基于RFID手持式数据终端的电力设备巡检系统设计

    随着社会的不断发展, 对电力资源的需求与日俱增。为了确保电力设备的安全、可靠和经济运行, 减少事故的发生, 定期定时对设备进行巡检是一种行之有效的方法。目前, 我国的电力设备巡检主要依靠巡检人员定期进行人工巡检。由于受气候条件、环境因素、人员素质和责任心等多方面因素的制约, 巡检质量和到位率无法保证。同时, 对反映运行状态和设备缺陷等的信息得不到及时的反馈和统计, 造成缺陷不能及时处理, 设备隐患不能及时发现, 引发设备故障。另外, 利用传统的巡检管理方法难以有效监督巡视人员, 巡检不到位而引发的设备事故屡见不鲜。为了提高设备管理水平, 规范运行设备巡检作业, 提高巡检效率, 本文提出了一种采用射频标签识读(RFID) 和计算机信息管理技术的巡检作业和管理方法。

    该系统的实际应用, 不仅可以减少巡检工作量而且可有效提高巡检到位率, 同时可为设备缺陷管理提供可靠信息, 从而提高设备的可用率, 杜绝设备事故, 保证电力生产的安全运行。同时, 可通过Web 查询和发布巡检信息, 供运行和管理人员决策参考。

    1 RFID原理及组成

    RFID 技术利用无线射频方式在识读器和射频标签之间进行非接触双向数据传输, 以达到目标识别和数据交换的目的。识读器通过发射天线发送一定频率(低频、高频或超高频) 的射频信号, 当射频标签进入发射天线工作区域时产生感应电流, 射频标签获得能量被激活; 射频标签将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去; 系统接收天线接收到从射频标签发送来的载波信号, 经天线调节器传送到识读器, 识读器对接收的信号进行解调和解码, 然后送到后台主系统进行相关处理; 主系统根据逻辑运算判断该标签的合法性, 针对不同的任务设定做出相应的处理。与传统的条型码、磁卡及IC 卡(或IC 钮) 相比, 射频标签具有非接触、阅读速度快、无磨损、寿命长、便于使用的特点, 可以在油渍、灰尘污染等恶劣的环境使用。

    最基本的RFID 系统由以下3 个部分组成。
    a. 射频标签。由耦合元件及芯片组成, 每个标签具有唯一的电子编码, 附着在设备上标识目标对象。
    b. 识读器。读取(有时还可以写入) 标签信息的设备, 一般采用手持式。
    c. 天线。在标签和识读器间传递射频信号。

    2 巡检系统结构

    系统由需要巡检的现场设备及射频标签、便携式数据采集器(掌上电脑+ 识读器) 、数据管理工作站(上位机) 和数据服务器等组成。系统结构如图1 所示。

    现场设备的标识采用无源的RF 感应标签, 利用波束供电技术将接收到的射频能量转化为直流电源为卡内电路供电, 其作用距离相对有源标签短, 但寿命长且对工作环境要求不高。便携式数据采集器由掌上电脑和射频识读器构成, 具有便于携带、数据存储量大、程序可编程的优点。

    a. 非接触式RF 标签识别：巡检人员现场作业时, 采集器与设备标签的识读为非接触式, 从而有效地解决了接触式智能卡(如IC 钮) 使用机械电气触点产生的静电击穿、机械磨损、易受污染和潮湿环境影响等问题, 同时巡检人员操作不会触碰设备, 也不会对现场设备产生电磁干扰, 工作安全可靠。
    b. 数据传送：利用与采集器配套的通讯充电座, 采用基于RS2232 的通讯方式, 可简捷而迅速地将采集器内的巡检数据上传至数据管理微机中。

    3 巡检系统功能

    3.1 软件模块

    软件主要分为数据采集、数据管理(包括数据通信、查询、报表和数据维护等) 和Web 查询模块。

    数据采集模块安装于掌上电脑采集器中, 用于进行现场设备射频标签识读及设备状态数据采集。巡检人员可依据操作提示进行巡检操作, 或者根据设备状态问题进行回答, 或者直接输入设备参数数据进行抄表记录。

    数据管理模块安装于数据管理工作站中, 可对采集器采集回来的巡检数据进行接受、分类存储、查询, 并可生成相关报表, 对其中的设备异常可进行统计或转入检修管理系统中生成设备缺陷卡。该模块还具有数据库维护功能, 可进行巡检地点、巡检项目、巡检周期、巡检线路自定义等。Web 查询模块安装于MIS 网络Web 应用服务器中, MIS 网络上的任一工作站均可透过网络Web应用服务器对运行巡检数据进行查询, 并根据需要进行统计, 生成相关报表。

    3.2 软件功能特点

    a. 设备屏蔽功能：可定义设备指定工况下的巡检屏蔽, 如备用、检修、临检、运行、发电等, 对于不同设备的相应工况可自动跳过该巡检点; 对室外设备具有雷雨天屏蔽功能。
    b. 巡检线路控制功能：根据巡检要求,在管理工作站可定义固定巡检线路,在完成一个巡检作业后,系统提示下一个巡检地点或巡检设备,如果路线不符采集器会自动提示,防止设备漏检。根据特殊需要也可定义随机巡检点。
    c. 动态工作表生成功能：每次巡检工作开始, 由采集器根据巡检路线定义、巡检周期定义和设备屏蔽条件定义动态生成当次巡检工作表。

    4 系统安全性

    系统采用了角色及权限分级管理, 能有效地保证巡检信息的可靠性和安全性。系统还具有数据非法提示功能, 对于数据记录项目, 可定义数据有效范围, 如上限、上上限、下限、下下限等, 在巡检过程中有针对性进行数据有效性检查, 保证数据有效性。

    5 结束语

    该巡检系统已应用于某发电厂运行设备巡检。本巡检系统以其先进的智能识别技术与计算机管理有效结合起来, 克服了传统巡检方式的种种弊端,对巡检人员实行有效的监督, 从而杜绝了事故隐患, 提高了设备管理水平和设备可用率。该系统的推广应用必将提高电力生产的安全运行水平。