占永紅+吳麗莎+李芳+王淋漓+張凱

摘 要 本文介紹了NFC技術(shù)，以及基于NFC技術(shù)開發(fā)電力智能巡檢系統(tǒng)的設(shè)計方案和業(yè)務(wù)流程，采用開放式結(jié)構(gòu)設(shè)計和模塊化功能設(shè)計原則，實現(xiàn)集NFC標(biāo)簽登記、數(shù)據(jù)采集、內(nèi)容錄入、NFC巡檢數(shù)據(jù)實時上傳、記錄管理、查詢統(tǒng)計以及報表分析等于一體的智能化管理系統(tǒng)。節(jié)省了電力日常巡檢的成本，也提高了巡檢的工作效率。

【關(guān)鍵詞】NFC技術(shù) 電力巡檢 設(shè)計方案 業(yè)務(wù)流程

1 概述

1.1 現(xiàn)狀分析

長期以來，電力行業(yè)設(shè)備或設(shè)施巡檢方式主要以人工巡檢為主，其他方法為輔，故障、缺陷、隱患等安全信息上報一般通過紙質(zhì)文檔或者打電話方式上報，巡檢記錄也主要通過手工方式來管理，即以手工填表、手工統(tǒng)計為主，在實際巡檢工作中很容易受到氣候條件（如大雪、大雨等極端天氣）、環(huán)境因素（巡檢點地處偏遠(yuǎn)或交通不便）、巡檢工作人員責(zé)任心等多方面因素的影響，導(dǎo)致實際的巡檢質(zhì)量無法保證，也容易導(dǎo)致巡檢過程中極易出現(xiàn)漏記漏統(tǒng)或弄虛作假的情況。同時，對反映運行狀態(tài)和設(shè)備設(shè)施可能存在隱患或缺陷等的信息得不到及時反饋，隱患或缺陷不能及時發(fā)現(xiàn)，處理不及時，可能引發(fā)嚴(yán)重的電力安全事故。另外，利用傳統(tǒng)的巡檢管理方法難以有效監(jiān)督巡檢人員，巡檢時玩忽職守現(xiàn)象時有發(fā)生。目前隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，智能化、自動化的巡檢方式也隨之發(fā)展起來，電子巡檢系統(tǒng)正在逐步取代過去傳統(tǒng)人工巡檢的方式。

目前的常見的自動化巡檢系統(tǒng)手持終端通常采用GPS智能手機(jī)或者巡檢棒，巡檢過程管理通過GPS定位或者巡檢棒掃描RFID標(biāo)簽實現(xiàn)，但GPS定位易受氣候及設(shè)備運行環(huán)境影響，在雨天等惡劣氣候及室內(nèi)無法準(zhǔn)確定位，而巡檢棒無法實現(xiàn)巡檢數(shù)據(jù)的現(xiàn)場錄入及遠(yuǎn)程實時上傳數(shù)據(jù)，兩種手持終端及系統(tǒng)在使用中均存在某些缺陷。基于NFC智能手機(jī)的巡檢系統(tǒng)很好的克服了上述缺點，將巡檢人員定位和現(xiàn)場數(shù)據(jù)錄入完美的結(jié)合在一起，同時還能根據(jù)NFC標(biāo)簽信息由手持終端導(dǎo)入相應(yīng)設(shè)備的信息，以滿足同一單位不同巡檢崗位對不同設(shè)備或設(shè)施信息錄入的差異性，使數(shù)據(jù)錄入界面簡潔明了，同時也能滿足多個巡檢人員使用同一個終端，不僅可節(jié)省成本，也提高了工作效率。

NFC智能巡檢系統(tǒng)可以提高巡檢工作的標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、科學(xué)化。一方面提高巡檢的工作效率，有效的避免漏檢、漏巡等問題的發(fā)生，從而降低事故率，保證電力設(shè)備的安全穩(wěn)定的運行，另一方面，通過智能巡檢系統(tǒng)可以使巡檢工作自動化，提高管理效率和巡檢的效率以及準(zhǔn)確性，減少在巡檢過程中的各方面的損耗，確保巡檢的工作質(zhì)量。

巡檢系統(tǒng)主要應(yīng)用在電力無人值守變電站巡檢、電力的變電和配網(wǎng)設(shè)備巡檢、系統(tǒng)機(jī)房設(shè)備巡檢、消防設(shè)施巡檢等幾種場景。巡檢系統(tǒng)目前市場上主要有如下四種技術(shù)方案：

1.1.1 巡更棒

采用巡更棒+巡更點的方式，保安人手一個巡更棒，記錄保存在巡更棒里，定時導(dǎo)入記錄到電腦。缺點是不能實時更新數(shù)據(jù)，并且由于需要另外購買巡更棒而增加了成本。

1.1.2 手機(jī)+GPS

采用手機(jī)定位功能，實現(xiàn)到點的巡更巡檢功能。優(yōu)點是可以直接使用手機(jī)而不用另外購買設(shè)備。缺點是GPS能定位到地點，針對大樓內(nèi)部、變電站這種同一范圍內(nèi)很多設(shè)施的場所不適合使用。

1.1.3 手機(jī)或者PDA+二維碼

采用手機(jī)二維碼方案，可以減少投資，缺點是二維碼容易復(fù)制、損壞，而導(dǎo)致巡檢管理的漏洞較多。

1.1.4 專用PDA+RFID

本方案避免了手機(jī)+二維碼的弊端，缺點是需要另外增加專用PDA的投資。

采用手機(jī)NFC的技術(shù)方案，可以完全避免以上方案的缺點。不但能夠?qū)崟r聯(lián)網(wǎng)，NFC標(biāo)簽避免二維碼容易損壞和可以復(fù)制的缺點，而且使用手機(jī)降低了另外購買設(shè)備的成本浪費。并且能夠降低巡檢人員的勞動強(qiáng)度，在一定程度上減少管理上帶來的問題。

1.2 解決方案的實現(xiàn)

1.2.1 NFC技術(shù)原理

NFC（Near Field Communication的縮寫），即近距離無線通訊技術(shù)，它是一種短距離的高頻無線通信技術(shù)。允許電子設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式的點對點數(shù)據(jù)傳輸交換數(shù)據(jù)。NFC基于無線電頻率認(rèn)證（RFID）技術(shù)。要求物理接觸或很靠近（小于10cm）的情況下工作，由此獲得安全性。

NFC的工作原理是，讀取器（具有NFC功能的設(shè)備）產(chǎn)生無線電頻率（RF）的正弦波，將能量傳遞給標(biāo)簽，然后再從標(biāo)簽中讀取數(shù)據(jù)。NFC啟動后，可持續(xù)產(chǎn)生正弦波信號，如果有標(biāo)簽處在正弦波產(chǎn)生的磁場擾動范圍內(nèi)，產(chǎn)生的磁場擾動范圍內(nèi)，該標(biāo)簽將由磁場擾動獲得能量，產(chǎn)生原正弦波反頻率或改變頻率屬性的波，讀取器探測到這種改變，將可以判斷出附近有標(biāo)簽。RFID在很近的距離通信通常被稱為近配對系統(tǒng)，近配對系統(tǒng)的范圍通常是小于10cm，這意味著標(biāo)簽必須挨近讀取器或安裝在讀取器上。近距離靠近的好處是，標(biāo)簽的電池場可以發(fā)出很大的能量，該能量足以支持標(biāo)簽通信，而不需要內(nèi)置電源，近配對系統(tǒng)也利于高度保密的場合。

1.2.2 系統(tǒng)功能概述

基于無線通信技術(shù)的無紙化、智能化的巡檢手段，能提高巡檢人員工作效率，杜絕巡檢作假行為發(fā)生的基于NFC的智能手機(jī)巡檢系統(tǒng)及巡檢方法。本系統(tǒng)是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：基于NFC的智能移動終端巡檢系統(tǒng)，包括手持移動終端巡檢系統(tǒng)（智能手機(jī)、IPAD、巡檢專用電腦等）和Web后臺管理中心，手持巡檢系統(tǒng)包括手持巡檢終端和被巡檢設(shè)備標(biāo)簽，后臺管理中心包括巡檢數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和客戶端，所述的巡檢數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)存儲與處理單元、中央處理器、報警器和數(shù)據(jù)庫；手持巡檢終端通過移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與后臺管理中心實時通信，存儲和處理單元與中央處理器相連，中央處理器分別與報警器、數(shù)據(jù)庫和客戶端連接。手持巡檢終端為NFC智能手機(jī)。移動互聯(lián)網(wǎng)包括4G或WIFI。巡檢人員每人帶支持NFC的智能手機(jī)，智能手機(jī)上安裝NFC智能巡檢客戶端。在每個巡更地點或者巡檢設(shè)備上（例如變壓器、機(jī)房設(shè)備、基站、消防設(shè)備等），放置適合的NFC標(biāo)簽。巡檢人員按照巡檢路線的設(shè)置，依次到每個地點進(jìn)行巡檢，并根據(jù)需求填寫巡檢的內(nèi)容。

關(guān)于數(shù)據(jù)的上傳，系統(tǒng)提供兩種解決方案：

（1）電力系統(tǒng)等安全要求較高的場所：采用Wi-Fi方案，巡檢記錄存在手機(jī)上，在中心設(shè)置Wi-Fi路由器，定時把數(shù)據(jù)上傳到平臺。

（2）其它場所直接采用4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實時上傳即可。

1.3 系統(tǒng)價值分析

1.3.1 經(jīng)濟(jì)效益

在解決巡檢問題的前提下，降低了系統(tǒng)投資，減少巡檢的工作量并提高了巡檢的準(zhǔn)確性。

1.3.2 社會效益

系統(tǒng)為電力相關(guān)管理部門提供了直觀的監(jiān)管方式，加強(qiáng)巡檢過程中的實時監(jiān)管力度，防止漏檢等情況發(fā)生。為廣大人民群眾生命財產(chǎn)安全提供了可靠的支持，樹立了相關(guān)管理部門的良好形象。

2 系統(tǒng)功能

2.1 系統(tǒng)整體設(shè)計

本系統(tǒng)是以NFC標(biāo)簽技術(shù)和移動4G網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，采用開放式和模塊化功能設(shè)計原則，提供API接口協(xié)議，實現(xiàn)集NFC數(shù)據(jù)采集、巡檢內(nèi)容錄入、數(shù)據(jù)實時上傳、系統(tǒng)記錄管理、故障分析等于一體的智能巡檢系統(tǒng)。

NFC智能巡檢系統(tǒng)由NFC標(biāo)簽、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和中心服務(wù)器子系統(tǒng)三大部分組成，如下：

2.1.1 NFC標(biāo)簽

不同的設(shè)備和場所采用不同形式的標(biāo)簽，以保證標(biāo)簽的可靠使用。

2.1.2 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)由智能手機(jī)（帶有NFC）以及NFC巡檢客戶端組成。系統(tǒng)人員采用手機(jī)號為賬號，登錄系統(tǒng)后，才能讀取NFC標(biāo)簽。當(dāng)現(xiàn)場巡檢人員使用移動終端掃描NFC標(biāo)簽獲取到設(shè)備信息并記錄完巡檢內(nèi)容之后保存，該巡檢點的巡檢信息和巡檢內(nèi)容通過4G移動網(wǎng)絡(luò)上傳到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。完成一個巡檢點的全部巡檢工作之后，移動巡檢客戶端會提示進(jìn)入下一個巡檢點進(jìn)行巡檢。

2.1.3 中心服務(wù)器子系統(tǒng)

中心服務(wù)器子系統(tǒng)由通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器以及WEB服務(wù)器組成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收、存儲、分析以及用戶管理、報表分析等功能。中心服務(wù)器子系統(tǒng)

2.2 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)功能

2.2.1 NFC讀取功能

巡檢人員采用手機(jī)號為賬號，登錄系統(tǒng)后，直接讀取NFC標(biāo)簽。

2.2.2 設(shè)備巡檢記錄功能

巡檢人員可以根據(jù)不同的需求，填寫設(shè)備實際情況，是否故障、故障內(nèi)容等，上傳至中心。

2.2.3 巡檢提示功能

巡視提示功能通過建立巡檢路線表，實現(xiàn)對新建工作起到一個提示、復(fù)核、監(jiān)督的作用。巡視信息提示功能，對每個需要巡檢點的巡檢路線以及巡視內(nèi)容都進(jìn)行了詳細(xì)的標(biāo)注，巡檢操作人員可以根據(jù)巡檢系統(tǒng)的自動提示按預(yù)設(shè)的巡檢路線完成巡檢工作。移動端與網(wǎng)絡(luò)巡檢數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行實時通訊，可以批量下載巡檢路線和巡檢點工作內(nèi)容，同時反映巡檢點對應(yīng)設(shè)備的工作狀態(tài)。

2.3 中心服務(wù)器子系統(tǒng)

中心服務(wù)器子系統(tǒng)采用Web結(jié)構(gòu)，后臺使用Java開發(fā)，并應(yīng)用多項開源技術(shù)，包含相應(yīng)的開源的應(yīng)用服務(wù)器、開源消息中間件和開源數(shù)據(jù)庫軟件。巡檢后臺管理系統(tǒng)部署在應(yīng)用服務(wù)器中。該系統(tǒng)可實現(xiàn)對巡檢系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理包括巡檢人員的管理，如增減巡檢人員、巡檢人員權(quán)限分配、巡檢點基本信息設(shè)置、巡檢點工作內(nèi)容設(shè)置、相關(guān)巡檢記錄查詢等功能以及對應(yīng)的數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計報表的功能。用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問Web頁面，登錄后臺后可遠(yuǎn)程實現(xiàn)對后臺管理系統(tǒng)的操作。為了提高巡檢系統(tǒng)后臺管理系統(tǒng)的安全性，在訪問Web后臺管理頁面時，用戶必須要通過用戶身份認(rèn)證，輸入正確的用戶名和密碼才能進(jìn)入系統(tǒng)。系統(tǒng)功能簡介如下：

（1）按指定條件（巡檢線路、巡檢點、巡檢班次、巡檢結(jié)果、巡檢日期和時間等）瀏覽查詢數(shù)據(jù)。

（2）按指定條件（巡檢線路、巡檢點、巡檢班次、巡檢結(jié)果、巡檢日期和時間等）打印相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表；對巡檢工作人員巡檢情況進(jìn)行查詢、匯總、打印巡檢記錄統(tǒng)計報告。

（3）對巡檢班組、巡檢班次、巡檢時間、巡檢人員等情況進(jìn)行管理，如：修改、添加、刪除等，權(quán)限設(shè)置與管理。

（4）對NFC標(biāo)簽編號、地點、時間等進(jìn)行設(shè)置和調(diào)整。

（5）歷史記錄管理、巡檢報表管理。

（6）故障分析功能。

（7）提供設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出API接口。

2.4 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

基于NFC的電力智能巡檢系統(tǒng)將具有唯一ID號的NFC標(biāo)簽安裝在需要巡檢的巡檢點或需要巡檢的設(shè)備上。巡檢人員按照系統(tǒng)提示的巡檢路線來到巡檢點和需巡檢的設(shè)備。巡檢人員手持巡檢工作手機(jī)與巡檢點的NFC標(biāo)簽卡進(jìn)行掃描并通信，通過4G網(wǎng)絡(luò)從網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中查詢到巡檢信息并在手機(jī)上立即顯示出該巡檢點對應(yīng)的設(shè)備巡檢內(nèi)容，巡檢人員可對設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行檢查，在移動端錄入巡檢結(jié)果并將巡檢結(jié)果上傳至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。這時系統(tǒng)界面上就會有相應(yīng)巡視點設(shè)備工作狀態(tài)的顯示。

3 效益分析

基于NFC技術(shù)的電力智能巡檢系統(tǒng)，利用NFC技術(shù)以及智能手機(jī)移動端對設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行巡檢。系統(tǒng)能夠極大地提高了巡檢質(zhì)量。規(guī)范了統(tǒng)一的巡檢標(biāo)準(zhǔn)，徹底消除了巡檢跳項、漏項、標(biāo)準(zhǔn)不一、責(zé)任不明等問題，符合巡檢人員實際工作的需要；加強(qiáng)了運行巡檢工作的過程控制與監(jiān)督，加快了運行管理手段的信息化進(jìn)程，進(jìn)一步促進(jìn)了巡檢工作管理的規(guī)范化；減輕了巡視人員的工作負(fù)擔(dān)，提高了工作效率，為設(shè)備安全運行打下了堅實的基礎(chǔ)，并為進(jìn)一步實現(xiàn)“巡檢智能化、管理規(guī)范化”開辟了一條新的途徑。

作者簡介

占永紅（1971-），男，安徽省安慶市人。大學(xué)?？茖W(xué)歷?，F(xiàn)為國網(wǎng)安慶供電公司信通公司工程師（中級），研究方向為智能電網(wǎng)、智能變電站新技術(shù)新設(shè)備理論研究。

作者單位

國網(wǎng)安慶供電公司信通公司 安徽省安慶市 246000