基于RFID的电力设备动态缺陷管理系统的设计

引言

现代设备缺陷管理的科学思想和技术，已经从过去的设备事后维修、预防维修阶段，发展到今天的设备缺陷综合管理阶段。电力系统是技术密集、资产密集型行业，从而决定它的生产自动化水平高，对设备可靠性要求高，再加上

电力系统的所用设备种类繁多，操作项目繁杂，工作地点分布广泛，工作条件不一样，所以针对电力系统这个特殊行业，引入射频识别技术，可以提高设备的安全性和可利用率。RFID在电力系统设备缺陷管理的广泛应用，将会给缺陷管理方式带来重大变革。

1电力设备动态缺陷管理系统结构

为了更好地利用电力设备状态数据和防止电力设备缺陷管理中的疏漏，提出了基于RFID的电力设备动态缺陷管理系统。’系统如同为每一台设备配置一个REID的电子身份证，身份证的内容包括设备缺陷属性，如设备缺陷名称、存放地点、所处的状态等。类似于居民身份证中有标识人的名字、住所及婚否的状态。有了这个电子身份证，管理人员就可对设备的缺陷属性和有缺陷设备的状态等情况了如指掌。在大量设备更换地点维修时，不易造成管理混乱。

因为RFID标签的内容可以动态改变，标签可以重复使用，设备需检修时的ID号末位和设备已检修好的ID号末位可动态改变(如0代表有缺陷设备，1代表已修好设备)，以表示设备所处的状态，如果设备报废，其ID号可以转给新设备，最后用数据库的方式来管理电力设备状态的数据。硬件即数据采集器由RFID系统、LCD显示屏电路、网络通信USB接口、外扩RAM构成。该装置为软件分析设备运行趋势、绘出电力设备状态发展图提供了硬件基础，还可为运行和管理人员提供决策参考，以便及早发现设备缺陷，为电力设备安全运行提供保证。该系统软件部分为动态缺陷管理系统。建立缺陷设备及其状态的数据库，建立档案，根据设备状态数据，绘出电力设备状态发展图，分析设备运行趋势，以便管理和查询。系统采用主流的B／S结构，实现数据共享和设备状态检验的协同作业，形成设备动态缺陷管理系统。系统结构图如图1。

图1 设备动态缺陷管理系统结构图

2系统硬件设计

2．1数据采集器功能设计

首先，每个设备在入库前都配备ID识别标签，用以标识电力设备。操作人员携带数据采集器到目标设备前，扫描该电力设备标签，识别出其ID号，实现设备ID号自动抄人。装置可与计算机进行数据交换，这部分数据进入设备原始设备数据库。在设备有缺陷时，ID识别标签的内容可以动态改变，即随设备的状态而动态改变，实现设备缺陷输入，设备入库时的ID号更改为缺陷设备ID号或已检修的设备ID号。这部分数据进入缺陷设备数据库。设备名称和状态显示在LCD显示屏上，将数据保存到设备动态缺陷管理系统的数据库。利用此数据采集器设备可实现电力设备动态缺陷管理，而且可有效提高电力设备的利用率，还能减少事故发生。

2．2数据采集器原理图

将RFID系统、LCD显示屏电路、网络通信接口、外扩RAM等组成一个设备识别系统。数据采集器原理如图2。

图2数据采集器原理图

(1)LCD显示屏电路：显示设备入库编号，需检修设备编号，已检修好的设备编号。
　　(2)网络通信接口：用于向系统机传送数据，为设备的集中管理提供了方便。
　　(3)ID卡读卡电路：射频ID卡与解读器之间的天线耦合是电感耦合模式。
　　(4)外扩RAM：为数据的保存外扩一个存储器。

2．3解读器工作流程

解读器工作流程首先是根据ID卡寄存器的设定对发送缓存区中的数据进行调制得到发送信号，并通过解读器芯片中2个引脚驱动天线以电磁波的形式发送出去。读数据时，信号通过天线匹配电路送入解读器，解读器再将信号送入微控制器进行数据处理。解读器工作流程如图3。

图3解读器工作流程图

3系统软件设计

3．1系统软件架构

　　软件系统采用主流的B／S结构，它最大的优点是可以在任何地方进行操作而不用安装任何专门的软件，客户端零维护。系统的扩展非常容易，只要能上网，就可以使用。系统软件架构图如图4所示。

图4系统软件架构图

主服务器是整个系统的核心，由台帐管理、缺陷管理、评级管理、权限控制、数据库管理、工作流(Workflow)管理、缓存7个模块构成，并通过JDBC或JDBC—ODBC桥与数据库相连，而文件服务器则用来实际存放和管理档案，并且每个文件服务器都有自己独立的web服务器，这样，如果用户知道所需文件及所在文件服务器的URL，就可以直接通过http连接从该服务器的web服务器中获得，从而减少了主服务器的负担并增加了系统的柔性。服务器模块均采用JavaServlet(JSP)技术实现，在Servlet容器中运行。此架构混合了客户一服务器及web分布式服务2种体系结构，既保证了系统的服务质量，又保证了系统的可扩展性。

3．2软件功能实现

　　系统软件部分有设备属性输入、设备缺陷输入、设备缺陷分类、设备缺陷查询、绘出电力设备状态发展图5大功能。系统软件流程图如图5。

图5 系统软件流程图

动态缺陷管理系统首先由数据采集器抄人缺陷设备ID号，软件系统根据不同的缺陷形式，对紧急缺陷、重要缺陷、一般缺陷进行分类；缺陷查询可以实现日志查询、缺陷名称和现象的查询。

缺陷管理主要负责对设备的缺陷处理过程进行管理，及时发现缺陷，并在消除缺陷后，改变设备ID号，重新把设备的原始属性归于原始属性数据库。缺陷管理对设备缺陷的整个处理过程进行全程监控，并对设备缺陷进行分析并分类统计汇总，保证发电设备的安全运行。

4结语

(1)该电力设备缺陷管理系统为动态缺陷管理应用系统。采集的数据可动态写入RFID标签，随设备状态动态改变，根据设备状态发展图，判断设备状态运行趋势。

(2)该电力设备缺陷管理系统为软、硬件结合的网络管理应用系统。RFID技术和J2EE架构的有机结合，为设备缺陷管理提供高效的基础数据；构建动态设备缺陷管理网络平台，在无线射频识别技术和数据库技术基础上，实现设备缺陷管理的动态信息全方位支持。

(3)该电力设备缺陷管理系统为现代自动化管理应用系统。RFID的非接触、可同时读多卡等特性为电力系统设备缺陷管理环节提供安全、便捷、准确、实时的信息，规范设备缺陷的管理，降低事故发生率。