智能电能表全寿命周期管理系统的研究王燕婷

智能电能表全寿命周期管理系统的研究王燕婷

王燕婷

（国网福建省电力有限公司泉州供电公司福建泉州362000）

摘要：电能表资产管理不仅包括对固定资产运行状态的日常维护管理，还包括对固定资产存量和分布状态的管理，并涉及到计量的准确性和可靠性。目前国家电网的电能表寿命周期管理基本上是从招标采购开始，而制造环节的相关监控管理还没有开展。建立从仪表设计、关键元件采购、制造过程、出厂检验等闭环的全寿命周期管理对电网企业资产管理有着实际的作用，同时也为电力需求侧管理和智能电能表可靠性评价体系的完善提供技术数据。

关键词:RFID；智能电能表；全寿命周期；云平台；管理系统

1产品全生命周期概念

顾名思义，产品全生命周期是指产品从生产到进入市场直至退出市场所经历的生命循环过程。当产品进入市场后，它的销售量、利润都会随着时间的推移而呈现出一个由少到多、由多到少的过程，就像人的生命一样，从出生到成长再到成熟，最后走向衰亡，这就是全生命周期的概念。

2RFID概述

RFID技术作为智能卡应用技术的延伸，在企业智能化管理模式中有着不可替代的作用。电子标签（又称作射频感应器，一般带有天线，存储器与控制系统的低电集成电路，它可以存储需要识别传输的信息，是标识人员和物品以方便辨识、跟踪和记录的工具。RFID射频识别技术能在外力的作用下，将存储的信息发射出去。RFID电子标签具有远距离读取、非接触式读取、读写速度快、信息存储量大、动态修改、易识别等特点；同时它的信息存放形式也相对卡、条形码和磁条卡也更为简单。由此可见，技术可以作为一种非常好的信息存放载体，起到标识识别、物品防伪、物品管理等重要作用。

3智能电能表全寿命周期管理系统

3.1系统主要结构

3.1.1基于有源RFID芯片设计的智能电能表

基于RFID技术的智能电能表，工作在超高频频段，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。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，低功率的读取和写入操作，数据保存时间不少于100年，存储安全性高、防篡改。符合EPCGlobalClass1Gen2（V1.2.0）规范，以及ISO/IEC18000-6C协议，全球唯一识别码。

基于RFID的智能电能表具有如下功能:各工序信息的写入和读出，可支持生产环节流程控制，通过RFID校验，可精简校验设备的器件，降低校验设备的成本，提供工序的基础数据。支持RFID本地抄表，可替代红外抄表。不受距离、位置、光照强度的影响，且不必人工输入表号（或输入位置信息），通过RFID的自动读取功能，可实现一键抄收。

智能电能表在不通电的情况下，依然能够通过RFID读取智能电能表中的各种参数信息，如制造厂商、出厂日期、制造时间、表号、地址号、参数、等级、物品属性（电能表属性）、安装位置（支持现场写入）等。

3.1.2生产制造流程全过程管理

在仪表制造所有环节设置RFID读写系统，使得制造设备与产品（RFID智能电能表）之间能够实时沟通，全面管控产品的装配、老化、校验、检验、仓储、维修等环节的总体情况。实现智能电能表在智能制造流程中的自动定位，工序状态设置、自动流程管理等。

3.1.3基于RFID无线通信的自动校验装置

校验装置与智能电能表摒弃传统的RS485和红外通讯方式，采用RFID射频识别技术实现电能表和检定装置的通信，进行电能表的校准和检验。每台智能电能表在生产完成后，其内部的RFID芯片都有一个全球唯一识别码，检定装置通过RFID无线读写设备依次完成每台电能表的准确度校准。校表和检验数据通过自动检表装置的RFID通道传入被检电能表RFID芯片，为电力用户验收比对提供依据。最后，将电能表相关检测数据传至云平台。

3.1.4智能电能表仓储管理系统

智能电能表仓储管理与现有的国家电网管理系统一致。由于有源RFID芯片的信息存储量大，抗腐蚀、抵御恶劣环境强等特点，系统将智能电能表关键参数（如误差、基准电流、电压、常数、制造厂信息等）写入到电能表的RFID芯片中，这样在进出库房时电能表存储的数据会自动和库房管理系统数据库进行核对，减少管理失误。同时将电能表出库派发地信息也存入表内芯片，提高仪表运送安装的安全性。

3.1.5RFID智能电能表本地数据抄收系统

普通电能表的现场抄收是基于红外设备，局限性较多，操作不便利。RFID智能电能表在进行本地抄收时，无需像红外抄表一样固定位置，只需通过电能表内置的RFID天线（有效距离为5米）自动识别读写装置并实现数据传输。系统通过智能手机采用蓝牙转RFID模式进行数据读写，并通过手机网络上传到云服务平台，实现云平台一体化管理。整个现场抄收工作更简单、更快捷、并能实现多表集抄。

2.1.6云平台管理系统

完整的智能电能表全寿命周期管理系统，是物联网中的RFID技术、智能电能表和云平台系统的有机结合，包括智能电能表的设计、制造、检测、校准、仓储管理、现场运行、维修记录以及报废处理等等。可实现智能电能表全寿命周期各个阶段的数据追踪溯源。

云平台管理系统包括云平台运行评估系统和大数据云平台系统。云平台运行评估系统对电能表整个运行工况进行状态评估，并根据评估状态采取相应的措施。实时获取智能电能表在实际环境中相关数据，结合系统中标准表法和现场周期检验得到的误差数据，综合评估复杂的电网实际运行环境对智能电能表准确性、可靠性的影响，对其进行综合评价。通过分析状态量构成及权重，制定状态评价标准，从而建立运行状态评估方法，并在此基础上提出电能表检修策略。大数据云平台支持海量结构化和非结构化数据存储，提供丰富的数据挖掘发现手段，具有灵活的数据整合能力和安全访问机制，能提供高性能数据分析处理等服务。

3.2RFID智能电能表设计

RFID智能电能表是以智能电能表为基础，加入RFID数据通信模块，以实现智能电能表的各项数据参数通过高频无线传输的目的。RFID模块通过I2C总线与主控模块相连，RFID模块包括RFID射频芯片与RFID射频天线。

当RFID天线接收到外界读写设备发来的读写指令时，判断该指令是否与本台电能表相关，如果不相关，不采取任何操作，如果相关，则按照该指令查询相应的信息，再通过RFID天线将信息发送到外部读写设备。

此外，RFID芯片自有协议及相应的存储空间高效利用，也是RFID智能电能表的研究重点。为整合信息节约存储空间，RFID芯片内部数据区根据功能要求分为参数区、电量数据存储、制造环节信息存储区。参数区保存如下数据:生产厂商、表号、规格、出厂日期等。电量数据存储保存如下数据:当前组合有功总、供电电压、供电电流、费率时段等。制造环节信息存储区保存如下数据:保存制造工序各环节的所有信息。

结束语

文中重点研究了应用RFID无线技术进行仪表误差的校准、本地多表数据采集等技术问题，很多方面的技术成果正在进行实验验证。本系统对加强电网企业的电力需求侧管理及智能电能表可靠性评价体系的完善具有重要作用。

参考文献

[1]马金明.基于物联网的设备生命周期管理的研究与实现[D].北京邮电大学，2013.

[2]乔月妮.基于物联网的输变电设备全寿命周期管理系统[D].宁夏大学，2015.

[3]苏海锋.配电系统规划全寿命周期管理理论和方法研究[D].华北电力大学，2012.

[4]张捍东，朱林.物联网中的RFID技术及物联网的构建[J].计算机技术与发展，2011，21(5):56-59.