基于RFID技术的电力资产管理系统设计与实现

摘要：电力企业资产管理通常使用纸面或传统方法已无法满足资料可视化的需要，企业清查资产或进行设备巡检等，需要消耗大量的时问和人力物力，同时也需要员工有很高的责任心。针对上述问题，在此设计并实现了基于RFID技术的电力资产管理系统。该系统由RFID电子标签、标签关联、巡检系统和后台管理组成。研究并实现了使用远程数据访问对象，实现手持机上SQL Server CE数据库与远程PC服务器上SQL Server 2000数据库的数据同步与交换。该系统的实际应用，实现了电力资产全生命周期管理的可视化和信息实时更新，从而保证帐、卡、物的统一。
关键词：电力资产管理；RFID；手持机；RDA；数据库同步

    电力企业属于资产分散型企业，资产使用部门多，使用地点范围大，结构分类复杂，覆盖面大。资产可以分为输电线路、变电设备、配电线路及设备、用电计量设备及通讯设备、自动化设备、工具器具、运输设备、房屋建筑物、土地、福利设施等十几大类。另外，通常由于电力资产的数量多，金额大，更新快，管理上就要求能及时准确反映出这些变化。所有这些都为电力部门的资产管理提出了挑战。

1 资产管理现状与问题分析
    传统的电力资产管理方式一般依赖于非自动化，以纸张文件为基础的系统来记录、追踪管理；少数用到条形码实现资产的识别与管理；但效率都极其低下，随着资产数量的增加，极大地加重了管理人员的负担，人力资源的严重浪费，同时也增加了资产管理的难度，常常造成数据不及时，出错率高等问题。
    而且在电力大中型企业和其他机构中，经常需要有工作人员定时、定点去巡视检查设备运行状况。电力企业都制定了设备巡查措施并要求工作人员将《设备巡视制度》落到实处。但往往由于缺乏有效的监督措施，巡检工作的认真与否往往仅凭员工的自觉性，这样给巡检人员的评价、考核带来相当的难度，而且工作人员手工记录检查项目非常不方便，不便于保存和处理。

2 RFID原理与技术
    RFID技术是21世纪发展最快的一项高科技技术，随着与传统网络的结合，RFID技术展现出巨大的市场应用潜力，被称为“物联网”和“第二代Internet。
    RFID是射频识别技术的英文(Radio Frequency Identification)缩写。射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术。  RFID技术利用无线射频方式在阅读器和电子标签之间进行非接触双向数据传输，以达到目标识别和数据交换的目的。在国外，射频识别技术已广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、资产管理等众多领域。
    无线射频识别与条形码相比，不需要看见目标，只要在读写器的作用范围内电子标签就可以被读取。读写器可以识别高速运动的物体，在极短时间内同时识别和读写数个电子标签，操作快捷方便。
    本文利用RFID自动识别技术，实现数据采集的自动化和无纸化；提高设备巡检系统的完备性和有效性；采用先进的技术对存储数据进行充分的利用以及数据和应用结果的方便、高效的查询。


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3 采用RFID技术的系统设计
    电力资产RFID管理系统由四个部分组成。分别是：现场的RFID电子标签、标签关联系统、手持机巡检系统和后台数据库服务器，系统拓扑如图2所示。其中：
    (1)电子标签。用于存储的设备详细数据信息和历史核查信息。
    (2)标签关联。用于实现电子标签与电力资产设备的关联，作为唯一标识。
    (3)手持机巡检。用于对现场电力设备上RFID电子标签进行检测和核查处理，数据记录信息存储在手持机中，数据核查结束后通过USB端口数据线同步将现场数据传输到后台服务器端管理系统，以完成数据的上传和下载。
    (4)数据库服务器。存储电力设备的基本数据和参数信息，RFID电子标签信息的查询、统计以及用户管理、帮助信息等。


    系统主要功能框架图如图3所示。


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4 系统实现
4．1 标签关联
    变电站RFID管理的资产包括室外一次设备、室内二次设备以及设备工具等。通常室外环境比较恶劣，对标签的工业强度也提出更高的要求(耐高温、防水等)，这里选择XCTF-5044作为电子标签。室内资产根据其种类及材质，采用了两种标签，即XCTF-5041和XCTF-5042A。
    标签关联环境：采用一台XCRF-510型发卡器，串口连接PC电脑，USB连接zebra 888-TT打印机打印资产基本信息(包括资产名称、新资产编号、地点)、资产电子标签3种。
    发卡软件实现标签关联，实现功能主要包括：
    支持将整理过的资产台帐数据导入系统；
    一键式标签自动关联，打印位置标识标签，保存记录；
    支持导入定制的盘点信息；
    支持导出手持机同步过来的盘点记录信息；
    统计与筛选功能。
4．2 手持机巡检
    本系统手持机采用XC2900便携式读写器，手持机软件包括数据库同步软件和资产管理系统软件，分别实现手持机数据库与PC数据库数据同步和电力资产的巡检。
    (1)数据库同步。RDA(RemoteDataAccess远程数据存取)为基于．NET Compact Framework的Pocket PC应用程序提供了与远程SQL Server数据库实例进行数据同步的简单方法。利用它可以将存在Pocket PC上的数据直接写入到远程的SQL Server2000数据库中或将远程的SQL Ser-ver 2000数据库的数据下载到Pocket PC中的SQL ServerCE数据库一个数据表中，这样就实现了数据的交换与同步。安装完SQL ServreCE后，就可以在开发平台如：Embedded Visual C++或Microsoft Visual Studio中使用RDA对象来访问SQL Server 2000数据库中的数据。


    RDA对象有许多方法和属性，主要的方法和属性如表1、表2所示。


    当执行PUSH操作(向服务器发送数据)时，SQL Server CE客户端代理收集本地数据库所有更新或新增的记录行，然后通过IIS向SQL Serv-er CE服务器端代理发出HTTP数据传递请求。服务器端代理在远程SQL Server上执行插入或更新操作，如果更新过程发生错误，则向手持机应用程序返回错误信息。[!--empirenews.page--]
    (2)资产管理系统。手持机软件最主要的是资产管理系统软件，根据现场用户需求，为其定制开发。主要功能包括：
    设备逐一盘点；
    支持根据定制盘点单盘点，区域盘点；
    设备信息查询与统计；
    上传PC数据库，数据同步更新；
    权限管理；
    系统基本参数设置。


    当手持机应用程序对数据执行PULL操作(从服务器接收数据)时，SQL Server CE客户端代理通过IIS向SQL Server CE服务器端代理发出HTTP请求，然后SQL Server CE服务器端代理连接SQL Server并执行客户端的SQL请求。之后数据被返回到SQL Server CE客户端代理，最后复制到SQL Server CE数据库里。这种实现可以使Pocket PC设备跟踪任何数据的更新。
    在进行所有固定资产实物清查业务时，系统首先可以将固定资产按不同使用部门形成实物盘点业务单，实物使用部门则用各部门管理员身份进入系统，在线或下载离线处理盘点业务。在离线处理盘点业务时可以将盘点业务与实际盘点回来的数据进行对比，生成差异，导出EXCEL表格。
    在进行部分固定资产盘点时，系统支持指定类别、指定部门、指定存放地点固定资产进行盘点。首先将选出的固定资产进行形成盘点任务单，然后盘点工作人员用手持机下载盘点任务进行盘点。也可以盘点工作人员先到实际固定资产存放地点，按盘点要求将现场固定资产进行盘点后再将盘点结上传到系统中，系统将进行自动核对，核对后生成盘点差异导出EXCEL表格。


    系统提供了多种查询条件，用户可按固定资产分类、固定资产名称、使用部门、存放地点、投运日期、使用状态等条件进行条件组合查询，并可按浏览列表方式浏览查询结果，生成EXCEL表格。
4．3 实施中遇到的典型问题及解决方法
    项目实施过程中遇到的典型问题有：
4．3．1 电子标签选择
    由于变电站电力设备种类多，分布地点广，大致分为3类：
    (1)一次设备。是指发、输、配电的主系统上所使用的设备，如变压器、断路器、隔离开关、母线、电力电缆等。主要分布在室外，环境通常比较恶劣，对标签的工业强度也提出更高的要求(耐高温、防水等)，选择XCTF-5044型电子标签。
    (2)二次设备。是指对一次设备的工作进行控制、保护、监察和测量的设备。如测量仪表、继电器、操作开关、按钮、自动控制设备、信号设备等。主要分布在设备机房，并通常置于金属控制柜中，选择XCTF-5042A型金属电子标签。
    (3)其他设备。如工具、消防安全设施、空调等，选择XCTF-5041型电子标签。
4．3．2 标签安装
    选择不同的电子标签，以及所关联的资产形状不一样，电子标签安装方式则不一样。如一次设备一般在户外，选择的是XCTF-5044电子标签，使用高强度3 M胶水黏贴的方式固定于对应的设备上。然而像避雷器，电子标签需要安装在圆柱杆上，为了让标签能安装牢靠，需要定制安装支架，一面是半弧形抱箍，通过3 M胶水黏贴充分接触固定于圆柱杆，另一支撑面为水平面，电子标签使用3 M胶水充分黏贴在这一面。通过这种安装方式，标签安装既牢靠又美观。

5 结语
    该系统开发完成后目前已投入实际使用，经过一段时间的运行证明，该系统性能稳定，大大提高资产管理的工作效率，方便共享设备的跟踪，使得变电站资产管理井然有序，得到了资产管理人员的一致好评。
    本系统设计方案具有较好的适应性和扩展性，现场采用RFID手持机作为数据核查终端，可以方便浏览电力设备信息、记录本次电力设备核查信息。手持机直观的图形界面、丰富的内嵌应用软件、先进的硬件平台支撑为进一步扩充应用奠定了基础。我国电力行业设备数额较大，国家特别重视电力设备的安全检测管理工作，RFID技术在电力资产管理系统的应用推广必将具有深远的社会意义和较好的应用前景。