熊云慷 解立秀 楊寶安 劉慧 李圣

（云南電網(wǎng)有限責任公司怒江供電局 云南省怒江傈僳族自治州 673100）

在我國電網(wǎng)發(fā)展速度逐漸加快的形勢下，電力技術(shù)也開始朝著智能化的方向發(fā)展，并獲得了國家的大力支持。所以，針對變電站、電網(wǎng)通信等的智能化發(fā)展，國家給出了相應的判斷標準，即IEC61850 標準。鑒于此，智能化的變電站系統(tǒng)就不能在使用傳統(tǒng)的協(xié)議來交換數(shù)據(jù)，而是應當使用IEC61850 標準。但是，現(xiàn)階段的電網(wǎng)通信協(xié)議依然處于過度階段，傳統(tǒng)規(guī)約還沒有被徹底摒棄，而IEC61850 標還沒有實現(xiàn)全國范圍內(nèi)的全面覆蓋。所以，很多通信規(guī)約設備的正常通信根本無法維系。如果這一問題得不到有效的解決，智能電網(wǎng)的異質(zhì)性就會受到嚴重的影響，其相應的互操作性也會明顯降低。在這種情況下，將射頻識別技術(shù)與電網(wǎng)異構(gòu)規(guī)約檢測數(shù)據(jù)庫之間建立聯(lián)系，具有十分重要的意義。因為射頻識別技術(shù)的作用就可以得到充分的發(fā)揮，對服務器與電力異構(gòu)規(guī)約設備進行有效的調(diào)控和管理，進而保證其之間通信的穩(wěn)定性與有效性。

1 將射頻識別技術(shù)應用到電力設備規(guī)約檢測系統(tǒng)中的可行性分析

射頻識別技術(shù)，指的是一種自動識別技術(shù)，具有無線、非接觸特點，可以在射頻信號以及空間耦合的作用下，通過無接觸式的方法將信息傳遞出去，然后再對這些信息進行精準的識別。所以射頻識別技術(shù)的應用優(yōu)勢主要為：第一有著較強的環(huán)境適應能力、第二有著較快的讀取速度、第三有著較大的數(shù)據(jù)存儲容量、第四實現(xiàn)了信息采集的動態(tài)化[1]。

近幾年來，針對射頻識別技術(shù)在各個領域中的研究成果也越來越多。例如煙波等人將羅非魚視為其研究目標，進而設計出了一種以射頻識別技術(shù)和電子產(chǎn)品編碼物聯(lián)網(wǎng)的水產(chǎn)品供應鏈可追溯平臺。這一研究成果的應用可以對整個產(chǎn)品的供應鏈進行全程追溯。羅清堯等人將生豬視為其研究目標，進而設計出了一套以超高頻射頻識別技術(shù)的生豬屠宰數(shù)據(jù)采集方案。即在整個生豬屠宰過程中，先明確具體的溯源關(guān)鍵點。每一個溯源關(guān)鍵點上都有不同的生豬堵在標識。這一研究成果的應用可以直接對這些信息實施采集、傳輸或者處理等操作。黃偉等人對礦井下惡劣的環(huán)境進行了詳細的分析，發(fā)現(xiàn)其具有較強的腐蝕性和電磁干擾性。在這種情況其，黃偉成功的將射頻識別技術(shù)應用到礦山人員定位系統(tǒng)中。這些都充分說明了將射頻識別技術(shù)應用到電力設備規(guī)約檢測系統(tǒng)中的可行性[2]。

2 射頻識別技術(shù)的識別流程與工作原理

作為一種短距離的無線通信技術(shù)，射頻識別技術(shù)主要由三部分組成。第一部分是電子標簽部分，芯片和天線是其最主要的組成部分，能夠發(fā)揮的作用是將相應的數(shù)據(jù)儲存起來、對目標信息進行有效的攜帶以及被閱讀器所讀取。天線之所以具有在電子標簽和閱讀器中進行射頻信號的傳遞，是因為信號耦合的原理。射頻識別技術(shù)電子標簽中內(nèi)嵌了電子產(chǎn)品編碼。這樣一來，就可以針對物理對象產(chǎn)生唯一標識。第二部分是閱讀器部分，控制電路和射頻電路是最主要的組成部分，可以將相關(guān)信息寫入到射頻識別技術(shù)電子標簽中，并進行讀取和傳遞，這樣做的主要目的就是使其正常傳遞到主系統(tǒng)中。第三部分是應用軟件部分。這一部分主要是在主系統(tǒng)中運行，其主要作用就是最大限度的滿足各種各樣的需求[3]。

射頻識別技術(shù)的工作原理如下。第一步，在天線的作用下，閱讀器進行射頻信號的發(fā)射，成功形成感應電流，并對電子標簽進行激活處理。第二步，電子標簽中內(nèi)置了天線，借助天線，就可以向閱讀器發(fā)送相應的電子產(chǎn)品編碼信號。在這一過程中，電子標簽自身攜帶的信息也可以成功發(fā)送。第三步，針對射頻卡的載波信號，可以借助接收天線，使閱讀器順利的接收，然后在天線調(diào)節(jié)器的作用下傳輸?shù)介喿x器中，并對這些信息進行有效的過濾處理、識別處理以及解碼處理，最后再向后臺計算機傳輸，然后在計算機的作用下，完成后續(xù)的處理工作。完成所有信息的處理之后，電子標簽就會再次恢復到睡眠狀態(tài)。直至被再一次激活，又會重復相同的步驟[4]。

電子標簽中的數(shù)據(jù)既可以讀取，也可以寫入，受到閱讀器命令的控制。如果閱讀器發(fā)出的是讀取命令，那么電子標簽只需要利用天線發(fā)回數(shù)據(jù)即可；如果閱讀器發(fā)出的是寫入命令，那么就會擦除存儲單元并進行重寫。在規(guī)約檢測數(shù)據(jù)庫管理過程中，射頻識別技術(shù)的傳輸方式與識別流程的應用，可以實現(xiàn)規(guī)約的動態(tài)化管理的同時，保證設備配置信息也發(fā)生相應的變化。這樣一來，規(guī)約檢測的技術(shù)水平就會得到顯著的提升，其智能化水平也會隨之得到強化。

3 基于射頻識別技術(shù)的電力設備規(guī)約檢測系統(tǒng)的設計

在變電站二次檢修運維工作中，經(jīng)常會遇到遠動設備老化年久失修原設備廠家已經(jīng)中斷維護，設備的更換計劃還未落實等問題。在維護這些設備的時候無法得知其使用的具體通訊協(xié)議，維護工作面臨著很多阻礙。針對某些設備采用的私有通訊規(guī)約或其他規(guī)約的變種維護起來更是束手無策。

對此，設計一種遠動規(guī)約自動識別裝置，包含軟件和硬件兩部分。其中，軟件部分集齊寫入市面上常見的通訊規(guī)約庫，如101/CDT/DISA/DNP3.0/1801/104 等，采用仿真和別動嗅探的技術(shù)原理識別規(guī)約類型，支持其他規(guī)約的自定義寫入。而硬件部分研發(fā)集成多種接口包括以太網(wǎng)口、串行接口RS232/RS485 等。這一裝置的應用，具有以下三大作用。

（1）自適應識別遠動規(guī)約類型，解決規(guī)約通訊問題；

（2）可規(guī)范完善本地區(qū)的遠動規(guī)約庫，為日后的運維提供技術(shù)資料儲備；

（3）由于采用研發(fā)Linux 承載應用平臺，保障次研發(fā)工具在應用中的安全性。

3.1 系統(tǒng)工作原理

針對電力智能設備的檢測，即便是同一種設備，只要生產(chǎn)廠商或者生產(chǎn)地方不同，其使用的規(guī)約就可能不同。但是，由于某些廠商和地方或許會采用相同的規(guī)約，所以多對多是各種智能化電力設備與規(guī)約之間最主要的關(guān)系。只要在射頻識別技術(shù)電子標簽的電子產(chǎn)品編碼中寫入設備和規(guī)約信息，電子標簽就可以將設備與規(guī)約之間的聯(lián)系進行唯一標識。

分析基于射頻識別技術(shù)的電力設備規(guī)約檢測系統(tǒng)的功能，發(fā)現(xiàn)如果送檢單位將待測設備送到專業(yè)機構(gòu)中進行檢測，檢測數(shù)據(jù)庫中之前沒有規(guī)約信息或者與待測設備有關(guān)的信息，那么數(shù)據(jù)庫就會自動存儲規(guī)約和設備信息，并將其融合生成電子產(chǎn)品編碼，寫入到射頻識別技術(shù)電子標簽中。閱讀器對這一電子產(chǎn)品編碼進行讀取、解碼，并傳輸?shù)綉梅掌髦校缓髷?shù)據(jù)庫就會對這些規(guī)約和待測設備信息進行查詢和獲取。應用服務器建立與待測設備的通信連接，然后再對規(guī)約XML 描述文件進行讀取，對規(guī)約信息進行初始化處理。之后檢測人員就可以對規(guī)約實施組幀處理，然后將幀報文發(fā)送到待測設備。待測設備收到報文，就會做出應答，然后應用服務器根據(jù)應答對規(guī)約檢測結(jié)果進行解析。

3.2 系統(tǒng)總體框架

系統(tǒng)總體框架，主要由四部分組成：第一部分是電子標簽部門、第二部分是射頻識別技術(shù)閱讀器部分、第三部分是待測設備部分、第四部分是管理中心部分。

在整個系統(tǒng)中，管理中心處于核心位置，主要由應用服務器和數(shù)據(jù)庫服務器組成。應用服務器在串行接口和以太網(wǎng)的支持下，與多個待測設備進行連接。同時，還安裝了規(guī)約操作引擎，這樣就可以對規(guī)約進行組幀、發(fā)送、接收以及解析，并將規(guī)約檢測數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫服務器中。應用服務器與數(shù)據(jù)庫服務器之間由局域網(wǎng)連接，應用服務器與射頻識別技術(shù)閱讀器通過串行接口連接。這樣一來，電子產(chǎn)品編碼就可以借助閱讀器將編碼信息接收并寫入射頻識別技術(shù)電子標簽中。管理中心還可以與其他檢測系統(tǒng)順利的連接在一起，實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的共享。另外，在專用網(wǎng)絡環(huán)境中，管理中心還可以與上級管理進行有效的連接，與遠程管理系統(tǒng)進行有效的連接，進而讓管理人員對管理系統(tǒng)進行遠程管理。

3.3 電子標簽編碼設計

當數(shù)據(jù)庫同時存儲了規(guī)約信息和設備信息之后，就需要結(jié)合設備，為每一種規(guī)約分配相應的射頻識別技術(shù)電子標簽，并進行電子產(chǎn)品編碼的設計。編碼設計所使用的模型是EPC-96 型編碼模型，其參照的標準，除了電子產(chǎn)品國際編碼規(guī)則之外，還有實際的系統(tǒng)需求。

3.4 數(shù)據(jù)庫設計

在基于射頻識別技術(shù)的電力設備規(guī)約檢測線系統(tǒng)的構(gòu)建當中，應用服務器軟件需要如實記錄電力設備信息、規(guī)約檢測數(shù)據(jù)等多種信息。在做好這些信息記錄的同時，還應當根據(jù)實際情況將這些數(shù)據(jù)統(tǒng)計起來，并進行針對性的修改。針對規(guī)約檢測數(shù)據(jù)庫的設計，面對不同實體之間的聯(lián)系，還需要采用抽象化處理方法，并結(jié)合實體聯(lián)系圖將相應的數(shù)據(jù)庫原始概念模型成功的構(gòu)造出來。

不同的送檢單位可以將同一種電力設備送到檢測部門，由相應的檢測部門實施相應的規(guī)約檢測。如果設計不同，那么在規(guī)約檢測方面也可以交由不同的檢測人員負責。整個檢測過程，發(fā)送或者接收不同的規(guī)約幀保溫，就可以實現(xiàn)某一待測設備與應用服務器的有效通信。參照規(guī)約信息，應用服務器就可以順利的解析出某一時間段內(nèi)接收的報文。也就是說，可以通過解析獲得這一事件單內(nèi)某一設備的規(guī)約檢測數(shù)據(jù)。在規(guī)約檢測數(shù)據(jù)表中，進行這些數(shù)據(jù)信息的錄入，就可以在數(shù)據(jù)庫本身的邏輯結(jié)構(gòu)設計基礎上生成數(shù)據(jù)庫表。

3.5 系統(tǒng)實現(xiàn)

基于射頻識別技術(shù)的電力設備規(guī)約檢測系統(tǒng)，可以對閱讀器的可讀寫功能進行充分的利用，并將其放到.NET 開發(fā)環(huán)境當中，在C#可視化編程、SQL Server 數(shù)據(jù)庫技術(shù)、C/S 體系結(jié)構(gòu)等的支持下，來進行相應功能模塊的開發(fā)。分析系統(tǒng)的主界面，如果電子標簽信息的電子產(chǎn)品編碼被讀寫器成功讀取到，那么表格中就會將相應設備和規(guī)約信息進行如實的展示，然后再和這一設備進行通信連接的成功建立。針對規(guī)約，檢測人員可以組幀，也可以發(fā)送，更加可以解析?，F(xiàn)階段，但是，這一系統(tǒng)的開發(fā)空間還很大，很多功能還有待優(yōu)化。通過系統(tǒng)模塊的實驗，基本可以明確這一系統(tǒng)的可操作性非常強。

4 結(jié)語

綜上所述，基于射頻識別技術(shù)的電力設備規(guī)約檢測系統(tǒng)的管理方式相對便攜、有效，其設計成本耕地，擴展更容易，對于智能電網(wǎng)通信的發(fā)展趨勢有著極高的適應能力。所以，非常有必要加強射頻識別技術(shù)與電力設備規(guī)約檢測系統(tǒng)的分析與研究，進而更加高質(zhì)量的將射頻識別技術(shù)應用到電力設備規(guī)約檢測系統(tǒng)中。