RFID巡检技术在某市自来水公司的应用

1．项目背景
现代社会自来水成为经济发展的重要公用基础设施之一，并关系到广大百姓的日常生活。人们对正常供水和水质的要求越来越高。各种检测仪器和设备对供水质量起着很大的作用，对这些设备、仪器的管理和数据采集是城市自来水公司的一项重要日常管理工作。
仪器设备的人工巡检工作主要是指专门的工作人员定期对管辖地区的设施进行巡查，在现场通过对设施的检查，和对部分设施的数据的查看、纪录从而掌握系统的运行状况和使用情况。巡检工作有两个重点，一个是要保证定时对每个设施的检查，二是对每次巡检的设施和仪表的状态数据的汇总，分析，纪录。其中前者的实施质量是实现后者目的的基础。目前大部分的设施巡检是安排人员根据任务安排对设施检查后，将设施情况和相关数据记录在相关的卡片表格上供查看和纪录。因为覆盖地区广设施数量巨大，巡检工作任务重，巡检数据多，这样的管理方式无法很好地得到客观的巡检工作到位率，巡检时间，对巡检质量进行评价，巡检质量受到影响；而且设施状况和相关数据要用纸笔记录，记录的分析汇总十分困难，需要手工将数据输入计算机，再进行人工的分析和处理，耗时耗力，无法准确方便的掌握设施的运转记录。

2．系统概述
针对各公用事业行业开发的格瑞特网络版设备及管线巡检管理系统（以下简称“格瑞特巡检系统”）可以很好地解决现有巡检管理工作中的不足，大大提高管理的质量和效率。格瑞特巡检系统”不同于传统的电子巡检系统，除了可以通过提供巡检的实施时间，对巡检质量进行考评，保证巡检工作的正常开展，并保留巡检的实施记录。还提供了对设备运行状态的记录和设备运行数据的输入，从而可以方便的将数据下载到电脑，由管理软件自动来分析和处理，对设备的运行状态和使用的情况做统计和分析，并对设备的历史运行数据做分析，为设备的维护和更换做决策。并且针对系统管理区域广，设备数量多的特点，创新地引入了GIS（地理信息系统）模块（可选），实现对设备的定位和地域性的管理。所以格瑞特巡检系统实现了对设备巡检情况，设备运行状态、数据，设备档案与安装位置，分布情况的综合管理。同时系统还提供设备台帐管理等可选的模块，并具有和其他管理系统的通用接口。
设备巡检管理系统的核心是手持式的数据采集器，和安装在现场设备上的RFID电子标签。非接触式的电子标签可以提供一个唯一的地址码，为每一个需巡检的设施或仪表安装一个RFID电子标签，与设施一一对应，相当于设施的身份识别物。手持式的数据采集器可以读取，纪录信息采集点的地址码和采集的时间日期，同时通过采集器上的键盘和液晶屏可以输入纪录设备的状态和数据。这样通过数据采集器可以客观地记录每一次设备巡检的时间、日期，和相关的数据。采集器中的数据可以随时下载到控制中心的管理电脑中，通过电脑的自动统计和分析可以自动生成各类统计报表。确保定时对设备按计划巡检，记录设备状态和相关数据，对数据进行归档统计分析、挖掘。

3．解决方案
某市自来水管理所设备巡检管理系统一期主要是对市南地区13个水泵站，100台不到的余氯仪、浊度仪、流量仪进行巡检管理，设备分布在整个市南地区。整个解决方案以Ti感应式电子标签，手持式带键盘、液晶屏数据采集器，网络化的系统管理软件（包括C/S，和B/S结构两个模块）为核心。
在现场电子标签部分，考虑到部分设备的安装环境比较差，所以选用了环境适用性较强的Ti感应式电子标签，而没有选用成本较低的EM感应式电子标签。Ti移动数据采集器带有全数字键盘、功能键和液晶屏，可以方便的选择和记录数据。系统选用了Sqlserver数据库，将数据库统一安装在管理中心的服务器上，在局域网连接的任意一台电脑，都可安装客户端程序，通过局域网将数据传输到服务器，达到集中管理，统一处理的目的。公司的各管理部门可以选择用安装客户端的方式，或直接用网页浏览器对巡检数据，设备的数据进行查询和管理。
在GIS部分（可选模块），以市南地区的道路，地形图（由测绘院提供）为基础，通过对设备的实地GPS定位得到的xy坐标，将设备位置标注在地图上，地图和数据库相关联，可以通过报表定位设备，也可在地图上搜索查看报表。在GIS模块里可以对设备进行空间分析。
系统通过RFID电子标签实现了对设备的识别，对每次巡检实施时间的记录，可以方便地考核设备的巡检质量；对巡检中采集的设备数据和状态，由系统管理软件进行自动的分析和处理，可以方便的掌握设备的运行状态；结合电子标签和GIS模块，可以方便的实现对设备的台帐管理。

4．系统组成
系统一共有十三个水泵站需要管理，每个站内都有不同数量，不同类型的设备需要检查，其中需要检查和记录正常与否的设备或环境一共有11种，包括机组、35KV室、6KV室、加注、低配、变压器室、周界、二楼、配电、进水阀、针阀。需要检查并输入数据的有水质数据和进水浊度，一共有5类数据。所有设备的总数一共是117个，在这117个设备对应安装117个感应式的信息点；信息点采用Ti的rfid芯片，工作频率为134.2kHz；采用读头驱动方式（无源）； 识读距离≤100毫米；识读时间70毫秒 ，工作温度：-30℃～+50℃。配置若干手执式数据采集器（数据输入项用户可以自行定义下载，共2级目录各8个数据项，最多可设置16个项目,目前系统只需要使用5个数据项；事件可以用户自行定义下载，共二级目录，一级8个，二级最多可设置共16个事件，目前系统只需使用2个事件，即正常和非正常。识读距离为5-8CM；信息储存媒介采用4M位 FLASH存储,掉电数据保存10年以上；存储容量为5000条记录。）供工作人员采集数据用，采集设备提供数字输入和时间选择。按照设备巡检的要求，通过系统管理软件下载各仪表的数据项的名称和设备状态的名称（以选项的形式提供）到数据采集器中；用户在巡检的现场在数据采集器上输入对应的数据和选择对应的设备状态。
局域网上的分管理站安装本地数据下载器；系统管理软件和数据库安装在管理中心服务器，各管理电脑可安装客户端软件。
系统管理软件有网络应用和电子地图的要求，采用vb编写，数据库使用Sqlsever，GIS部分用Map Object。数据库统一保存在服务器中，用户通过客户端程序访问数据库，同时采用网页形式通过iis将数据发布在网络上（企业的网站中），供部分用户通过广域网访问。

5．工作流程
系统管理人员在管理软件中将13个水泵站按区域分布编制为若干个样板，针对样板制订每月或一定周期的巡检计划，并将该巡检计划同步到手持式数据采集器上，巡检人员可以随时查看计划。
巡检人员携带手持式数据采集器按计划开展巡检，到达指定水泵站后后先读取设备的电子标签，采集器会自动显示该设备或仪表的名称，并自动进入数据输入和事件选择界面，巡检人员根据设备的状态，如果设备一切正常，工作人员可以直接再读取电子标签，而无需做其他操作，如果设备异常，则在采集器中选择不正常。在水质仪器上读取电子标签后，需要输入相应的水质数据。这样一条包括巡检时间，停留时间，设备数据和状态的完整巡检记录被记录在采集器中。
巡检人员每天回到公司，将数据上传到服务器，系统管理软件自动对数据进行分析，生成各类报表，包括巡检报表，设备数据报表，设备状态报表等等，各管理部门可以通过客户端或网页的方式实时查看数据。

6．功能介绍
功能模块包括数据下载模块，设备管理模块，巡检管理模块，数据管理模块，GIS模块（可选），系统设置模块。
数据下载模块作用：将手持式数据采集器内的数据下载到电脑系统中。
设备台帐管理模块作用：对设备和用户信息的搜索、查询及统计。
巡视管理模块作用：通过巡人员每次巡视的时间和相关信息，客观考核巡视的实际到位情况。
数据管理模块作用：数据由手持式采集器下载后，对巡视中采集的数据进行查询和统计，对记录的设备的状态进行查询和统计。
系统设置模块作用：包括设备属性设置，样板、巡视计划设置，巡检器设置，用户权限设置等。建立设备属性的信息库，方便查询和统计，可以是对系统管理所有的设备的属性和基本信息进行添加，修改，删除等管理。
GIS模块（可选）作用：配合数字化地图，实现对设备的空间管理。
以某市市南地区地形地图为基础，包括道路，单位等信息，准确地标注出需巡视管理的设备和管线的位置，地图可自由缩放，漫游。所有设备图标与该设备的数据库（包括设备数据，巡视数据）关联，点击任一设备，新开窗口以表格方式显示该设备的数据（包括设备数据，最近三次巡视数据）数据查询分列表查询和电子地图查询两种方式，都可以提供包括巡视的时刻，所用时间，数据值，设备事件状态等信息。每台设备的位置，采集的数据下载后自动与地图上的对应设备匹配显示，两种方式可以方便的切换。并提供多种实用的查找定位功能，包括路口，单位，设备等定位方式，可以直观，迅速地找到所需的设备并提供测距等使用功能。
所有的数据和信息局域网用户可以通过客户端程序查看数据，(C/S)非局域网用户可以通过广域网以网页方式查看数据（IIS发布）(B/S)。

7．设备介绍及参数：
7．1 GREAT手持式信息采集器系列：DC-4000
性能：
支持134.2K低频无源电子标签
识读距离：5cm
支持32个事件类别和32个数据类别
内存： 8MB FLASH
信息存储容量： 5000
电源管理：1200mAh锂电池

用户使用界面：
带背光显示屏 32*21mm
分辨率：128*64
中文显示：6*4
12个数字键盘+5个功能键

使用环境：
使用温度：-10℃-55℃
存储温度：-20℃-70℃
防水防尘等级：IP54
防爆等级：ExibIIBT4
抗震和抗冲击：能承受多次从2米高度跌落混凝土地面

外形尺寸和重量：
122mm*49mm*22mm
180g(含电池)

7．2 电子标签 RI-TRP-RR2B
工作频率：134.2kHz；
电 源：读头驱动方式（无源）；
识读距离：≤100毫米；（与线圈和周围环境有关）
识读时间：70毫秒
工作温度：-30℃～+50℃
存放温度：-60℃～+100℃(+125℃时能保存1000小时)
封装材料：高强度玻璃
电磁兼容：正常的电磁干扰或X射线不会受影响
信号穿透：能穿透大部分非金属介质
外形尺寸：∮3.85mm±0.05mmx31.2mm±0.6mm
重 量：0.8g