电缆附属信息可溯源设备关键技术研究与应用

(深圳供电局有限公司，广东 深圳 518000)

0 引言

10kV配网电缆线路覆盖面大、电缆网络复杂、现场环境特殊，计划检修和故障抢修工作量大，电缆上下连接关系基本依靠目前使用的标牌来查看。电缆线路错综复杂，要依据几个电缆挂牌找出电缆的信息非常耗费时间，而且有时因前期施工的原因漏挂电缆标示牌或电缆标示牌悬挂错误，导致电缆维护抢修时出更大事故。目前使用的电缆牌内容过于简单，只有编号、起点、终点、规格等简单信息、对电缆网络关系、维护人员、时间、电缆厂家信息都没有记录，在这种情况下，电缆维护起来就很耗时耗力，有时要借助检测仪器工具，调阅电缆施工图纸来完成维护抢修工作，效率低下。

1 具体的实施方案

1)研制电缆附属信息可溯源设备，外形设计图如图1 。包括编辑操作触摸显示屏及喷码出口。

图1 便携式喷码打印设备外形结构

2)电缆附属信息可溯源设备的硬件设计与开发。硬件主要由电源管理单元、供墨系统、触摸显示屏、CPU单元、喷头5个部分组成。

CPU核心控制片采用美国TI公司 AM3358 工业级CPU、Xilinx公司 Spant6 工业级FPGA，AM3358主频600MHZ，温度范围：-40 to 105，跑Linux、WinCE、QNX操作系统，操作系统选择范围广。主要应用在对人机交互要求较高的场合，600M主频已经非常流畅，AM335X系列器件拥有ARM Cortex-A8内核的高性能、低功耗特性，低功耗特性用于对功耗敏感的手持设备非常关键。可延长设备使用时间；同时提供3D图形加速和关键外设的集成，可满足各种应用需要，在各种工况的工业应用场合更加稳定可靠 抗干扰能力更胜一筹，主机采用Linux系统。

电源管理单元控制芯片采用窗体顶端。电源管理系统采用BQ40Z50-R2充电管理芯片，该管理芯片具有过压、欠压、过流、过热保护功能，与CPU采用I2C通信方式，时时通信交互信息，保证设备的电源安全稳定可靠。电池组为3节18650锂电池串联，为该设备提供电源，其他稳压芯片、虑波电容为CPU芯片、触摸显示屏驱动电路、供墨系统、喷头提供合适的电源电压。

采用MY500Q40AR-V6 5.0英寸彩色工业级触摸屏体验更佳，具体参数如表1。

表1 MY500Q40AR-V6 5.0英寸彩色工业级触摸屏

喷头采用TIJ2.5热发泡喷头，喷印精度为150DPI/300DPI/600DPI，喷印高度为最小喷印1 mm 最大喷印高度12.7 mm，可喷印材质为纸箱、塑料、金属、板材、管材、石材、线缆、电子元件、汽车零配件、工业化工包装、医药食品礼品包装盒等，采用水溶性墨水，常用的颜色有黑色、红色、黄色、蓝色、绿色。采用自动识别墨水参数及记录墨水余量，墨盒为RFID非接触式芯片，与主控板通信。具有一定导电能力的墨水以一定的压力注入喷嘴，喷嘴前端的压电晶体在正弦波驱动电压的作用下发生周期性的机械形变，对即将喷出的墨水产生挤压，这样，墨水在喷出喷嘴时，就被“预挤断”。墨水在喷出喷嘴后进入充电电极内腔，这时墨流并没有马上断裂为墨滴。墨水在充电电极内腔内飞行的过程中墨水受表面张力的作用逐渐断裂为墨滴(断裂位置与墨水压力和正弦波驱动电压大小有关)。这时，如果充电电极上有正电压，在电场力的作用下，“预挤断”墨水中的正电荷被排斥，负电荷被吸引，从而使断裂处的墨滴带上负电荷。飞出充电电极的带电墨滴随后进入由高压板形成的偏转电场。墨滴在电场中的偏转角与墨滴的带电量有关，带电量打的墨滴在电场中偏转的角度也大。最终，不同充电量的墨滴在移动的工件上形成图案。

3)装置的软件系统设计与开发。电缆铺设的设计图纸目前都是采用施工人员打印出来参阅，对于紧急抢修维护来说也十分不方便，未来5G网络的发展可将所有电缆的施工信息图纸等存放到云端服务器，施工现场可以通过扫描电缆的二维码调用相关的信息，查阅相对简单方便，可节省时间和大量的纸张，为企业降低运营成本，且图纸信息保存时间更长。所以需要一款后台管理应用软件，用于电缆信息的存储管理，查阅，维保人员则随时可以通过手机端软件对电缆信息数据进行实时查询。

综合上述，计划开发一款APP前端应用扫描软件，扫描电缆上的二维码信息，通过手机无线网络转至后台服务器，调用电缆的信息。在服务器端架构一套服务器系统，手机APP或者网页可以通过登录方式访问服务器系统中指定授权的指定数据。

服务器端配置信息。INTEL至强四核，最大支持2颗CPU/4 GB 1 333内存，8个内存插槽，最大支持32G内存/1×300 G热插拔SAS硬盘(15 000转)，独立RAID卡，支持RAID1/5/最大支持6块SAS硬盘/集成高性能Intel双千兆自适应网卡，支持网卡冗余、负载均衡/集成显示控制器/DVD光驱/键盘鼠标/标配625W单电源，80Plus认证/2个PCI-E G2 x8插槽，1个PCI-E G2 x8插槽(X4速率)，1个PCI-E G1 x4插槽，1个PCI 32/33 5 V插槽/6个 USB 2.0接口(2前4后)；1个VGA接口；1个串口；2个RJ45接口，带宽要求：10 M以上独享、独立IP。

手机APP端界面。手机界面设置主要是分层次、菜单式设置，主要包含电联的各种型号、施工日期等相关信息，同时设置分层授权密码进入，确保敏感信息泄露。

网页端界面。由于需要远程进行维护与管理，因此远程控制与显示就成了必须要实现的功能，目前我们可以提供以下两种方案实现：第一种方案是使用APP端进行控制，但是实现起来周期和难度相对较大，且针对不同平台需要重新开发，优点就是登录与操作方便；第二种方案是系统网页界面的方式实现，这个实现起来相对较为容易，且可以跨平台使用，不管是苹果手机及平板、安卓智能手机及平板、微软智能手机及平板以及普通笔记本电脑或者PC机平台都可以登录，而且不需要再次开发。

服务程序通常编写成控制台类型的应用程序，总的来说，一个遵守服务控制管理程序接口要求的程序 包含下面3个函数：①服务程序主函数(main)：调用系统函数 StartServiceCtrlDispatcher 连接程序主线程到服务控制管理程序。②服务入口点函数(ServiceMain)：执行服务初始化任务，同时执行多个服务的服务进程有多个服务入口函数。③控制服务处理程序函数(Handler)：在服务程序收到控制请求时由控制分发线程引用。(此处是Service_Ctrl)。

另外在系统运行此服务之前需要安装登记服务程序：installService 函数。删除服务程序则需要先删除服务安装登记：removeService函数。

2 电缆二维码信息的耐磨实验

依据GB/T6995.1-2008 电线电缆识别标志方法第1部分：一般规定的4.4.3及4.4.4规定如下：清晰度的要求：整个标志线上的颜色应保持一致，组合颜色中两种颜色的分界线应保证清晰。标志线的颜色和标志带上的标记应清楚可辨。牢度的要求：用汽油或其他合适溶剂清洗时，标志颜色应保持不变。

标志清晰度用目力检查，当试样表面受到污染不能辨认时，可用汽油或其他合适溶剂浸过的棉织物擦拭试样表面；或者用洁净的刀片切取试样断面进行检查。标志耐擦性用浸过水的脱脂棉或棉布，轻轻擦拭10次，然后用目力检查的试验方法对二维码牢靠度进行实验测试。试验结果见表2。

表2 清晰度及牢靠度试验项目及试验结果

从表2试验结果来看，旁路电缆中间接头电气性能符合标准要求，能够满足现场长期安全可靠运行的需要。

3 结语

通过对电缆附属信息可逆化查询设备关键技术研究与应用，提出了配网电缆线附属信息的信息化管理，采用二维码标示到电缆上，利用手机APP与通信网络连接后台信息管理服务器，通过手机扫描二维码即可查阅电缆的信息，资料详实准确，比起目前的如标示牌、打印施工图等方式方法简便快捷了很多，是一线维护抢修的好帮手。电缆附属信息可溯源设备，采用白色墨盒，手持式外观造型，打印内容可以在设备上编辑，无需借助外部电缆直接完成，可现场直接调试打印，快速完成施工，印标识经过摩擦实验验证，可满足国家标准要求。