基于物聯網的帶電作業工器具全生命管理技術研究

摘要：從物聯網技術入手，建立工器具全生命周期管理的物聯智能體系，采用高性能抗干擾RFID無源標簽實現工器具的全過程高效管控。介紹了基于物聯網的帶電作業工器具全生命管理方法，并對其應用效果進行了簡要分析。

關鍵詞：物聯網;帶電作業;工器具;全生命管理

1? ? 研究背景

隨著電網發展進入超高壓、大容量時代，電網的安全穩定運行成為社會經濟發展的重要保障。電力檢修是保障電力系統安全穩定運行的重要手段，而電力生產工器具是保證電力檢修作業安全高效的重要支撐，其性能的健康與否將直接影響作業效率和作業安全，影響電網的安全穩定運行。電力生產工器具存在問題，嚴重時可能造成人身傷害、大面積停電等電力生產事故，因此，電力生產工器具的有效管理對電網安全穩定運行及社會經濟發展有著重要作用。經調研發現，目前電力系統內對生產工器具的管理存在以下共性問題。

（1）管理手段落后，效率低，安全性差。工作模式完全依靠人力，過程資料、基礎數據記錄、追蹤參與的人多，工作量大，出錯率高，無法實時掌握工器具性能，甚至危及作業安全。

（2）智能技術不成熟，穩定性差，浪費嚴重。常見的智能系統為人+PC機模式，人在管理過程中占主導因素，基礎信息需手工采集，效率低;與系統相匹配的RFID標簽尺寸較大、內存較小，可靠性不足，極易出現誤掃、漏掃;抗電磁干擾能力弱，長期在強電場、強磁場中多頻次使用，標簽容易失效，甚至出現在高壓電場中由于RFID的擊穿損壞導致電力生產工器具損壞的現象。

（3）管理混亂，無法實現工器具的全生命周期管理。現階段的管理模式為人力結合紙質記錄來掌握工器具的動態，無法做到從購置到報廢的全生命周期透明化單品級管理和大數據統計分析，使得工器具實時性能缺乏有效的信息支撐，管理混亂失效。

2? ? 研究內容

（1）構建“無人值守”的新型智能化管理模式，如圖1所示，將人工參與降到最低限度。實現工器具數據信息批量采集，通過高效的管理手段實時掌握工器具的性能及使用情況，提高工器具日常管理效率，保障作業安全開展。

（2）實現“物聯AI”智能化技術，研發體積小、精度高、可靠的RFID無源標簽，使識別準確率達100%。研究RFID受強電場、強磁場的影響，使無源標簽可在強電場、強磁場中多頻次使用，實現工器具自動識別，通過整合射頻識別、智能分析監測技術，實現智能化庫房管理，提高管理精準度及效率。

（3）對工器具進行全生命周期的形跡化管理。有效、精準地對每件工器具性能進行實時監測，準確掌握每件工器具的全生命周期狀態，大數據統計分析工器具的生命軌跡，進而完成工器具性能的超前預測。

3? ? 系統設計

帶電作業工器具全生命管理方法如圖2所示，將RFID標簽綁定到對應的工具上，具體實施步驟為：將RFID標簽按照預設的規格通過繩子捆綁到工具上;在入庫時將RFID標簽和對應的工具進行同類型綁定。帶電作業工器具全生命庫房管理系統包括：入庫模塊、工作領用模塊、試驗領用模塊、報廢模塊、丟失模塊、在庫未通過試驗模塊和在庫通過試驗模塊。

4? ? 應用效果

基于物聯網的帶電作業工器具全生命管理庫房設計方案，是為替代目前庫房工器具管理較為原始的方式，實現庫房工器具高效快捷管理應運而生的無人化庫房管理方式。無人化庫房管理摒棄了傳統人力管理的低效、費時、數據傳輸不及時等弊端。

（1）數據質量高：研發了體積小、精度高、可靠的高性能抗干擾RFID無源標簽，通過RFID射頻設備對工器具進行掃描，可以使識別準確率達到100%，從而提高了數據的質量和準確性。

（2）高效：傳統的庫房管理模式，在作業人員出入庫時，都需要人為干預進行工器具的記錄與清點，降低了工作效率;而采用無人值守庫房管理，無需人為干涉，系統會全自動且快速準確地自動記錄并保存數據，大幅提高了工作效率。

（3）時效性強：無人化管理能夠實時傳輸數據，極大地提升了管理人員對庫房的監控與管理力度，并且由于實時采集上傳，數據的時效性也得到了極大的體現，可以更加準確地對工器具進行修繕，實現更加科學化的管理。

（4）集中化管理：所有的庫房工器具信息在入庫時全部上傳至云服務器，從而將傳統的數據集中起來，以利于管理員的統一管理，并實現所有工器具數據共享的機制。

（5）到期提醒：管理員只需通過系統界面簡單設置，就可實現工器具到期試驗和歸還時間提醒，只要臨近試驗和歸還時間，系統就會發出提示信息，從而保障了工器具性能以及財產安全。

（6）適用范圍廣：無人值守管理不僅可用于電力系統，還可用于很多其他傳統行業。

5? ? 結語

通過對工器具全生命周期管理的物聯智能技術開展研究，我們研發了高性能抗干擾RFID無源標簽;開發了智能化管理模式，實現了從單一識別到批量（數十件）識別的轉變，且識別準確率達100%;建立了從工器具購置到報廢的全生命周期透明化單品級管理模塊，并通過大數據對工器具全生命管理進行數據分析，實現了工器具性能的超前預測。

綜上所述，基于物聯網的帶電作業工器具全生命管理技術實現了工器具的全生命管理，提高了工作效率，規范了工器具管理，因而具備良好的推廣價值。

[參考文獻]

[1] 邢亞斌，羊紅光，張利民.超高頻RFID協議標準的發展與應用[J].河北省科學院學報，2010，27（2）：55-58.

[2] 谷卓，李書芳，曹坷.UHF頻段RFID射頻自動測試系統設計[J].電子測量技術，2009，32（10）：92-94.

[3] 褚慶昕，曾銳華.適用于多標準的超高頻寬帶RFID標簽天線[J].華南理工大學學報（自然科學版），2011，39（5）：1-5.

[4] 黃正望.電力系統安全工器具的現狀與管理[J].電力安全技術，2003，5（3）：4-5.

[5] 李寶民.供電企業安全工器具管理系統的研究與開發[D].保定：華北電力大學，2009.

收稿日期：2019-09-11

作者簡介：弓旭強（1990—），男，山西長治人，工程師，研究方向：帶電作業檢修。