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基于RFID技术的变电站设备管理系统

发布于：2015-09-09 15:10:09 来自：电气工程/输变电工程 [复制转发]

导读：近年来，随着电力事业的不断发展，对电力系统中发电厂、变电站、电业局以及电力设备的长期安全运行要求越来越高，为预防灾难事故的发生、减少政府的损失，对电力设备的有效管理显得十分必要。非接触自动识别技术RFID(Radio Frequency Identification)，具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大等优点，可以很好地应用在可视化网络、传感器、收发器和便携式设备中。本系统创新性地将RFID技术、GPRS技术应用到变电站设备管理系统中，力求设计一种低成本、低功耗、高效稳定的变电

近年来，随着电力事业的不断发展，对电力系统中发电厂、变电站、电业局以及电力设备的长期安全运行要求越来越高，为预防灾难事故的发生、减少政府的损失，对电力设备的有效管理显得十分必要。非接触自动识别技术RFID(Radio Frequency Identification)，具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大等优点，可以很好地应用在可视化网络、传感器、收发器和便携式设备中。本系统创新性地将RFID技术、GPRS技术应用到变电站设备管理系统中，力求设计一种低成本、低功耗、高效稳定的变电站设备管理系统。

1 系统整体设计

系统硬件部分主要由ARM9处理器、RFID读写模块和温湿度传感器模块等构成，其系统框图如图1所示。

RFID读写模块负责存储环境信息、负责人信息、位置信息和产品型号信息等;温湿度传感器模块负责实时采集温湿度信息;特殊模拟量采集模块(电压互感器、电流互感器)负责实时采集电压、电流信息。上位机管理系统由环境信息、负责人信息、位置信息和设备型号厂家信息4个单元组成，主要实现对温湿度、电压、电流等信息的实时采集，当日负责人信息、设备所在的具体位置信息等查找功能。

2 系统硬件设计

2.1 处理器选型

系统要求处理器具有高速的数字信号处理能力，需要对接收到的温湿度信息进行实时数据处理，实现温湿度信息的实时采集。据此，系统采用了主流嵌入式处理器ARM9处理器STM32F103VCT6。该芯片是一款具有较高性价比的低功耗ARM芯片，具有全性能的MMU,支持Windows CE、Linux、Palm OS等多种主流嵌入式操作系统[1];支持数据Cache和指令Cache,具有更高的指令和数据处理能力。

2.2 RFID模块设计

本系统采用RMU910超高频读写模块，该模块表面贴装、外形小巧，采用3.6 V~5.5 V供电[2]，输出频率范围覆盖国际国内标准;读写距离大于3 m，可以满足本系统的需求。该模块具有体积小、功耗低、灵敏度高、性价比高等优点[3]。RFID模块工作原理如图2所示， RFID标签内存有环境、位置和生产厂家等基本信息，在进入电磁场后，接收阅读器发出射频信号，凭借感应电流所获得的能量发出存储在芯片中的基本信息，阅读器获取数据并解码后送至处理器进行数据处理。

2.3 GPRS无线传输模块设计

系统选用的是PTM100GPRS模块，该模块体积小，便于集成，性价比高，具有三频带通信：GSM 900/1800/1900 MHz，电源电压为3.3 V~5.5 V，外接SIM卡[4,5]。GPRS无线传输电路如图3所示。EMERGOFF输入脚为PTM100提供一个小于3.2 s的周期信号;IGT输入脚为PTM100的启动信号[6]。

2.4 存储电路设计

存储模块主要是对环境信息、设备位置信息及生产厂家相关信息的存储，设计电路如图4所示。此存储电路为3.3 V稳压电源供电，可通过LED指示灯的亮暗观察是否有存储信息传输，电路右侧是Flash卡槽，用于插Flash卡。

3 智能化信息管理系统设计

上位机信息管理系统主要完成两部分的功能：一是实现所采集的实时数据信息传输功能，上位机通过GPRS模块进行数据通信，实时采集数据并实现数据的分析、处理、记录、存储等功能;二是对信息的管理功能，在面向数据库的系统中，需要对实时采集的数据进行分析、显示、生成报表等操作。

上位机管理平台包括环境信息、负责人信息、位置信息和设备型号厂家信息4个模块，主要实现对温湿度、电压、电流信息的实时采集、当日负责人信息及设备所在的具体位置信息等的管理。

(1) 环境信息：该界面显示温湿度、电压、电流实时信息。各个电力设备都附有RFID标签，温湿度、电压、电流信息可通过GPRS模块传送到上位机管理系统，并对其进行分析、处理等操作。

(2) 负责人信息：该界面显示具体员工信息(姓名、联系方式等)。各个电力设备都附有RFID标签，标签内存储当日负责人具体信息，若设备出现问题，可通过标签内存储的联系方式直接联系当日负责人。

(3) 位置信息：该界面显示电力设备所变电站的具体位置。各个电力设备都附有RFID标签，标签内存储电力设备在该变电站的位置信息。若某电力设备出现问题，可以及时查找到该电力设备在该变电站的位置。

(4) 设备型号、厂家信息：该界面显示该电力设备具体型号以及生产厂家相关信息(厂家名称、联系方式)。设备型号、厂家信息存储在RFID标签中，若电力设备出现问题，则可以根据所存储的联系方式立即联系生产厂家，让生产厂家员工进行相关维修等工作。

本文针对在恶劣环境条件下有效解决电力设备标识和信息通信等问题，设计了一种基于RFID技术的变电站设备管理系统。硬件上以ARM9处理器为核心，设计了RFID读写模块、GPRS传输模块、温湿度采集模块和特殊模拟量采集模块等。软件上，设计了上位机管理平台，主要实现对温湿度、电压、电流等信息的实时采集，当日负责人信息、设备所在的具体位置信息等的管理。该监测系统能够克服在高压、高温、潮湿等环境下对变电站设备的实时管理，为用户提供一种低成本、高性能的变电站设备管理方式。