基于RFID技术的变电站设备巡检系统研究.pdf

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1、分类号：密级：T M 7 2 7 2单位代码：!Q 圣量墨学号：Z Q 丝墨】Q Q 2 2 Q洳：j-嗜硕士专业学位论文中文论文题目：基于1 K F I D 技术的变电站设备巡检系统研究英文论文题目：T h eresearcho fR F I D-b a s e ds u b s t a t i o ne q U l D m e n tl n S D e c t l o nS V S t e m一mmI 一论文提交日期2 Q 兰曼生2 旦Z 旦勰基王墅兰坠撞苤笪变电站送圣巡捡丕统婴究论文作者签名：刍丝生丑指导教师签名：论文评阅人1：评阅人2：评阅人3：评阅人4：评阅人5：答辩委员会主席：委员

2、1：委员2：委员3：委员4：委员5：答辩日期：乏!：星：望浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得迸望盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：沙7 年疹钥岁日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝姿盘堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝姿盘堂可以将学位论文的全部或

3、部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：签字日期：纱年3 月矽日导师签名：签字日期压f 年8 月哕日浙江大学硕士学位论文致谢致谢本论文是在江全元教授和赵志高级工程师的悉心指导下完成的。在研究课题及撰写论文的过程中，两位导师给了我极大的关心和指导。他们严谨的治学态度、渊博的专业知识、认真的工作作风将使我受益终生。值此论文成稿之际，谨向辛勤培养我的两位导师表达我崇高的敬意和衷心的感谢z感谢家人一直以来对我的支持，因为正是有了他们的理解与支持，我才能顺利完成学业!最后向指导、帮助、鼓励和关心我

4、的老师、同事和朋友们致以诚挚的感谢!f浙江大学硕士学位论文摘要摘要在电力系统的日常作业中，变电设备巡视虽然仅仅是变电站运行值班的常规工作之一，但是它在变电运行工作具有非常重要的地位。因为通过设备巡视，能够及时把握设备的运行情况，在第一时间发现设备存在的缺陷，从而采取有效措施消除缺陷，将设备事故隐患消除在萌芽状态，确保设备的安全、健康、持续运行。但是在当前完全靠人力巡视模式下，现场巡视过程中，经常存在着运行人员不按规定的巡视路线巡视、巡视不够及时或不到位等现象。针对这一现象，本文拟采用R F I D 技术对电子巡视管理系统进行研究设计，通过改进巡视的方式方法，提高巡视质量。首先，本文系统地对变电

5、站设备的巡视方式现状和巡视管理系统进行了概述，并指出目前在设备巡视过程中的问题和巡视系统本身的不足；第二，结合变电站实际情况对变电设备巡视的具体内容进行分类，开发应用了电子巡视管理系统的P D 和计算机端软件；最后，采用S Q LS E R V E R 2 0 0 0、S Q LC 等数据库技术，基于B S 网络结构对成熟稳定的产品进行了组态，开发巡视管理系统的数据库以构成管理系统。本系统已经在余姚市供电局投入了运行，在加强考核、提高巡视质量方面起到了非常大的作用。关键字：电力系统，设备巡视，R F I D 技术，B s 网络结构珏浙江大学硕士学位论文A b s t r a c tA b s

6、t r a c tI np o w e rs y s t e m，t h ep a t r o l l i n go fe l e c t r i c a le q u i p m e n t s，e s p e c i a l l ys u b s t a t i o ne q u i p m e m sp l a y sav e r yi m p o r t a n tr o l ei nd a i l ys u b s t a t i o no p e r a t i o n S t i l l，t h e r ee x i s t sp r o b l e m si nt h ep r

7、 o c e s so fe q u i p m e n t-p a t r o l l i n g，s u c ha so p e r a t o r sn o tf o l l o w i n gt h ep a t r o lr o u t eat i m e T h u s，t h em a n a g e m e ms y s t e mi ss t u d i e da n dd e s i g n e dw i t l lt h eR F I Dt e c h n i q u et os o l v et h i sp r o b l e m A n dc o r r e s p

8、 o n d i n gs o f t w a r ei sd e v e l o p e db a s e do no p e n e dh a r d w a r e F i r s t l y,t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h es u b s t a t i o ne q u i p m e mp a t r o l l i n gs y s t e m a t i c a l l y,p r e s e n t st h ep a t r o l l i n gs t y l ea n dt h em a n a g e m e ms y

9、s t e m，t h e np o i n t so u tp r o b l e m se x i s t i n gi ni t S e c o n d l y,t h ec o n c e r nc o n t e n ti nt h es u b s t a t i o ne q u i p m e n tp a t r o l l i n gi sc l a s s i f i e d,a n dt h es o f t w a r ei nP D Aa n dc o m p m e ri sd e v e l o p e df o rt h ee l e c t r o-p a

10、t r o l l i n gm a n a g e m e n ts y s t e m T h i r d l y,0 1 1t h ef o u n d a t i o no fB Sn e t w o r kc o n s t r u c t i o na n dS Q LS E R V E R 2 0 0 0 S Q LC Ed a t a b a s et e c h n i q u e，t h ed a t a b a s ei sd e v e l o p e da n dp a t r o l l i n gm a n a g e m e n ts y s t e mi ss

11、 e tu pt a k i n ga d v a n t a g eo ft h es t a b l ep r o d u c t s T h i ss y s t e mh a sa l r e a d yb e e ni np r a c t i c a lu s ei nY u y a oP o w e rS u p p l yB u r e a u，a n da c q u i r e dg o o de f f e c ti ns t r e n g t h e n i n gt h ea s s e s s m e n ta n di m p r o v i n gt h eq

12、 u a l i t yo fp a t r o l l i n gK e y w o r d s：e q u i p m e n tp a t r o l l i n g，p o w e rs y s t e m，R a d i oF r e q u e n c yI d e n t i f i c a t i o n，B Sn e t w o r ks t r u c t u r eI I I浙江大学工程硕士学位论文目次目录!目C谢I摘要I IA b s t r a c t I l l第1 章绪论。11 I 课题意义11 2 变电站设备巡视概述21 2 1 变电站设备巡视类型21 2 2

13、巡视设备人员应具备的基本要求一31 2 3 巡视设备的主要方法31 3 设备巡视的发展历程一41 3 1 人工巡视41 3 2 半自动化式设备巡视管理系统61 3 3 设备巡视系统智能化61 4 课题的提出7第2 章R F I D 技术概述82 1 概述82 2R F I D 的分类1 02 3 小!：吉12第3 章电子巡视管理系统的开发一1 33 1 系统建设目标133 2 系统设计原则1 33 3 电子巡视管理系统的实现1 43 3 1 概述一1 43 3 2 电子巡视管理系统的网络结构1 53 3 3 电子巡视管理系统的软件结构1 73 3 4 电子巡视管理系统的业务流程1 73 3 5

14、 电子巡视管理系统的开发语言和工具1 93 4 本章小结2 3第4 章平台设计方案。2 44 1ID P 200 8 二1 己台：1 2 l4 1 1I D P 2 0 0 8 平台概述2 44 2I D P 2 0 0 8 平台架构特点2 54 2 1 多层体系2 54 2 2 支持动态建模2 64 2 3 面向服务架构2 64 3I D P 2 0 0 8 平台基础框架特点一2 64 3 1 支持脚本扩展2 64 3 2D a t aA c c e s S 层屏蔽数据库差异2 64 3 3 支持远程发布2 64 4 应用支撑平台-2 64 4 1 领域对象建模2 6浙江大学工程硕士学位论文

15、目次4 4 2 报表服务2 84 4 3 消息服务2 94 4 4 运行期支撑系统3 04 4 5 系统管理3 24 5I D P 2 0 0 8 平台辅助功能3 24 5 1 二次开发支持3 24 5 2 界面设计工具3 34 6 系统数据平台3 34 6 1 数据交换服务3 44 6 2 数据采集与整合3 54 6 3 数据标识和存储3 54 6 4 支持数据模型扩充3 54 6 5 综合数据加工3 54 6 6 数据展现3 64 6 7 自定义数据查询3 64 6 8 数据校验3 64 6 9 数据输出3 64 6 1 0 集中数据维护。3 6第5 章功能设计部分3 75 1 后台部分3

16、 75 1 1 系统管理一3 75 1 2 设备信息管理3 75 1 3 设备巡视管理3 95 1 4 设备巡视分析统计4 05 1 5 缺陷管理一4 05 1 6 标准作业管理4 05 2 掌上部分4 45 2 1 设备标识码初始化。4 45 2 2 巡视管理4 45 2 3 同步数据4 55 2 4 系统参数设置4 65 3 接口处理4 65 3 1 电子标签4 75 3 2 电子标签读写器4 7第6 章结论与展望5 1参考文献5 2作者简介5 4浙江大学工程硕士学位论文绪论第1 章绪论1 1 课题意义在电力系统中，由于电能生产、输送、分配和使用的连续性，对系统中各设备单元的安全稳定运行有

17、很高要求。特别是近年来，电力工业向高电压、大机组、大容量方向迅速发展，如何保障设备运行的可靠性更成为安全生产的突出课题。建立一套变电站的监视、测量、控制和保护系统，实现对变电站电气一次设备和电网运行状况的监视，以及对一次设备的控制，对保证变电站设备的安全与经济运行有着重要作用。设备巡视虽然只是变电运行常规工作之一，但是它在变电运行工作中占有极重要的地位，是确保设备连续、安全稳定运行的主要措施。运行人员根据巡视路线进行设备巡视，第一时间全面掌握设备的变化情况、运行情况以及异常情况，发现缺陷并采取相应措施消除缺陷，将设备事故隐患消除在萌芽状态，同时当一次侧设备及电网发生故障时迅速将故障设备退出运行

18、，采取有效措施及时消缺，确保设备安全、持续、健康运行基于目前巡视工作中存在的种种问题，为了更好地确保设备巡视作业规范性，使得巡视作业能够到位准时，操作完整、准确，本文提出采用变电站设备智能巡检系统。该系统将为设备巡视人员提供一个方便快捷、科学先进的工作平台，提高设备巡视质量，及时记录和分析设备缺陷和隐患，提高科学运行管理水平，实现人性化、信息化管理，避免了巡视不到位、不及时等现象。从而实现：(1)管理规范化：能够将设备的运行、巡视等相关的制度落到实处，确保巡视工作地有效进行，杜绝巡视人员不到位，巡视数据不真实的情况。(2)手段信息化：设备的巡视工作纳入到计算机管理，使管理工作更高效，所有的信息

19、都由计算机管理，无纸化工作，同时，能够同企业现有的其他信息管理系统有效的实现信息的共享。使管理人员能够以新的思路对巡视工作进行更高效的管理。(3)分析科学化：系统能够保证所有的数据的真实、有效，在此基础上对设备巡视的管理更加科学。浙江大学工程硕士学位论文绪论1 2 变电站设备巡视概述1 2 1 变电站设备巡视类型目前生产实际中，对设备的巡视可分为三类：日常巡视、定期巡视和特殊巡视(1)日常巡视：应每天进行，是运行管理工作的一个重要组成部分，它是检查设备运行状况、掌握设备运行规律、确保安全运行必不可少的基础工作。日常巡视的主要有以下十项内容：充油设备如变压器有无渗漏油现象，油位、油温、油压是否正

20、常；充油设备有无漏气现象，气压是否正常；继电保护及自动装置的运行情况及投退是否正常，是否有异常掉牌等；设备吸潮、除湿装置是否失效；设备瓷套，绝缘子是否有破损和灰尘污染情况；设备计数器动作和指示器变化指示情况；有无异常放电声音；设备接头是否有发热或烧红现象，螺丝有无断损和脱落、金具有无变形；设备运行声音有无异常(如冷却器风扇、油泵等)；主控制室内有关图纸、运行记录本是否完整，安全工器具室内接地线等数日、编号是否正确。(2)定期巡视：是按照规定的时间和要求进行的巡视，是指对设备进行较全面地检查，巡视时间长，并要求巡视时做好详细的记录。(3)特殊巡视：根据规定的要求和实际情况而增加的巡视，一般是有针

21、对性、重点地巡视。以下情况，需要对设备进行特殊巡视：设备过负荷、负荷明显增加；天气突变后或者恶劣气候；设备发生事故跳闸；设备运行中有可疑的现象或者异常运行；长期停用后重新投入系统运行、或者经过检修、改造的设备；社会重要活动需要对重要设备保供电时；新安装设备加入系统运行时设备特殊巡视主要包括以下内容：大修或新安装设备投入运行8 小时内及过负荷甚至满负荷运行的设备，每小时应检查1 次。在发生系统单相或多相接地等故障、原因不明又不能立即排除时，应加强巡视，尽快查明原因。在发生事故跳闸后再次送电的油开关，3 小时内应检查3 次，并观察是否有异常现象。2浙江大学工程硕士学位论文绪论天气突变检查项目主要有

22、：大风天气，检查设备引线摆动是否过大，户外设备箱体、柜门是否都关闭号，关闭好门窗，防止刮入杂物影响设备安全稳定运行。气温突变时应检查注油设备油位、油温、油压以及气压是否正常，检查连接导线是否有过松、过紧现象，检查接头是否有过热等现象。浓雾或小雨时，检查套管、绝缘瓷瓶有无放电闪络现象。冰雹或者雷雨后，应注意检查户外设备有无放电痕迹、裂纹破损现象，检查基础是否有下沉现象，检查户外电缆沟积水情况，检查房屋渗漏水现象。下雪时，检查瓷瓶及各接头是否有熔解和发热现象，查看设备积雪程度。1 2 2 巡视设备人员应具备的基本要求(1)对人的综合能力要求：首先，责任心要强，能充分认识到巡视检查工作对保证设备安全

23、生产的重要性。在巡视检查中做到三心即专心、细心、耐心，不遗漏任何设备巡视。第二，要有基本地判断能力，发现设备缺陷，能甄别轻重缓急，正确分类，准确而及时地上报相关部门或人员。设备发生重大备缺陷，能果断、迅速地采取措施，隔离或切除相关设备，有效地限制缺陷地进一步发展，避免发生事故。(2)对人员安全知识要求：经过相关安全知识培训，掌握电业安全工作规程和相关技术规范的规定，并经考试合格，持证上岗。与带电设备保持足够安全距离，能正确使用仪器仪表和安全工器具，不得随意越过或者移开遮拦进行巡视工作。(3)对人员技术知识要求：熟悉电气设备是巡视人员必备的。同一站有多个电压等级，变电设备型号多种多样，而同种型号

24、也由于设备所处环境、投运时间及负荷大小不同，其运行状况千差万别。因此，为避免走马观花式地巡视，巡视人员在熟悉电气设备的一般巡视要求基础上，对所辖设备的基本参数也应该了如指掌，从而做到有针对性、有重点地巡视，提高设备巡视质量。1 2 3 巡视设备的主要方法(1)熟练掌握巡视方法是正确开展巡视检查工作的前提。在没有先进的巡视方法取代传统的巡视方法前，巡视工作采取的方法主要有：目测检查法、耳听判断法、鼻嗅判断法、触试检查法、综合分析法，即看、听、嗅、触和分析。浙江大学工程硕士学位论文绪论目测检查法：所谓的目测检查法就是用眼睛来检查看得见的设备部位，通过设备外观地变化来发现异常情况。通过目测可以发现的

25、异常现象综合如下：破裂、断线；变形(膨胀、收缩、弯曲)；松动(漏油、漏水、漏气)；污秽；腐蚀；磨损；变色(烧焦、硅胶变色、油变黑)；冒烟，接头发热；产生火花；有杂质异物；表计指示不正常，油位指示不正常；不正常动作等。耳听判断法：用耳朵或借助听音器械，判断设备运行时发出的声音是否正常，有无异常声音。鼻嗅判断法：用鼻子辨别是否有电气设备的绝缘材料过热时产生的特殊气味。触试检查法：用手触试设备非带电部分(如变压器外壳、电机外壳)，检查设备的温度是否有异常升高。综合分析法：就是将上述方法查出的异常信息进行分析，判断设备是否正常运行。(2)充分借助仪器设备。一是将试温蜡片贴在设备接头处或外壳上，运行人员

26、观察蜡片是否熔化来判断其温度是否过热。二是广泛使用红外测温仪或红外热像探测仪，它们重量轻、体积小、操作简便、测温准确。三是充分利用二次设备，如根据微机保护录波图和事故录波器进行分析、判断。(3)充分利用自然。借助自然条件巡视和检查设备。如在夜间闭灯检查判断设备接头过热、发红、打火等现象，观察绝缘子表面闪络、放弧等现象；空气潮湿时，可以根据接头水蒸气情况，判断设备发热现象；晴天，可根据绝缘子产生的聚光点，检查绝缘子有无裂纹。1 3 设备巡视的发展历程1 3 1 人工巡视人工巡视是传统而基本的巡视手段，目前大部分变电站各种设备地检查、巡视仍采用人工定时巡视的方法，巡视人员根据预先列好的巡视项目，对

27、照现场设备进行逐一检查。在巡视检查卡上，检查一项，记录一项，将巡视结果向上级及时汇报。但是这种方法存在一定弊端：(1)巡视人员责任心不强，思想重视程度不够。某种程度上讲，变电站的运行工作枯燥乏味，基本每天都做相同工作，在设备稳定运行，而又无操作任务4浙江大学工程硕士学位论文绪论的大部分时间里，运行人员就是做一些例行工作和监盘，而巡视设备就是例行工作的主要内容之一。长期重复的工作内容容易使人在思想上麻痹大意。另外，有的运行人员错误地认为，自己无安全责任，就算出了事情，站长和值班长也会负责，站长和值班长应该在日常工作中多操心，负全责。因此一些运行人员在巡视过程中拉家常，把巡视当散步，可见，巡视质量

28、根本无法保证；(2)对巡视工作内容认识不够。通常，在巡视过程中要对一些运行数据进行记录，比如油压、s F。气体压力、主变油温等。部分运行人员认为巡视的主要内容就是记录这些数据，其实这仅仅是巡视内容的一小部分，这样就很难保证将全站所有在运行地设备巡视到位；(3)无法保证正常的巡视频率。根据设备自动化程度，各地区规定的设备巡视频率有所不同，一天5 次到一次不等，另外，由于恶劣天气、重大保供电任务需要特巡时，应有特殊巡视。但是实际上，正常的巡视次数往往无法得到保证。小部分人过分地依赖于后台监控系统，错误地认为现有自动化程度很高，设备运行有异常时，后台监控系统会及时发信，从而放松人工现场巡视工作。但是

29、由于一次设备实际运行状况与监控后台的实时监控会存在一定的延时或误差，并且有的异常情况如地基下陷、瓷瓶裂纹等，后台机是无法监测到的；(4)巡视设备不按规定时间进行，存在巡视记录补记或者编造记录现象。不仅巡视次数不能保证，收集到的数据分析使用价值也不高；(5)不按规定的巡视路线进行设备巡视，由此很容易漏检项目或者设备，频繁发生巡视不到位现象；(6)目前一些巡检卡记录不全面，如按电压等级填写设备，具体的巡视设备没有明确，巡视信息比较混乱；(7)采用的纸质的巡检卡很容易被污渍弄脏或破损，填错了数据修改难；(8)大量的纸质卡片不易保存，且在分析统计历史记录时很难查找，工作量很大而且效率很低。针对上述问题

30、，在巡视过程中管理人员曾采取了一些诸如“到位牌”、“连环锁”等措施，发挥了一定的作用，但很难保证记录的完整性。尤其是紧急或重要缺陷很难及时上报，延误处理时机，从而使得事故扩大化，造成不必要地损失。事故发生后缺乏统计分析、故障分类易造成责任不清。这样很难满足日益增高的5浙江大学工程硕士学位论文绪论安全生产要求，对人员现场到位检查情况，把关较难，巡视质量较低。1 3 2 半自动化式设备巡视管理系统信息钮设备巡视管理系统是最典型的半自动式巡视管理系统，由管理计算机、在工作现场安装的钮扣式信息钮、巡视仪(手持式)、通信插座(用于计算机下载数据)及相关配套软件组成1 纽扣式信息钮是一个电子记忆芯片，被密

31、封在防蚀不锈钢底座中，为方便识别，对每个信息钮进行编号，每个信息钮的唯一编号就是其的识别代码。具体巡视流程为：在现场，巡视人员用手持式巡视仪接触设备对应的信息钮，若识读成功(声光提示)，则将该设备识别代码读入巡视仪，同时巡视仪内置时钟记录时间与其构成有效的巡视数据，在巡视仪中存储。之后与人工巡视阶段一样，将巡视结果即设备的运行情况添加到巡视记录卡。巡视人员将巡视记录卡和巡视仪定期上交，管理人员通过计算机内的软件将巡视仪中的巡视数据读入管理主机中，然后将巡视记录卡内容手工录入管理主机。由此，所有的数据都存储在主机中，根据预置的考核标准进行统计、分析、处理、报表制作、打印输出，为管理人员提供考核依

32、据。该系统有机结合了计算机技术与信息采集技术，提高了巡视工作科学化及规范化水平，确保巡视人员能巡视到位。但是，它仍存在一定缺点：第一，巡视仪(手持式)存储信息量少，且界面没有实现可视化，因此仅实现了如日期时间、工号等部分信息的自动录入。部分重要信息，如巡检卡上的设备缺陷内容，仍采用原始方法录入，巡视人员操作起来不方便。因此它并未解决人工巡视方式第7、8 条问题。其次，由于每次巡视时，数据采集需要巡视仪和信息钮接触，大大降低了仪器的使用寿命。1 3 3 设备巡视系统智能化随着科技进步，数据采集器得到进一步更新，并且由于加入了许多新的功能，很快被引入到设备巡视管理系统中。这种数据采集器数据存储量大

33、，可实现人机交互，巡视人员通过巡视仪可获得更多的信息，方便使用。由于它自动识别设备条码，读取数据不需接触，从而延长了仪器使用寿命。智能化设备巡视系统由管理计算机、在工作现场安装的设备条码、数据采集器即手持巡视仪、通信插座(用于计算机下载数据)及相应配套软件组成1 6浙江大学工程硕士学位论文绪论这个阶段的巡视流程与半自动化阶段基本相似，但实现了全自动化地采集和上传数据，巡视人员只需在数据采集器上进行一些简单的数字录入操作或选择即可，不再需要在巡视现场手工填写巡视检查记录卡；在管理计算机端基本上实现了智能化，巡视结果也不再需要手工录入。与半自动化阶段相比，智能化阶段有了很大地改进。但是，这种基于条

34、码的巡视系统在实际应用中还存在一定问题，例如：手持式巡视仪对条码标签表面印刷的清洁度及完整性要求特别高，常年处在外界的条码标签尤其是户外设备条码标签经常由于其外部的污浊或磨损而无法识别，而且手持巡视仪界面单调，功能单一，屏幕太小，在使用中仍然不是很方便。1 4 课题的提出设备巡视及缺陷管理工作一直以来都是变电站运行管理工作中的重点和难点，而巡视不到位以及缺陷统计则是巡视及缺陷管理工作中存在的主要难题；这些问题主要体现在：1、巡视人员责任心好坏不一，设备巡视面广量大，缺陷描述量化问题，巡视人员到位情况考核等问题无法核实。2、巡视人员业务水平参差不齐，现场没有统一的标准可参照，只凭经验判断。3、在

35、巡视的周期内产生大量缺陷报告，且伴有重复性缺陷报告，无法靠人力进行分类整理，不能提供科学依据消除缺陷。4、每次巡视不一定是同一个人，巡视产生的报告内容是五花八门，对同一种缺陷也没有统一地描述，上层管理人员对缺陷的类别无法判断，安排处理更难。5、缺陷记录靠人工誊写的工作量大，缺陷设备的巡视效率降低，而且纸质报告书不易保存；人工纸质记录，在繁杂的数据分析统计方面，也因为效率低、繁琐也不利于实际工作。影响设备巡视质量的因素是多方面的，既有主观的也有客观的。如巡视路线的规划、巡视工具、巡视时间的安排等客观因素及巡视人员的责任心、技术水平和管理制度等主观因素都可能影响设备巡视的质量。针对目前存在的不足，

36、本文提出采用变电站设备智能巡检系统，实现管理规范化、手段信息化、分析科学化。7浙江大学工程硕士学位论文R F I D 技术概述第2 章R F I D 技术概述2 1 概述R F I D 是英文”R a d i oF r e q u e n c yI d e n t i f i c a t i o n”的缩写，中文称为无线射频身份识别，是一种非接触式自动识别技术。最简单的R F I D 系统是由电子标签(T a g)、阅读器(R e a d e r)和天线(A n t e n n a)三部分组成，如图2 1 所示。电子标签由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信；阅读器用

37、于读取或写入电子标签信息；天线起到在电子标签和阅读器间传递射频信号的作用b 1。R F I D 工作流程：1 通过阅读器天线发射出某种频率的射频信号；2 在进入天线工作区域时，电子标签产生感应电流，从而获得能量，电子标签被激活，电子标签通过卡内置发送天线将自身编码等信息发送出去；3 电子标签发送的载波信号被系统接收天线接收，再通过天线调节器传送到阅读器，阅读器对其进行调节、解码。其基本原理是利用射频信号和空间(电感或电磁耦合)传输特性，实现对目标的自动识别。自动识别技术在众多的领域得到了推广和应用，常见的自动识别技术有：条形码技术、I C 卡、射频识别技术等。下面对上述几种自动识别技术进行简单

38、介绍和比较。图2 1R F I D 系统示意图8浙江大学工程硕士学位论文R F I D 技术概述(1)条形码技术条码是由一组规则排列的条、空以及相应的数字组成。这种条、空组成的数据编码可以供条码阅读器识读，而且很容易译成二进制数和十进制数。这些条和空可以有不同的组合方法，构成不同的图形符号，即各种符号体系(码制)，适用于不同的应用场合。目前使用频率最高的几种码制是E A N 码、U P C 码、3 9 码、交叉2 5 码、E A N l 2 8 码和一种新的条码编码形式二维条码。条码成本较低，适用于需求量大且数据不必更改的场合，例如商品包装上(2)I C 卡I c 卡现在的使用越来越广泛，像医

39、保卡、I c 卡电话机等收费系统都广泛地应用了这项技术。实际上，I C 卡是一种具有一定的数学计算能力数据存储系统，使用时，I C 卡插入阅读器，I C 卡通过阅读器提供的定时脉冲及电流读写数据。I C 卡分C P U 卡和存储器卡两种，C P U 卡顾名思义，实际上是包含了一个微处理器，此外还有一个分段存储器(R O M 段、R A M 段和E E P R O M 段)，通过微处理器对存储器的操作来完成数据存取；而存储器卡对存储器(大多是一个电可擦除的只读存储器E E P R O M)进行数据存取则采用时序逻辑电路。接触式I C 卡具有以下优点：安全性高；存储量大，便于应用，方便保管；I C

40、 卡防磁，防一定强度的静电，抗干扰能力强，可靠性比磁卡强，使用寿命长，可重复读写1 0 万次以上；I C 卡的价格较高。(3)射频识别技术射频识别系统是非接触式自动识别技术之一。该技术与I C 卡有密切联系，数据存储在电子标签中，但是电子标签与阅读器之间的数据交换以及电子标签的能量供应通过磁场(低频)或电磁场(高频)接通，读写数据不需要电子标签和阅读器的直接接触，实现自动识别且不易损坏，可识别多个射频标签及高速运动的标签，操作简单快捷。射频标签不怕油渍、灰尘污染等恶劣环境，短距离的射频标签可以在这样的环境中替代条码。9浙江大学工程硕士学位论文R F I D 技术概述几种自动识别技术参数比较如表

41、2 1 所示：表2 1 自动识别技术参数比较数据量读取速度距离抗污能力方向位置被复制技术种入影响修改慢，条形码技术1-10 0 B5 0 c m很严重很小复制约4 秒慢，I C 卡1 6-6 4 K接触可能按方向插入不可能约4 秒射频识别1 6-6 4 K快，没有技术约0 5 秒影响没有影响没有影响不可能2 2R F I D 的分类根据不同的分类标准，R F I D 有以下几种分类：(1)按标签获取能量方式划分射频电子标签获取能量有三种方式即卡内电池供电、接受射频能量转化供电和卡内电池激活系统后接收射频能量转化供电。R F I D 系统对应标签获取能量方式分有源、无源和半有源系统。由于R F

42、I D 有源系统的标签由自身卡内电池供电，所以有较高的工作能量，可达几十米甚至上百米的较长的识别距离，但是标签体积大、成本高而且寿命很有限，在恶劣环境下工作也不适合。R F I D 无源系统标签利用直流电源为卡内电路供电，直流电源由接收的射频能量转化，而且能量接收是利用波束供电技术，无需电池，虽然体积小而重量轻，寿命长，对环境要求相对较低，但是这种标签识别距离是几十厘米到数千厘米，相对较短。而半有源系统则是综合两者优点，激活系统采用电池供电，标签的工作模式采用无源模式。(2)按阅读器发送频率划分阅读器发送无线信号时所使用的频率称为R F I D 系统的工作频率，分低频、中频和高频三种。低频系统

43、一般指其工作频率小于3 0 M H z，典型的工作频率有：1 2 5 k H z、2 2 5 k H z、13 5 6 M H z 等，这些频点应用的射频识别系统一般都有相应的国际标准予以支持。其基本特点是电子标签的成本较低、标签内保存的数据量较少、阅读距离较短、电子标签外形多样(卡状、环状、钮扣状、笔状)、阅读天线方向性不强等。高频系统一般指其工作频率大于4 0 0 M H z，典型的工作频段有：8 6 9 5 M H z、9 1 5 3 M H z、2 4 5 G H z，5 8 G H z 等。高频系统在这些频段上也有众多的浙江大学工程硕士学位论文R F I D 技术概述国际标准予以支持

44、。高频系统的基本特点是电子标签及阅读器成本均较高、标签内保存的数据量较大、阅读距离较远(可达几米至十米)，适应物体高速运动性能好，外形一般为卡状，阅读天线及电子标签天线均有较强的方向性，但是对金属等可导媒介完全不能穿透。(3)按系统数据调制的方式划分按R F I D 系统数据调制即标签的数据交换方式分为主动式、被动式和半主动式。主动式的R F I D 系统也是有源系统，有障碍物时适合采用主动式射频卡，识别距离可达3 0 米。因为标签用自身射频卡的能量向阅读器主动发送数据，阅读器接收到的信号只需穿过障碍物一次。被动式R F I D 系统调制信号利用阅读器发出的载波，标签天线和线圈产生电能。标签一

45、旦进入阅读器工作区域，标签线圈通过天线接收特定频率电磁波产生感应电流供电，读写器的能量须穿过障碍物两次，能量损失较大。半主动式R F I D 系统自带电池，负责对标签内部电路供电，而不向阅读器主动发送数据。阅读器的能量激活标签，标签传送数据通过反向散射调制方式。(4)按标签内存储器划分电子标签内存储器分三种，即只读卡(r e a do n l y)、可读写卡(r e a da n dw r it e)；可读写卡又可以分为一次写入多次读出卡和多次写入多次读出卡(W O R M)。只读卡式标签一般由只读存储器(R O M)、随机存储器(R A M)和缓冲存储器三部分组成，标签内的信息在集成电路生产

46、时即将信息写入，以后不能修改，只能被专门设备读取；可读写卡除了具备只读卡存储器外，另外还包括非活动可编程记忆存储器，将保存的信息写入其内部的存贮区，需要改写时也可以采用专门的编程或写入设备擦写。除了存储数据功能外，在适当条件下，还允许数据多次写入，这种卡就是多次写入多次读出卡。按成本高低依次为，可多次写入多次读出卡、一次写入多次读出卡，只读卡。(5)按通信工作时序划分标签和读头之问通信工作时序即工作次序，也就是说，标签要么被阅读器主动唤醒，要么标签向阅读器主动发信，自报家门针对不同形式的标签，采用方式不同，无源标签，一般是阅读器主动唤醒；多标签同时识读时，标签主动发信浙江大学工程硕士学位论文R

47、 F I D 技术概述或被唤醒方式均可行当然，多标签同时识读也只是个相对概念。阅读器主动唤醒标签方式下，先对一批标签发间隔指令，隔离其识读范围内的多个电子标签，指定其中一个标签处活动状态以便与阅读器建立无冲撞通信，该次通信完成阅读器向该标签发出休眠指令，然后向另一新标签执行无冲撞通信。标签向阅读器主动发信方式下，标签随机地反复地发送其识别I D，阅读器正确识读不同的标签在不同的时间段的发信。从而完成多标签同时识读。2 3 小结本章系统的介绍了自动识别技术，分类比较了几种常见的自动识别技术，最后介绍了R F I D 射频识别技术，并按其工作方式进行分类比较。较之其它几种识别技术，在变电站设备巡视

48、作业应用中，R F I D 射频识别技术具有自身优势，更适合。1 2浙江大学工程硕士学位论文电子巡视管理系统的开发第3 章电子巡视管理系统的开发3 1 系统建设目标在现实工作当中，通过不断跟踪分析我们不难发现，面对电力系统巡视管理当中存在的种种问题，使用传统的手段加强对巡视工作的监督和管理需要投入很大的人力和时间来开展工作，而且最终对于改善巡视工作的实际效果意义不大。电子巡视管理系统采用最新移动计算技术和信息识别技术，结合数据库技术，旨在解决传统巡视方式当中存在的弊端和问题，达到以下目标：(1)实现巡视过程的可控、在控巡视管理系统采用先进的R F I D 系统，利用其特定的电子识别代码，实现对

49、生产现场巡视区域、设备位置的描述、定义，在系统中建立起唯一的对应关系，杜绝巡视人员不到位、作业报表杜撰、任意修改等漏洞；具有抗电磁干扰、耐腐蚀等特征，在工业现场应用的可靠性、方便性远胜于其他形式。(2)巡视工作标准化系统参照国家电网公司下发的(变电站巡视作业指导书开发而成，针对现场的不同设备编制详细的、标准的巡查计划，规定不同设备的标准缺陷。这样，巡视人员在巡视工作中有了具体的巡视规范和巡视标准，主要缺陷采取选择录入，操作简单、方便，速度和准确性远高于手工录入，保证工作人员的巡视效果。(3)生产管理一体化通过调用原有的设备台帐和设备编码，将巡视结果包括缺陷数据直接提供给生产管理系统使用，把生产

50、运行、设备维护、设备检修等诸多部门的业务紧密联系起来，形成一套完整的闭环管理系统，随时直观反映电力设备的修改、维护等状况，保持设备资料信息完整、统一、规范，实现巡视资料信息化和生产管理系统的一体化。此外，企业的各级管理人员和技术人员可以对历史巡视记录做各种比较分析，改善运行方案和检修方案，提高经济效益。3 2 系统设计原则考虑到系统开发背景、用户实际需求以及系统建设目标，变电站智能化综合管理信息系统的设计遵循以下原则：(1)先进性：基于最新的硬件构架和软件平台，当今最新应用的计算机、浙江大学工程硕士学位论文电子巡视管理系统的开发网络通信和嵌入式技术集成，保证了系统的整体先进性。(2)可靠性：选