鄒帥

摘要：RFID智能電能表技術是智能電能表領域中的一種新型產物，在RFID智能電能表發(fā)展前行中，需要應對現(xiàn)有技術支撐、社會需求、政策方針等一系列因素摸索前行。該文從RFID技術基本原理、傳統(tǒng)智能電能表的發(fā)展、RFID智能電能表技術分析、發(fā)展現(xiàn)狀、推廣問題分析等方面分別對其現(xiàn)狀進行了綜述，并對以后的RFID智能電能表技術發(fā)展趨勢進行了分析。

關鍵詞： RFID；RFID智能電能表

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）30-7217-03

1 RF技術的原理

射頻技術（RFID）是一種非接觸型識別技術，通過電感或電磁耦合或雷達反射傳輸，利用唯一頻率特性實現(xiàn)對不同被識別體的判別。通過電子標簽構成射頻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體，電子標簽主要硬件由天線和專用集成電路組成。根據(jù)供電方式的特異性，通常電子標簽可以分類為有源、無源和半無源供電；根據(jù)發(fā)生頻率的特異性，可將電子標簽分類為低頻、高頻、超高頻和微波。

2 RFID智能電能表

隨著電能表產業(yè)不斷地革新，RFID智能電能表的產生對電力行業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)的的發(fā)展帶來了更強的科技創(chuàng)新。RFID智能電能表的出現(xiàn)使得RFID應用范圍得到了更為廣泛的拓展，對于我國電力行業(yè)的用電、售電、采集等起到了一定的推進作用。目前，RFID智能電表得到了各行業(yè)的有力支撐，具有較大的發(fā)展?jié)摿?，國內部分城市已?jīng)逐步形成了推廣試點，RFID智能電能表帶來的經(jīng)濟、社會化效益也與日俱增。RFID電能表整體構架由MCU和外圍電路和上位機系統(tǒng)構成。根據(jù)不同適用要求通過不同精度、處理速度的處理器構成MCU模塊，外圍電路由計量模塊、AC/DC轉換模塊、射頻IC、時鐘振蕩模塊、電脈沖監(jiān)測模塊、存儲模塊發(fā)卡器。

RFID智能電表模塊：

1） 射頻IC

由控制器接口模塊、信號處理器和協(xié)議處理模塊，以及RFID卡安全密鑰存儲模塊構成。

2） 時鐘振蕩模塊

MCU需要由特定周期頻率支持，同時外圍電路需要由時鐘電路提供計數(shù)，通過內置時鐘振蕩電路路，為系統(tǒng)架構提供可用計數(shù)保障；也可以使用DSl302作為時鐘外電路，保障掉電正常計量。

3） 存儲器模塊

使用具有32KB存儲容量同時支持12C總線傳輸協(xié)議的AT24C256作數(shù)據(jù)存儲模塊，通過獨立電源供電，采用兩個用兩根線與MCU模塊構成串行接口。

4） 電脈沖檢測電路

通過CS5460以電阻分流、分壓變換，形成頻率正比。交流電壓信號由正負輸入端輸入后通過模/數(shù)轉換電路進行轉換，電流模擬信號由輸入端輸人后由另一路模/數(shù)轉換電路進行轉換，轉換后的信號經(jīng)高速濾波器和高通濾波器后，由功率計算器將兩路信號進行處理運算后輸出后得到電壓、電流、功率進行檢測。

3 RFID智能電表驅動設計

MCU以AT89S52為處理器，控制RFID卡讀讀數(shù)據(jù)、通信中斷處理、鍵盤處理、上位機機通信、顯示模塊、計量模塊及存儲器讀寫等。

RFID射頻讀寫過程通過一系列的操作指令，包括查詢ID、防沖突、選擇ID、驗證密碼、讀寫操作，這些操作必須逐步按序進行，若沒有RFID卡進入射頻天線有效接受信號范圍時，有顯示模塊在LCD顯示當前時鐘，當有效RFID卡進入到射頻信號接受范圍時，讀卡程序檢索射頻卡ID，同時檢測密碼匹配后，將卡ID以及讀取的相關數(shù)據(jù)通過I2C總線存入存儲模塊中，并在字段式LCD上顯示卡號。

4 RFID智能電能表特點

隨著電力行業(yè)采集、購售電管理的發(fā)展需求， RFID智能電表凸顯出了較強的的創(chuàng)新性和實用性，RFID智能電表與傳統(tǒng)接觸式IC卡相比較，RFID智能電能表具有以下優(yōu)點：

1） 射頻購電卡與智能電能表之間無機械接觸，避免了由于機械插拔讀寫而產生的各種物理損傷。

2） 射頻購電卡表面無裸露的電路，避免了關鍵電路的老化、損傷，靜電擊穿，購電卡彎曲損壞等問題。

3） 射頻讀寫操作方便、快捷，根據(jù)射頻讀寫范圍，購電卡與RFID智能電表在1mm～1m范圍內就可以完成對數(shù)據(jù)的讀寫操作。

4） 射頻購電卡中有快速防沖突機制，能防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾。

5） 射頻購電卡的存儲器結構特點使它一卡多用，可應用于不同的系統(tǒng)。

6） 由于RFID卡頻率的唯一性，所以射頻購電卡的ID也是唯一的，使用安全度較高。

5 RFID智能電能表關鍵技術分析

RFID是近年來前沿科技技術中的一種，而RFID智能電能表也是在RFID發(fā)展前進的基礎上衍生出的一種新型科技成果，RFID智能電能表在面向行業(yè)普及、形成成熟產業(yè)鏈的探索之路上還存在著較多需要解決的問題，如RFID智能電能表的標準化、RFID智能電能表的儲存負荷、RFID智能電能的表安全性、RFID智能電能表硬件設計、傳輸過程中的無線電波的干擾、數(shù)據(jù)可靠性、個人隱私安全、價格問題、等等。

1） 硬件的操作與可靠性問題

RFID智能電能表射頻IC如何識別多種購電卡信息，確保每一個購電卡ID與電能表之間的唯一性，同時確保上位機系統(tǒng)能收到有效的信息。

2） 儲存負荷

智能電能表所產生的較大數(shù)據(jù)，同時面對如今電力用戶數(shù)量，從節(jié)能減排的觀點出發(fā)，保證智能電能表通用而購電卡唯一的原則，因此，RFID智能電能表存儲量符合較大，則會出現(xiàn)儲存符合超載的問題。

3） RFID智能電能的表安全性

RFID智能電能的推廣要充分考慮對信息有保密，要降低在使用RFID智能電能時個人信息被竊取可能性。

4） RFID標準問題endprint

標準問題決定了一項技術的發(fā)展與應用前途，如果RFID智能電能表的頻率范圍、通訊協(xié)議、存儲規(guī)則和編碼規(guī)則的標準等參數(shù)不統(tǒng)一，RFID智能電能與RFID購電卡相互匹配，則影響在電力服務中RFID智能電能通用性。

6 RFID智能電能表技術發(fā)展方向

根據(jù)國內外的研究發(fā)展現(xiàn)狀， RFID智能電能表技術將圍繞以下幾個方面進行重點研究。

1） RFID智能電能表共性研究

RFID智能電能表產業(yè)發(fā)展的共性技術與具有較大發(fā)展?jié)摿η罢靶约夹g的研究。

2） RFID智能電能表關鍵技術研究

RFID智能電能表產業(yè)化的關鍵技術研究，包括讀寫器設計與制造技術、RFID智能電能表標簽集成等、RFID智能電能表中間件、RFID智能電能表測試技術與規(guī)范、RFID智能電能表發(fā)展支撐的服務體系。

3） RFID智能電能表的基礎研究

在我國，應該深入開展RFID智能電能表標準的基礎研究工作，制定出適應我國RFID智能電能表的編碼規(guī)則以及自主知識產權的空中接口標準與國家基礎性標準、行業(yè)應用標準和產品標準。

7 結論

RFID在智能電能表中的應用是一個新型并且有巨大的市場潛力的科技產物。我們可以預見的是，RFID智能電能表將逐漸深入到人們的日常生活之中，同時帶動一個新型產業(yè)鏈的發(fā)展，對于RFID技術的應用具有很大推動。同時，在EPC（Electronic Product Code）網(wǎng)絡管理下，智能電表將會在智能樓宇、智能小區(qū)、智能城市中成為不可或缺的中堅組成，同時由RFID智能電能表衍生出的服務業(yè)務將為人們的生活帶來前所未有的科技感，同時對于國家經(jīng)濟發(fā)展也將會帶來新的動力和源泉。

參考文獻：

[1] 龔成.RFID中電子標簽天線設計[J].中國電子商情（RFID技術與應用），2006（2）：40-43.

[2] 周永明.一種改進的查詢樹射頻識別防沖突新算法[J].廣東輕工職業(yè)技術學院學報，2006，5（2）：31-33.

[3] 朱陶，劉舒.新一代識別技術-RFID[J].中國人民公安大學學報：自然科學版，2008，56（2）：95-97.

[4] 李進東，范琴秀.射頻識別技術的發(fā)展與應用[J].科技信息：學術版，2006（1）：46-47.

[5] Rebecca Angeles RFID Technologies.upply- pphain Applications and implementation Issues[J]Information Systems Management，2005，22（1）：51-56.

[6] 陳新和.無線射頻識別RFID技術發(fā)展綜述[J].信息技術與標準化，2005（7）：20-24.

[7] 張殿東.無線射頻識別RFID技術[J].電信技術，2005（2）：86-88.

[8] 朱正.射頻識別技術頻率選擇的一些考慮[J].中國電子商情（RFID 技術與應用），2006（2）：52-54.

[9] 謝希仁.計算機網(wǎng)絡[M].大連：大連理工大學出版社，2000：34-67.endprint

標準問題決定了一項技術的發(fā)展與應用前途，如果RFID智能電能表的頻率范圍、通訊協(xié)議、存儲規(guī)則和編碼規(guī)則的標準等參數(shù)不統(tǒng)一，RFID智能電能與RFID購電卡相互匹配，則影響在電力服務中RFID智能電能通用性。

6 RFID智能電能表技術發(fā)展方向

根據(jù)國內外的研究發(fā)展現(xiàn)狀， RFID智能電能表技術將圍繞以下幾個方面進行重點研究。

1） RFID智能電能表共性研究

RFID智能電能表產業(yè)發(fā)展的共性技術與具有較大發(fā)展?jié)摿η罢靶约夹g的研究。

2） RFID智能電能表關鍵技術研究

RFID智能電能表產業(yè)化的關鍵技術研究，包括讀寫器設計與制造技術、RFID智能電能表標簽集成等、RFID智能電能表中間件、RFID智能電能表測試技術與規(guī)范、RFID智能電能表發(fā)展支撐的服務體系。

3） RFID智能電能表的基礎研究

在我國，應該深入開展RFID智能電能表標準的基礎研究工作，制定出適應我國RFID智能電能表的編碼規(guī)則以及自主知識產權的空中接口標準與國家基礎性標準、行業(yè)應用標準和產品標準。

7 結論

RFID在智能電能表中的應用是一個新型并且有巨大的市場潛力的科技產物。我們可以預見的是，RFID智能電能表將逐漸深入到人們的日常生活之中，同時帶動一個新型產業(yè)鏈的發(fā)展，對于RFID技術的應用具有很大推動。同時，在EPC（Electronic Product Code）網(wǎng)絡管理下，智能電表將會在智能樓宇、智能小區(qū)、智能城市中成為不可或缺的中堅組成，同時由RFID智能電能表衍生出的服務業(yè)務將為人們的生活帶來前所未有的科技感，同時對于國家經(jīng)濟發(fā)展也將會帶來新的動力和源泉。

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[7] 張殿東.無線射頻識別RFID技術[J].電信技術，2005（2）：86-88.

[8] 朱正.射頻識別技術頻率選擇的一些考慮[J].中國電子商情（RFID 技術與應用），2006（2）：52-54.

[9] 謝希仁.計算機網(wǎng)絡[M].大連：大連理工大學出版社，2000：34-67.endprint

標準問題決定了一項技術的發(fā)展與應用前途，如果RFID智能電能表的頻率范圍、通訊協(xié)議、存儲規(guī)則和編碼規(guī)則的標準等參數(shù)不統(tǒng)一，RFID智能電能與RFID購電卡相互匹配，則影響在電力服務中RFID智能電能通用性。

6 RFID智能電能表技術發(fā)展方向

根據(jù)國內外的研究發(fā)展現(xiàn)狀， RFID智能電能表技術將圍繞以下幾個方面進行重點研究。

1） RFID智能電能表共性研究

RFID智能電能表產業(yè)發(fā)展的共性技術與具有較大發(fā)展?jié)摿η罢靶约夹g的研究。

2） RFID智能電能表關鍵技術研究

RFID智能電能表產業(yè)化的關鍵技術研究，包括讀寫器設計與制造技術、RFID智能電能表標簽集成等、RFID智能電能表中間件、RFID智能電能表測試技術與規(guī)范、RFID智能電能表發(fā)展支撐的服務體系。

3） RFID智能電能表的基礎研究

在我國，應該深入開展RFID智能電能表標準的基礎研究工作，制定出適應我國RFID智能電能表的編碼規(guī)則以及自主知識產權的空中接口標準與國家基礎性標準、行業(yè)應用標準和產品標準。

7 結論

RFID在智能電能表中的應用是一個新型并且有巨大的市場潛力的科技產物。我們可以預見的是，RFID智能電能表將逐漸深入到人們的日常生活之中，同時帶動一個新型產業(yè)鏈的發(fā)展，對于RFID技術的應用具有很大推動。同時，在EPC（Electronic Product Code）網(wǎng)絡管理下，智能電表將會在智能樓宇、智能小區(qū)、智能城市中成為不可或缺的中堅組成，同時由RFID智能電能表衍生出的服務業(yè)務將為人們的生活帶來前所未有的科技感，同時對于國家經(jīng)濟發(fā)展也將會帶來新的動力和源泉。

參考文獻：

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[9] 謝希仁.計算機網(wǎng)絡[M].大連：大連理工大學出版社，2000：34-67.endprint