基于RFID的电能计量资产管理系统方案

基于RFID的电能计量资产管理系统方案

河南聚盛测控科技发展有限公司

1.概述

传统的电能计量资产管理方式一般依赖于非自动化，以纸张文件为基础的系统来记录、追踪管理；目前大多用到条形码实现计量设备的识别与管理；但效率都极其低下，随着电能计量资产数量的增加，极大地加重了管理人员的负担、人力资源的严重浪费，同时也增加了电能计量资产管理的难度，常常造成数据不及时，出错率高等问题。

电能计量设备包括各种类型的电能表、计量用电压、电流互感器及其二次回路、电能计量柜（箱）等。电能计量设备管理是指包括计量方案的确定、计量器具的选用、订货验收、出入库、检定、检修、保管、安装竣工验收、运行维护、现场检修、周期检定（轮换）、抽检、故障处理、报废的全过程管理。

电能计量设备管理的目的是为了保证电能计量量值的准确、统一和电能计量设备运行的安全可靠。电力系统各网省公司与各直辖市公司在电能计量设备方面，都有自己独特的管理手段。

就大多电力电能计量中心来说，采用的是“属地局需求→集中采购→集中检定→统一配送”的原则。为了达到设备的全生命周期的管理，每个设备均设定了“待到货→到货→库存待检→······→报废检定→报废”等诸多种状态，这些状态的改变均需要特定操作，即要对每个设备进行至少一次的识别操作。长期以来，电力系统使用的是传统的自动识别系统（如条形码）来管理电能计量设备，条形码的应用给电力计量设备资产管理带来了一定程度的便捷，但其本身还存在缺陷，如果标签被划破、污染或者脱落，扫描仪就无法确认目标；除此之外，目前每年有大量的计量器具的检定工作，其出入库、关口交接都是必须的。可想而知，工作量巨大，如果需要手工录入或利用条码扫描，都是不实用的。这就需要找一种快速、准确、批量识别批量设备的方式。

而目前被广泛应用于零售、物流行业的RFID（Radio Frequency Identification 射频识别）非接触式自动识别技术与条形码或其他方式相比具有很多优势：

1）RFID电子标签不易破损、数据可靠、使用周期长、有效通讯距离长；

2）可以定向或者不定向的远距离读取或写入数据，无需保持对象可见；

3）可以透过外部材料读取数据；

4）可以在恶劣环境下工作；

5）可以同时处理多个电子标签；

6）可以存储的信息量很大；

7）可以通过RFID标签对物体进行物理定位等。

正因为RFID技术有如此多的优点，所以，将它引到电能计量设备管理的工作当中，会大大提高获取电能计量设备信息的自动化程度，减少劳动量，提高工作效率。另外，电子标签在其他行业的广泛应用，也给我们提供了可靠的实践依据。

电子标签按照供电方式分为有源和无源两种，无源标签采用感应起电产生电流为其供电。作用距离相对有源较短，但免换电池，特别适合电力系统应用，也是目前市场应用的主流方向。电子标签按照频率分为低频（125K）、高频（13.56M）、超高频（915M）等。我们采用超高频无源电子标签，通过大量实验，这类标签，适合长时间粘贴在电力设备上，阅读距离5m左右，且群读效果优于其他频段。

根据电力电能计量中心的具体情况，我们设计了一套基于RFID的电能计量设备管理的解决方案，实现了计量工具的群体识别，使得库房、检定、配送等各环节的交接识别确认变得轻松，大大提高了电力计量中心的工作效率，同时，更高一层次的实现了电能计量资产的全生命周期的管理，对电能计量设备的运行状态跟踪，做到各项业务处理的独立性与业务流程的连贯性相统一，同SG186系统对接之后，做到数据共享性高，一致性好，使电力计量资产管理水平上升了一个新台阶。

2.系统架构

2.1 作业流程

在电能计量资产管理业务流程中，电能计量设备自采购入库到交付用户，基本上在仓库、配送室/分发室和检定室之间完成的。对于这种作业流程，我们利用RFID技术组建电能计量设备管理系统，对所有出入库的电能计量设备进行群体自动识别计数，完成基础数据的自动采集，并利用附设在其上具有唯一ID号的RFID电子标签

伴随该产品的全部生命周期，完成该产品生命周期中所有利用标示的管理活动。为此，我们针对于这个业务流程，进行了RFID设计规划，具体如下图：

2.2 数据流程

计量管理的主要业务是对各种新进、运行以及报废计量设备器具进行资产管理，对用户已经投入使用的电能表和互感器的运行状况进行管理，根据用户投入使用的电能表和互感器情况并结合国家电力公司电能表、互感器的使用周期进行轮换、校验以及抽检等计划管理，同时能对计量工作人员的档案数据进行管理、对各种数据进行统计分析，能满足计量部门的信息需求。

计量设备主要流转业务流程，如下图：

2.3 系统组成

系统主要由射频门、工控机控制系统和RFID手持终端构成。系统基本可以划分为三个子系统：

1）射频门识别系统

固定式读写器是固定安装在射频门上，完成群读、录入、识别、确认功能。阅读数量准确，无漏读，并且群读数量大。射频门内置的工控机系统与后台管理系统通过网络连接，实现群体录入功能，识别的计量资产信息直接进入数据库，并传入SG186系统。

2）手持式识别系统

利用内嵌RFID阅读器模块的工业级PDA，在周期性的现场校准和检定中，可以直接识别设备，可将检定的结果通过PDA的USB接口或网络方式直接转发到后台，不需再次手动录入。

3）后台管理系统

实现计量设备的日常出入库管理和日常工作记录。留有数据接口，实现和手持终端的数据交换，以及和SG186系统数据交换。

3.系统应用功能和特点

3.1 系统应用功能

基于RFID的电能计量管理信息系统功能可以分成三大部分、七个子功能模块来实现：基本信息管理模块、资产管理模块、运行管理模块、计划管理模块、查询统计模块、系统维护模块。各功能模块的具体功能详述如下：

1）基本信息管理模块

主要包括对电能表和互感器的生产厂家信息、型号信息等管理维护。

2）资产管理模块

主要对电能表和互感器等资产的入库、出库、电能表和互感器的检定、计量器具的报废管理。

3）查询统计模块

主要实现对各种状态计量器具的资产统计、各种状态电能表和互感器的查询、电能表和互感器定检的查询等。

4）系统维护模块

主要包括对系统用户的管理。通过建立用户密码识别体系，对所有的系统用户进行统一管理和分配其应有权限，保证系统安全稳定运行。

5）数据模块

主要包括与手持终端的数据通讯以及和SG186系统实现数据共享的数据通讯。6）手持终端模块

手持终端主要进行灵活的计量设备扫描，便于工作人员在各种情况下对设备进行扫描工作。

7）射频门模块

射频门主要作用是对加贴RFID电子标签的电能表及其它计量资产进行批量识别，从而代替传统的单条码识别。射频门利用性能稳定、能够长时间可靠运行的工控机作为服务器，协调外设工作，能与后台管理系统对接，将射频门批量识别功能应用于计量出入库业务中。

3.2 系统构成

根据工作流程中需求，电能计量设备管理系统包括三大部分，分别为计算机后台管理系统、手持终端系统、射频门相关系统。功能模块设计图如下：

3.3 智能封印手持终端

智能封印手持终端系统是一个运行Microsoft Windows Mobile的Pocket PC，该Pocket PC装备有RFID扫描设备，用于扫描计量设备电子标签。

该手持终端系统运行有计量设备资产管理软件，该管理软件具有数据库，能对设备信息的出入库、报废、送检信息进行设置和查询。

3.3.1系统管理

主要对操作员信息进行添加、删除，密码修改。

3.3.2设备扫描

对电能计量设备上的RFID标签进行扫描，根据界面上选定的出入库、报废、送检等操作进行设备的扫描操作，手持设备会将此设备的信息保存进手持设备的数据库中，在完成工作后，将数据传输至后台软件，即可查看到相应电能计量设备的所处状态。

3.3.3数据查询

对手持终端内存储的信息进行查询，包含已出入库设备信息，送检设备信息，报非设备信息，可根据编号查询，也可根据扫描时间查询。

3.3.4数据接口

手持终端内存储的数据接口导入到计算机后台管理系统，本系统可以查询到各设备出入库、送检、报废等信息。

3.4 系统特点

1）在电能计量设备管理中引入电子标签技术是对用电管理信息系统的延伸和扩展，

每个电能计量设备都将由一个电子标签唯一标识，是电能计量设备资产管理的依据。2）利用射频门或识别室的形式，实现数以百计电子标签通过识别区被全部读出，数据读取正确率达100%。实现出入库的自动复核，大大提升出入库速度，降低计量中心的劳动强度，精准的库存管理，增强计量中心的周转、分配能力，降低损耗和调节成本。

3）建立基于超高频电子标签的设备资产管理系统（与SG186系统接口）。

4）在现场检定设备，可以携带手持终端识别设备，随时将检定结果转发给后台。