基于RFID电子标签电力计量设备管理系统

1       RFID技术简述

RFID (Radio Frequency Identification),即射频识别。又称电子标签。RFID技术从20世纪8开始O与传统的条形码识别技术相比,一种成熟的非接触式自动识别技术具有许多优点:首先,它可以识别一个非常具体的物体,而不是像条形码那样只能识别一种物体:第二,无线电射频可以通过外部材料读取数据,条形码必须通过激光读取信息;第三,它可以同时读取多个物体,条形码只能一个个读Ⅲ;此外,它还具有防水、防磁、耐高温、读取距离远、标签数据可重复读写等特点。

最基本的RFID系统由标签三部分组成:(Tag)。每个标签由耦合元件和芯片组成,具有唯一的电子代码,附着在物体上标记目标对象;读写器(Reader),读取(有时可以写入)标签信息的设备可以设计为手持式或固定式;天线(Antenna),将射频信号传递给标签和读写器。

RFID系统工作原理:如下图1所示,标签进入磁场后,接收读写器发出的射频信号。存储在芯片中的产品信息由感应电流获得的能量发送(Passive Tag,无源标签或被动标签),或主动发送频率信号(Active Tag,有源标签或主动标签);读写器读取信息并解码后,发送到中央信息系统进行相关数据处理。

 

Ø  读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号,当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流,并启动射频卡获得能量。
Ø  通过卡内天线发送射频卡等信息。
Ø  读写器接收天线,接收从射频卡发送的载波信号,通过天线调节器发送到读写器。读写器解调和解码接收到的信号,然后发送到后台软件系统。
Ø  后台软件系统根据逻辑操作判断卡的合法性,对不同的设置进行相应的处理和控制,并发出指令信号控制来执行相应的动作。

1.1  RFID电子标签比较条码标签的优点

条形码技术已经出现多年,在管理资产生命周期方面发挥着至关重要的作用,并在一定程度上提高了工作效率。它以其价格低廉的优势受到各行各业的欢迎和广泛应用,但条形码标签相比RFID电子标签也有很多弱点。

1)  条形码标签一次条形码标签,RFID电子标签具有复读功能,可一次识别多个标签,实现大批量快速交换识别,提高生产效率。例如,在电力计量器具的存储中,可以实现群体识别。

2)  条形码标签易污染,使用寿命短RFID耐磨的耐磨性和污染性可达15年。

3)  条形码标签必须正面识别,RFID标签的方向感很弱,可以在任何方面识别。例如,在电力检查过程中,可以识别设备柜内的电力设施。

4)  条形码扫描识别距离有限,RFID识别距离在5-8M两者之间。例如:在电力巡逻时,识别高处的电力设置,同时远离高压,增加人身安全。

5)  条形码标签可以直接阅读和复制,RFID具有一定和复制标签内容,具有一定的防伪防盗功能。

6)  RFID技术的应用可以使整个资产管理更加信息化和数字化,从而使管理更上一层楼。

1.2  电力计量器管理概况

电力系统各网省公司和直辖市公司在电力计量器具方面都有自己独特的管理手段。就某电力电能计量中心而言,采用属地局需求→集中采购→集中检定→统一配送原则。为了管理设备的整个生命周期,每个设备都设置了待到货→到货→库存待检 →工区待检→……→报废检定→报废等30多态下,如报废,这些状态的变化需要具体操作,即每个设备至少识别一次。目前,每年大约有50万台器具进行验证。对于这样的数字器具,有必要进出仓库和关口交接。可想而知,工作量巨大。手动输入或使用条形码扫描是不实用的。这就要求我们找到一种快速、准确地识别批量设备的方法,即射频识别。

根据电能计量中心的具体要求,我们设计了一套完整的RFID基于超高频电子标签电力计量设备系统的应用解决方案。该系统实现了测量工具的群体识别,使仓库、验证、配送等关节的交接识别更容易,大大提高了电力能源中心的生产效率,同时实现了电力计量器具的整个生命周期管理,使电力资产管理水平提高了一个新的水平,受到了用户的好评。


 

2       系统的组成

2.1  简介用户操作流程
计量设备的管理流程如图2所示:

 

从图中可以看出,电力计量的自采购、仓储和交付用户基本上是在仓库和验证室之间完成的。对于这个操作过程,需要设备数据的关键点RFID自动采集。为此,我们对其现有流程进行了处理RFID设计规划如图3所示 RFID规划操作流程:

 

2.1.1 RFID整体设计

RFID总体设计如下图4所示 

 

该RFID系统基本上可以分为两个子系统

2.1.1.1 RFID批量制作电子标签

电子标签按供电方式分为:有源和无源。无源标签无电源,采用感应电源产生的电流作为标签电源。功能距离相对较短,但无电池更换,特别适合电力系统应用,也是当前市场应用的主流方向。

电子标签按频率分为低频(125K)、高频(13.56M)、超高频(915M-48G)对于这个项目,我们使用超高频和无源电子标签。通过大量的实验,这种电子标签适合长时间粘贴在电力设备上,阅读距离长(5-8M),而且群读效果比其他频段好,完全能满足这个项目的要求。

由于测量中心的工艺要求,为了确保检验台的单个识别和条形码的直接性,我们设计了条形码标签和电子标签来标记设备。电子标签,条形码。

在子标签正式使用前,必须有读写设备初始化-赋ID号。读写器可以赋值小批量不规则电子标签,大批量电子标签可以使用RFID打印机,逐一写入。根据系统的要求,我们使用它RFID打印机进行ID号赋值。我定义的电子标签是通过发卡器打印的ID号,ID号是由后台(MIS)根据用户的要求,它是独一无二的。RFID打印机是电子标签ID,二是打印条计量设备内部打印条形码电子标签,以便群体识别。

 

      Ø  携带RFID标签设备的群体识别系统

固定阅读器固定安装在供需分界点,完成群读、输入、识别、确认功能,要求阅读量准确,无漏读,群读越多越好。我们分别定制了四套固定阅读器,A仓库与外界分界点;B三相电度表检验室与外界分界点;C单电表检验室与外界分界点;D互感器实验室与外界分界点。每个分界点的阅读器都配有四天线,可以在群读设备上标记,并与之匹配MIS接口,实现群体输入功能。硬件接口为LAN、串口可选。 

许多带有电子标签的电力设备在进出仓库和检定室时都有固定的阅读器群体识别和识别ID进入数据库,完成数据采集。

各关节组识别设备安装:1)识别门 
 

 

2.2  系统功能指标及特点
1.      批量打印成品电子标签,生产能力:2-4万/天。
2.      以射频门的形式实现128个电子标签(≤0.5M/S通过识别区读取速度),数据读写准确率达到100%。
3.      室内识别区全部读取128个电子标签,数据读写准确率达到100%。
4.      基于超高频电子标签的建立RFID中间件系统(MIS接口)。

 

本文来源:rfid世界网