云服务平台的配电终端全生命周期跟踪管理

，，

(石家庄科林电气股份有限公司，石家庄 050222)

引 言

智能配电终端(配电线路故障指示器和配电终端)作为配电自动化建设的重要支柱产品，企业还未能实现实时监控配电终端产品的设计、生产、运行直至淘汰的各个环节，无法精确、及时、全面地把控其相关信息。2017上半年，配网自动化设备招标规模达12.5亿元，预计未来三年配电自动化终端市场规模将超过80亿。对于配电产品制造企业来说，通过运用统筹设计、生产检验、运行维护、淘汰报废的产品全生命周期管理理念[1]，使配电终端制造企业在成本、能效、安全等方面达到整体的优化，可以为供电公司以及设备使用单位提供技术支撑与保障，提高配电终端制造企业的市场竞争力。同时，随着“中国制造2025”概念的提出，企业运用自动控制技术与互联网信息技术进行先进的智能化生产管理已成为大势所趋。因此，利用无线射频识别技术(RFID)和网络云服务平台的配电终端产品全生命周期跟踪管理系统逐渐引起人们的重视。

当前，国家电网对于配电自动化终端产品的管理以采购招标为起点，对于配电自动化终端的设计生产环节还未实现监控管理，对于国家电网来说，建立相关产品的全生命周期管理系统具有现实的意义。

利用系统设计的理念以及无线射频识别技术(RFID)和网络云服务平台的在配电终端产品中的应用，建立更加完备的智能配电终端产品全生命周期管理系统。系统分为以下4个部分：RFID配电终端研发、制造流程管控、仓储周转配送系统和云平台服务系统。通过配电终端全生命周期管理系统可以提高产品制造企业的生产效率，减少设备的运行维护成本，提高配电自动化信息管理水平。

1 系统原理

随着数字化智能化水平的提高，制造企业对于产品数据的管理经历了简单的铭牌标识、条形码、二维码等几个阶段，本系统覆盖配电终端产品全生命周期的研发生产、质量检验、仓储周转配送、验收、运行与维护、淘汰与报废等各个生命节点，利用无线射频识别技术和网络云平台来建立一种更加智能的信息档案，进行大容量的以及速度更快的数据传输，实现产品的跟踪与信息共享。

图1 RFID 系统的硬件结构

RFID 系统一般由读写器、电子标签、控制器、通信接口和通信协议等组成[2]。电子标签用于存储数据，读写器和电子标签之间以磁场或电磁波形式完成数据传送[3]。一般RFID系统的硬件结构如图1所示。

其中PLC 控制器也可以替换为PC、DCS 等控制器，接口模块一般均支持多种通信协议，如EtherNet/IP、DeviceNet、Modbus TCP、Profinet 等。每个接口模块能连接的RFID 通道数量最多可达到8通道，并能实现可编程的功能。读写器可采用高频或超高频，也可按安装形式分为固定式和手持式，电子标签的形式也可根据现场情况采用表面安装、磁性安装、带粘贴的薄片等形式，其最小尺寸可以小于7.5 mm，最高耐温可达240 ℃，同时也可应用于防爆等危险区域。

RFID电子标签可以支持快速读写、移动识别、多目标识别、定位跟踪管理等功能[4]。通过RFID 技术解决方案，可以实现物品跟踪与信息共享，同时提高识别效率。无线射频技术(RFID)的应用为智能配电终端产品全生命周期管理系统的搭建提供了有力的技术保障。

在配电终端产品中植入有源RFID芯片，可以使配电终端产品获得生命。无论是在带电和非带电的状态下，建立和设备、主站的数据连接，同时把配电终端产品全生命周期的各个生命节点传输至网络云服务平台。有源RFID 高密度编码、实时处理速度快，具备可靠距离的数据传送、接收能力。网络云平台可以帮助企业及供电单位轻松实现对智能配电终端全生命周期的数据档案管理，完成智能配电终端产品海量运行维护数据的实时上传与记录、过滤提取、产品工况、报表查询等。

2 系统主要结构

2.1 基于有源RFID芯片的智能配电终端

基于无线射频技术的智能配电终端，工作在超高频段，支持无线射频读写，可以通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，具有数据存储功能[5]。芯片的存储区按分块管理，可以分别锁定和口令保护，支持密码保护读取控制，具有较高的安全性和隐私性，低功率的读取和写入操作[6]，数据保存时间不少于100 年，具有更好的安全性和可靠性，符合EPC Global Class1 Gen2 (V1.2.0) 规范，以及ISO/IEC 18000-6C协议，全球唯一识别码。

基于有源RFID的智能配电终端具备以下功能：通过生产、流转信息的写入与读出，建立生产环节的工序模型，使生产装配信息可视化，从而把控生产的各个环节，通过工序分析，精简生产工艺，提高生产效率,缩减成本。在不上电的状态下，可以读出配电终端产品的电子资料，包括合格证、参数表、工程图纸、技术规范、说明书、操作手册等。

2.2 RFID配电终端制造流程管控

在配电终端制造的各个环节设置RFID读写系统，根据销售合同自动生成一物一码的产品数据，制定生产计划，跟踪设备的调试、装配、质检等各个节点，实时定位管理产品的各个工序。将产品质量检验的结果报告实时上传并与产品匹配，对质量不合格的产品进行处理，完成后，将信息同步至RFID有源芯片中。

2.3 仓储周转配送系统

有源RFID具有信息存储容量大，抗腐蚀性较强，能够适应恶劣环境，通过防碰撞机制实现多通道多标签同时读写，进行批量识别，将设备参数信息写入RFID芯片中，在进出仓库时自动与ERP系统核验，一键完成入库出库操作，减少管理失误。将产品的物流信息写入RFID芯片，结合北斗定位和GIS系统，远方跟踪产品运输状态信息，提高仓储、周转、配送的安全性与可靠性。

2.4 网络云平台服务系统

2.4.1 建立客户档案

通过录入客户档案，实现业务对接。配电终端制造企业可以与客户分享入出库、发货单据，使客户实时查阅物资明细，实时掌握制造商的工作进度。用户单位可以继承制造企业物资基础数据，实现自动建立物资档案、一键完成接收、入库操作，实现企业间业务数据的高效交换(保密前提)。

建立以用户为核心的服务支持体系，用户有任何技术问题，均可以通过扫描设备服务码，联系设备制造企业的技术人员进行及时沟通，为用户提供快速通道。

2.4.2 智能监控与智能运维

运维数据由加装在设备上的智能仪表和物联网终端上报服务器，数据分为正常运行数据和异常报警数据，异常报警秒级上报，正常运维数据15分钟上报一次；企业通过PC端专用监控平台进行值班，发现异常信息马上通知运维团队(运维任务)或客户负责人进行排查和处理，主动服务。设备运维数据建立全生命周期大数据分析平台，通过分析评估设备健康指数，制定设备维护、维修、更新计划，提高设备安全性和稳定性。

2.4.3 服务任务

当前，跨区域服务存在诸多不便，对于工程服务人员来说，响应时间长，服务成本高。需要派人员现场处理的由管理员将报修信息转为服务任务发布。服务任务有内部服务、外部服务、邀请服务三种。

老产品没有服务码，通过传统传真、电话报修的，需要派员处理的，先在ERP系统中登记，ERP系统可生成服务信息二维码，用享服软件扫码，将信息自动带入服务任务发布中，简单高效，减少重复录入工作量及差错率。

内部服务：派自己团队的服务人员处理，信息仅在自己团队范围。

外部服务：信息公开，所有通过服务商认证的服务商均可以申请合作，通过决标流程将服务外包。

邀请服务：仅对受邀企业或服务专家公开，通过决标流程将服务外包。

系统成立服务协作团队，由甲方现场联系人、服务商售后人员组成，可以进行业务协调沟通工作，服务人员可以进行日志、任务、签到、费用申报等服务过程管理[7]。

服务任务由甲方负责人进行验收、评价，采集用户真正诉求，提高用户满意度，加强服务团队管理。通过这个方案，充分利用互联网+手段，建立基于设备的用户和制造企业沟通渠道，打造制造企业互联网+服务平台。

3 RFID智能配电终端管理系统设计

以配电自动化终端为基础，利用RFID数据通信模块通过高频无线传输来实现配电自动化终端数据参数写入与读取。主要结构如图2所示。

图2 系统主要结构

具体工作原理说明如下：配电自动化终端产品具有设备专用且唯一的RFID码，通过RFID阅读器读取数据，GIS系统接收卫星信息，二者通过RS232串口将数据传输

给单片机，单片机经过一系列复杂的数据算法将结果通过GPRS模块发送到数据中心，进行实时处理，建立数据库。客户和企业可以通过手持RFID终端实现远距离扫码，进入用户查询系统，调取设备相关资料。

结 语

参考文献

[1] 安筱鹏.工业4.0:为什么?是什么?如何看?[J].中国信息化,2015(2):7-11.

[2] 许旻.物联网下RFID的架构及应用分析[J].科技通报,2013(12):139-141.

[3] 潘再兴.面向物联网的RFID系统防碰撞技术研究[D].长春:吉林大学,2014.

[4] 应俊,王剑,李开元,等.基于RFID技术的医院物资识别系统的研究[J].医疗卫生装备,2007,28(3):22-23.

[5] 陈硕.基于TinyOS的多sink通信协议栈的设计与实现[D].北京:中国科学院大学,2014.

[6] 徐人恒,曲井致,李迪星,等.智能电能表全寿命周期管理系统的研究[J].电测与仪表,2017,54(1):67-70.

[7] 王荣福.企业CRM的实施案例[J].世界电信网络,2002(5):50-52.

[8] 高昇宇.物联网与智能电网[J].华北电业,2010,39(3):54-56.