)階段，通過掃碼設(shè)備ID 來關(guān)聯(lián)設(shè)備檢測信息、施工單位信息、安裝調(diào)試信息及臺賬信息，而系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫則會提供施工單位評價信息、設(shè)備檢測信息及設(shè)備臺賬信息以輔助工程建設(shè)的順利實施；生產(chǎn)運(yùn)維階段，通過掃碼設(shè)備ID 來更新臺賬信息、關(guān)聯(lián)資產(chǎn)卡片、關(guān)聯(lián)運(yùn)維檢修記錄及運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測，而系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫則會基于設(shè)備ID掃一掃來直達(dá)作業(yè)工單，索引巡視、檢修、缺陷等并查閱歷史記錄；退役處置階段，通過掃碼設(shè)備ID 來關(guān)聯(lián)退役報廢信息，而系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫則會基于設(shè)備ID 掃一掃來查閱設(shè)備設(shè)計、建設(shè)及運(yùn)行全鏈條信息，經(jīng)分析處理后提供設(shè)備健康度評估信息及殘值評估信息，輔助設(shè)備梯次再利用。

2.3 系統(tǒng)劃分

從貫通全壽命周期的數(shù)據(jù)管理而言，地下電纜全壽命周期管理系統(tǒng)大致可以劃分為以下四個子系統(tǒng)：（1）地下電纜數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)。地下電纜數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采用分布式架構(gòu)和多線程模式，適用于多種數(shù)據(jù)源，主要負(fù)責(zé)高效采集地下電纜相關(guān)的外部數(shù)據(jù)、內(nèi)部數(shù)據(jù)和社會化數(shù)據(jù)（如供應(yīng)商信息、維修記錄等）。（2）地下電纜數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)。地下電纜數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)負(fù)責(zé)實現(xiàn)數(shù)據(jù)加工生產(chǎn)全過程業(yè)務(wù)化的“可視、可管、可控”，實現(xiàn)“需求—設(shè)計—加工—產(chǎn)品”的業(yè)務(wù)化端到端的數(shù)據(jù)貫通。（3）地下電纜數(shù)據(jù)共享服務(wù)子系統(tǒng)。地下電纜數(shù)據(jù)共享服務(wù)子系統(tǒng)以數(shù)據(jù)目錄展示數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)價值，提供數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)展現(xiàn)等多種方式的數(shù)據(jù)服務(wù)。（4）地下電纜數(shù)據(jù)治理子系統(tǒng)。地下電纜數(shù)據(jù)治理子系統(tǒng)負(fù)責(zé)理清數(shù)據(jù)資產(chǎn)，全面降低數(shù)據(jù)管理成本、提升數(shù)據(jù)質(zhì)量及數(shù)據(jù)資產(chǎn)價值。

2.4 應(yīng)用案例

以“設(shè)備壽命預(yù)測”為例，系統(tǒng)可以整合地下電纜全壽命周期數(shù)據(jù)，利用人工智能算法來實現(xiàn)壽命預(yù)測：以設(shè)備為中心，將設(shè)備ID 作為唯一標(biāo)識，多向索引設(shè)備在規(guī)劃設(shè)計、物資采購、工程建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)、退役處置等階段的數(shù)據(jù)，通過地下電纜“設(shè)備壽命預(yù)測”人工智能算法，對設(shè)備全壽命周期數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，基于歷史運(yùn)行態(tài)勢對地下電纜未來的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，為負(fù)荷優(yōu)化、線路規(guī)劃、預(yù)防性設(shè)備檢修、設(shè)備退役等提供量化數(shù)據(jù)參考，如圖3所示

圖3 基于ID 的地下電纜壽命預(yù)測功能

用戶使可用APP 現(xiàn)場掃描設(shè)備ID 獲取設(shè)備的綜合信息檔案，如圖4所示，包括臺賬信息、歷史記錄、工單信息，健康狀態(tài)等。健康狀態(tài)依據(jù)當(dāng)前設(shè)備的歷史檢修記錄和實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、工況數(shù)據(jù)綜合分析后通過分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)，滿分100 分，低于80 分提示關(guān)注，低于60 分建議更換。

圖4 設(shè)備健康度綜合評分

3 結(jié) 論

綜上所述，基于RFID 技術(shù)的地下電纜全壽命周期管理系統(tǒng)通過實物ID 為地下電纜相關(guān)設(shè)施設(shè)備賦予唯一的身份標(biāo)識，實現(xiàn)資產(chǎn)全壽命周期的數(shù)據(jù)貫通和信息流、實物流的精確對應(yīng)，打造物物相連的地下電纜物聯(lián)網(wǎng)，提升各環(huán)節(jié)資產(chǎn)管理效率和企業(yè)總綜合效益；通過實物ID 把地下電纜相關(guān)設(shè)施設(shè)備的全壽命周期管理不同階段有機(jī)聯(lián)系起來，實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)信息的實時共享和實時變更。