基于rfid傳感標簽的電力設備運行狀態監測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了基于RFID傳感標簽的電力設備運行狀態監測裝置，包括依次連接的RFID傳感標簽、閱讀器和后臺控制器。RFID傳感標簽包括依次連接的傳感器、標簽芯片和標簽天線；標簽芯片包括依次連接的射頻模塊、控制模塊和存儲模塊；控制模塊與傳感器連接通過電子標簽與多種傳感器相結合，有利于增加測量參數種類。監測系統中能包容大量的溫度傳感標簽，可增加在線監測的測量數據量，同時也能滿足于幫助企業管理系統中需要的設備管理、資產管理等方面的數據采集與更新。
【專利說明】
基于RF ID傳感標簽的電力設備運行狀態監測裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及工業企業電力設備運行狀態監測、電力設備運行及物聯網領域，具體為一種基于RFID傳感標簽的電力設備運行狀態監測裝置。
【背景技術】
[0002]RFID是Rad1 Frequency Identif icat1n的縮寫，即射頻識別，俗稱電子標簽。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。RFID標簽具有體積小、容量大、壽命長、可重復使用等特點，可支持快速讀寫、非可視識別、移動識別、多目標識別、定位及長期跟蹤管理。RFID技術與互聯網、通訊等技術相結合，可實現全球范圍內物品跟蹤與信息共享。
[0003]隨著RFID技術在冷鏈跟蹤、倉儲、運輸及智能監控領域的應用日益加強，集成在RFID標簽芯片內的低壓、低功耗的溫度傳感器技術得到了更多的研究和關注。基于RFID無線溫度標簽技術，采用無線傳輸、組網等技術并應用于工業企業電力設備運行狀態監測領域一項非常具有應用意義的技術。
[0004]智能電網是我們國家未來重點發展的趨勢與重要領域，在供電系統中變電環節以建設運營智能變電站為主要目標。智能變電站是以全站信息數字化為基本要求，需要自動完成信息采集、測量、監測等功能。這就對變電站的在線監測系統提出了更高的要求。基于RFID無線溫度標簽技術，采用無線傳輸、組網等技術并應用于工業企業電力設備運行狀態監測中是可以有效的解決方案；同時還可以滿足于幫助企業管理系統中需要的設備管理數據的采集與更新，實現運行數據與管理數據的統一。
【發明內容】
[0005]為了克服上述現有技術的不足，本實用新型提供了一種基于RFID傳感標簽的電力設備運行狀態監測裝置，其結構簡單、成本低并且能夠測量的參數種類多。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是:
[0007]基于RFID傳感標簽的電力設備運行狀態監測裝置，其特征在于:包括依次連接的RFID傳感標簽、閱讀器和后臺控制器，所述RFID傳感標簽至少有一個。
[0008]作為上述方案的進一步改進，所述RFID傳感標簽包括依次連接的標簽天線、標簽芯片和傳感器，所述標簽天線與閱讀器連接。
[0009]作為上述方案的進一步改進，所述標簽芯片包括依次連接的射頻模塊、控制模塊和存儲模塊，所述射頻模塊與標簽天線連接，所述控制模塊與傳感器連接。
[0010]作為上述方案的進一步改進，所述標簽芯片采用有源RFID標簽。
[0011]作為上述方案的進一步改進，所述閱讀器采用固定式閱讀器。
[0012]作為上述方案的進一步改進，所述裝置采集的物理量包括電壓電流值、電壓電流波形、電流脈沖、溫度、濕度、氣體含量、壓力、位移、振動和開關狀態，并設置有與物理量對應的傳感器。
[0013]本實用新型的有益效果:
[0014]本實用新型基于RFID傳感標簽的電力設備運行狀態監測裝置，通過電子標簽與多種傳感器相結合，有利于增加測量參數種類；
[0015]監測系統中能包容大量的溫度傳感標簽，可增加在線監測的測量數據量，同時也能滿足于幫助企業管理系統中需要的設備管理、資產管理等方面的數據采集與更新。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型較佳實施例結構框圖；
[0017]圖2為本實用新型較佳實施例RFID傳感標簽結構框圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖及本實用新型的優選實施例對本實用新型做進一步說明:
[0019]參照圖1和圖2，基于RFID傳感標簽的電力設備運行狀態監測裝置，基于RFID傳感標簽的電力設備運行狀態監測裝置，其特征在于:包括依次連接的RFID傳感標簽、閱讀器和后臺控制器，所述RFID傳感標簽包括至少一個。所述RFID傳感標簽包括依次連接的標簽天線、標簽芯片和傳感器，所述標簽天線與閱讀器連接。所述標簽芯片包括依次連接的射頻模塊、控制模塊和存儲模塊，所述射頻模塊與標簽天線連接，所述控制模塊與傳感器連接。傳感器采集的測量信息與標簽的識別信息通過標簽天線被一同發送給閱讀器，閱讀器獲取測量信息，之后上傳至后臺控制器進行分析處理。
[0020]目前電力設備主要的在線監測項目中需要采集的物理量包括電壓電流值、電壓電流波形、電流脈沖、溫度、濕度、氣體含量、壓力、位移、振動和開關狀態。在線監測裝置中采集以上參量的傳感器種類包括電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、氣敏傳感器、壓力傳感器、位移傳感器和振動傳感器、開關狀態傳感器等。傳感器的有效測量范圍可以滿足測量物理量變化范圍的要求，覆蓋電力設備運行中該參數的允許變化值和極限報警值。以溫度傳感器為例，假設安裝在電力母線接頭上，母線接頭正常運行時的溫度為20?30度，標準規定母線接頭等電力系統載流導體在周圍環境溫度為40度時的允許溫升35度。若某地區全年的溫度變化范圍大約為零度到40度，若考慮±10度的變化裕度，則溫度傳感器的測量范圍必須要大于負10度?85度。
[0021]對于安裝在戶外電力設備上的測量終端，必須能耐受包括溫度、濕度的天氣變化以及日曬、雨淋、凝冰等惡劣天氣環境的侵襲，測量終端本體具有較好的防護能力。測量終端安裝在帶電導體上或因異常工作情況帶電的金屬上，安裝接點上會通過大電流。將對設備和測量終端產生威脅。因此要求測量終端的有一定的絕緣能力。目前解決此問題的方法多為采用金屬外殼，使得測量終端的外殼的與帶電體處于等電位，同時采用絕緣材料加強外殼與內部電路之間的絕緣，這樣既滿足了測量終端內部電路的絕緣問題，又不會對被測設備本身的絕緣性能造成影響。
[0022]RFID在線系統中每個監測節點只能與閱讀器通信，由于無線通信技術的限制，當電力設備所安裝的占地面積較大時，需要適當增加閱讀器的數量。同時，為了降低總成本，也可適當增大閱讀器的通信距離，提高無線數據的接收能力，從而減少閱讀器的安裝數量，但通信距離的增加會導致傳感標簽和閱讀器的單價增加。通過對不同占地面積的變電站中溫度傳感標簽的安裝成本的估算分析，建議通信距離在50m?150 m內。對占地較小的變電站可適當減小此距離，對占地較大的可適當增大此通信距離。
[0023]金屬對電子標簽的影響主要體現在以下兩個方面:①金屬對附近電磁場的改變。當金屬板處在電磁場中時，金屬內會出現渦流，渦流產生的磁場作用下磁場的方向逐漸與金屬表面平行。這一點對無源式標簽的影響相當嚴重，因為處在金屬表面的電子標簽天線將不能切割磁力線獲得能量而被激活。②電磁波在金屬表面的反射。當電磁波入射到金屬上時，絕大部分將會發生反射。當反射波的相位與入射波相反，能量會抵消，從而降低標簽的讀取率，優選，本裝置采用有源RFID能改善金屬的影響。在有源RFID系統中電子標簽主動向閱讀器發射電磁波信號，標簽不需要或較少地需要接收閱讀器發射的電磁波信號，因此相比于無源電子標簽，能較少地受到金屬的影響。當然，當有源標簽安裝在金屬表面時，仍會對通信造成一定的影響，這一點應當在實際應用中重點關注。當標簽需要安裝在金屬表面時。在規劃上應適當減小其與閱讀器之間的距離，確保其能與閱讀器可靠通信。
[0024]電力設備的在線監測應用環境要求有較遠的通信距離，對此無源和半有源式標簽都很難達到。電力設備在線運行系統對監測裝置的可靠性要求較高，有源式電子標簽能夠給傳感器提供穩定的電源，保證測量的可靠性。另外有源式電子標簽有較高的抗金屬能力，且目前市場上的傳感標簽產品均為有源式。因此綜合考慮通信距離、傳感器測量的穩定性、抗金屬能力以及現有技術的成熟性。優選的，有源式帶傳感器的RFID為首選。
[0025]測量終端以閱讀器為中心布置。在電力設備區域內測量終端安裝的位置比較集中的情況下，安裝一臺閱讀器就可以讀取全部的電子標簽。但是當測量終端分布的范圍較廣，就需要安裝多臺閱讀器，將測量終端分布的區域進行劃分，分區域安裝閱讀器，保證每個測量終端都能處在閱讀器的通信范圍內。若采用采用手持式閱讀器，由于通信距離較近，需由巡檢人員攜帶手持式閱讀器進行巡視讀取測量數據，不能滿足對24 h在線監測和在線監測自動化、無人值班的要求。因此優選的，本裝置應采用固定式閱讀器，分區域布置在變電站內，自動讀取該區域內的測量終端。固定式閱讀器需采用外接電源，電源由電力設備區域內負責提供。
[0026]金屬對電磁波有很強的屏蔽效果。電力設備中金屬設備眾多，RFID監測裝置的通信能力不可避免得會受到金屬的影響。因此對實施標簽和閱讀器的安裝位置與數量需要統籌考慮，盡量避免金屬的影響。首先，不能將測量終端至于封閉的金屬空間內；其次，要盡量避免測量終端和閱讀器的通信路徑上存在大尺寸的金屬物體，應注意測量終端的安裝位置。若當測量終端的安裝位置比較復雜，例如測量終端與該劃分區域內的閱讀器之間有其他電力設備阻隔，或是與安裝位置與閱讀器角度太大造成通信障礙的情況下，需要增加閱讀器數量以保證該測量終端不處于閱讀器的通信死角。
[0027]由于該在線監測裝置中包含大量測量終端，并且存在多枚標簽向同一閱讀器發送信息和多臺閱讀器對同一標簽進行讀取的情況，因此需要注意碰撞的問題。要求閱讀器單臺的讀寫器防碰撞能力達到100個/s以上。對于測量節點特別密集的電力設備安裝區域，應按照實際需求提高對防碰撞能力的要求。
[0028]通信管理機負責管理一個或多個閱讀器上傳的數據，是閱讀器與后臺主機之間的通道。后臺主機負責對匯總的測量數據和標簽識別信息進行最終的分析處理和儲存。這個數據庫的載體可以是PC機、大型服務器，或者是一個信息網絡。對于電力設備運行狀態監測系統而言，將PC機作為后臺主機的可行性較高，兼容性較好，同時成本也較低。
[0029]以上是對本實用新型的較佳實施例進行了具體說明，但本實用新型創造并不限于所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本實用新型精神的前提下還可作出種種的等同變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內。
【主權項】
1.基于RFID傳感標簽的電力設備運行狀態監測裝置，其特征在于:包括依次連接的RFID傳感標簽、閱讀器和后臺控制器，所述RFID傳感標簽至少有一個。2.根據權利要求1所述的基于RFID傳感標簽的電力設備運行狀態監測裝置，其特征在于:所述RFID傳感標簽包括依次連接的標簽天線、標簽芯片和傳感器，所述標簽天線與閱讀器連接。3.根據權利要求2所述的基于RFID傳感標簽的電力設備運行狀態監測裝置，其特征在于:所述標簽芯片包括依次連接的射頻模塊、控制模塊和存儲模塊，所述射頻模塊與標簽天線連接，所述控制模塊與傳感器連接。4.根據權利要求2所述的基于RFID傳感標簽的電力設備運行狀態監測裝置，其特征在于:所述標簽芯片采用有源RFID標簽。5.根據權利要求1所述的基于RFID傳感標簽的電力設備運行狀態監測裝置，其特征在于:所述閱讀器采用固定式閱讀器。6.根據權利要求2所述的基于RFID傳感標簽的電力設備運行狀態監測裝置，其特征在于:所述傳感器采集的物理量包括電壓電流值、電壓電流波形、電流脈沖、溫度、濕度、氣體含量、壓力、位移、振動和開關狀態。
【文檔編號】G06Q10/06GK205507814SQ201620194368
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月14日
【發明人】欏炬芳, 顧淼
【申請人】珠海黑石電氣自動化科技有限公司