基于RFID与GIS技术在电力电缆管理（系统）中的应用分析

于振国 成代春

摘要：电力产业无疑是其它产业得以持续发展的重要基础产业。近年来，随着国内城市化发展越来越快，各个产业布局越来越广泛，由此对于电力能源等的需求也越来越高。维稳电力供应、保证高质量的供电服务，已然是当下电力行业建设发展的重要内容。基于RFID与GIS技术在电力电缆管理系统中的有效应用，无疑对于电力行业的发展有着重要意义，故本文就其应用等方面展开讨论。

关键词：电力产业；RFID技术；GIS技术；电力电缆；

引言

电力产业作为我国重要的基础产业之一，在我国国民经济建设以及和谐社会发展中扮演者即为关键的角色^[1]。近年来，随着电力能源的需求量不断攀升，供电网建设规模也越来越庞大，期间涉及的用电设备数量也越来也多^[2]。传统的人工形式的配电巡检机制显然无法满足当下使用需要，特别是城市地下电网中的电力电缆方面，为切实提升巡检工作质量，规避漏检以及误检等情况，势必需要引入更为前沿高效的技术^[3]。RFID与GIS相融合的技术形式已然受到业内的广泛关注，能够大大提升配电巡检工作质量。因此对其应用展开讨论有一定的现实意义^[4]。

1. RFID与GIS技术应用意义

由于历史管理等多种因素影响，配电网基础数据欠账多，部分电缆运行时间久，电缆故障频发，其中中间接头故障约占电缆总故障的80%，但因前期施工无任何安装记录，难以掌握中间接头安装位置，当电缆中间接头发生故障时，导致故障排查时间过长，延误了抢修时间，降低了抢修效率，影响客户正常用电。另外，电缆本体位于地下电缆通道内，所处环境又较为复杂，当电缆中间接头发生故障时，快速定位故障电缆中间接头所在位置将是解决故障问题的首要问题；其次，当通道内有多根电缆时，需快速定位故障电缆；再次，需要一个能够直接访问并记录的“载体”来管控电缆中间接头的基本信息及维护信息；那么，“载体”的综合适应能力及寿命将直接关系到数据的存储时间。而较为常见的标记载体有记号标注、条形码、二维码、色标等，由于电力电缆常年位于电缆通道内，常规的标记不易长时间保存及需要近距离判别等因素，不适合电力电缆中间头的标记。基于RFID与GIS技术在电力电缆管理系统中的应用是通过GIS快速展示技术进行直观的筛选、查找、导航目标设备位置，利用RFID射频技术快速判断目标设备，同时，结合电子标签颜色、编码准确定位目标设备，不仅解决了故障设备定位问题，同时避免了近距离接触对人身造成的安全问题。由于RFID射频标签读取距离远，且能够适用于多种复杂恶略的环境，同时保存数据时间长达20年之久，是电力电缆管理的最佳选择。另外，借助整个电力电缆管理系统内的地理信息以及巡检内容传输至手持式终端，通过GPS定位结合GIS可视化轨迹追踪技术及RFID射频现场作业装置，明确巡检人员的到位信息，从而彻底的规避了巡检人员漏检以及误检等情况。

2. RFID与GIS技术概述

2.1 RFID技术

整个的RFID应用体系中分别包含了电子标签、读写设备以及天线三个部分，射频标签为射频识别系统核心的数据载体，附着于目标设备，读写设备则利用天线产生一定频率的电磁波，一旦电子标签等加入天线识别范围内即产生感应电流，并得到能量被触发，标签即利用天线以及读写设备开展自我的编码处理以及线缆属性数据的传递，不但可以读写信息，同时也可以向标签录入信息。RFID大致工作原理如下图所示：

图1 RFID工作原理

2.GIS技术

即地理信息系统，借助该技术不但可以高效的对各个带有空间属性的资源数据进行合理的管控。利用该系统可以集中性、存储、使用以及展示地理参考数据等功能的实现，是典型的具有信息系统空间的专业模式的数据管控系统。该技术和电力行业的的高度融合使用，可把图形以及数据库等整合进行描述，以及管控电力设备的运行参数等等，在多个方面有着一定的用优势。

3. RFID与GIS技术应用分析

首先，电子标签的安装。确定目标中间头或设备后，将RFID电子标签附着于设备无遮挡表面，可采用背胶粘贴或扎带捆绑的方式进行固定，为避免金属对射频信号的干扰，一般采用超高频抗金属标签。对于同一识别范围内多个电子标签，安装标签时避免多个叠放，采用可标记且有明显颜色区分的标牌扎带进行固定。例如电缆检修井有多个电缆中间头时，可用多种纯色的标牌扎带进行错落有致的固定，一方面便于目标设备识别，另一方面，当颜色标牌扎带不能满足多设备显著区别时可进行编号处理。每个标签均有着全球唯一电子编码，可以将目标设备与电子标签进行一对一绑定，无需近距离接触即可一次读取识别区内多个目标设备，获得目标设备各项参数。

其次，利用GIS技术建立可视化智能管控系统。借助RFID技术对电缆中间头等重点目标设备进行一对一绑定，完成其基本资料以及空间数据信息的初级采集。并借助前沿的地图引擎技术以及矢量图形在基础地图中直观的呈现，直观展示各个电缆中间头等设备的分布情况，实现对目标位置的定位、导航，帮助巡检或检修人员明确目标对象的各项参数数据信息，包括当前运行工况以及历史维护资料等等。

另外，及时响应解决问题。随着供电网络纵横式发展，特别是城市地下电网，一旦供电线路或配电设备出现故障时，通过基于RFID与GIS技术在电力电缆管理系统对故障影响范围进行初步判断，缩小故障点排查，根据电缆中间头的分部情况，精确定位故障目标，第一时间制定合理的应急方案对故障设备进行抢修工作，减小因延误抢修时机带来的更大损失，确保供电业务可持续稳定运行。

故障定位与解决。通过基于RFID与GIS技术的电力电缆管理系统对故障点一键导航至目的地，联机RFID读写终端，安全距离范围内对目标区域一键读取，识别判断故障目标，从而为快速故障解决处理争得了更多的宝贵时间。

最后，常规化巡检业务。通过基于RFID射频技术与GIS可视化技术应用，可制定常规化巡检任务，实现对关注重点（如电缆中间头）周期性运行状态的跟踪，及时发现运行设备的异常情况，并制定相应的预防措施，降低故障的频发率。基于此可以对应性的设计有关移动终端应用，对于业务人员而言，通过移动终端应用不仅可以完成对电力电缆、电缆中间头、配电设备等日常巡检及电子签到工作，而且可以实现对其运行生命周期的追踪，实现运维工作的移动式、电子式以及便捷、高效化发展，大大提升了运维质量和效率。

4. 结束语

如今，随着城市化建设脚步越来越快，企业、工厂以及居家用电等的诉求越来越高，对于供电网供电质量也提出了更高的要求。为了满足越来越多样化以及越来越庞大的负荷要求，我国电力网线路也逐渐趋于多元化以及复杂化，也给电力电缆的检修及故障排查工作带来了一定的难度，同时也不利于有关运维措施的及时响应和落实。RFID与GIS相结合的技术形式，通过对目标设备唯一电子标签标识技术，配合地理信息数据管控技术，不仅能够帮助业务人员掌握所有标识的目标设备分部情况和位置，还能利用RFID射频技术远距离判断识别，降低了人身安全风险。特别注意的是随着电力设备设施的扩增，业务人员的更替，通过人为记忆判断目标设备已不现实，特别是常年运行于地面下的电力电缆设施。基于RFID与GIS技术在电力电缆管理的系统的应用无疑对于提升对电力安全稳定运行有着重要意义。未来，随着电力市场规模越来越大，该技术也有着极为广阔的发展前景。

参考文献

1. 但雨芳, 马庆禄. RFID,GPS和GIS技术集成在交通智能监管系统中的应用研究[J]. 计算机应用研究, 2009, 026(012):4628-4630.

2. 唐健, 戴廷煜, 袁细保. RFID,GPS和GIS技术集成在物流配送系统中的应用研究[J]. 测绘通报, 2007(10):45-45.

3. 王晓晖, 郑广安, 罗云梅. RFID,GIS,移动互联技术在电力管道光缆管理中的应用研究[J]. 科技与企业, 2015, 000(023):95-95.

4. 王圆圆, 张月香, 周文, et al. RFID和3DGIS技术在数字化城市管理中的应用[J]. 测绘与空间地理信息, 2011, 034(006):168-171.