RFID技术在输变电工程建设中的应用

于昊 张君 张聪利 贡布多杰

摘要：在输变电施工过程中利用RFID物联网技术连接施工现场人员、机械设备和工器具，通过对RFID标签的数据读写操作和数据分析，可以实现施工过程动态管控，可以避免施工过程中的安全问题，提升质量管理，实现一定的精益化、规范化施工。

关键词：输变电工程;RFID技术;电子围栏;电子交底

引言

随着电力基建的兴起，输变电工程建设与日俱增。输变电工程施工现场作业点多，人员流动强，加之一些施工队伍没有形成安全文明施工习惯，常常导致作业票和施工现场不一致的现象，部分没有经过安全技术交底的人会参与到施工中，这是十分危险的，对危险点及技术要点不熟悉而导致的事故案例比比皆是，依靠传统管理模式无法保证管理效果。应用基于RFID射频技术实现电子交底和施工工器具状态监测的施工管理模式对于当前安全高压态势下的电力建设施工管理具有十分明显的优势，可以借助技术手段实现对人员、机械设备及工器具的实时管控，对规范施工管理，提高管理水平，提升工程质量具有重要的意义。

1 RFID技术的基本原理

RFID射频识别是一种使用射频技术的非接触自动识别技术，具有传输速率快、防冲撞、大批量读取、运动过程读取等优势。RFID系统主要由读写器（target）、应答器（RFID标签）和后台计算机组成，其中，读写器（target）实现对标签的数据读写和存储，由控制单元、高频通信模块和天线组成，应答器（RFID标签）主要由一块集成电路芯片及外接天线组成，其中电路芯片通常包含射频前端、逻辑控制、存储器等电路，供电原理可分为有源（acTIve）标签、半有源（semiacTIve）标签和无源（passive）标签。基本工作原理是：标签进入读写器发射射频场后，将天线获得的感应电流经升压电路后作为芯片的电源，同时将带信息的感应电流通过射频前端电路变为数字信号送入逻辑控制电路进行处理，需要回复的信息则从标签存储器发出，经逻辑控制电路送回射频前端电路，最后通过天线发回读写器。

2 RFID技术运用前期准备及技术应用研究

2.1 应用前期准备

在工程施工前编制策划性文件，将RFID技术应用及管理作为项目部的一项整体工作进行部署，建立RFID技术应用组织架构，确定人员组织架构及职责划分，确保实施、运行、维护等功能的实现。在项目建设中开展RFID技术应用培训，编制RFID技术应用操作手册，提升操作人员的应用水平，为RFID技术在项目中的应用做好人才准备。在硬件选择方面根据需要分别采购频段若干无源式射频标签和若干有源式射频标签;具备NFC功能的手机或PAD;若干个射频读写器;若干个通信模块;系统计算机一台。在软件方面需要编写基于手机NFC功能的RFID标签读写软件和基于计算机系统的RFID技术操作系统和后台数据库。

2.2 应用研究

RFID技术的主要特性在于a.数据的快速读写功能。使用读写装置可直接将信息读取至数据库内，同时可以快速、批量处理标签，并可以将处理的状态写入标签，供下一阶段数据处理的读取判断之用;b.小型化和多样化的形状。RFID在读取上并不受尺寸大小和形状的限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷质量。此外，RFID标签也可往小型化与多样形态发展，以应用在不同产品上;c.耐环境性。纸张一受到脏污就会看不到，但RFID对水、油和药品等物质具有很强的抗污性。RFID在黑暗或脏污的环境中，也可以读取数据;e.可重复使用。由于RFID的数据为电子数据，可以反复被覆写，因此可以回收标签重复使用。如被动式RFID，不需要电池就可以使用，没有维护保养的需要;f.每一张RFID标签码对应唯一的ID，具有唯一性。

根据以上功能特点，可以在输变电工程建设中应用RFID标签码的唯一性，将每一张RFID标签指定唯一的人员、机械设备、工器具等，具有不可复制性;根据可重复使用特性用于机械设备、工器具检修维保状态的更新管理，用于人员角色和权限的动态管理;根据数据的快速读写功能可以在关键位置处设置读写装置，用于人员及机械进出场管理与工器具出入库管理。

3 RFID技术在施工管理中的应用

3.1人员管控

在建设项目实施前，在RFID系统中录入项目全体人员信息，分配RFID标签ID，根据人员角色在系统中设置权限。实现以下的人员管控：

3.1.1人员进出场管控。根据全员都具有唯一RFID标签的特性，在施工出入口位置布置RFID读写装置，可以在人员进出场时批量检测所有人员信息，并形成出入场记录，上传至系统计算机中，可以实现员工工时统计和管理人员到岗到位情况监督的功能。

在高风险作业区域设置电子围栏，可以检查管理人员到岗到位管理情况，确保作业现场有作业监护，杜绝管理人员不到位造成的安全事故。

3.1.2实现电子交底和电子围栏。首先根据作业内容，在施工区域设置RFID读写装置，实现电子围栏功能。电子交底是施工人员经过现场交底后由安全管理人员在RFID系统中输入施工人员的交底信息，特征点包括：工作内容、工作区域、工作许可范围、工作许可时限、是否确认交底等信息，施工人员意味着获得了相应施工区域的进入权限，若未经交底或者不属于该区域工作内容的施工人员则会被警告禁止入内。杜绝未经过交底及施工许可擅自进入高风险作业区域造成的人员伤害。

3.2机械和工器具管理

在施工准备阶段对机械设备及工器具配置唯一的RFID标签，并粘贴牢固，可以實现机械设备及工器具管控。

3.2.1机械设备及工器具出入库管理。在工器具库房门口设置RFID读写装置，工器具出入库过程中将自动检测标签，并形成记录上传至系统计算机。在施工出入口的RFID读写装置，检测机械设备的进出场情况。可以实现设备及工器具的精益化管控，降低工器具丢失风险。

3.2.2机械设备及工器具检修维保管理。根据施工规范要求，为确保施工器具的安全、技术性能稳定，要定期开展施工器具的状态检修，和维护保养。根据RFID标签的可重复读写特性，在管理人员完成检修及维护保养后，用手持RFID读写装置（如具备NFC功能的手机等）对施工器具上的RFID标签进行状态写入，并根据机械设备及工器具管理标准规定的检修及维保周期进行倒计时管理。可以在机械设备及工器具进出场、出入库时通过RFID读写装置自动读取其检修及维保状态，当超出规定的维保周期后将予以告警提示，可以确保施工器具安全状态及性能时刻处于可控状态。

3.3 施工辅助管理

在工序待确认点、重要施工成品、待测点处粘贴RFID标签，并使用手持式RFID读写装置实现工序状态等信息的写入、读出操作。如，在管理人员进行现场检查时可用手持式RFID读写装置对转序区域的RFID标签，进行转序信息读取操作，若未经过转序许可将及时叫停下个工序施工，便于管理现场工序和分包人员行为，确保施工质量，实现为精益化施工管控。

4结语

在输变电施工过程中利用基于RFID技术的物联网技术连接施工现场人员、施工机械和工器具，利用电子围栏技术和后台数据库分析，可以实现施工过程动态监控，有利于精益化、规范化施工，可以避免施工过程中的安全问题，提升质量管理，加强施工管理整体水平。

参考文献

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[2]国家电网有限公司基建部.国家电网有限公司施工项目部标准化管理手册（线路工程分册2018年版）[M].中国电力出版社，2018.

[3]国家电网有限公司基建部.国家电网有限公司施工项目部标准化管理手册（变电工程分册2018年版）[M].中国电力出版社，2018.