绵阳安全工具库房及全生命周期管理系统建设

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摘要：随着社会的进步，对电的依赖性越来越大，同时对供电的稳定性、电能质量提出了更高的要求。供电部门为了达到用户越来越苛刻的要求，当电网出现故障时，尽可能采取带电检修，不中断供电，因此就要求有严格的存放、使用、试验管理制度来保证工具的使用质量，保障施工人员的安全。

关键词：全生命周期；RFID

“5・12”地震使绵阳供电局部分设施损毁严重，为了更快更好地恢复设施、设备，同时提升管理水平，绵阳供电局在2008年下半年进行了安全工具库房及全生命周期管理系统的招标工作，要求建立一套全智能化的安全工器具库房及全生命周期管理系统，具备合理性、继承性、实用性、先进性、经济性、安全性、阶段性等特点，实现对电力安全工器具库房温湿度环境进行监控，实现安全工器具规范化管理，实现遥测、遥信、遥调、遥控、web管理等功能，提升绵阳供电局电力生产的安全水平及信息化管理水平，从而实现电网经济效益和供电可靠性的提高。

一、系统结构

我们要建设的系统包括工具库房环境监控系统和工器具全生命周期管理系统。

（一）工具库房环境监控系统

为了保证工具库房的温度、湿度环境能满足使用要求，配备了测控软件，与温湿度变送器、除湿装置、排风装置、加热装置、超温控制装置、烟雾报警等装置组成库房环境温湿度测控系统，采用无线数据读取和无线遥控，实现库房湿度测控、温度测控、库房温湿度设定、超限报警及库房温湿度自动记录、显示、查询、报表打印等功能。

库房环境监控系统控制核心采用独立的高稳定性的工业嵌入式计算机；具有自动、手动两种操作模式；具备温湿度自动投切控制功能；具有防盗、烟雾报警、超限报警装置等，装入独立控制屏柜。控制系统于各功能设备要求能无线通信，并配备UPS电源。

采用数字式温湿度传感器，避免因传输导线引入误差；多点阵式布置在库房顶部，能将各自测到的温湿度传输给控制台，使控制器能全面掌握库房各个观测点的数据。每个库房2组以上，室外1组，能够进行无线传输。

系统能够实现库房温湿度实时采集，显示，并按照设定要求驱动执行部分自动调控。系统循环测量多点温湿度并根据有关算法对除湿机、排风扇、加热器实施有效控制；按设定控制规则投切适当的加热器、除湿机、通风机，控制规则灵活多样，并可实现远程无线遥控。

库房安装防火和防盗报警系统，同时采用两种报警形式（警灯声响和电话、手机远程报警包括语音和短信）。工具库房环境监控系统结构图，如图1所示。

（二）安全工器具全生命周期管理系统

带电作业工具及安全工器具有严格的使用、试验管理制度，为此我们采用产品生命周期理念来对工具进行管理，保障施工人员的安全。我们设计的系统基本功能除必须满足《中华人民共和国电力行业标准－带电作业用工具库房》（DL/T974-2005）第8章的框图要求外，还必须支持无人值守管理技术，包括以下功能：管理系统操作届面简便明了、易学易懂，尤其是工具出入库的操作；配备网络数据库服务及管理；具备严格的系统权限定义及管理；支持网络化管理；根据国家及行业相关规程规范要求，系统终端自动对库房内的工器具的维护、领用、归还、试验等进行统一记录、管理，并上传至系统数据库；支持2代RFID远距工器具及领用责任人自动识别技术及门禁管理技术，对工器具的入库、出库及领用责任人自动进行记录；支持工器具在位管理功能；可实现无领用责任人时自动记录并发出警告，具备安全防盗功能；对工器具的试验周期实现预警提示；对超期领用未归还工器具自动提示；具备不合格工器具出入库报警提示功能；可实现工器具的实时查询、历史查询；支持工器具报废管理流程；可实现工器具使用寿命管理。系统功能模块，如图2所示：

二、RFID识别技术

我们在工具识别上没有采用条形码，而用了RFID识别技术。RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别，俗称电子标签。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可同时识别多个标签，操作快捷方便。

一套基本的RFID应用系统，是由RFID读写器、电子标签、进出方向检测及应用软件系统四个部份组成，其工作原理是读写器发射一特定频率的无线电波给电子标签，电子标签内电路将内部的数据送出，读写器便依次接收标签发的数据，送给应用程序再作相应的处理。

RFID技术应用于安全工器具全生命周期管理除了具有一般带电作业工具及安全工具管理系统的功能外，我们的系统还具有以下功能特点：

第一，多工具自动快速扫描。允许工作人员同时拿多件工具出入库房时能快速全部识别所拿工具，而不限制工作人员每次只能拿一件工具出入库房。

第二，自动判断出入库方向。不用工作人员执行多余的操作就能自动判别是出库还是入库。

第三，人员自动识别。分配每位工作人员一张RFID卡，当他进出库房时系统就能知道是谁领用或归还工具。

我们在实施RFID应用系统过程中，遇到了以下几个主要技术难点：一是多工具识别存在漏检。虽然理论上RFID可以同时快速多标签扫描，但会受到环境、天线功率的影响，可能会出现漏检。二是RFID天线安装。RFID天线安装很重要，安装不妥可能会导致信号反射，把放在库房内的工具也检测到，或是检测距离大为缩短。三是进出方向检测。要达到自动判别进出库方向，有许多方法，有采用双RFID天线的，就是从两RFID天线先后检测到标签来判别，这有个最大问题要求有专门检测通道，并且两天线安装要求间隔比较远，否则会相互影响，这对于库房面积本来就比较小的不适用。四是标签粘贴问题。电子标签原来的粘性比较差，粘上去不是很牢固，而且没有很好的保护措施。对于一些金属工具，则不能采取粘贴方式，还必须采用挂牌方式，这就要求开模具制作标签保护卡。

三、系统工作过程

我们的系统是网络化系统，每个库房通过公司内部网络连接到安监部数据服务器。RFID检测主机共用库房监控工控机，当工具领用或归还时，被RFID读写取器识别后，送到工控机RFID识别软件，经过数据处理再送到总部数据服务器。

RFID标签数据初始化操作是通过每个库房的RFID读写器和相关软件来完成。数据信息流，如图3所示。

我们实施的系统还结合了远程数据库服务、无线网络通讯等先进技术，形成带电作业工具及安全工具全生命周期管理平台，实现了工具库房全智能化无人职守管理，工作效率极大提高，节省了人员开支，填补了这一领域内的空白。

四、展望

采用RFID技术的带电作业工具及安全工具管理系统具有人工干预少或基本不用干预就能实现了工具的进出库管理，大大提高了工作效率，同时也提高了数据真实性。但RFID技术应用目前也不是很完善，还有需要改进或扩展到其他的一些应用领域上。

在进出方向判别上目前我们采用了外加进出检测装置，其安装工作量比较大，还不是最优方案，我们正在积极研究更好的方法，比如该系统采用了视频摄像，正在尝试采用视频信号进行识别进出方向，这样可以减少了进出检测设备，减轻工程安装量。

可以定制大容量的电子标签，不但可以存工具ID号，还可以存其他信息，如工具试验日期、使用次数、型号、厂家、电压等级、试验参数、试验数据等信息，当采用手持机进行读标签时，就可把工具信息全部显示出来，对工具信息一目了然。

RFID技术还可以用于车载工具库房，可以实时检测车载工具库房内的工具在位情况，起到工具跟踪作用，预防现场施工过程中工具未撤造成的事故。

总之，RFID技术是一项先进的应用技术，采用RFID对带电作业工具及安全工具进行管理是今后的一个发展方向，RFID技术必将为电力安全管理上带来技术上的变革。

（作者单位：杨继斌，四川省电力公司绵阳供电局；刘滔；四川省电力公司绵阳供电局；张磊，四川省电力公司绵阳供电局；马拥军，四川省电力公司绵阳供电局；李毅，武汉奋进电力技术有限公司）