专利名称：基于rfid的电力接地线智能管理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于RFID的电力接地线智能管理系统及方法，属于电力系统设 备管理与维护技术领域。具体用于电力接地线的日常规范使用和智能化管理，以有效防止 各种接地线误操作，杜绝恶性事故的发生，从而有利于对接地线等电力工具实施科学高效 的全生命周期闭环管理。本发明适应了国家智能电网技术发展的需求。
背景技术：
接地线是电力行业中从事电气工作必不可少的一种安全工具，是保护工作人员免 遭触电伤害的一种最直接的保护措施。在实际工作中，由于接地线使用频繁且操作看似简 单，很容易使人产生麻痹思想，因而出现接地线错误挂接或摘除的现象，造成带电装设接地 线或带地线误送电事故。据统计，2008年国家电网公司电力系统的恶性误操作事故有1/3 是由于接地线管理不到位或使用不正确引起的。这些恶性事故的发生，给工作人员、电力设 备及用户带来了生命威胁和财产损失。当前对于带电装设接地线和带地线误送电等事故的通常解决思路，是从管理和制 度角度入手，主要依靠安全教育、规章制度约束以及工作人员的认真执行，来实现接地线的 规范管理和正确使用。如何通过技术手段，从库房管理的源头入手，自动实时地完成接地线 的工作信息管理和出入库房监控，并且在检修工作完毕后，能够自动检查接地线的数量和 工作状态，确保其定时安全的移除，是电力运行部门的一个重要课题。只有这样通过高技术 手段加强接地线的管理，才能减少检修人员和库房管理人员的劳动强度，提高工作效率，进 而杜绝带电挂接接地线、带地线误送电等恶性事故的发生。针对以上情况，业内提出了一些接地线使用管理方面的解决方案，尝试采用各种 方法和措施来改善接地线的管理水平和操作规范。申请号为200410065517的“对电力线路、设备施工现场电力接地线状态的智能监 控方法”发明和申请号为200410065518的“智能接地棒系统”发明，通过自行设计由单片机 组成的系统主机和现场从机硬件电路，可监测电力线路接地或断开的状态，同时由单片机 控制GSM数传模块进行接地信号的收发，并将检测的数据结果送到计算机PC上显示，实现 接地线状态远程监控。申请号为200720052779的“一种电力线路或设备临时接地线使用管理系统”实用 新型，设计的管理系统包括微机防误系统、挂点、临时接地线、接地桩、包含有固定桩的地线 库，提供了一种确保接地线安全使用的管理系统和方法，能够在其使用条件下较好的防止 接地线误操作。申请号为200810011383的“接地线挂置拆除管理装置”发明，提供一种用于电厂、 变电站的接地线挂置拆除管理系统，通过管理系统对操作指令和拆除后的地线进行记录备 案，防止接地线拆除的误报事故。归纳起来可以看到，目前的接地线管理方案，普遍采用另行设计一个装置或对接 地线设备进行改造的思路，以加强对接地线在工作现场的监测和管理，这对于防止接地线误操作起到一定作用。然而，由于设计的管理系统和制定的操作规范，仍然依靠人的自觉执 行才能顺利执行，因而存在较多的人为操作空间，难以从根本上解决接地线管理混乱、误操 作事故时有发生等问题。另外，现有方案普遍存在着配套设备繁杂、操作不简便、运行成本 高、可靠性不高、应用场合易受限等不足。RFID是利用射频信号通过空间耦合，实现标签无接触识别和相关信息无线传递的 技术。RFID作为新一代自动识别技术，具有读写方便、识别快速、抗干扰性好、可重复使用、 安全性高、体积小型化、形状多样化、耐冲击、寿命长、应用范围广等特点。RFID已在仓储管理、门禁系统、物品监控、物体跟踪等领域中得到广泛的应用。申 请号为200810057223的“使用RFID技术对耕作机械进行管理的方法”发明，在耕作机械上 加装非接触式RFID标签，搭建射频识别系统，通过后台系统对标签信息及资料进行鉴别、 统计、处理，规范了耕作机械管理系统的使用流程，提高了系统运行效率，减小了假耕作机 械造成的危害。申请号为200810035543的“基于射频识别的危险品物流智能监管系统及方法”发 明，系统安装了状态监控系统，实现了物流过程的集中监管、多级实时监控、同步及时报警、 远程实时查询等功能。以上两例都是基于RFID技术搭建系统管理平台，分别实现了杂乱物品的有序化 管理和对远程物品状态的实时监控，这对于实现电力接地线的规范化管理、通过远程监控 来防止接地线误操作，具有很大参考价值。因此，采用RFID技术，设计一个更为科学合理的 电力接地线智能管理系统，将可以实现接地线日常使用管理的科学化和信息化，从而能够 有效防止带电挂接接地线、带接地线送电等事故的发生。申请号为200910065808的“数字接地线实时监测管理系统”发明，提供了一种数 字接地线实时监测管理系统，系统组成包括接地极线夹、数字地线桩、地线柜、无线通讯控 制器、无线通讯基站、计算机终端、数据库及其管理软件。该接地线实时监测管理系统使用 了 RFID技术，在数字地线桩上装有无源RFID标签，接地极线夹上内置RFID标签读写器。该 发明实现了变电站接地线信息的数字化，应用计算机信息处理技术自动实时监测管理，排 除人工差错因素，使变电站值班人员对接地线的使用和存放情况一目了然，达到防止带接 地线合闸事故的目的。该发明需要设备改造，主要针对变电站接地线的现场安全操作，未实 现接地线使用全过程的跟踪管理，且操作规范和系统流程依然不够完善，未涉及输电线路 接地线的使用及其全生命周期智能化闭环管理问题。
发明内容
技术问题本发明的目的在于，提出一种基于RFID的电力接地线智能管理系统及 方法，以加强电力接地线的出入库管理，规范接地线出库、入库、挂接、摘除等操作步骤，防 止接地线因管理不到位或操作疏忽而造成的错挂、错摘、漏挂、漏摘现象，进而有效杜绝带 电挂接地或带地线送电等恶性事故的发生。最终依靠技术手段，从根本上保障了接地线管 理制度的有效执行。技术方案本发明为实现上述目的，采用如下技术方案本发明基于RFID的电力接地线智能管理系统，包括安装于接地线上的接地线RFID电子标签、安装于电力杆塔上的杆塔RFID电子标签、手持PDA和库房服务器；其中， 接地线RFID电子标签保存有该接地线的参数信息，包括唯一编号、特性参数、出厂信息、安 检数据、所属单位、使用者、使用日期和使用时间；杆塔RFID电子标签保存有该杆塔的参数 信息，包括唯一编号、线路编号、位置高度、出厂信息、安检数据、所属单位、责任人；接地线 RFID电子标签分别与手持PDA和库房服务器射频无线连接，杆塔RFID电子标签与手持PDA 射频无线连接，手持PDA经通信网络与库房服务器通信。优选地，所述手持PDA包含有嵌入式计算机和微型RFID读写器；所述嵌入式计算 机中含有现场操作软件，嵌入式计算机通过微型RFID读写器分别与接地线RFID电子标签 和杆塔RFID电子标签射频无线连接。优选地，所述库房服务器包括PC计算机和台式RFID读写器；所述PC计算机中含 有接地线综合管理软件系统，PC计算机通过台式RFID读写器与接地线RFID电子标签射频 无线连接。优选地，所述的接地线RFID电子标签为抗金属类型。优选地，所述的接地线RFID电子标签以内嵌式或外扣式安装于接地线上。优选地，所述的接地线RFID电子标签和杆塔RFID电子标签为防水、防尘、耐冲击、 耐环境高低温设计。优选地，所述的通信网络为GSM、GPRS、CDMA、EDGE或3G无线数据通信网络，所述 的手持PDA和管理服务器均内含所述通信网络专用的无线数据通信模块。优选地，所述的通信网络为Internet，所述的手持PDA内含GSM、GPRS、CDMA、EDGE 或3G无线数据通信模块，并通过所述无线数据通信模块登录Internet，所述的管理服务器 通过内含的以太网通信模块登录Internet。优选地，在库房，所述的通信网络为蓝牙、Wi-Fi或串行总线网络，所述的手持PDA 和管理服务器均内置蓝牙、Wi-Fi或串行通信模块。基于RFID的电力接地线智能管理系统的管理方法如下所述的库房服务器中的接地线综合管理软件系统，包含中心数据库，用于接地线 的台帐管理、接地任务的制定和发布、自动登记接地线的出入库信息，并通过通信网络与 PDA进行信息同步。所述的PDA含有现场操作软件，自动接受库房服务器下达的工作任务，进行工作 人员身份管理；在工作现场，通过读取杆塔上的杆塔RFID电子标签，自动判别正确的挂接 地点，激活现场操作软件的对应功能，提示操作要领和安全事项；通过读取接地线上的接地 线RFID电子标签，记录和检验接地线的挂接或摘除状态，并将此信息经通信网络，实时地 远程传送到库房服务器，实现同步。所述的RFID电子标签分别安装于电力接地线上和输电线路杆塔上，赋予接地线 和杆塔唯一的身份标识。有益效果1)系统工作原理清晰，配套设施少，成本较低，易于实现；2)操作流程严密，每一步的执行依赖于上一步的正确执行，出现错误操作时能进 行智能提示；3)操作简便，易于熟练掌握，降低了工作人员的劳动强度，出现失误几率小，安全性和可靠性较高；4)外扣式的接地线RFID电子标签为柔性环状扣带，方便佩戴安装，耐磨抗压，表 面印有醒目的编号，并具备多种颜色，方便识别；5)可选择可靠性高、保密性好、运行费用低的通信网络，满足电力运行的实际需 求；6)系统实现了接地线出入库房、设备维护等信息的自动管理，结合直观的可视化 定位与显示，可远程实时监控施工作业时接地线是否正确悬挂，包括悬挂地点、悬挂数量、 悬挂时间等是否符合工作要求、送电时有否全部摘除等情况，及时发现并纠正问题，从根本 上保证了接地线的正确使用，实现接地线的日常使用闭环化。
图1为本发明的系统示意图。图2为本发明系统各组成部分之间的数据通信关系图。图3为本发明实施例的工作规范流程图。图4为本发明中接地线的状态变位图。图5为任务描述图。图中标记名称1、接地线RFID电子标签，2、杆塔RFID电子标签，3、手持PDA，4、库 房服务器，5、接地线，6、电力杆塔，7、PC计算机，8、台式RFID读写器，9、通信网络。
具体实施例方式本发明的实施例如图1所示。基于RFID的电力接地线智能管理系统，其组成包括 安装在接地线5上的接地线RFID电子标签1、安装在电力杆塔6上的杆塔RFID电子标签2、 手持PDA 3、库房服务器4。其中，手持PDA 3集成了嵌入式计算机、微型RFID读写器；库房 服务器4集成了 PC计算机7和台式RFID读写器8。当接地线5进出库房时，接地线RFID 电子标签1和库房服务器4组成一个无线射频识别系统；当接地线5在工作现场进行挂接 /摘除作业时，接地线RFID电子标签1、杆塔RFID电子标签2、手持PDA3组成另一个无线 射频识别系统。此外，手持PDA2和管理服务器4均集成了无线数据通信模块(GSM、GPRS、 CDMA、EDGE、3G或更高级网络类型)，由此实现点对点或多PDA对管理服务器的实时通信。图2所示为基于RFID的电力接地线闭环管理系统的各个组成部分之间的相互数 据通信关系。其中，库房服务器中的PC计算机上，运行有接地线综合管理软件系统，它通过 台式RFID读写器读写接地线RFID电子标签，读取或更新接地线的参数信息，记录接地线的 出库/入库情况；手持PDA内的嵌入式计算机上，运行有现场操作软件，它通过微型RFID读 写器，一方面读取电力杆塔RFID电子标签，以获得现场的定位信息，由此确认操作人员已 到达现场，从而激活现场操作软件的对应功能，另一方面，读取接地线RFID电子标签，以更 新并记录接地线的挂接/摘除状态。在库房，库房服务器可通过蓝牙、Wi-Fi、USB、异步串行口等接口，向PDA下载接地 线操作任务；在现场，PDA通过无线数据通信模块，经无线通信网络(GSM、GPRS、CDMA、EDGE、 3G或更高级网络类型)，向库房服务器实时上传现场操作信息，由此同步库房服务器与PDA 之间的接地线状态信息，如挂接、摘除等。
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本发明实施例的具体操作流程如图3所示。1)制定任务。根据当前库房服务器内的接地线台帐信息，借助服务器端的接地线综合管理软件 系统，对现存的各接地线进行任务制定。在任务制定(如表1所示)并确认下达后，各接地 线“工作状态”更改为“任务下达”。表1接地线任务表 其中，当前状态及变位如图4所示。在接地线综合管理软件系统中，任务制定完毕后点击“确认发送”，将本条目任务 发送至对应PDA上，依此可以完成若干个挂接任务的制定。表1中可以将表头内容作为排 序条件，对台帐信息进行各种排序显示。现场操作中，PDA将信息实时传送至接地线综合管 理软件系统，使两者信息(主要指接地线的工作状态信息)严格保持同步。2)接受任务。PDA打开后即自动从库房服务器下载接地线操作任务，工作人员登录后，即可发现 隶属该工作人员的接地线挂接接地任务，其中接地线的当前工作状态始终置顶显示，任务 描述如图5所示。工作人员的操作步骤如下A)查看任务，点击PDA屏幕下方“确认”键，表示接受该任务。B)查看工作流程、注意事项，点击屏幕下方“确认”键，表示查看完毕。C)工作人员领取任务指定编号的接地线，台式读写器扫过正确编号的接地线上的 RFID电子标签后，弹出“您已领取正确的接地线”;若没有根据标签上的标号领取接地线，则 弹出“请重新选择接地线”。此时“接地状态”自动显示为“执行去途”，同时该信息实时传送 至接地线综合管理软件系统。D)带上接地线和PDA前往现场。3)挂接接地线。到达挂接塔位，PDA自动读取该杆塔的RFID电子标签信息，进行自动比对后，弹出 “您已到达正确塔位”；否则弹出“您尚未到达正确塔位”。定位完成后，工作人员操作步骤如 下A)PDA自动弹出在该塔位上的任务内容，工作人员再次查阅核对内容，明确各接地 挂接的地点和位置。选择“挂接工作选项”。
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B)选中当前需要立刻挂接的任务序号栏，然后手持PDA扫过该接地线上的RFID电 子标签后，弹出“请核对挂接地点和位置xxxx”，工作人员确认，此时“工作状态”自动显示 为“在线挂接”。同时，该信息经通信网络实时传送至库房服务器上的接地线综合管理软件 系统，完成信息同步。C)然后工作人员将该付接地线挂接于正确位置，返回地面。这样，一个人面对多付 接地时，也不会挂错，从而严格保障执行已制定的任务。4)摘除接地。到达待摘除接地的塔位，PDA自动读取该杆塔的RFID电子标签信息，进行自动比 对后，弹出“您已到达正确塔位”；否则弹出“您尚未到达正确塔位”。定位完成后，工作人员 操作步骤如下A)PDA自动弹出在该塔位上的任务内容，工作人员再次查阅核对内容，明确各接地 挂接的地点和位置。选择“摘除工作选项”。B)登塔进行摘除作业，返回地面。C)手持PDA扫过接地线上的RFID电子标签后，弹出“XXX编号接地线已摘除，请再 次核对接地线编号”。点击“确认”，此时“工作状态”自动显示为“摘除返途”。同时，该信息 经通信网络实时传送至库房服务器上的接地线综合管理软件系统，完成信息同步。5)在库复位。接地线入库时，台式读写器扫读接地线上的RFID电子标签后，弹出“接地入库，需 要复位”，确认编号无误后，进行点击“确认”，此时接地线综合管理软件系统“工作状态”自 动显示为“在库复位”。挂接操作人员交回PDA，本次任务完成，历史记录可选择性地保存在 PDA和库房服务器中。
权利要求
一种基于RFID的电力接地线智能管理系统，其特征在于包括安装于接地线上的接地线RFID电子标签、安装于电力杆塔上的杆塔RFID电子标签、手持PDA和库房服务器；其中，接地线RFID电子标签保存有该接地线的参数信息，包括唯一编号、特性参数、出厂信息、安检数据、所属单位、使用者、使用日期和使用时间；杆塔RFID电子标签保存有该杆塔的参数信息，包括唯一编号、线路编号、位置高度、出厂信息、安检数据、所属单位、责任人；接地线RFID电子标签分别与手持PDA和库房服务器射频无线连接，杆塔RFID电子标签与手持PDA射频无线连接，手持PDA经通信网络与库房服务器通信。
2.根据权利要求1所述的基于RFID的电力接地线智能管理系统，其特征在于所述手 持PDA包含有嵌入式计算机和微型RFID读写器；所述嵌入式计算机中含有现场操作软件， 嵌入式计算机通过微型RFID读写器分别与接地线RFID电子标签和杆塔RFID电子标签射 频无线连接。
3.根据权利要求1所述的基于RFID的电力接地线智能管理系统，其特征在于所述库 房服务器包括PC计算机和台式RFID读写器；所述PC计算机中含有接地线综合管理软件系 统，PC计算机通过台式RFID读写器与接地线RFID电子标签射频无线连接。
4.根据权利要求1所述的基于RFID的电力接地线智能管理系统，其特征在于所述的 接地线RFID电子标签为抗金属类型。
5.根据权利要求1所述的基于RFID的电力接地线智能管理系统，其特征在于所述的 接地线RFID电子标签以内嵌式或外扣式安装于接地线上。
6.根据权利要求1所述的基于RFID的电力接地线智能管理系统，其特征在于所述的 接地线RFID电子标签和杆塔RFID电子标签为防水、防尘、耐冲击、耐环境高低温设计。
7.根据权利要求1至3所述的基于RFID的电力接地线智能管理系统，其特征在于所 述的通信网络为GSM、GPRS、CDMA、EDGE或3G无线数据通信网络，所述的手持PDA和管理服 务器均内含所述通信网络专用的无线数据通信模块。
8.根据权利要求1至3所述的基于RFID的电力接地线智能管理系统，其特征在于所 述的通信网络为Internet，所述的手持PDA内含GSM、GPRS、CDMA、EDGE或3G无线数据通信 模块，并通过所述无线数据通信模块登录Internet，所述的管理服务器通过内含的以太网 通信模块登录Internet。
9.根据权利要求1至3所述的基于RFID的电力接地线智能管理系统，其特征在于在 库房，所述的通信网络为蓝牙、Wi-Fi或串行总线网络，所述的手持PDA和管理服务器均内 置蓝牙、Wi-Fi或串行通信模块。
10.一种如权利要求1所述的基于RFID的电力接地线智能管理系统的管理方法，其特 征在于所述的库房服务器含有接地线综合管理软件系统，包含中心数据库，用于接地线的台 帐管理、接地任务的制定和发布、自动登记接地线的出入库信息，并通过通信网络与PDA进 行信息同步；所述的PDA含有现场操作软件，自动接受库房服务器下达的工作任务，进行工作人员 身份管理；在工作现场，通过读取杆塔上的杆塔RFID电子标签，自动判别正确的挂接地点， 激活现场操作软件的对应功能，提示操作要领和安全事项；通过读取接地线上的接地线 RFID电子标签，记录和检验接地线的挂接或摘除状态，并将此信息经通信网络，实时地远程传送到库房服务器，实现同步；所述的RFID电子标签分别安装于电力接地线上和输电线路杆塔上，赋予接地线和杆 塔唯一的身份标识。
全文摘要
本发明公布了一种基于RFID的电力接地线智能管理系统及方法，包括安装于接地线上的RFID电子标签、安装于电力杆塔上的RFID电子标签、手持PDA和库房服务器。安装于接地线上的RFID电子标签，保存该接地线的参数信息；安装于杆塔上的RFID电子标签为抗金属标签，保存该杆塔的参数信息；接地线RFID电子标签分别与手持PDA和库房服务器射频无线连接，杆塔RFID电子标签与手持PDA射频无线连接，手持PDA通过通信网络与库房服务器通信。本发明运用RFID技术实现了接地线的出入库自动记录和现场操作流程的规范化闭环管理。基于RFID的接地线闭环管理系统的使用，可有效提高接地线出入库管理水平，减少设备遗失，防止接地线挂接/摘除作业的误操作，提高电力系统运行效率和工作人员的安全等级。
文档编号H02J13/00GK101888118SQ20101019245
公开日2010年11月17日 申请日期2010年6月7日 优先权日2010年6月7日
发明者李桥梁, 杨忠, 杨成顺, 顾元政, 马奔正, 黄宵宁 申请人:南京工程学院