張漢光，吳明朝，彭志彪

(廣東電網(wǎng)公司東莞供電局，廣東 東莞 523000)

安全工器具RFID讀寫系統(tǒng)的應(yīng)用

張漢光，吳明朝，彭志彪

(廣東電網(wǎng)公司東莞供電局，廣東 東莞 523000)

分析了當(dāng)前供電企業(yè)安全工器具的管理情況，根據(jù)射頻識(shí)別技術(shù)的原理研發(fā)出用于供電企業(yè)安全工器具的RFID讀寫系統(tǒng)，并進(jìn)行了實(shí)際安裝、部署和使用。該讀寫系統(tǒng)避免了因人工輸入或掃描而造成的錯(cuò)誤，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和工作效率。

安全工器具；射頻識(shí)別；閱讀器；安全隱患

0 引言

隨著社會(huì)對(duì)電力需求的不斷增加及電力工業(yè)的飛速發(fā)展，電力企業(yè)管轄的設(shè)備及工作量也越來越多，供電所承擔(dān)所屬供電區(qū)域10 kV及以下配網(wǎng)的運(yùn)行、維護(hù)、檢修、搶修等工作。目前大部分供電企業(yè)對(duì)工器具室的管理仍采用傳統(tǒng)的電力工器具倉庫管理方式，一般采用非自動(dòng)化、以紙張文件的方式來記錄及追蹤進(jìn)出的工器具。

隨著出入庫工器具種類和數(shù)量以及出入庫頻率的增加，傳統(tǒng)的電力工器具倉庫作業(yè)模式和數(shù)據(jù)采集方式已難以滿足快速、準(zhǔn)確的管理要求，嚴(yán)重影響了企業(yè)的運(yùn)行工作效率，成為制約企業(yè)發(fā)展的一大障礙。

1 工器具管理現(xiàn)狀

現(xiàn)有工器具室的管理存在以下幾個(gè)問題。

(1) 操作人員忘記填寫工器具的出入庫記錄，無法追蹤工器具的使用情況，容易造成工器具的損壞或丟失。

(2) 操作人員未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)工器具沒有進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，使用時(shí)很容易造成安全事故。

(3) 對(duì)工器具進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)，未提前提醒管理人員。

(4) 領(lǐng)錯(cuò)工器具，容易造成安全隱患及事故。

(5) 無法實(shí)時(shí)查詢工器具庫存數(shù)據(jù)及資料。

(6) 無法實(shí)現(xiàn)對(duì)工器具的試驗(yàn)合格率對(duì)比分析、損壞頻率分析及不同生產(chǎn)廠家工器具質(zhì)量分析。

2 RFID讀寫器原理

RFID(Radio Frequency Identification，射頻識(shí)別技術(shù))是一種無線通信技術(shù)。該技術(shù)可以通過無線電信號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，無需在識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。

無線電信號(hào)是通過調(diào)成無線電頻率的電磁場，把數(shù)據(jù)從附著在物品上的RFID電子標(biāo)簽上傳送出去，以自動(dòng)辨識(shí)與追蹤該物品。在識(shí)別時(shí)，RFID電子標(biāo)簽可以從識(shí)別器發(fā)出的電磁場中得到能量，不需要電池。RFID電子標(biāo)簽包含電子存儲(chǔ)信息，數(shù)米之內(nèi)都可以識(shí)別。與條形碼不同的是，RFID電子標(biāo)簽不需要處在識(shí)別器視線之內(nèi)，只需要嵌入被追蹤物體內(nèi)。

RFID讀寫器又稱為RFID閱讀器，包含有RFID射頻模塊(發(fā)送器和接收器)、控制單元以及閱讀器天線。

RFID讀寫器通過射頻識(shí)別信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，無須人工干預(yù)，可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)RFID標(biāo)簽，操作快捷、方便。RFID讀寫器有固定式和手持式，通過天線與RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行無線通信，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽識(shí)別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮鳌?/p>

3 安全工器具RFID讀寫系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

安全工器具RFID讀寫系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路是：采用RFID智能識(shí)別技術(shù)，對(duì)每個(gè)工器具粘貼RFID電子標(biāo)簽，通過固定式RFID讀寫器或手持式RFID讀寫器可自動(dòng)識(shí)別，并在系統(tǒng)中顯示此工器具詳細(xì)的臺(tái)賬資料(如名稱、編號(hào)、購置日期、生產(chǎn)廠家等)和試驗(yàn)記錄，同時(shí)可以自動(dòng)記錄每個(gè)工器具的出、入庫記錄，方便安全檢查人員及安全工器具管理人員檢查和管理。

該系統(tǒng)包括超高頻RFID標(biāo)簽、固定式RFID讀寫器、手持式RFID讀寫器及后臺(tái)服務(wù)端，其中超高頻RFID標(biāo)簽包括超高頻RFID硅膠標(biāo)簽及超高頻抗金屬RFID標(biāo)簽。固定式RFID讀寫器和手持式RFID讀寫器均與超高頻RFID標(biāo)簽、后臺(tái)服務(wù)端通信連接。

后臺(tái)服務(wù)端包括PC機(jī)和移動(dòng)終端，移動(dòng)終端包括平板電腦和手提電腦。后臺(tái)服務(wù)端主要通過軟件來控制RFID讀寫系統(tǒng)，其主要工作有：

(1) 為每一個(gè)工器具粘貼RFID電子標(biāo)簽并與軟件系統(tǒng)中的RFID電子標(biāo)簽編號(hào)關(guān)聯(lián)，形成工器具的唯一身份標(biāo)識(shí)，方便對(duì)工器具進(jìn)行信息化管理；

(2) 在工器具出入庫時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別并生成出入記錄；

(3) 支持導(dǎo)入不同檢測單位的檢測數(shù)據(jù)和電子版檢測報(bào)告，可在線實(shí)時(shí)查看工器具的試驗(yàn)情況；

(4) 提醒功能：工器具試驗(yàn)提前提醒、工器具過期提醒、工器具出庫時(shí)拿錯(cuò)工具提醒等，可最大程度避免因人為因素造成的隱患。

(5) 實(shí)時(shí)查詢工器具資料和臺(tái)賬信息；

(6) 統(tǒng)計(jì)、分析功能：不同試驗(yàn)周期的試驗(yàn)合格率對(duì)比分析、損壞頻率分析、不合格原因統(tǒng)計(jì)、不同生產(chǎn)廠家工器具質(zhì)量對(duì)比分析、各使用單位工器具使用頻率對(duì)比和工器具配置對(duì)比分析等功能，可為工器具采購選型、供應(yīng)商入圍、工器具安全使用管理等提供重要參考依據(jù)。

4 安全工器具RFID讀寫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

安全工器具RFID讀寫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框如圖1所示。圖1中的固定式RFID讀寫器安裝在工器具庫房的門口過道上，由外部供電，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)、出庫房工器具上的超高頻RFID標(biāo)簽進(jìn)行信息采集，并且通過RS232接口將信息錄入至后臺(tái)服務(wù)端進(jìn)行信息管理。另外，工作人員利用手持式RFID讀寫器，能夠隨時(shí)隨地通過移動(dòng)端查看工器具的基本信息、使用信息以及試驗(yàn)信息等。

圖1 安全工器具RFID讀寫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框

由于RFID讀寫器采用穿透性強(qiáng)的超高頻RFID讀寫系統(tǒng)，因此固定式RFID讀寫器和手持式RFID讀寫器可一次性讀取多個(gè)超高頻RFID標(biāo)簽，RFID讀寫系統(tǒng)能夠?qū)Υ笈客瑫r(shí)出、入庫的電氣安全工器具進(jìn)行記錄。通過使用RFID讀寫系統(tǒng)，能夠避免因人工輸入或掃描而造成的錯(cuò)誤，大大提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，不僅節(jié)省人力物力，還提高工作效率。

在工器具的應(yīng)用領(lǐng)域中，超高頻RFID標(biāo)簽根據(jù)工器具類型進(jìn)行分類，例如工器具是繩索類、桿類、鞋、衣服、毯和布類的，則采用超高頻RFID硅膠標(biāo)簽；工器具是金屬類、儀器類及其他類的，則采用超高頻抗金屬RFID標(biāo)簽。其中，硅膠標(biāo)簽為硅膠材質(zhì)，富有彈性，實(shí)用方便，可防水、防潮以及耐高溫，抗金屬RFID標(biāo)簽是利用特制抗金屬防水材料進(jìn)行封裝的。

5 安全工器具RFID讀寫實(shí)現(xiàn)功能

后臺(tái)服務(wù)端的軟件系統(tǒng)配合硬件實(shí)現(xiàn)安全工器具的管理，其實(shí)現(xiàn)方式包括工器具登記、工作計(jì)劃及工器具使用管理。

5.1 工器具登記

對(duì)采購或領(lǐng)用回來的工器具或設(shè)備進(jìn)行登記，記錄每樣工器具或設(shè)備的存放地點(diǎn)、上次試驗(yàn)時(shí)間、編號(hào)、類型、生產(chǎn)廠家、數(shù)量等信息，同時(shí)在每樣工器具或設(shè)備貼上RFID標(biāo)簽，并與軟件中RFID標(biāo)簽庫中的RFID標(biāo)簽信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，生成工器具的唯一性標(biāo)識(shí)。

5.2 工作計(jì)劃

通過軟件制定工器具的領(lǐng)用計(jì)劃，包括類型、編號(hào)、名稱、數(shù)量、領(lǐng)用人、歸還時(shí)間等。

5.3 工器具使用管理

工器具使用包括領(lǐng)用、歸還、借用及轉(zhuǎn)庫。

(1) 領(lǐng)用。當(dāng)工器具離開庫房門口時(shí)，軟件根據(jù)已制定好的工作計(jì)劃控制固定式讀寫器自動(dòng)讀取領(lǐng)用的工器具或設(shè)備資料，也支持通過手持式讀寫器自動(dòng)讀取領(lǐng)用的工器具或設(shè)備資料。軟件會(huì)自動(dòng)形成領(lǐng)用單，當(dāng)領(lǐng)用單中領(lǐng)用的工器具和工作計(jì)劃中列出的工器具不一致時(shí)，軟件會(huì)產(chǎn)生報(bào)警記錄，提醒管理者和領(lǐng)用者；同時(shí)，軟件也支持手工錄入。

(2) 歸還。使用完歸還已領(lǐng)用的工器具或設(shè)備時(shí)，當(dāng)進(jìn)入庫房門口時(shí)，軟件可以通過固定式讀寫器自動(dòng)讀取，也支持通過手持式讀寫器自動(dòng)讀取歸還的工器具或設(shè)備資料，然后形成歸還記錄。對(duì)于在軟件里沒有工作計(jì)劃或沒有登記領(lǐng)用單的工器具，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生報(bào)警記錄，提醒管理者和領(lǐng)用者。逾期未歸還的，系統(tǒng)會(huì)提醒相關(guān)人員，同時(shí)會(huì)同步修改工器具或設(shè)備的使用狀態(tài)。

(3) 借用。使用人員可通過軟件建立借用記錄單，當(dāng)工器具或設(shè)備離開庫房門口時(shí)，軟件會(huì)控制讀寫系統(tǒng)記錄工器具或設(shè)備的借用記錄，包括：借用時(shí)間、借用單位或人、借用工器具或設(shè)備名稱、數(shù)量等信息。借用后，會(huì)同步更新庫存和狀態(tài)。

(4) 轉(zhuǎn)庫。使用人員可通過軟件建立轉(zhuǎn)庫記錄單，當(dāng)工器具或設(shè)備在不同庫房之間轉(zhuǎn)移時(shí)，軟件會(huì)控制讀寫系統(tǒng)自動(dòng)生成轉(zhuǎn)庫記錄的詳細(xì)內(nèi)容，包括：轉(zhuǎn)移時(shí)間、轉(zhuǎn)移人、轉(zhuǎn)移工器具或設(shè)備名稱、數(shù)量等信息。

此外，后臺(tái)服務(wù)端的軟件系統(tǒng)還擁有其他輔助功能，如庫存數(shù)據(jù)查詢、工器具最低庫存預(yù)警、到期提醒、檢測數(shù)據(jù)或檢測報(bào)告管理、維修維護(hù)管理、統(tǒng)計(jì)分析等。

6 應(yīng)用效果

安全工器具RFID讀寫系統(tǒng)在南方電網(wǎng)某供電局進(jìn)行了實(shí)際安裝、部署和使用，RFID讀寫系統(tǒng)配合報(bào)警器裝置和后臺(tái)的管理軟件產(chǎn)生的實(shí)際效果如下。

(1) 對(duì)工器具進(jìn)行唯一性標(biāo)識(shí)和智能識(shí)別，系統(tǒng)可自動(dòng)產(chǎn)生工器具的出入庫記錄。

(2) 通過系統(tǒng)的后臺(tái)管理軟件對(duì)現(xiàn)有工器具的出入庫記錄、數(shù)量、類型、試驗(yàn)情況、生命周期等屬性進(jìn)行查詢，掌握工器具實(shí)時(shí)情況。

(3) 對(duì)多種情況進(jìn)行報(bào)警或提醒，如：工器具試驗(yàn)提前提醒、工器具過期提醒、工器具過期禁止使用、工器具出庫時(shí)拿錯(cuò)工具報(bào)警等，最大程度避免因人為遺忘造成的隱患。

7 結(jié)束語

安全工器具RFID讀寫系統(tǒng)用于供電單位，能夠適應(yīng)班組對(duì)工器具管理的要求，并能切實(shí)減輕基層人工工器具管理記錄檢查模式給人員帶來的負(fù)擔(dān)。它能保證工器具的合法使用與管理，提高工器具使用的安全性，減少系統(tǒng)在人機(jī)交互的局限性，方便一線工作人員快速并安全的使用工器具。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、易于使用以及可靠性和穩(wěn)定性高，可以在其他供電單位推廣運(yùn)用。

1 張 文，苗志國，石永峰，等．基于RFID和Zigbee的安全工器具全過程管理系統(tǒng)研究[J]．黑龍江科技信息，2014，18(32)：169-170.

2 賈 林．射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)及其在物流交通領(lǐng)域的應(yīng)用[J]．交通世界：運(yùn)輸車輛，2005，12(10)：50-53.

3 夏 宏，吳濟(jì)文．超高頻RFID讀寫器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2012，32(8)：2 369-2 373.

4 曾煉成，傅卓軍，沈 岳．超高頻RFID標(biāo)簽可重用倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]．計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2011，21(9)：153-155.

5 尹佳寧，徐 偉，王 兵，等．手持式超高頻RFID讀寫器天線設(shè)計(jì)技術(shù)綜述[J]．信息化研究，2012，38(1)：5-9.

2016-05-26。

張漢光(1976-)，男，技師，主要從事變電運(yùn)行和安全管理等工作，email：18928759192@189.cn。

吳明朝(1981-)，男，工程師，主要從事變電運(yùn)行和安全管理等工作。

彭志彪(1986-)，男，工程師，主要從事變電運(yùn)行和安全管理等工作。