基于RFID技术的电网资产全寿命周期管理解决方案

时间： 2024-08-14 来源：孚恩科技官网

技术问答

一、方案背景

近年来，电网公司对电网资产全寿命周期管理提出了具体的管理要求，不少电网公司积极开展了存量资产PMS、PM与AM数据间的联动对应，同时将联动成果数据纳入到“资产全寿命周期管理一体化平台”进行指标考核，但依旧存在着因资产变动造成数据质量下降的问题。如果不进一步采取新的管理手段，前期资产联动的成果将无法有效巩固。因此，有必要将新技术、新方法应用到资产全寿命周期管理中去，实现对资产变动信息的及时传递与反馈，将资产全寿命周期管理的各阶段业务与“现场实物”紧密联系在一起，形成资产管理与实物管理的横向及纵向闭环，为实现资产整体优化打下坚实的基础。

二、方案目标
通过建立设备实物标识系统，集成资产实物流、信息流、价值流，实现账、卡、物永续联动一致，实现资产管理各阶段的信息共享。开展电网输变电设备全寿命各阶段的跟踪管理，将对资产管理模式带来考验，同时也为提高输变电设备现代化管理水平带来契机。目前，国家电网公司、南方电网公司正在积极开展RFID技术在资产、智能仓储管理等系统的研究和应用。但RFID技术在电网资产全寿命周期跟踪管理应用中，还没有一种标准的模式，缺乏系统性的参考依据，因此，有必要研究RFID技术在电网资产管理的应用模式，对进一步的推广应用具有重要的积极意义。

此方案可以实现对设备的全寿命周期的精准管理，通过对实物标识数据的日常运维，实现对设备的动态跟踪管理，消除资产管理的难点、盲点和障碍，实现对资产设备的精确定位管理，其在资产管理领域的应用将有着非常良好的前景，并由此带来高效率和经济效益。

三、方案概述
本方案由上海孚恩通过分析企业的需求，为客户量身定做。它综合了RFID技术、网络技术、计算机技术、数据库技术和无线通讯技术。结合公司实际需求及孚恩丰富的经验和独到的技术。

我们提出如下的RFID电网资产全寿命周期管理解决方案。本方案实现对RFID设备的管理，实现与PMS、SAP等系统的数据交换和账、卡、物相符数据的比对、分析，生成各种管理报表;实现与RFID手持终端业务数据的上传与下载，实现对实物标识的日常动态管理。

四、系统设计
1、采集设备选型
RFID技术应用于电网资产跟踪管理将大量使用手持采集终端对现场实物标识进行信息采集，由于在电磁场环境下进行操作，需要考虑终端设备的抗干扰性、读写距离、稳定性、可靠性等因素。

(1)抗干扰因素。
变电设备在运行环境下，会产生工频电场和工频磁场，工频电磁场干扰属于低频感应场干扰。由于手持终端内部的信号没有以大地作为回流路径，因此，在手持终端选型设计上要考虑读写器的电磁防护设计。

(2)读写距离。
电网实物标识安装位置一般都为设备基座的接地扁铁上，且离开地面一定的高度，方便操作人员读写数据，因此，手持机读写距离远近对减少资产巡查人员行走距离，降低工作强度，提高巡查效率有重要的意义。

(3)手持设备续航时间。
220kV以上变电站占地面积较大，设备较多，且标识实施安装时间长，因此，手持设备电池必须具备较长的续航能力，且掉电后可自动保存数据，保证工作人员在现场工作没有后顾之忧。

2、实物标识性能
RFID 实物标识具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、数据可以加密、存储数据量大、存储信息可以修改等优点，已被广泛应用在电网资产跟踪管理上。因此，用于资产跟踪管理基本采用ISO18000—6C金属标识。电网设备常年在室外和高温的环境下，在标识设计及材料选型时需要充分考虑防紫外线、读写距离、多标识读取等因素。

(1)读写距离
在变电站超高频电磁环境中，金属表面对电磁波产生屏蔽作用，当标识内天线靠近金属表面后天线性能会发生明显的恶化。经现场应用测试，标识在附着接地扁铁表面后，信号会大幅衰竭，读写距离会降低50%～70%，因此，在标识外壳设计、封装以及标识张贴材料上要考虑到读写距离问题。

(2)抗紫外线
目前，超高频无源电子标识封装外壳普遍采用ABS材料，对已安装标识回访，电子标识长期在变电站风吹日晒，容易褪色，因此，在标识外壳封装时考虑添加抗紫外线的材料。

(3)防冲撞机制
变电站设备数量众多，为加快资产盘点和巡查速度，实物标识在设计时必须考虑防冲撞算法，实现对各工作区域的多标识批量、快速、准确读取的功能。

3、标识贴标规范制定
实物标识贴标规范就是对每种类型的设备明确规定标识的安装位置，便于今后的安装、识别和读取。电网设备贴标规范的制定应考虑室外设备、室内设备、各单元设备特点、手持设备与标识的读写距离、角度等因素来制定，总的原则必须从实际应用出发。当前，变电站RFID技术应用基本采用无源金属电子标识，但将该类标识直接安装在室外电流互感器、电压互感器、避雷器等设备本体上开展应用尚不切合实际。经对国内外手持式读写设备在各电压等级变电站的使用测试，无法读取超过 2m外的标识信息。因此，RFID贴标规范的制定要考虑这种因素的存在。

4、实物标识中间件与系统集成
目前，电网公司的RFID中间件系统普遍采用基于SOA架构的模式开发，并在中间件中将RFID读写设备厂家提供的PAI接口通过各种方式集成在中间件系统中，如IP地址、端口设定等，便于RFID设备读写标识数据，同时将采集的数据结合标识业务进行有效的过滤、处理和数据传递，最后存储到中间件数据库中。中间件还可起到监视RFID设备的作用，检查RFID设备的运行情况。此外，采用RFID中间件可以方便地实现与ERP等系统进行数据接口和数据交换。

当前，电网企业普遍应用资产全寿命周期管理评估决策系统开展结果性指标评价。系统主要从PMS系统和SAP系统抽取数据，但缺少现场实物数据的信息，而通过RFID中间件系统及现场采集设备对实物标识进行数据采集，通过接口及时将实物信息反馈到资产全寿命周期管理评估决策系统，实现真正意义上的账、卡、物相符的纵向闭环，为资产全寿命周期管理提供更加精准的资产营运状态数据。

5、实物标识数据存储及数据安全
目前，电网实物资产管理采用的ISO18000—6C标准电子标识具有标准成熟、产品稳定、应用广泛、ID号全球唯一、多标识同时读取的特点，可存储 1024b或2048b容量的数据，数据读取速度为40kb/s。实物标识中存放信息的多少要考虑到在现场运维工作时手持设备与后台数据交换的问题，现主要供应厂商的手持设备基本配备了GPRS功能，但鉴于通讯传输稳定性问题，不能保证在任何时候能顺利获得中间件系统后台数据，因此，要考虑设备信息在标识内数据存储内容。

6、数据传输安全
电网公司对外界的移动存储设备或移动传输方式采用严格隔离的手段来防范数据风险，造成手持设备采集信息无法及时上传到中间件系统，同样，中间件系统的业务单据也无法方便地上传到手持终端，而必须通过安全U盘经过多次转换才能实现数据交换。由于操作过于繁琐，会影响资产管理人员开展RFID技术应用的积极性，因此，需要从根本上解决设备采集信息数据传输及安全问题。

7、贴标颗粒度
随着电网公司资产全寿命周期管理工作的深入开展，电网公司已开展PMS系统与SAP系统PM模块设备同步的工作，主要包括一次设备和二次设备的同步。同步工作只针对主要设备，附属设备暂不同步。由于同步工作对PMS系统的设备类型和某些字段维护要求很高，如PMS系统操作人员因业务不熟练或责任心不强，就无法同步到PM模块，所以会影响与财务AM模块的转资及联动工作。因此，以PMS系统数据为依据进行标识贴标，尽管颗粒度最细，工作量大，但可以在标识的贴标过程检查PMS与PM的同步质量，并检查与AM联动的质量，这种模式对于提高账(PM)、卡(AM)、物(RFID实物标识)相符率有着积极的作用。

五、系统操作流程
1、设备入仓库后标识业务
设备采购入库后，对于物资代码已经和设备类型、资产分类建立联动关系的物资，可以先期开始实施粘贴实物标识。管理人员在中间件系统中根据同步的SAPMM模块入库单信息生成“实物标识粘贴业务单”，通过RFID读写器将物资代码和设备类型等信息写入实物标识，并将实物标识用双面胶粘贴到对应的物资上。该阶段实现以下功能：
(1)设备入库成功后，新设备入库时标识状态为“已验收”：
(2)对于设备技改、维修或变更拆回的电网设备入库，标识状态为“拆除待处理”。

2、物资直送现场标识业务
大多数电网设备直接由厂家送到施工现场，工作人员在RFID中间件系统发出“实物标识粘贴任务单”，通知现场管理人员及时通过RFID手持终端下载任务单，对现场物资设备进行验收并开展标识粘贴工作。

该阶段可实现以下功能：
(1)能够对直送现场电网设备进行核对和验收，对于下列问题系统可以做出提示或处理：
如果出现现场设备与“实物标识粘贴任务单”中清单信息不一致，系统会给出报警提示，由现场人员及时和仓库管理员检查核对。

(2)实物标识安装后，标识状态自动更新为“在建”。

3、完工投运后标识信息完善业务
基建工程完工投运后，在规定的时间在PMS系统录入设备相关信息、调度名称，RFID中间件向PMS系统采集信息后，由工作人员发出“设备投运标识信息维护单”，通知工作人员及时下载任务单到手持机中，在现场对已粘贴标识内信息进行完善或变更。

该阶段可实现以下功能：
(1)能够对现场设备的标识信息进行完善，如设备调度名称，对于下列问题系统可以做出提示或处理：
如果出现现场设备与“实物标识粘贴任务单”中清单信息不一致，系统会给出报警提示，需要现场人员及时和PMS维护人员检查核对。
(2)标识信息维护后，标识状态自动变为“投运”。

4、技改大修标识管理业务
变电站因技术改造会增加部分设备，同样需要粘贴标识，而大修或日常维修后，则需对标识信息进行更新。工作人员在RFID中间件系统中创建“标识安装及信息维护任务单”，并通过手持式RFID读写终端下载任务单。对技改中新增的设备，需要粘贴标识;对拆除设备，则须将原电子标识拆除后重新安装在拆除设备本体上，便于今后的再利用或报废跟踪处理;对于退役设备，则变更标识中设备状态信息。
该阶段可实现以下功能：
(1)对新安装设备进行贴标。
(2)对退役设备，手持终端将标识状态改为“退役”。
(3)对于拆除设备，手持终端将标识状态改为“拆除待处理”。
(4)对于大修过的设备，手持终端将更改标识相关设备信息。
(5)对于日常维护后设备，在手持终端中输入维护信息，上传到RFID中间件系统。

5、RFID手持终端实现的业务
RFID手持终端系统实现与RFID中间件的业务对接，主要作用将RFID中间件上传的资产新增、资产报废、资产清查等任务下载到手持终端，完成采集工作后将结果上传。手持设备也可以单独完成设备标识的日常巡查业务。

5.1 标识日常运维业务
由电网设备运行班组定期开展标识日常信息扫描任务，同时核对标识信息内容与现场设备信息是否相符。
该阶段可实现以下功能：
(1)能够自动识别被巡检的设备，自动与RFID巡检任务单中的设备清单比对，只有是设备状态任务单的设备才允许被读取，系统能够显示当前设备的属性参数信息以及历史状态信息。
(2)设备状态扫描完成后，扫描完成的设备通过读写器更改电网设备状态为“已校验”，对存在问题的的电网设备，设备状态改为“待核实”。

5.2 资产清查盘点业务
以往“纸质清查模式”存在数据重复录入、设备漏查重查、过程失控、劳动强度大、清查流于形式等弊端，利用标识清查可以实现对清查过程全程监控的管理，避免了手工清查所产生的弊端，缩短了资产清查时间，提高了清查质量。

通过RFID中间件下载清查任务，手持终端下载清查任务单后即可开始清查，并将清查过程发现的问题在手持终端中予以记录。

六、主要设备部署
1，超高频抗金属电子标签

UT503 超高频塑料外壳标签为适合于附着在金属表面并正常工作的超高频RFID标签，该产品采用ABS塑料外壳超声波焊接封装，具有良好的防水特性，防护等级达到IP65，内部天线为特殊设计的抗金属Inlay，可固定在金属表面工作。

UT503超高频塑料外壳标签具有非常优秀而稳定的识别性能，读距可达8米，且价格低廉，易于附着在金属物体表面。可广泛应用于托盘管理、货架管理、资产管理等。

2，FN M11 超高频手持终端

FN M11 是一款坚固耐用、集多功能于一体的工业级移动数据采集终端，它将RFID识别、一维条码/二维条码扫描、指纹采集、图像采集、GPS 信息等数据采集模块，和4G 全网通、WiFi、蓝牙、433MHz 等无线通信技术结合在一起，让您随时随地能够方便的采集各种数据，并且通过无线通讯与后台服务器实时交互，可满足各种移动作业的需求。

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