RFID技術在輸變電工程建設中的應用

于昊 張君 張聰利 貢布多杰

摘要：在輸變電施工過程中利用RFID物聯網技術連接施工現場人員、機械設備和工器具，通過對RFID標簽的數據讀寫操作和數據分析，可以實現施工過程動態管控，可以避免施工過程中的安全問題，提升質量管理，實現一定的精益化、規范化施工。

關鍵詞：輸變電工程;RFID技術;電子圍欄;電子交底

引言

隨著電力基建的興起，輸變電工程建設與日俱增。輸變電工程施工現場作業點多，人員流動強，加之一些施工隊伍沒有形成安全文明施工習慣，常常導致作業票和施工現場不一致的現象，部分沒有經過安全技術交底的人會參與到施工中，這是十分危險的，對危險點及技術要點不熟悉而導致的事故案例比比皆是，依靠傳統管理模式無法保證管理效果。應用基于RFID射頻技術實現電子交底和施工工器具狀態監測的施工管理模式對于當前安全高壓態勢下的電力建設施工管理具有十分明顯的優勢，可以借助技術手段實現對人員、機械設備及工器具的實時管控，對規范施工管理，提高管理水平，提升工程質量具有重要的意義。

1 RFID技術的基本原理

RFID射頻識別是一種使用射頻技術的非接觸自動識別技術，具有傳輸速率快、防沖撞、大批量讀取、運動過程讀取等優勢。RFID系統主要由讀寫器（target）、應答器（RFID標簽）和后臺計算機組成，其中，讀寫器（target）實現對標簽的數據讀寫和存儲，由控制單元、高頻通信模塊和天線組成，應答器（RFID標簽）主要由一塊集成電路芯片及外接天線組成，其中電路芯片通常包含射頻前端、邏輯控制、存儲器等電路，供電原理可分為有源（acTIve）標簽、半有源（semiacTIve）標簽和無源（passive）標簽。基本工作原理是：標簽進入讀寫器發射射頻場后，將天線獲得的感應電流經升壓電路后作為芯片的電源，同時將帶信息的感應電流通過射頻前端電路變為數字信號送入邏輯控制電路進行處理，需要回復的信息則從標簽存儲器發出，經邏輯控制電路送回射頻前端電路，最后通過天線發回讀寫器。

2 RFID技術運用前期準備及技術應用研究

2.1 應用前期準備

在工程施工前編制策劃性文件，將RFID技術應用及管理作為項目部的一項整體工作進行部署，建立RFID技術應用組織架構，確定人員組織架構及職責劃分，確保實施、運行、維護等功能的實現。在項目建設中開展RFID技術應用培訓，編制RFID技術應用操作手冊，提升操作人員的應用水平，為RFID技術在項目中的應用做好人才準備。在硬件選擇方面根據需要分別采購頻段若干無源式射頻標簽和若干有源式射頻標簽;具備NFC功能的手機或PAD;若干個射頻讀寫器;若干個通信模塊;系統計算機一臺。在軟件方面需要編寫基于手機NFC功能的RFID標簽讀寫軟件和基于計算機系統的RFID技術操作系統和后臺數據庫。

2.2 應用研究

RFID技術的主要特性在于a.數據的快速讀寫功能。使用讀寫裝置可直接將信息讀取至數據庫內，同時可以快速、批量處理標簽，并可以將處理的狀態寫入標簽，供下一階段數據處理的讀取判斷之用;b.小型化和多樣化的形狀。RFID在讀取上并不受尺寸大小和形狀的限制，不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷質量。此外，RFID標簽也可往小型化與多樣形態發展，以應用在不同產品上;c.耐環境性。紙張一受到臟污就會看不到，但RFID對水、油和藥品等物質具有很強的抗污性。RFID在黑暗或臟污的環境中，也可以讀取數據;e.可重復使用。由于RFID的數據為電子數據，可以反復被覆寫，因此可以回收標簽重復使用。如被動式RFID，不需要電池就可以使用，沒有維護保養的需要;f.每一張RFID標簽碼對應唯一的ID，具有唯一性。

根據以上功能特點，可以在輸變電工程建設中應用RFID標簽碼的唯一性，將每一張RFID標簽指定唯一的人員、機械設備、工器具等，具有不可復制性;根據可重復使用特性用于機械設備、工器具檢修維保狀態的更新管理，用于人員角色和權限的動態管理;根據數據的快速讀寫功能可以在關鍵位置處設置讀寫裝置，用于人員及機械進出場管理與工器具出入庫管理。

3 RFID技術在施工管理中的應用

3.1人員管控

在建設項目實施前，在RFID系統中錄入項目全體人員信息，分配RFID標簽ID，根據人員角色在系統中設置權限。實現以下的人員管控：

3.1.1人員進出場管控。根據全員都具有唯一RFID標簽的特性，在施工出入口位置布置RFID讀寫裝置，可以在人員進出場時批量檢測所有人員信息，并形成出入場記錄，上傳至系統計算機中，可以實現員工工時統計和管理人員到崗到位情況監督的功能。

在高風險作業區域設置電子圍欄，可以檢查管理人員到崗到位管理情況，確保作業現場有作業監護，杜絕管理人員不到位造成的安全事故。

3.1.2實現電子交底和電子圍欄。首先根據作業內容，在施工區域設置RFID讀寫裝置，實現電子圍欄功能。電子交底是施工人員經過現場交底后由安全管理人員在RFID系統中輸入施工人員的交底信息，特征點包括：工作內容、工作區域、工作許可范圍、工作許可時限、是否確認交底等信息，施工人員意味著獲得了相應施工區域的進入權限，若未經交底或者不屬于該區域工作內容的施工人員則會被警告禁止入內。杜絕未經過交底及施工許可擅自進入高風險作業區域造成的人員傷害。

3.2機械和工器具管理

在施工準備階段對機械設備及工器具配置唯一的RFID標簽，并粘貼牢固，可以實現機械設備及工器具管控。

3.2.1機械設備及工器具出入庫管理。在工器具庫房門口設置RFID讀寫裝置，工器具出入庫過程中將自動檢測標簽，并形成記錄上傳至系統計算機。在施工出入口的RFID讀寫裝置，檢測機械設備的進出場情況。可以實現設備及工器具的精益化管控，降低工器具丟失風險。

3.2.2機械設備及工器具檢修維保管理。根據施工規范要求，為確保施工器具的安全、技術性能穩定，要定期開展施工器具的狀態檢修，和維護保養。根據RFID標簽的可重復讀寫特性，在管理人員完成檢修及維護保養后，用手持RFID讀寫裝置（如具備NFC功能的手機等）對施工器具上的RFID標簽進行狀態寫入，并根據機械設備及工器具管理標準規定的檢修及維保周期進行倒計時管理。可以在機械設備及工器具進出場、出入庫時通過RFID讀寫裝置自動讀取其檢修及維保狀態，當超出規定的維保周期后將予以告警提示，可以確保施工器具安全狀態及性能時刻處于可控狀態。

3.3 施工輔助管理

在工序待確認點、重要施工成品、待測點處粘貼RFID標簽，并使用手持式RFID讀寫裝置實現工序狀態等信息的寫入、讀出操作。如，在管理人員進行現場檢查時可用手持式RFID讀寫裝置對轉序區域的RFID標簽，進行轉序信息讀取操作，若未經過轉序許可將及時叫停下個工序施工，便于管理現場工序和分包人員行為，確保施工質量，實現為精益化施工管控。

4結語

在輸變電施工過程中利用基于RFID技術的物聯網技術連接施工現場人員、施工機械和工器具，利用電子圍欄技術和后臺數據庫分析，可以實現施工過程動態監控，有利于精益化、規范化施工，可以避免施工過程中的安全問題，提升質量管理，加強施工管理整體水平。

參考文獻

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[2]國家電網有限公司基建部.國家電網有限公司施工項目部標準化管理手冊（線路工程分冊2018年版）[M].中國電力出版社，2018.

[3]國家電網有限公司基建部.國家電網有限公司施工項目部標準化管理手冊（變電工程分冊2018年版）[M].中國電力出版社，2018.