基于RFID的电力资产电子化标签管理应用实现口☆

  基于RFID的电力资产电子化标签管理应用实现

  方涛①② FANG Tao;庞南生① PANG Nan-sheng

  (①华北电力大学☆☆☆, 北京 102200;②国网河南电力公司洛阳口供电公司□☆□☆,洛阳 471023)

  摘要: 对于供电企业而言☆☆□,电力资产事关其整体的核心竞争力☆□☆□☆,一套高口效精准的电力资产管理系统可以有效提升电力企业的核心竞争力□□☆□。鉴于此☆☆□,为进一步提升电力资产口电子化标签口管理效率☆□□,本文采用了RFID核心技术☆☆□□,并从多个工作流程口和角度对其进行了创新和改进☆☆□☆☆,实现了口对电力资产“采☆☆☆、建□□☆☆☆、运☆□☆□、退☆☆☆、废”这五个基口本环节的严格而口又创新的口管理□□☆☆,从而保持了电力资产构成中“账□☆☆□□、卡□☆☆□□、物”等数据的口一口致性☆□□,有效提升了供电企业电力资产的寿命和管理口效率☆☆☆□□。

  教育期刊网 http://www.jyq口kw.co口m关键词: 电力资产;RFID;电子口口口化标签;管理

  中图分类号:TP391.4 文献标口识码:A 文章编号:1006-4311(2015)26-0060-03

  作者简介:方涛(口1977-)□☆☆☆□,男□□□,河南洛口阳人☆□☆□,本科□□☆,高级工程师☆□☆□,研究方向为工业工程□□☆□。

  1 研究背景及意义口

  近几年来□☆□,我国国家电网公司改革在不断深化发展之中☆□☆☆□,其以“一强三优”作为现代口口口电力企业的发口展目标☆☆☆□□,以“三抓一创”作为基口本的改革思路☆☆□,通过借助制度建设□☆□、基础管理以及创新发展等手段来完善电力企业固定资产的管理制度☆☆□☆□。在改革发展过程中☆□☆,电力企业管理者面临着许多困难□□□,如固定资产总量较大□☆□、价值高☆☆□□☆、地点分散口等□☆□□☆,如何解决这些难题则成为了重中之重☆□☆□。

  面对这些难题带来的挑战☆□□☆,RFID(Radio Frequency Identification)射频识别技术应用而生□☆□□☆,它有效解决电力资产管理过程中遇到的一系列难题☆☆☆☆☆,从而提高口了电力企业电力资产的科学口管理效率☆□□□☆。首先☆☆□□,借助RFID标签的核发为电力资产制定了统一有效的识别身份☆□□□☆,用来规范日常电力资产的运行☆☆□☆、管理流程;然后在仓储采口购的基础之上借助RFID实现对日常业务及流程的精细化管理□□□□☆,从而建立起一整套完善□□☆□、清晰的电子资产管理制口度□□☆□。

  在电子化标签管理的搭建过程中□☆☆,规范电力资产日常运行是基础☆□□□☆,辅助口部门监督是核心☆□□☆,实现口电力资产“储☆☆□□□、建□□□、运☆□□□、退☆□☆□□、废”五环节的严格管控是口最口终目标☆□☆☆。这样有利于提高电力资产的管理效率☆☆□□,并能有效提高电力资产的寿命☆☆□,对电力企业的发展大有好处☆□☆。

  2 RFID技术特点分析

  作为上世纪九十年代新兴的一种自动识别技术☆☆☆□,RFID技术是一项非接触式口的识别技术□☆□□☆,是利用射频的方式来实现通信☆☆□,它能够快速识别目标对象并获取精准的数据□☆□□□,具有较强的抗干扰能力□☆☆☆☆,数据读取口也极为精准☆□□□☆,因此被广泛应用在电力资产电子化标签管理过程中□□☆□。

  除上述优点之外☆□□☆☆,在实际的电力资产管理过口程中□☆☆□,RFID技术还可以借助与各种具体应用的融合来最大限度地发挥其技术特长□☆☆□,其也因此而呈现出一些更为复杂☆☆☆☆、具体□☆□、高科技的口技术特点:

  2.1 非接触性数据读取

  传统的电力资口产管口理方式为口条口码管理或是手工管理方式☆☆□,其需要在比较近的距口离范围内才可获得相关的数据□☆☆☆,局限性比较大☆□□☆。而目前所应用的RFID技术是一种超高频技术□☆□☆,无需近距离操作□□☆☆☆,在一米以外就可以进行数据的口读取□☆☆。

  2.2 批量读取

  RFID技术的最关键之处便在于其能够读取批量数据□□☆☆,这比起传统的单个数据的读取已经是一个非常大的进步☆□□,同时还能够确保数据读取的准确性☆□☆□,这样节省了大量时间□☆□☆,大大提口高了口管理工作效率☆☆□。

  2.3 数据存储

  RFID芯片是整个技术中最为核心的构成部口分☆□□,其具有大容量的存储功能□□☆☆,能够将相关数据口信息进行及时准确地存储□☆☆☆。同时□□☆,该数据存储功能还支持数据离线查询☆☆□☆、资产运行口管理□☆□☆☆、操作步骤的记录等辅助功能□☆☆□。

  2.4 安全机制

  对于电力资产管理而言☆□□☆☆,信息安全占有着十分重要的地位□□☆,其对技术开发提出了较高的要求☆□☆。无论是在底层原理☆☆□□□、硬件设置☆□□、软件开发还是口软件应用方面□☆☆□□,RFID技术都为其口制定了一整套切实可行的安全机制□☆□,从而为数据信息口安全提供了多方面的保障☆□□。

  总之□☆☆□□,本部分从不同的角度对口电力资产管理以及技术进行了深入的分析论述☆☆☆□,同时结合RFID技术创新设计出了一整套科学☆☆□□、完整□□☆□、合理☆□☆☆、安全☆☆□、高校☆☆□□、精准的口口信息管理系统□□□。通过借助核发RFID标签□□□□☆,有关电力资产的各种孤立的数据以及设备实体都被统一到了一体□☆☆☆,从而为电力资产的日常有效管理提供了更为便捷化的手段☆☆□。

  3 系统设计与功能实现

  电力口资产关系到多个业务部门以及外系统☆☆□□,因此在对电力资产管理系统进行设计的口过程中要充分考虑到用户的需求□☆☆□□、严格把控管理设计流程□☆□☆□,并且要重点构建系统的软件□□☆□☆、硬件以及数据框架□☆□☆□。在对具体的电子化标签管理系统的设计过程中☆☆□☆,要综合外围的数据接入□□□□☆、数据存储□□☆、数据开发□□□☆、数据存储等口方面的内容☆□☆,从软件建设与硬件架构两个发面来优化设计□☆□☆□。

  3.1 外围系统数据接入

  在接入外围系统数据的时候☆☆□☆☆,可以采用“非侵入口式口系统接入”方案□□☆□☆,其最大限度地融合了现有数据资源□□☆,不会对已经形成的数据产生太大的影响☆□□,同时也避免口了数据的重复□☆☆,从而确保了数据的完整性☆☆☆□□、一致性□□□☆□,有效口缓解了电力资产管理中的“信息孤岛”现象带口来口口的弊端☆☆☆。此外□☆☆□,为确保系统数据的及时☆□☆□、准确☆□☆、有效☆☆☆,接入数据的口同时还要对数据进行校验☆☆☆□□。面对口如此繁琐的外围系统数据☆□☆,此时便可运用人工只能技术□□☆,这样不仅实现了 “多因子智能校验算法”的创新应口用☆□☆☆□,而且还确保了数据的准确以及校验效率□□□。

  多因子智能校验算法以K-均值算法为基础☆☆□,采用两级聚类口并引入偏口转因子☆☆☆□□,来优化检验路径的选取□☆☆。

  K-均值算法选取两个校验元素☆☆□☆☆,每个元素包含n个口校验因子☆□□□。

  X={口x1□☆□□□,x2□□☆☆,…□□□☆☆,xn} 口Y={口y1☆□☆□□,y2□☆□☆,…□☆□,yn}

  算法中采用标量型聚类因子□☆☆☆□,因此聚类采用欧几里德距离确定元素的相异度☆☆☆。

  样本S中对既定中心Ki□□☆□☆,聚合簇的中心离散度

  针对校验数据特点及自学习智能校验功能的自身设计☆☆□☆□,算法中引入4个聚类因子与3个偏转因子共两类校验元素☆☆☆□□。聚类因口子是两次聚类过程的重口要指标参数☆□□□☆,偏转因子只对第二次聚类过程中□□☆□,对字段属性聚类簇☆□□□☆,影响处理算法口决策树取向☆□□☆。

  聚类因口子范式:F={f1☆□□,f2□☆□,f3☆□☆□□,f4}☆□□☆。(聚类口因子采用标量标识)

  分别代表:

  f1:更新因子;f2:校验因子;f3:干预因子;f4:权重因子☆☆□☆☆。

  聚口口口类迭口口代过口程:

  ①从给定样本中抽取三个具有某类迭代因子均值特征的样本点作为中心☆☆□。口☆口口☆口

  ②对其它样本元素分别计算到三个中心的欧氏距离□☆□,比较相异度并划分到低相异度的簇中☆☆☆□☆。

  ③计算三个聚类簇的中心□□□☆□。

  ④迭代步骤2与步骤3☆□□☆,直到中心距离不在收敛□☆☆☆。

  3.2 系统数据存储模型

  不同外围业务系统中的数据模型也是不同的☆☆☆☆,各个数据模型之间存有一定的差异☆□☆,为了尽口可能减小这些差异以确保数据模型的平稳☆□☆□□,电力企业系统数据存储模型在谨遵口国家电网公司规章制度和基础数据的基础之上□☆☆☆,构建了“双路多数据源统一标准数据口架构”模型□□□□,如图1所示☆□☆☆□。

  “双路”是指双重ETL(Extrac口t□□☆☆,Transform☆☆□,load )抽取□☆☆、转换☆□□、装载的方法☆□□。平台使用ORM(Object Relationship Mapping)对象关系影射与WebService调用两种方式完成外围系统的数据获取;“多数据源”是指在大型应用中对数据进行切分□□☆□☆,然后采用多个数据库实例进行管理□□☆,这样就能够有效提升系统的水平伸缩性□□□☆,其主要涉及到PMS设备信息数据源以及ERP设备财务信息数口据源;“统一标准数据”是将过电网统一规范准则与实践中的业务模型相互结合之后而生成的一种特殊的系统模式□☆☆。

  3.3 系统开发技术

  数据管理与数口据决策支持是电力资产管理系统中最主要的两大功能□□☆。口☆口口☆口同时□☆☆□,该系统的目标使口用群体口多种多样☆□☆□□,在业务需求上也不尽相同☆□☆□,无形中为系统功能增加口了许多不确定性□□□□,也加大口了该系统的开发难度□☆□□☆。为有效口解决了这一难题☆□☆☆☆,本文在基于SOA设计理念的基础上对系统进行了架构(如图2 所示)□□☆。

  基于SOA的设计理念:作为一个组件模型☆☆☆☆,SOA(service-oriented architecture)根据不同的应用程序提供不同的服务□☆□☆☆,而后在服务结构和规约的辅助服务之下为系统提供所需的特殊功能□☆☆。SOA是一个独立的体系结构☆☆□□,具有自己独立的硬件平台☆☆□□、编程语言以及系统操作系统☆☆☆,能确保该服务交互作用的实现☆☆□☆。

  面向组件的系统结构:作为以组件技术设计为基础的系统☆☆□,面向组件的系口统结构能够对整个系统的功能进行工作结构上的分解☆☆□,这样就实现了对子业务功能在统一调用接口上的封装☆□□□☆,降低了电力资产的复杂性□□□,保证了系统的灵活运用☆□☆☆,实现了系口统的随需应变☆☆□□☆。

  3.4 数据采口集方式

  RFID技术在电力资产中占据的重要的地位☆□☆,其是设备认证的唯一标口识☆□☆☆□,同时也能够确保各方面实时动态数据的口统一☆☆□☆。那么□☆☆☆,如何才能够将RFID技术有效地运用到管理应用系统中☆☆□□☆,以充分发挥RFID技术的优势☆☆☆,则成了当今亟需解决的问题□☆□☆。虽然□□☆□,目前市场上存在有不少的中间件产品软口件☆☆□□☆,并且能够为RFID技术的正常运行提供一定的支持☆☆☆□,但不可否认其在某些方面仍然存有一定的口不足☆☆□☆□。下面☆☆☆□,我们口将对口RFID技术进口行划分:

  ①无论是应用环境还是应用设口备都口呈现出一定的复杂性□□☆□□。

  ②数据的批量读取与数据信息的定点读取共存于其中□☆□□☆。

  ③ZigBee无线网络接入技术□☆☆□。

  将ZigBee无线网络技术融入到RFID系统的开发应用过程中□□□☆☆,有效解决了数据在高速读取过程中产生的一系列难题☆□□☆。具体而言☆☆☆,RFI口D中间件融合了多种数据算法和技术手段□☆□□,如数据缓存□□□、数据封装□☆□☆、数据校验等(如口图3所示)□☆□☆☆。

  RFID融合中间件和以下几项核心技术有着密切联系:

  3.4.1 ZigBee通信技术

  图4所呈现出的是目前电力企业经常采用的几种通信手段□☆☆,作为一种双向应答模式☆□☆,中间件的ZigBee能有效应对突发口的不稳定状况☆☆□,从而能够口确保数据传输的及时性和准确性□☆☆☆。

  通过对图4的研究分析我们可以得出以下结论:ZigBee网络中心节点会口发送出一定的口数口据☆☆□☆☆,当数据发送完毕之后会对RFID中间件的数据进行接受监听□☆□□,当接受到回馈口信息之后□□☆,之前在ZigBeeTa口g表中已经得到确认的标签信息会被及时清空;鉴于某种原因有时候一些数据信息不会得到及时的确口认☆□□☆,此时ZigBee中心节点会对数据信口息进行重新发送☆☆☆,直到得到确认之后原有的标签信息才会清空□☆□□。

  3.4.2 数据缓存技术

  在系统运行中☆☆☆□☆,数据的读取是一口个极为高速的过程☆☆☆☆,这也就对数据的处理能力提出了较为高的要求□☆☆□□,尤其是系统中的数据过滤问题以及数据归并问题一直以来都对RFID中间件性能的开展起着一定的制约作用□□☆。本论文所要论述的系统中的RFID技术实现了与中间件的融合☆□☆☆□,我们在综合大量文献资料以及实践研究口之后☆□□☆,发现了最优解口决路径☆□□,然后对口传统的□☆□、不完善的数据缓存技术进行了局部改口良□☆☆□□,避免了常规数据口口缓存中的复杂算法☆□□,从而大大提升了效能☆☆□,如图5所示☆☆☆。

  4 结束语

  综口上所述☆☆□☆□,本文对电力资产管理中的核心技术进行了一定程度上的改良和创新☆☆□□,形成了一整套完整的RFID技术☆□□□,成功运用到了电力资产管理系统中☆☆□□□,并成为了电力企业固定资产的唯一认证标识□☆☆,其对电力资产的五个管理环节都实施了严格的监控☆□☆□□、调整☆□□□☆,从而口实现了动态数据的一口致性□□☆☆,大大提高了电力资产周期管理寿命☆□☆□□。

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