基于RFID的電力巡檢系統(tǒng)傳輸距離及抗干擾分析

岳萍

摘 要： 針對(duì)電力巡檢系統(tǒng)傳輸距離及抗干擾分析方法的分析效率低、對(duì)系統(tǒng)傳輸距離和抗干擾能力的優(yōu)化性能弱的問題。提出基于RFID的電力巡檢系統(tǒng)傳輸距離及抗干擾分析方法。通過對(duì)基于RFID的電力巡檢系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和巡檢流程進(jìn)行研究，確定方法的分析方向。傳輸距離分析方法依據(jù)系統(tǒng)電路中輸入線圈和輸出線圈的排列方式，給出電力巡檢系統(tǒng)的傳輸距離優(yōu)化函數(shù)。抗干擾分析方法根據(jù)系統(tǒng)傳輸通道受干擾情況，給出高、中、低三個(gè)等級(jí)的抗干擾分析方案，對(duì)系統(tǒng)中的正向傳輸通道使用中、高等級(jí)抗干擾方案，對(duì)逆向傳輸通道使用低等級(jí)抗干擾方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提方法對(duì)電力巡檢系統(tǒng)傳輸距離和抗干擾能力的優(yōu)化性能較強(qiáng)，并具備較高的分析效率。

關(guān)鍵詞： RFID； 電力巡檢系統(tǒng)； 傳輸距離； 抗干擾分析

中圖分類號(hào)： TN915.853?34； TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2017）12?0159?03

Abstract： Aiming at the low analysis efficiency of the transmission distance and anti?jamming analysis method of the electric power inspection system， and poor optimization performance of the system transmission distance and anti?jamming performance， a transmission distance and anti?jamming analysis method of the electric power inspection system based on RFID is put forward. The structure of the electric power inspection system based on RFID and inspection process are studied to determine the analysis direction for this method. The transmission distance analysis method is adopted to obtain the transmission distance optimization function of the electric power inspection system according to the arrangement mode of input coil winding and output coil winding in system circuit. The anti?jamming analysis method is used to achieve the high?grade， medium?grade and low?grade anti?jamming analysis schemes according to the disturbed condition of the system transmission channel. The medium?grade and high?grade anti?jamming analysis schemes are used for the forward?direction transmission channel of the system. The low?grade anti?jamming analysis scheme is used for the reverse?direction transmission channel. The experimental results show that the method has superior optimization performance for transmission distance and anti?interference ability of the electric power inspection system， and high analysis efficiency.

Keywords： RFID； electric power inspection system； transmission distance； anti?interference analysis

近年來，數(shù)字化領(lǐng)域發(fā)展迅猛，各行各業(yè)以及居民的用電量明顯增加，電力設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系著國(guó)家經(jīng)濟(jì)命脈，也與人們的生產(chǎn)、生活息息相關(guān)。如何合理解決電力設(shè)備故障、維持其穩(wěn)定運(yùn)行，是人們關(guān)注的重點(diǎn)[1?3]。基于RFID的電力巡檢系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力安全隱患，是保障電力設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。隨著科研組織對(duì)電力巡檢工作研究的不斷深入，人們逐漸意識(shí)到基于RFID的電力巡檢系統(tǒng)傳輸距離及抗干擾能力的重要性，對(duì)其分析方法的選擇也成為科研組織的重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容[4?6]。

1 基于RFID的電力巡檢系統(tǒng)

無線射頻識(shí)別技術(shù)是一種非沖突式的通信技術(shù)，能夠直接使用無線射頻信號(hào)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行特殊信息識(shí)別。基于RFID的電力巡檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)容量大、體積小，并且自動(dòng)化水平較高，可有效減少用工成本。圖1為基于RFID的電力巡檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

由圖1可得，基于RFID的電力巡檢系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分主要包括處理芯片和RFID手持終端。其中，電力設(shè)備射頻標(biāo)簽來源于被巡檢區(qū)域中的電力設(shè)備，RFID手持終端是巡檢人員在巡檢工作中使用的無線射頻終端，它具有攜帶方便、使用環(huán)境無限制的優(yōu)點(diǎn)；軟件部分包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和控制中心。

在電力巡檢工作中，電力設(shè)備射頻標(biāo)簽會(huì)被實(shí)時(shí)采集并自動(dòng)寫入到RFID手持終端中，RFID手持終端將對(duì)電力設(shè)備射頻標(biāo)簽進(jìn)行定位和巡檢時(shí)間的填制等處理。經(jīng)RFID手持終端處理后的電力設(shè)備射頻標(biāo)簽含有設(shè)備故障、故障產(chǎn)生時(shí)間、故障設(shè)備定位等信息，這些信息將傳輸?shù)教幚硇酒羞M(jìn)行分析。

2 電力巡檢系統(tǒng)傳輸距離及抗干擾分析

2.1 系統(tǒng)傳輸距離分析方法

2.2 系統(tǒng)抗干擾分析方法

基于RFID的電力巡檢系統(tǒng)擁有兩條傳輸通道，分別是電力設(shè)備射頻標(biāo)簽采集通道和RFID手持終端處理通道。所提基于RFID的電力巡檢系統(tǒng)抗干擾方法將電力設(shè)備射頻標(biāo)簽采集通道的方向標(biāo)記為正向傳輸，反方向的傳輸方向則為逆向傳輸。

根據(jù)第1節(jié)的描述，可知正向傳輸通道要長(zhǎng)于逆向傳輸通道，因此所提方法構(gòu)建出如圖2所示的系統(tǒng)傳輸通道干擾模擬圖。

由圖2可知，正向傳輸通道的距離較長(zhǎng)，因此比逆向傳輸通道更易受到干擾。干擾因素主要包括：不明身份人員對(duì)巡檢方案的非法變更、電力設(shè)備電子編碼的非法盜用、電力設(shè)備射頻標(biāo)簽的未授權(quán)復(fù)制、系統(tǒng)運(yùn)行流程的變更、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的信息泄露等。因此，應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)的信息存儲(chǔ)、通信傳輸以及巡檢方案的具體實(shí)施等方面進(jìn)行重點(diǎn)抗干擾設(shè)計(jì)。在信息存儲(chǔ)工作和通信傳輸工作中，應(yīng)維持信息的完整性和隱私性；在巡檢方案的具體實(shí)施工作中，應(yīng)維持實(shí)施流程的隱私性和準(zhǔn)確性。所提基于RFID的電力巡檢系統(tǒng)抗干擾方法將根據(jù)上述信息，在保證方法分析效率的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)抗干擾模型進(jìn)行構(gòu)建，如圖3所示。

由圖3可知，所提基于RFID的電力巡檢系統(tǒng)抗干擾方法的抗干擾模型給出高、中、低三個(gè)等級(jí)的抗干擾方案。低等級(jí)抗干擾方案包括密鑰驗(yàn)證和詢問機(jī)制，中等級(jí)抗干擾方案為真實(shí)ID保護(hù)，高等級(jí)抗干擾方案則是將兩個(gè)或兩個(gè)以上的低、中等級(jí)抗干擾方案進(jìn)行融合。通常，對(duì)基于RFID的電力巡檢系統(tǒng)中的正向傳輸通道使用中、高等級(jí)抗干擾方案，對(duì)逆向傳輸通道使用低等級(jí)抗干擾方案。

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

3.1 系統(tǒng)傳輸距離優(yōu)化性能驗(yàn)證

在電力巡檢系統(tǒng)傳輸距離優(yōu)化性能驗(yàn)證中，選擇GPRS分析方法和智能診斷系統(tǒng)分析方法作為本文方法的實(shí)驗(yàn)對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)先對(duì)未使用任何方法進(jìn)行優(yōu)化的基于RFID的電力巡檢系統(tǒng)的傳輸距離進(jìn)行采集，再對(duì)使用上述三種方法進(jìn)行優(yōu)化后的系統(tǒng)傳輸距離進(jìn)行采集，繪制成如圖4所示的曲線圖，并進(jìn)行對(duì)比。

由圖4可知，優(yōu)化前基于RFID的電力巡檢系統(tǒng)的傳輸距離隨輸入/輸出線圈半徑差值的增長(zhǎng)而下降，優(yōu)化后的系統(tǒng)傳輸距離則較為穩(wěn)定。在三種方法中，經(jīng)本文方法優(yōu)化后的系統(tǒng)傳輸距離下降現(xiàn)象明顯改善，并且傳輸距離比優(yōu)化前平均增長(zhǎng)15.3 m，證明本文方法對(duì)系統(tǒng)傳輸距離的優(yōu)化性能較強(qiáng)。

3.2 系統(tǒng)抗干擾能力優(yōu)化性能驗(yàn)證

在電力巡檢系統(tǒng)抗干擾能力優(yōu)化性能驗(yàn)證中，選擇5種能夠?qū)赗FID的電力巡檢系統(tǒng)產(chǎn)生較大程度干擾的干擾因素，使用第3.1節(jié)中的三種方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果如表1所示。

由表1可知，在GPRS分析方法和智能診斷系統(tǒng)分析方法的優(yōu)化下，系統(tǒng)均受到了不同程度的干擾。而在本文方法的合理優(yōu)化下，系統(tǒng)并未受到干擾，證明本文方法對(duì)系統(tǒng)抗干擾能力的優(yōu)化性能較強(qiáng)。

3.3 方法分析效率驗(yàn)證

對(duì)第3.1、3.2節(jié)中三種方法的分析時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表2所示。

對(duì)比表2中的數(shù)據(jù)可知，本文方法的分析時(shí)間非常短，表明本文方法具備較高的分析效率。

4 結(jié) 論

本文提出基于RFID的電力巡檢系統(tǒng)傳輸距離及抗干擾分析方法，其通過對(duì)基于RFID的電力巡檢系統(tǒng)進(jìn)行研究，給出系統(tǒng)傳輸距離分析函數(shù)，以及密鑰驗(yàn)證、詢問機(jī)制和真實(shí)ID保護(hù)等系統(tǒng)抗干擾分析方案。實(shí)驗(yàn)將本文方法與GPRS分析方法、智能診斷系統(tǒng)分析方法進(jìn)行對(duì)比，證明了本文方法能夠合理優(yōu)化電力巡檢系統(tǒng)的傳輸距離和抗干擾能力，并具備較高的分析效率。

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