基于RFID电子标签技术的电力监测系统

来源：天津市电力公司技术中心

2008年初，百年罕见的雪灾袭击中国南方大部分地区，电网设施遭到严重破坏，罕见的雪灾压断了高压电线，压塌了电塔，致使电力供给中断。以受灾严重的湖南电网为例，全省so kV3条线路(含联络线)停运1条，占so kV线路总数的3%。全省20kV277条线路停运34条，占2OkV线路总数的12%;全省220 kV变电站(含电厂升压站)1巧座，全停9座，占220kV变电站总数的8%。雪灾暴发后各地极力抢修，但恢复缓慢，暴露了中国电网建设的薄弱与明显不足。问题的关键在于相关部门对各级电网的监测工作不到位，不能及时准确的掌握电力设施的具体相关信息。
　　
当前，建立一套完整的电力监测体系是十分必要的。首先需要一种信息载体，以记录想要监测的电力设施相关信息。目前条形码的技术已是非常成熟，其应用已是无处不在，基于条形码的传统的商品包装和物流管理对人类的贡献是非常巨大的，但随着互联网在全球的普及，管理的自动化程度越来越高，条形码的某些特性已经不能满足现代网络时代的高自动化智能管理，而需要一种智能的电子标签取而代之，RFID射频无线电子标签的特点正好可以取代传统的条形码技术，电子标签的出现将给未来的电力电网监测系统提供一条新思路。
　　
I RFID电子标签概念及应用前景
　　
1.1 概念
　　
事实上RFID射频电子标签并不是现在才有的一种技术，这种技术实际在20 世纪80 年代已经出现，一直应用在某些特定的领域，如工厂自动化生产线，仓库中的物品管理或车站检票。只不过这种技术的日益成熟，以及形态越来越小，成本越来越低，越来越适用于作为信息载体了。
　　
RFID是RadioFerquencyldentification的缩写，即射频识别，射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象，并获取目标中的相关数据。
　　
1.2 前景
　　
雪灾后 的电网恢复工作十分艰难，尤其是江西和浙江，之所以艰难因为在进行电网建设初期，为了节约能耗，江西和浙江主网一些塔架都选择在山区，而山区气温低、风大，倒塔最严重。而且受当地地理自然条件限制，对损坏的电力杆塔的相关信息不能准确的掌握。因此也不能及时拿出灾后的修复方案，延误抢修时间。而应用RFID电子标签识别技术的电力监测系统可以帮助解决这一实质性难题。
　　
RFID标签被吸附在电力杆塔上，从杆塔建起的第一天到它报废，RFID标签就像身份证一样，记录其一切信息，包括编号，建成时间、日常维护、修理过程及次数，此外还可以记录杆塔相关地理位置和经纬坐标，以便构建基于GPS的电力网分布图。带有RFID终端询问式读写装置的直升飞机可以从空中读取到杆塔的状况信息，以判断杆塔是否损坏、是否生锈，以及其详细地址。终端天线安装在直升飞机的腹部，并向下引出。
　　
2 可行性分析
　　
2.I RFID工作原理
　　
RFID电子标签分为被动标签(Pasisvetags)和主动标签(Activetags)两种。主动标签自身带有电池供电，读/写距离较远同时体积较大，与被动标签相比成本更高，也称为有源标签。被动标签由阅读器产生的磁场中获得工作所需的能量，成本很低并具有很长的使用寿命，比主动标签更小也更轻，读写距离则较近，也称为无源标签。有源标签因为其长距离识别的优势，主要应用于大型的高速运动物体的标识的识别之上，这里所说的电力杆塔上使用的就是主动式UHF超高频RFID标签，其频段在860MHz一96() MHz之间，以保证直升飞机能在空中50m之外与RFID标签保持正常通讯。
　　
2.2 RFID电子标签识别系统的构成
　　
一个真正的RFID电子标签识别系统至少应包含电子标签、阅读器、数据处理和存储的设备以及系统软件。
　　
(1) RFID电子标签(Tag):，每个标签具有唯一的电子物品编码，附着在物体上标识目标对象;
　　
(2 )阅读器(Raeder):读取(有时还可以写人)标签信息的设备;
　　
(3)天线(Antenan):在标签和阅读器间传递射频信号。它一方面给无源的电子标签提供电能，另一方面也通过它接收电子标签上发出的信息，它也可向电子标签发射写入的信息。另外在每个电子标签上也有其自已的微形天线。
　　
RFID电子标签由天线和专用芯片组成，天线是镀在塑料片基上的铜膜线圈，在塑料基片上还嵌有体积非常小的集成电路芯片(现在已经只有芝麻粒大，还可更小)，在这个集成电路芯片中有高速的射频接口，控制单元，EEPROM三个模块组成。
　　
RFID电子标签技术与条形码(Bacrde)e技术相比其优势在于:
　　
1)不需要光源，甚至可以透过外部材料读取数据;
　　
2)使用寿命长，能在恶劣环境下工作;
　　
3)读取距离更远;
　　
4)可以写人及存取数据，写人时间快;
　　
5) 标签的内容可以动态改变;
　　
6)能够同时处理多个标签;
　　
7)标签的数据存取有密码