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1、初探基于RFID技术的电子标识器在电缆网管理中的应用方嘉丽，高杨，阎树勋大连城西供电分公司摘要： RFID（射频识别技术）是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，它是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。基于该项技术而产生的电子信息标识器可以利用射频信号进行信息的储存和传递，在电缆网的维护工作过程中，现场施工人员根据标识器所传递的信息可以快速、准确的掌握故障电缆的地下管线的位置，了解电缆走向及相关设备信息，从而有效的避免误挖其他电缆或供热等他类管线，减少了土石开挖工程量，在保障施工过程的安全性的同时大幅度的提升了工作效率。
2、本文将对RFID技术的基本工作原理，基于RFID技术产生的电子信息标识器的技术特点、实际应用方法以及未来发展趋势作以分析和介绍。关键词：RFID 电子信息标识器 电缆网管理 识别 定位引言：随着时代的进步，人们对供电企业的供电质量也逐步提升，同时为美化环境，节省土地资源，供电方式由架空线路改为地下电缆埋设已经是大势所趋，伴随着电网网架结构的不断改造，相信在不久的将来地下电缆网的维护将是供电企业日常工作的重点。但是面对供热、供气等密如蛛网的各类地下管线，如何准确及时的定位出现场所需要的电缆位置，快速的了解电缆走向及相关设备信息，从而尽可能保证现场施工的安全性，避免误挖其他电缆或供热等他类管线，减
3、少土石开挖工程量，这些将是我们今后工作过程中需要共同探讨和学习的地方。1. 目前的电缆网维护管理现状及常见问题目前，大部分电力电缆除了敷设在主干道路旁侧的电缆沟或隧道外,依旧大量采取了直埋方式。对于故障电缆路径的找寻方法大多采取标识物识别或应用其他定位仪器查找，在实际的运用过程中时常存在以下几个问题致使因无法确定电缆路径而使故障排除工作陷入僵局。1.1标识物缺失。在日常的电缆网维护管理工作中，由于地区经济的飞速发展，市政建设、房屋建筑、道路、绿化及各种管线建设对地理环境引起的变化等诸多因素，原有电缆地上标志物已经缺失。根本无法再利用当初的标识物或图纸相关参照物进行对照找寻电缆路径。1.2传统的
4、探测设备受外界条件干扰强烈，容易出现较大误差。传统地下管线探测设备易受到金属物、强电场等环境影响，以及信号接入条件不同所造成的检测误差，甚至是较大的误差。例如：2008年4月XX2#开关站进线电缆中间接头进水故障，由于该地区房地产开发地理位置变化较大，原资料图纸电缆地上标注物已经缺失，电缆位置无法查询，致使故障点迟迟未能找到，虽然动用各种仪器查找，但效果皆不十分明显，整个电缆故障查找和排除故障总共花费时间长达两天半之久.1.3受气候条件干扰，在恶劣天气条件下无法进行。例：2008年8月16日18:05分，XX变XX干11至XX2环网箱101段电缆被建筑工地挖掘机挖断，导致相间短路，造成两条10
5、kV线路跳闸。肇事人在电缆被挖断后将事故点掩埋，同样因为图纸资料不准确，电缆位置不清楚，加之当天有较大降雨，地面都被较深积水覆盖，造成全线三段电缆无法准确检测故障点，进而负荷不敢轻易导出，运用各项设备仪器查寻，直到第二天下午14：05分，检测确定事故点，才恢复送电并将负荷导出。此次停电时间持续20余个小时，对故障停电平均持续时长影响最大，严重影响分公司可靠性指标的同业对标工作。2. RFID（射频识别技术）简介RFID技术的问世无疑是为电缆网的维护管理工作提供了一个全新的方法及理念，我们可以利用该项技术大幅度的提升供电公司的电缆故障维修工作的工作效率。首先我们将对RFID技术作以简介。2.1什
6、么是RFID技术射频识别技术（Radio Frequency Identification，缩写RFID）是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。从信息传递的基本原理来说，射频识别技术在低频段基于变压器耦合模型(初级与次级之间的能量传递及信号传递)，在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型(雷达发射电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机)。1948年哈里斯托克曼发表的利用反射功率的通信奠定了射频识别射频识别技术的理论基础。 2.2RFID技术的工作原理 RFID技术
7、的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。一套完整的RFID系统, 是由阅读器(Reader)与电子标签(TAG)也就是所谓的应答器(Transponder)及应用软件系统三个部份所组成, 其工作原理是Reader 发射一特定频率的无线电波能量给Transponder, 用以驱动 Transponder电路将内部的数据送出，此时 Reader
8、便依序接收解读数据, 送给应用程序做相应的处理。以RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成感应偶合(Inductive Coupling) 及后向散射偶合(Backscatter Coupling)两种, 一般低频的RFID大都采用第一种式, 而较高频大多采用第二种方式。阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。 在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN
9、等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。应答器是RFID系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。3. RFID技术的延伸电子信息标识器利用RFID技术而研制的电子信息标识器可以有效的应用于电缆网的日常维护管理工作之中。只要我们根据设计要求预先在电缆埋设的过程中安放标识器，在日后的维护工作中，我们就可以轻松的找到该电缆的相关信息。并且该设备利用的是RFID技术，根据标识器反映的信号强弱来加以区分，从而有效的克服了传统探测设备受天气、金属、地质等条件的约束，即使在恶劣的自然条件下也可以充分的发挥功效，因此无论是从便捷性还是实用性角度，相对目
10、前的电缆故障探测的方法和仪器都达到了质的飞跃。3.1电子信息标识器的组成电力电缆电子信息标识系统主要有电子信息标识器和标识器探测仪两个部分组成。为区别通信、供水、石油天然气等地下设施，电力电缆电子信息标识器外观颜色使用红色，谐振频率必须为169.8HZ。电子标识器通常分为球型ID电子标识器、球型普通电子标识器、钉型普通电子标识器、中程普通电子标识器和全程普通电子标识器五种，目前应用比较普遍的为球型ID电子标识器（如图1所示），不同种类的电子标识器最大埋深不等（详细埋深参照表1）。探测仪主要用于将编程信息读入和写入球状标识器，同时还可以读取标识器的ID编码及记录的相关信息。（图1）产品名称型号最
11、大埋深（米）建议埋深（米）球型ID电子标识器1425-XR/ID1.50.81.2球型普通电子标识器1405-XR1.50.81.2钉型普通电子标识器14360.60.20.4中程普通电子标识器12591.81.01.5全程普通电子标识器12542.41.02.0（表1）3.2电子信息标识器的工作原理（1）探测仪以间断方式发送一定频率的信号脉冲。（2）相同谐振频率的地下标识器吸收并存储信号能量。（3）探测仪短时间发送信号后,停止发送并进入信号接收模式。（4）当探测仪停止发送信号,标识器将储存的能量释放并反射回探测仪。（5）探测仪检测返回的信号强度来确定标识器具体地点。（6）当探测仪与标识器最接
12、近时，信号最强，也就是标识器的正上方。（7）电子信息标识器采用RFID技术存储并传输数据信息。（如图2）所示。（图2）3.3电子信息标识器简介国内外应用情况电力电缆电子信息标识系统是对3M公司开发的电子标识系统技术的应用。最早是为美国公共设施应用而开发 ，用于对现场事件点的重定位。近期开发出的带信息存取的信息标识器及与之相应的定位设备，更增加了电子标识系统使用的可靠性和方便性。据资料介绍，我国香港地区已对地下燃气、给水、排水、电力、通信等管线全面埋设了电子标识器并制定了相关管线施工维护规范，从而为有效地降低了事故发生率，在提高劳动生产率和地下管线的安全性方面提供了良好的技术保障手段。在世博场馆
13、的燃气配套工程中，浦东燃气应用了3MDynatel电子信息标识系统，用于精确定位和准确识别管道、阀门、弯头、三通和其他地下管道设施等。使用RFID技术后，既能避免为了寻找管道而大面积开挖路面对居民生活产生的影响，又保证了对城市地下管道的精确识别和安全管理，真正体现了上海世博会的主题：城市，让生活更加美好！3.4电子信息标识系统的较传统探测设备的优越性3.4.1由于电子标识系统是通过探测仪对地下电子标识器的信号强度的探测来达到确认标识器位置的，它克服了传统地下管线探测设备易受到金属物、强电场等环境影响，以及信号接入条件不同所造成的检测误差，甚至是较大的误差。3.4.2电子标识器的内部是一个无源电
14、路，其内部有防冻液，外部防潮防腐，能抵抗外界环境的剧烈变化，例如一些极端温度的出现。3.4.3电子标识器寿命较长，可以达到50年，远远超过了地下电缆30年的寿命。3.4.4电子标识器系统所受的干扰和影响很小，相应的精确度高，因而能较好地发挥其精确定位功能。如果结合全球定位系统GPS使用，以全球定位系统寻找发生故障的大致地区，再以电子标识系统在一定区段内进行快速地精确定位，或者在不同种类地下设施密集复用地区及同沟敷设地区，分别选用不同频率的电子标识器加以区分，其作用则更为明显。4. RFID技术的实际应用方法电子信息标识系统的建立和应用电子信息标识系统能够有效的利用RFID技术，在电缆网的运行维
15、护管理工作中通过快速的定位帮助现场施工人员快速、精确的确定电缆路径及相关设备信息，从而缩短工作时间，保障施工安全性，避免因大量开挖土石方或挖断其他管线而引起不必要的工程延误。其应用方法大致分为两个阶段：1.建立电子信息标识系统。将标识器按工作流程准确的放入埋设电缆的规范位置，并建立相关信息备份。2.应用电子信息标识系统。根据标识器反映的位置判断电缆走向及相关设备信息。4.1电子信息标识系统的建立。根据地区性质不同电子信息标识器的选用大致分为三种情况：1.城区大部分地区选择球型电子标示器。2.野外或郊区等维护人员很少到达的地方多采用中程或远程电子标示器。3.在硬质路面上补埋电子标识器时多采用钉型
16、电子标识器。电子信息标识器的应用流程大致分为五个步骤（如图3所示）：4.1.1现场设计。经过现场勘察后，将电子信息标识器位置、埋深深度及埋设要求在施工图纸中进行标注。（1）设计人员在对现场进行勘察后，根据电缆敷设的路径按照一定间隔确定电子信息标识器埋设位置，同时为每个电子标识器发配编码，并在设计图纸中对电子标识器的位置、埋深及安装要求作以说明和标注。（2）在电子标识信息表（如表2所示）中填写相关信息，并将此表随设计图纸一同校验转出。（如图4所示）4.1.2根据设计图纸要求按设计规范现场施工，将电子信息标识器埋设于相应位置。施工方在施工过程中应严格按照设计图纸规范要求施工，根据图纸准确的放置电子信息标识器。在这里，我们有必要了解一下电子信息标识器安装时的注意事项和安装位置。(
