電纜附屬信息可溯源設備關鍵技術研究與應用

(深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引言

10kV配網電纜線路覆蓋面大、電纜網絡復雜、現場環境特殊，計劃檢修和故障搶修工作量大，電纜上下連接關系基本依靠目前使用的標牌來查看。電纜線路錯綜復雜，要依據幾個電纜掛牌找出電纜的信息非常耗費時間，而且有時因前期施工的原因漏掛電纜標示牌或電纜標示牌懸掛錯誤，導致電纜維護搶修時出更大事故。目前使用的電纜牌內容過于簡單，只有編號、起點、終點、規格等簡單信息、對電纜網絡關系、維護人員、時間、電纜廠家信息都沒有記錄，在這種情況下，電纜維護起來就很耗時耗力，有時要借助檢測儀器工具，調閱電纜施工圖紙來完成維護搶修工作，效率低下。

1 具體的實施方案

1)研制電纜附屬信息可溯源設備，外形設計圖如圖1 。包括編輯操作觸摸顯示屏及噴碼出口。

圖1 便攜式噴碼打印設備外形結構

2)電纜附屬信息可溯源設備的硬件設計與開發。硬件主要由電源管理單元、供墨系統、觸摸顯示屏、CPU單元、噴頭5個部分組成。

CPU核心控制片采用美國TI公司 AM3358 工業級CPU、Xilinx公司 Spant6 工業級FPGA，AM3358主頻600MHZ，溫度范圍：-40 to 105，跑Linux、WinCE、QNX操作系統，操作系統選擇范圍廣。主要應用在對人機交互要求較高的場合，600M主頻已經非常流暢，AM335X系列器件擁有ARM Cortex-A8內核的高性能、低功耗特性，低功耗特性用于對功耗敏感的手持設備非常關鍵。可延長設備使用時間；同時提供3D圖形加速和關鍵外設的集成，可滿足各種應用需要，在各種工況的工業應用場合更加穩定可靠 抗干擾能力更勝一籌，主機采用Linux系統。

電源管理單元控制芯片采用窗體頂端。電源管理系統采用BQ40Z50-R2充電管理芯片，該管理芯片具有過壓、欠壓、過流、過熱保護功能，與CPU采用I2C通信方式，時時通信交互信息，保證設備的電源安全穩定可靠。電池組為3節18650鋰電池串聯，為該設備提供電源，其他穩壓芯片、慮波電容為CPU芯片、觸摸顯示屏驅動電路、供墨系統、噴頭提供合適的電源電壓。

采用MY500Q40AR-V6 5.0英寸彩色工業級觸摸屏體驗更佳，具體參數如表1。

表1 MY500Q40AR-V6 5.0英寸彩色工業級觸摸屏

噴頭采用TIJ2.5熱發泡噴頭，噴印精度為150DPI/300DPI/600DPI，噴印高度為最小噴印1 mm 最大噴印高度12.7 mm，可噴印材質為紙箱、塑料、金屬、板材、管材、石材、線纜、電子元件、汽車零配件、工業化工包裝、醫藥食品禮品包裝盒等，采用水溶性墨水，常用的顏色有黑色、紅色、黃色、藍色、綠色。采用自動識別墨水參數及記錄墨水余量，墨盒為RFID非接觸式芯片，與主控板通信。具有一定導電能力的墨水以一定的壓力注入噴嘴，噴嘴前端的壓電晶體在正弦波驅動電壓的作用下發生周期性的機械形變，對即將噴出的墨水產生擠壓，這樣，墨水在噴出噴嘴時，就被“預擠斷”。墨水在噴出噴嘴后進入充電電極內腔，這時墨流并沒有馬上斷裂為墨滴。墨水在充電電極內腔內飛行的過程中墨水受表面張力的作用逐漸斷裂為墨滴(斷裂位置與墨水壓力和正弦波驅動電壓大小有關)。這時，如果充電電極上有正電壓，在電場力的作用下，“預擠斷”墨水中的正電荷被排斥，負電荷被吸引，從而使斷裂處的墨滴帶上負電荷。飛出充電電極的帶電墨滴隨后進入由高壓板形成的偏轉電場。墨滴在電場中的偏轉角與墨滴的帶電量有關，帶電量打的墨滴在電場中偏轉的角度也大。最終，不同充電量的墨滴在移動的工件上形成圖案。

3)裝置的軟件系統設計與開發。電纜鋪設的設計圖紙目前都是采用施工人員打印出來參閱，對于緊急搶修維護來說也十分不方便，未來5G網絡的發展可將所有電纜的施工信息圖紙等存放到云端服務器，施工現場可以通過掃描電纜的二維碼調用相關的信息，查閱相對簡單方便，可節省時間和大量的紙張，為企業降低運營成本，且圖紙信息保存時間更長。所以需要一款后臺管理應用軟件，用于電纜信息的存儲管理，查閱，維保人員則隨時可以通過手機端軟件對電纜信息數據進行實時查詢。

綜合上述，計劃開發一款APP前端應用掃描軟件，掃描電纜上的二維碼信息，通過手機無線網絡轉至后臺服務器，調用電纜的信息。在服務器端架構一套服務器系統，手機APP或者網頁可以通過登錄方式訪問服務器系統中指定授權的指定數據。

服務器端配置信息。INTEL至強四核，最大支持2顆CPU/4 GB 1 333內存，8個內存插槽，最大支持32G內存/1×300 G熱插拔SAS硬盤(15 000轉)，獨立RAID卡，支持RAID1/5/最大支持6塊SAS硬盤/集成高性能Intel雙千兆自適應網卡，支持網卡冗余、負載均衡/集成顯示控制器/DVD光驅/鍵盤鼠標/標配625W單電源，80Plus認證/2個PCI-E G2 x8插槽，1個PCI-E G2 x8插槽(X4速率)，1個PCI-E G1 x4插槽，1個PCI 32/33 5 V插槽/6個 USB 2.0接口(2前4后)；1個VGA接口；1個串口；2個RJ45接口，帶寬要求：10 M以上獨享、獨立IP。

手機APP端界面。手機界面設置主要是分層次、菜單式設置，主要包含電聯的各種型號、施工日期等相關信息，同時設置分層授權密碼進入，確保敏感信息泄露。

網頁端界面。由于需要遠程進行維護與管理，因此遠程控制與顯示就成了必須要實現的功能，目前我們可以提供以下兩種方案實現：第一種方案是使用APP端進行控制，但是實現起來周期和難度相對較大，且針對不同平臺需要重新開發，優點就是登錄與操作方便；第二種方案是系統網頁界面的方式實現，這個實現起來相對較為容易，且可以跨平臺使用，不管是蘋果手機及平板、安卓智能手機及平板、微軟智能手機及平板以及普通筆記本電腦或者PC機平臺都可以登錄，而且不需要再次開發。

服務程序通常編寫成控制臺類型的應用程序，總的來說，一個遵守服務控制管理程序接口要求的程序 包含下面3個函數：①服務程序主函數(main)：調用系統函數 StartServiceCtrlDispatcher 連接程序主線程到服務控制管理程序。②服務入口點函數(ServiceMain)：執行服務初始化任務，同時執行多個服務的服務進程有多個服務入口函數。③控制服務處理程序函數(Handler)：在服務程序收到控制請求時由控制分發線程引用。(此處是Service_Ctrl)。

另外在系統運行此服務之前需要安裝登記服務程序：installService 函數。刪除服務程序則需要先刪除服務安裝登記：removeService函數。

2 電纜二維碼信息的耐磨實驗

依據GB/T6995.1-2008 電線電纜識別標志方法第1部分：一般規定的4.4.3及4.4.4規定如下：清晰度的要求：整個標志線上的顏色應保持一致，組合顏色中兩種顏色的分界線應保證清晰。標志線的顏色和標志帶上的標記應清楚可辨。牢度的要求：用汽油或其他合適溶劑清洗時，標志顏色應保持不變。

標志清晰度用目力檢查，當試樣表面受到污染不能辨認時，可用汽油或其他合適溶劑浸過的棉織物擦拭試樣表面；或者用潔凈的刀片切取試樣斷面進行檢查。標志耐擦性用浸過水的脫脂棉或棉布，輕輕擦拭10次，然后用目力檢查的試驗方法對二維碼牢靠度進行實驗測試。試驗結果見表2。

表2 清晰度及牢靠度試驗項目及試驗結果

從表2試驗結果來看，旁路電纜中間接頭電氣性能符合標準要求，能夠滿足現場長期安全可靠運行的需要。

3 結語

通過對電纜附屬信息可逆化查詢設備關鍵技術研究與應用，提出了配網電纜線附屬信息的信息化管理，采用二維碼標示到電纜上，利用手機APP與通信網絡連接后臺信息管理服務器，通過手機掃描二維碼即可查閱電纜的信息，資料詳實準確，比起目前的如標示牌、打印施工圖等方式方法簡便快捷了很多，是一線維護搶修的好幫手。電纜附屬信息可溯源設備，采用白色墨盒，手持式外觀造型，打印內容可以在設備上編輯，無需借助外部電纜直接完成，可現場直接調試打印，快速完成施工，印標識經過摩擦實驗驗證，可滿足國家標準要求。