楊啟明,陸辰緣,沈伶康

（江蘇省電力公司蘇州供電公司配電運(yùn)檢室,江蘇蘇州,215000）

電力井信息化管理系統(tǒng)及應(yīng)用

楊啟明,陸辰緣,沈伶康

（江蘇省電力公司蘇州供電公司配電運(yùn)檢室,江蘇蘇州,215000）

提出城市日益錯(cuò)綜復(fù)雜的電力井運(yùn)行管理中的難題，利用RFID射頻識(shí)別、GPS、GIS、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)對(duì)地下電纜電力井進(jìn)行數(shù)字化改造。采取電子標(biāo)簽ID編號(hào)規(guī)則進(jìn)行準(zhǔn)確唯一辨識(shí)，運(yùn)用地理接線圖、剖面圖、照片多種方式展現(xiàn)，使之與配電信息化管理系統(tǒng)相匹配，從而能極大地提高地下電纜電力井信息化管理水平及運(yùn)營(yíng)檢修效率，也為城市地下配網(wǎng)建設(shè)改造提供有力的支撐。實(shí)踐應(yīng)用結(jié)果為今后電力井管理提供有效的模式。

電力井;地下配網(wǎng);信息化管理;電子標(biāo)簽;RFID射頻識(shí)別

0 前言

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)不斷發(fā)展，城市建設(shè)的步伐日益加大。為了適應(yīng)城市規(guī)劃發(fā)展和市政交通設(shè)施等建設(shè)需要，電力井內(nèi)電纜的埋設(shè)日益交錯(cuò)復(fù)雜，如何加強(qiáng)和提高電力井的科學(xué)管理水平，全面、準(zhǔn)確地掌握電力井及井內(nèi)電纜、設(shè)施的分布狀況等問(wèn)題，電力行業(yè)管理人員都將會(huì)面臨。這不僅是適應(yīng)城市發(fā)展和城市現(xiàn)代化管理的需要，也是加強(qiáng)和提高電力電纜運(yùn)行管理水平，對(duì)電力井及井內(nèi)電纜、設(shè)施快速精確定位，及時(shí)排查故障，提高電網(wǎng)安全、保證各類用戶正常用電的重要前提。

地下電纜在敷設(shè)時(shí)主要采取的是直埋方式。與通信、燃?xì)?、給水、排水等各類管線交錯(cuò)、相鄰情況大量存在。雖然，每條電力線路、每個(gè)電力井都曾建立了相應(yīng)的技術(shù)檔案和圖紙資料。但是由于各種因素的影響，管理機(jī)構(gòu)或人員的更替，管線、井蓋及各種管線建設(shè)等對(duì)地理環(huán)境引起的變化，常常造成原有技術(shù)檔案和圖紙資料標(biāo)示的地面參照物缺失。因而曾經(jīng)造成在查找電力井或維修中大量開挖土方、或因盲目施工造成電力管線損壞，發(fā)生斷電甚至引發(fā)安全事故的現(xiàn)象。也影響了配合城市規(guī)劃、勘探、設(shè)計(jì)、工程施工中真正發(fā)揮支持、指導(dǎo)和監(jiān)控作用。

1 電力井信息化管理系統(tǒng)

電力井信息化管理系統(tǒng)可以解決電力井及井內(nèi)電纜、設(shè)施管理和維護(hù)上所遇到的問(wèn)題。該系統(tǒng)的核心是電子標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，由電子標(biāo)識(shí)器、電纜專用標(biāo)簽、手持式探測(cè)儀及信息化管理軟件組成，通過(guò)電子標(biāo)識(shí)器、電纜專用標(biāo)簽、手持式探測(cè)儀，配合終端電腦、平板電腦（PDA），將電力井及井內(nèi)電纜的路徑、起點(diǎn)、終點(diǎn)、位置及屬性信息化、可視化，從而實(shí)現(xiàn)電力公司科學(xué)的、信息化的管理目的。

由于電力井及井內(nèi)電纜的屬性內(nèi)容是通過(guò)存儲(chǔ)在電子標(biāo)識(shí)器及電子標(biāo)簽中的ID編碼與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)一一對(duì)應(yīng)并在平板電腦上顯示，因此無(wú)需打開井蓋即可了解井內(nèi)電纜的信息，管線探測(cè)也不需要地面參照物，系統(tǒng)應(yīng)用示意圖如圖1。

1.1 電子標(biāo)識(shí)系統(tǒng)

RFID射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別標(biāo)識(shí)器并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID（射頻識(shí)別）系統(tǒng)由兩部分組成：讀/寫單元和電子收發(fā)器。閱讀器通過(guò)天線發(fā)出電磁脈沖，收發(fā)器接收這些脈沖并發(fā)送已存儲(chǔ)的信息到閱讀器作為響應(yīng)。實(shí)際上，這就是對(duì)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)進(jìn)行非接觸讀、寫或刪除處理。

電子標(biāo)識(shí)系統(tǒng)就是利用低頻RFID（無(wú)線射頻識(shí)別）技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)結(jié)合，最終采用地理信息系統(tǒng)（GIS）平臺(tái)作為表現(xiàn)手段。

1.2 電子標(biāo)識(shí)器

電子標(biāo)識(shí)器采用低頻RFID射頻識(shí)別技術(shù)，低頻RFID的特點(diǎn)就是能夠穿透障礙物，實(shí)現(xiàn)在地面上非開挖探測(cè)。標(biāo)識(shí)直埋電纜與電力井的標(biāo)識(shí)器就是低頻RFID產(chǎn)品，該產(chǎn)品內(nèi)部是一個(gè)無(wú)源RFID芯片，每一個(gè)標(biāo)識(shí)器對(duì)應(yīng)著一個(gè)全球唯一的ID，其采用pp加纖聚丙烯一次注塑而成防潮防腐蝕，其使用壽命在40年以上。

電力公司可以根據(jù)自身的需求，將電力井及井內(nèi)電纜、設(shè)施的信息事先寫入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)；也可在安裝施工時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)寫入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。如：線路名稱、電力井名稱、電纜起點(diǎn)、電纜終點(diǎn)、孔位信息、位置信息、中間接頭信息等。

1.3 電纜專用標(biāo)簽

電纜電子標(biāo)簽采用注塑工藝生產(chǎn)，完全防水，主要用于管理電力井內(nèi)每個(gè)孔位的電力電纜以及中間接頭的屬性信息。安裝時(shí)捆扎在電纜上面，用于區(qū)別不同規(guī)格的電力電纜。電纜標(biāo)簽其內(nèi)部ID碼作為電力電纜的身份識(shí)別碼,安裝時(shí)可將孔位信息、中間頭信息現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)寫入數(shù)據(jù)庫(kù)并與標(biāo)簽ID碼一一對(duì)應(yīng)，如進(jìn)井編號(hào)、出井編號(hào)、電纜型號(hào)、規(guī)格、電纜上接頭數(shù)量等,用來(lái)可以現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別電力電纜規(guī)格，方便電纜的檢修維護(hù)和動(dòng)態(tài)管理。

1.4 手持式探測(cè)儀

手持式探測(cè)儀由天線、標(biāo)識(shí)器與標(biāo)簽識(shí)讀模塊、藍(lán)牙傳輸模塊組成。

1.4.1 標(biāo)識(shí)器與標(biāo)簽識(shí)讀模塊

當(dāng)使用手持式探測(cè)儀查找電子標(biāo)識(shí)器或電纜專用標(biāo)簽時(shí)，探測(cè)儀通過(guò)線圈振蕩電路發(fā)出低頻電磁波,當(dāng)靠近標(biāo)識(shí)器或標(biāo)簽時(shí)，會(huì)在電子標(biāo)識(shí)器或標(biāo)簽周圍形成電磁場(chǎng),電子標(biāo)識(shí)器或標(biāo)簽內(nèi)的儲(chǔ)能電路通過(guò)電感耦合方式從電磁場(chǎng)中獲取能量,當(dāng)能量?jī)?chǔ)存足夠時(shí)激活標(biāo)識(shí)器或標(biāo)簽內(nèi)的射頻芯片進(jìn)行工作,射頻芯片工作時(shí)把芯片中儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)資料通過(guò)其內(nèi)部的振蕩電路以相同頻率電磁波的形式反傳給探測(cè)儀,當(dāng)探測(cè)儀接收到信號(hào)時(shí)會(huì)發(fā)出聲音告知操作者，并會(huì)在探測(cè)儀屏幕上顯示該標(biāo)識(shí)器或標(biāo)簽所存儲(chǔ)的信息。

圖1

1.4.2 藍(lán)牙傳輸模塊

該模塊主要用于將探測(cè)儀識(shí)讀的ID編碼傳輸至平板電腦上，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)探測(cè)儀通過(guò)藍(lán)牙將標(biāo)識(shí)器或標(biāo)簽ID編碼傳輸至平板電腦，再在平板電腦的前端軟件上將電纜屬性、井溝內(nèi)電纜照片等采集到的信息與標(biāo)簽ID編碼相關(guān)聯(lián)，通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)上傳至后臺(tái)服務(wù)管理系統(tǒng)；巡檢維護(hù)時(shí)探測(cè)儀通過(guò)藍(lán)牙將標(biāo)識(shí)器或標(biāo)簽ID編碼傳輸至平板電腦，通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將與ID編碼對(duì)應(yīng)的電纜屬性、井溝內(nèi)電纜照片、剖面圖等信息從后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取并顯示，如圖2所示。

圖2

圖3

2 電力井信息化管理系統(tǒng)的應(yīng)用效果

(1)提升電力井查找效率和檢修時(shí)確保準(zhǔn)確識(shí)辨電力井內(nèi)電纜及設(shè)施，提高故障應(yīng)急處理能力。

(2)實(shí)現(xiàn)電力井信息化管理，電力井及井內(nèi)電纜、設(shè)施資料信息完整建檔,便于掌握管線資源分布情況，為建設(shè)新電力管線提供可靠的依據(jù)。

(3)不用打開井蓋查找井內(nèi)電纜及設(shè)施，減少維護(hù)人員的投入，降低企業(yè)人力成本，提升企業(yè)業(yè)績(jī)。

(4)智能化管理,維護(hù)信息歸檔有利于實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理電力井，提高服務(wù)質(zhì)量。

(5)通過(guò)對(duì)電力井?dāng)?shù)據(jù)資料和維護(hù)檢修信息的挖掘分析,可以了解管線的運(yùn)行情況,有助于管線智能化的實(shí)現(xiàn)。

3 系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程

系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程主要分標(biāo)識(shí)器與標(biāo)簽安裝、信息采集、信息審核、信息應(yīng)用，系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程如圖3。

3.1 標(biāo)識(shí)器與標(biāo)簽的安裝

（1）安裝電子標(biāo)識(shí)器時(shí)，用卡箍將標(biāo)識(shí)器垂直固定在井壁上，距離井蓋50cm以內(nèi)，蓋上井蓋后，用手持式探測(cè)儀能夠識(shí)讀電子標(biāo)識(shí)器的ID編碼。

（2）安裝電纜專用標(biāo)簽時(shí)，將電子標(biāo)簽上的束帶直接捆扎在電力井內(nèi)電纜上或中間接頭上，用手持式探測(cè)儀能夠點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的識(shí)讀電子標(biāo)簽的ID編碼。

3.2 信息采集

通過(guò)施工人員在井溝內(nèi)安裝電子標(biāo)識(shí)器，標(biāo)識(shí)器探測(cè)儀讀取標(biāo)識(shí)器ID后通過(guò)藍(lán)牙傳遞至移動(dòng)終端，同時(shí)采集井內(nèi)信息，包括：電纜井號(hào)、位置描述、側(cè)面類型、不規(guī)則照片、不規(guī)則剖面圖等，通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)上傳給服務(wù)器。若井內(nèi)存在電纜或者中間頭則安裝電子標(biāo)簽，標(biāo)識(shí)器探測(cè)儀讀取電子標(biāo)簽ID后通過(guò)藍(lán)牙傳遞至平板電腦，同時(shí)采集電纜信息及孔位信息。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)城市電力井及井內(nèi)電纜、設(shè)施屬性信息的完整采集，使得現(xiàn)掌握的電力井及井內(nèi)電纜、設(shè)施資源不存在管理盲區(qū)，可利用GIS系統(tǒng)對(duì)整個(gè)區(qū)域的配電網(wǎng)絡(luò)的電力井及井內(nèi)電纜進(jìn)行信息可視化管理。系統(tǒng)成功部署后，給配電班一線員工的日常工作帶來(lái)了極大的便利，極大的節(jié)約人工成本，節(jié)省時(shí)間，提高了供電可靠性、供電質(zhì)量以及服務(wù)質(zhì)量。隨著數(shù)字化城市管理技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，電力井信息化管理系統(tǒng)將會(huì)發(fā)揮更重要的作用。

[1] 楊玲秋.基于GIS的城市地下電纜信息系統(tǒng)模型研究[J].JO URNALOFHANGZHOUDIANZIUNIVERSITY,2010.

[2] 黃沿波,李列平.電纜安全的地理信息系統(tǒng)監(jiān)管模式[J].辦公自動(dòng)化,2004.

[3] 丘廣新,曹震峰.加快地下管線信息化建設(shè),促進(jìn)城市和諧發(fā)展[D]北京:數(shù)字測(cè)繪與GIS技術(shù)應(yīng)用研討交流會(huì)論文集,2008.

Powerwellinformationmanagementsystemsandapplications

Yang Qiming,Lu Chenyuan,Shen Lingkang
(Jiangsu electric power company Suzhou power supply company,Suzhou Jiangsu,215000)

Putforwardurbanincreasinglycomplicatedelectricitywellhardproblemsoftheoperationandmanagement,byus ingRFID,GPS,GIS,mobileInternettechnologyfordigitaltransformationofundergroundcablepowerwell.Toadoptrulesofe lectronictagIDnumberforaccurateidentification,onlyusegeographicalwiringdiagram,profile,photographs,avariety ofways,tomatchthepowerdistributioninformationmanagementsystem,whichcangreatlyimprovethelevelofinformationma nagementsystemofundergroundcablepowerwellandefficiencyofoperationmaintenance,renovationforundergrounddistri butionnetworkconstructionalsoprovidepowerfulsupport.powerwellforthefuturepracticalapplicationresultsprovide effectivemanagementmodes.

ElectricWells;Theundergrounddistributionnetwork;Informationmanagement;Electronictag;TheRFIDradio frequencyidentification