南岳松，李小飛，杜鵑，趙軍偉

（北京智芯微電子科技有限公司，北京 100097）

0 引 言

近地下電纜從傳統(tǒng)粗放式管理轉變?yōu)槭褂萌珘勖芷诠芾硐到y(tǒng)意義重大，可以在大數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)共享平臺的支撐下，從技術、經(jīng)濟和管理等三個角度入手，讓地下電纜設備處于良好的技術狀態(tài)下，同時通過科學規(guī)劃、合理采購、良好運維、規(guī)范使用及適時報廢來確保企業(yè)在投入、產(chǎn)出兩方面做到成本最少和效能最高。

但現(xiàn)階段，編碼不統(tǒng)一給地下電纜的全壽命周期管理帶來了諸多問題：基礎數(shù)據(jù)質(zhì)量較差，如設備地理位置存在偏差，實際部署與計劃圖對不上；一臺設備多個身份，為數(shù)據(jù)共享設置了人為的障礙，也帶來重復錄入、數(shù)據(jù)冗余等問題；設備檢查、工程建設、運維數(shù)據(jù)割裂，無法重復發(fā)揮數(shù)據(jù)的價值，無法有效開展大數(shù)據(jù)分析，海量數(shù)據(jù)束之高閣；關鍵數(shù)據(jù)不能在資產(chǎn)全壽命周期貫通，大賬算不清，資產(chǎn)管理大多局限于部門最優(yōu)，難以實現(xiàn)綜合最優(yōu)。

在此種背景下，基于RFID 技術的地下電纜全壽命周期管理系統(tǒng)應運而生，其以實物ID 為牽引，專注數(shù)據(jù)價值利用，打通設備檢測、工程建設、運行維護等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)價值鏈，實現(xiàn)全壽命周期的數(shù)據(jù)全景管控，能夠切實提升設備域數(shù)據(jù)快速應用水平。

1 基于RFID 技術的地下電纜識別

傳統(tǒng)地下電纜采用普通標牌及彩色扎帶的方式，使用一段時間后，因彩色扎帶顏色脫落或普通標牌遺失，導致地下電纜識別困難，而采用RFID 技術將電纜及通道設備的資料植入電子標簽內(nèi)部，則完全可以解決地下電纜設備編碼不統(tǒng)一、識別的準確性及長期性問題。工作時，當手持式識讀設備發(fā)送識讀信號后，電子標簽接收到識讀指令以啟動內(nèi)部芯片的電路工作，然后將存儲的設備相關信息傳輸給識讀設備，經(jīng)信息的解碼、轉換及導入操作后，識讀設備將接收到的設備信息傳輸?shù)饺珘勖芷诠芾硐到y(tǒng)中，以便執(zhí)行后續(xù)操作。

物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展使得生物識別、磁卡、光學字符識別、有形條碼等自動識別技術在各領域得到大規(guī)模推廣應用，相較于上述識別技術，RFID 技術在識別速度、運維成本、使用壽命、數(shù)據(jù)密度、抗污抗潮能力、方位及遮蓋影響、智能化、識別數(shù)量、讀寫性能、典型數(shù)據(jù)量、安全性、識別距離等方面有著顯著優(yōu)勢，如生物識別的識別距離較近、運維成本很高且識別數(shù)量為1；條形碼數(shù)據(jù)密度和安全性較低、識別距離近且容易受到遮蓋和方位影響；光學字符識別系統(tǒng)識別距離很近、數(shù)據(jù)密度低且安全性很差等，故本文采用RFID 及其他輔助技術構建了如圖1所示的地下電纜識別框架。

圖1 基于RFID 技術的地下電纜識別框架

在基于RFID 技術的地下電纜識別框架中，手持設備裝備了4G 互聯(lián)模塊、定位模塊及RIFD 讀寫模塊，現(xiàn)場工作人員通過手持設備可以實時獲取地下電纜的相關設備信息（如具體位置、設備購買年份、設備維護情況等），并通過4G 互聯(lián)模塊來實現(xiàn)與全壽命周期管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。

2 地下電纜全壽命周期管理系統(tǒng)的構建

2.1 地下電纜全壽命周期管理系統(tǒng)的開發(fā)價值

技術的不斷更新使得電力企業(yè)對地下電纜的管理難度遞增，設備規(guī)模大、價值高、種類復雜、涉及部門多及分布分散等特點使得設備新增、改造、檢修、退役報廢等業(yè)務頻繁發(fā)生，解決這些問題需要全面推進全壽命周期管理系統(tǒng)。在全壽命周期管理模式下，地下電纜的資產(chǎn)效能、設備安全及建設成本等可以得到最優(yōu)發(fā)展，具體而言：

首先，圍繞地下電纜的全壽命周期，從設備進廠至安裝測試、維護、狀態(tài)監(jiān)測、監(jiān)測、退役報廢等退出生產(chǎn)系統(tǒng)，將各環(huán)節(jié)的設備資產(chǎn)、保養(yǎng)維修、調(diào)撥轉移等信息層層歸結，可有效減少或消除部門間的信息孤島和信息不對稱現(xiàn)象，提高地下電纜相關設備的有效性。

其次，設計無線射頻電子標簽，作為含有全球ID 標識碼的無源電子產(chǎn)品，不僅可以長期使用于環(huán)境較為惡劣的地下，而且通過將電子標簽內(nèi)的ID 碼與相應設備的規(guī)格屬性等構建好對應關系，使用時只需要識讀設備識讀不同電纜上的電子標簽即可查找到相關的規(guī)格屬性等信息，從而達到不同電纜及設備的快速識別目的。

再次，傳統(tǒng)管理模式下，地下電纜各中間環(huán)節(jié)相對獨立，彼此間協(xié)作性較小，而全壽命周期管理在保持各環(huán)節(jié)自身資產(chǎn)價值的同時，使地下電纜各管理部門（如采購部門、運維部門）間的聯(lián)系增至最高，切實提高了地下電纜管理的整體性和精準性。

最后，通過貫通全壽命周期的數(shù)據(jù)對地下電纜特征、事件、評價、效能等進行多角度、全方位畫像，客觀評價設備價值，降低設備的維修成本、減少設備停電時長、提高配電設施可靠性水平、提高設備管理精益化；更好提升設備域數(shù)據(jù)快速應用水平，提升基層使用人員工作效率，促進基層減負，最終為社會發(fā)展提供安全、可靠、可持續(xù)的電力供應。

2.2 地下電纜全壽命周期管理系統(tǒng)的整體架構

目前基于RFID 的全壽命周期管理系統(tǒng)在電力企業(yè)的應用已經(jīng)有了成功經(jīng)驗，如：2019年國網(wǎng)福建電力在全省推廣的基于RFID 的安全工器具管理系統(tǒng)，通過RFID 技術來為電力安全工器具賦予了唯一身份標識，從采購數(shù)據(jù)、入庫登記、到期試驗智能提醒、產(chǎn)品質(zhì)量分析等多個角度實現(xiàn)了電力安全工器具的全壽命周期流程管理（如電力安全工器具出庫時，通過庫房門禁上裝設的射頻識別裝備即可自動登記；在電力安全工器具檢測試驗到期前一個月，自動將送檢提供發(fā)送到運維人員手機上）；2020年湖南省望城500 kV智能變電站投入使用了電網(wǎng)資產(chǎn)全壽命周期管理系統(tǒng)，通過RFID 技術為變電站每臺設備賦予了唯一的ID 編碼，工作人員通過手持PDA 就可以便捷地獲取相應設備的全壽命周期內(nèi)各項數(shù)據(jù)（如采購時間、維修記錄等），切實提高設備臺賬精準度。

借鑒上述系統(tǒng)，地下電纜全壽命周期管理系統(tǒng)以設備ID 為地下電纜相關設備賦予唯一的身份標識，以實物編碼為載體，貫穿設備資產(chǎn)全壽命始終，建立各階段業(yè)務編碼與實物編碼一一對應，從而實現(xiàn)全生命跟蹤，全過程記錄；利用實物ID 對物資、設備進行唯一標識，實現(xiàn)線上數(shù)據(jù)和線下實物的精確對應。如圖2所示，地下電纜全壽命周期管理系統(tǒng)整體上可以劃分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)貫通和數(shù)據(jù)應用等三大板塊。其中數(shù)據(jù)采集主要是現(xiàn)場工作人員通過手持設備來實時獲取地下電纜的相關信息并上傳；數(shù)據(jù)貫通涵蓋規(guī)劃設計、物資采購、工程建設、生產(chǎn)運維及退役處理等整個壽命過程；數(shù)據(jù)應用主要涵蓋數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)貫通及決策支撐三大應用方向。

圖2 地下電纜全壽命周期管理系統(tǒng)的整體架構

數(shù)據(jù)（如供應商信息、出入庫信息、檢修記錄、設備故障、巡視記錄、供應商評價、設備殘值等）貫通地下電纜全壽命周期，通過數(shù)據(jù)質(zhì)量管理，挖掘數(shù)據(jù)價值應用，形成數(shù)據(jù)價值鏈，實現(xiàn)數(shù)據(jù)全景管控，具體而言：設備規(guī)劃設計階段，采集并存儲規(guī)劃預生產(chǎn)設備ID，關聯(lián)物資與項目，而系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫則會執(zhí)行設備ID 授碼、發(fā)碼、提供類似項目與物資參考信息等操作；物資采購階段，設備ID 賦碼貼標后關聯(lián)采購信息、品控信息及出入庫記錄，而系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫則會提供設備質(zhì)量評價信息、設備供應商評估信息、設備運行、缺陷、事件綜合信息以輔助設備選型及供應商遴選；工程建設階段，通過掃碼設備ID 來關聯(lián)設備檢測信息、施工單位信息、安裝調(diào)試信息及臺賬信息，而系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫則會提供施工單位評價信息、設備檢測信息及設備臺賬信息以輔助工程建設的順利實施；生產(chǎn)運維階段，通過掃碼設備ID 來更新臺賬信息、關聯(lián)資產(chǎn)卡片、關聯(lián)運維檢修記錄及運行狀態(tài)監(jiān)測，而系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫則會基于設備ID掃一掃來直達作業(yè)工單，索引巡視、檢修、缺陷等并查閱歷史記錄；退役處置階段，通過掃碼設備ID 來關聯(lián)退役報廢信息，而系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫則會基于設備ID 掃一掃來查閱設備設計、建設及運行全鏈條信息，經(jīng)分析處理后提供設備健康度評估信息及殘值評估信息，輔助設備梯次再利用。

2.3 系統(tǒng)劃分

從貫通全壽命周期的數(shù)據(jù)管理而言，地下電纜全壽命周期管理系統(tǒng)大致可以劃分為以下四個子系統(tǒng)：（1）地下電纜數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)。地下電纜數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采用分布式架構和多線程模式，適用于多種數(shù)據(jù)源，主要負責高效采集地下電纜相關的外部數(shù)據(jù)、內(nèi)部數(shù)據(jù)和社會化數(shù)據(jù)（如供應商信息、維修記錄等）。（2）地下電纜數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)。地下電纜數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)負責實現(xiàn)數(shù)據(jù)加工生產(chǎn)全過程業(yè)務化的“可視、可管、可控”，實現(xiàn)“需求—設計—加工—產(chǎn)品”的業(yè)務化端到端的數(shù)據(jù)貫通。（3）地下電纜數(shù)據(jù)共享服務子系統(tǒng)。地下電纜數(shù)據(jù)共享服務子系統(tǒng)以數(shù)據(jù)目錄展示數(shù)據(jù)的業(yè)務價值，提供數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)應用和數(shù)據(jù)展現(xiàn)等多種方式的數(shù)據(jù)服務。（4）地下電纜數(shù)據(jù)治理子系統(tǒng)。地下電纜數(shù)據(jù)治理子系統(tǒng)負責理清數(shù)據(jù)資產(chǎn)，全面降低數(shù)據(jù)管理成本、提升數(shù)據(jù)質(zhì)量及數(shù)據(jù)資產(chǎn)價值。

2.4 應用案例

以“設備壽命預測”為例，系統(tǒng)可以整合地下電纜全壽命周期數(shù)據(jù)，利用人工智能算法來實現(xiàn)壽命預測：以設備為中心，將設備ID 作為唯一標識，多向索引設備在規(guī)劃設計、物資采購、工程建設、運行維護、退役處置等階段的數(shù)據(jù)，通過地下電纜“設備壽命預測”人工智能算法，對設備全壽命周期數(shù)據(jù)進行整合分析，基于歷史運行態(tài)勢對地下電纜未來的運行狀態(tài)進行預測，為負荷優(yōu)化、線路規(guī)劃、預防性設備檢修、設備退役等提供量化數(shù)據(jù)參考，如圖3所示

圖3 基于ID 的地下電纜壽命預測功能

用戶使可用APP 現(xiàn)場掃描設備ID 獲取設備的綜合信息檔案，如圖4所示，包括臺賬信息、歷史記錄、工單信息，健康狀態(tài)等。健康狀態(tài)依據(jù)當前設備的歷史檢修記錄和實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、工況數(shù)據(jù)綜合分析后通過分數(shù)呈現(xiàn)，滿分100 分，低于80 分提示關注，低于60 分建議更換。

圖4 設備健康度綜合評分

3 結 論

綜上所述，基于RFID 技術的地下電纜全壽命周期管理系統(tǒng)通過實物ID 為地下電纜相關設施設備賦予唯一的身份標識，實現(xiàn)資產(chǎn)全壽命周期的數(shù)據(jù)貫通和信息流、實物流的精確對應，打造物物相連的地下電纜物聯(lián)網(wǎng)，提升各環(huán)節(jié)資產(chǎn)管理效率和企業(yè)總綜合效益；通過實物ID 把地下電纜相關設施設備的全壽命周期管理不同階段有機聯(lián)系起來，實現(xiàn)設備狀態(tài)信息的實時共享和實時變更。