射频识别技术在计量器具管理中的应用

前言 
RFID是射频识别技术的英文(Radio Frequency Identification)缩写，是20世纪90年代随着网络技术普及而被重新认识和得到普遍重视的一种自动ID识别技术，是一项利用射频信号通过空间耦合(电磁感应或电磁传播)实现无接触信息传递得到被标识物的ID信息达到识别目的物的技术。在大量的实物试验的基础上，通过理论论证和实际调整，本文提出了应用超高频射频技术来识别和管理计量器具的方法和技术。 

1 电力计量器具管理流程 
1.1国家电网公司计量器具管理模式要求 
自2000年以来，国家电网公司逐步走上了快速、可持续的发展道路；提出了“集约化、精细化、专业化”等现代化发展思路。要求对电能计量器具进行专业化、精细化管理。 
北京电力公司电力电能计量中心自2004年成立，同其他直辖市、部分网省公司的电能计量中心一样，负责北京电力公 司用于贸易结算及用于内部考核用计量器具的集中检定工作，并负责将检定合格的计量器具配送到属地供电公司。即要将几乎所有的计量器具进行集中首检和统一配送工作。鉴于这些计量器具分配去向不一致以及现代管理的精细化要求，需要将管理真正达到单元管理的层次即管理系统应确切纪录每具计量器具的整个生命过程和即时的存在状态。 
这就要求对每具计量器具的每一次操作或器具自身的每一次改变都要进行准确追踪和记录，以得到每具器具的全过程纪录，达到全生命管理的目的。 

1.2电力公司计量器具管理流程 
根据国网公司管理要求，各网省公司结合自己的计量管理实际都作了大量细致的改进工作。对于北京电力电能计量中心，目前每年大约有50万的检定工作（以后还会增加），为了达到器具的全生命信息管理为每具器具设置了“待到货-到货-库存待检-工区待检-……-报废鉴定-报废”等30多个状态，这些状态间的改变必须经过特定的操作，即对每具器具的任何一次状态改变都需要至少对器具进行一次识读确认。这对于50万器具的出入库、交接等都是必须的，同时也是相当麻烦的，如果是用手工录入或是逐一扫描方式都是不实用的。这要求我们找到一种能够快速、准确识读批次设备的方式。就是射频技术。 

2 射频识别技术在计量器具管理中的应用 
根据射频工作频率（阅读器发送无线信号时所使用的 

频率）的不同，RFID系统可分为低频、高频、超高频和微波系统。RFID系统频谱如图1所示。 
其中，中、低频工作的识别系统工作原理基本是电磁感应式，即变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律，如图2-a所示。典型工作频率：125kHz、225kHz和13.56MHz。典型识别距离为0-15cm。 
而超高频、微波工作的远距离识别基于电磁传播或电磁反向散射耦合（即雷达原理模型），依据的是电磁波的空间传播规律，如图2-b所示。典型工作频率：433MHz、915MHz、2.45GHz和5.8GHz。典型识别距离为3-10m。 

 超高频的应用主要是在860MHz～930MHz的频率范围。此类标签的数据存储量大，阅读距离较远，可为几米到十几米的距离。适应于高速运动的物体，主要应于用于物流管理、物品识别等领域。目前在欧美国家的应用较为广泛，国内的应用尚处于起步阶段。国际上应用标准主要为ISO 18000中第6部分中900MHz的射频识别技术．针对我们的器具实际应用场所和识读要求，我们选择此波段。 
计量器具射频识别系统的硬件部分与普通系统基本一致，只是为了保证群读效果，使用四个天线联合读取。如上图4所示，上下分布能够对应货箱的不同高度，读取方便,相对分布可以保证尽量少的遗留读取盲区。 
3.2 试验选型及效果 
为了更适合实际使用，在设计开发阶段我们模拟实际，进 

行了试验选型。首先，将选定频段的写入序列号信息的条码标签贴入实际的电能表样品内部，将电能表无方向性地平放入周转箱内，周转箱再依次摞放在一起推过射频识别门（如图4），看能够识别的数量。影响因素为：天线数量、天线位置、天线种类。 
为了达到读取效果，我们用一个阅读器配置4个天线，天线位置在理论和每次的实际试验中核实确实是图示效果最佳。下面试验是天线种类的选择，我们可选的为A品和C品（代表厂家名称），试验条件、试验数据结果如表2所示。 
因此，我们选择C读写器作为我们的预用设备。目前，模拟试验基本都能达到或超过预期效果，只待实际调试使用。 

4 应用前景及发展方向 
标准化是推动产品广泛获得市场接受的必要措施，但射频识别读取机与标签的技术仍未统一，因此无法一体适用。而不同制造商所开发的卷标通讯协议，适用于不同的频率，且封包格式不一。就目前看来，现在普遍使用的134KHz和13.56MHz频段因传输距离不够长而限制了阅读器和RFID标签间的传输距离，使得若干标签不能有效地被读取，而跨越UHF频段的最大问题是没有绝大多数的RFID系统和卷标供货商，以及设备无法相互支持UHF频段。因此，各公司、自动识别中心与国际标准组织都正致力于制订射频识别标签的标准，以求所有的标签能与任何读取机兼容。 
随着射频技术的广泛应用和标准化，相信射频设备及标签成本一定会大大降低，而且会因为其拥有的保密性和远距离识别性，必将使设备管理水平达到一个新的高度。