射频电能计量资产管理系统

2018-07-19 17:16:17 17

 1.概述

  为提高电能计量资产管理效率,本公司设计开发应用的UHF-RFID射频电能计量资产管理系统,是利用电子标签这一新科技产品,通过射频信号使RFID读写设备与电子标签之间进行自动识别扫描,能远距离、大范围、成批量地获取电能计量资产的种类、品名、规格、批号、数量、生产日期、有效期、入库时间、出库时间,并存入电能计量资产管理计算机,自动记录生成账单。这些电表信息在专门的电表管理计算机上可以联网查询,要查看哪一种电表的详细信息和出入库时间,从电能计量资产管理计算机上查询就一目了然,因而实现了对表库电表管理的智能化。同时,UHF-RFID射频电表管理系统还包含了电能计量资产管理人员指纹识别安全防盗报警和库区视频监控防盗报警,大大提高了电能计量资产的安全性。

  2.设计方案

  2.1.系统设计依据

  1)GTB856:软件工程国家标准

  2)《国际综合布线标准》ISO/IEC11801

  3)视频安防监视系统技术要求GA 367-2001

  4)防盗报警控制器通用技术条件GB 12663-2001

  5)电气装置安装工程施工及验收规范GBJ232-90,92

  2.2.系统工作流程

射频电能计量资产管理系统

图1: 系统流程图

  2.3.系统组成

  我公司设计的射频电能计量资产管理系统,主要由:RFID读写设备、电子标签、指纹识别仪、识别监控单元以及计算机软件五部分组成。

  图2:UHF-RFID射频电表管理系统识别示意图

射频电能计量资产管理系统

  如图3: 系统软件界面

射频电能计量资产管理系统

  2.3.1电子标签

  电子标签选择的主要考虑因素有:

  A.客户的实际应用方式和环境;

  B.标签的读写距离;

  C.传输速率;

  D.读写速度;

  E.工作频率;

  F.内存和封装形式。

  依据用户需求同时参考上述因素,为了既实现准确识读、又防止串读,我们选择无源单频电子标签。该标签的工作频率为UHF 频段,915M;标签的内存,采用EPC CLASS 1 Gen2 标准;针对监控物品的复杂情况,应用特殊材质封装,适用于金属物品表面。

射频电能计量资产管理系统

图4 电子标签

  2.3.2读写器

  读写器在RFID 系统中起着举足轻重的作用,读写器的频率决定了射频识别系统的工作频段,读写器的功率直接影响到射频识别的距离。通常来讲,高频率的标签有更大的读取距离,但是它需要识读器输出的电磁波能量更大。一个高频标签可以在3 到8 米的距离内被读取。

  2.3.3天线:

  天线是标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。在实际应用中,除了系统功率、天线的形状和相对位置也会影响数据的发射和接收,需要专业人员对系统的天线进行设计、安装。

  2.3.4系统软件

  系统软件是我公司应用以上硬件,针对不同用户开发设计的计算机应用系统。以电能计量资产为管理主体,基于电子标签的管理模式,灵活方便。对企业信息系统(MIS)数据开放,与原有MIS系统、营销管理系统无缝结合,也可以作为计量器具管理系统单独运行。

  本系统采用指纹识别仪来对出入库人员进行身份识别,以达到防盗报警的效果。

  2.3.6视频监控

  视频监控采用高配置大容量硬盘录像机以及高速云台一体摄像机。

  (由于此部分较为简单,系统工作原理此处不赘述)

  2.3.7实现方式

  1.在每个库区出入口安装RFID射频识别设备,形成一个天线覆盖区域;任何安装有RFID标签的资产设备在通过该天线覆盖区域时都将被读到。

  2.在每个库区出入口安装指纹识别仪器及门禁装置,出入库人员必须经过指纹身份合法性验证与出入控制功能。

  3.监控单元将实现画面抓拍以及非法出入报警功能。

  4.系统平台对各个地区库房进行统一智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等功能。

  2.4系统工作原理

  RFID技术是一种无接触自动识别技术,其基本原理是利用射频信号及其空间耦合、传输特性,实现对静止的或移动中的待识别物品的自动机器识别。应用中,电子标签附着在待识别的电能计量资产上,当附着电子标签的待识别电能计量资产通过读写范围时,阅读器自动以无接触的方式远距离将电子标签中的约定识别信息取出(阅读器可同时读取50个或者以上的标签的数据),从而实现自动识别物品或自动收集物品标识信息的功能。

  RFID技术的精髓就是无线交换数据,这个数据交换过程需要两种设备来进行,一个能读/写射频数据的设备,与它配套、用于存储编写数据、含天线的芯片。数据能自动进行交换,不需要任何操作人员的参与便可启动RFID的数据读取程序。相比其他数据采集形式,RFID具备以下优点:

  RFID标签不需要像条码标签那样瞄准读取,只要被置于读取设备形成的电磁场内就可以准确读到,更加适合与各种自动化的处理设备配合使用,同时减少甚至排除因人工干预数据采集而带来的人力资源、效率降低和产生差错以及纠错的成本。

  RFID每秒钟可进行上千次的读取,同时处理许多标签,高效且高度准确。从而使企业能够在既不降低(甚至提高)作业效率,又不增加(甚至减少)管理成本的前提下,大幅度提高管理精细度,让整个作业过程实时透明,创造巨大的经济效益。

  RFID标签上的数据可反复修改,既可以用来记录、传递一些关键数据,也使得RFID标签能够在企业内部进行循环地重复使用,将一次性成本转化为长期摊销的成本,进一步节约企业运行成本的同时,降低企业采用RFID技术的风险成本。

  RFID标签的识读,不需要以目视可见为前提,因为它不依赖于可见光。因而可以在那些条码技术无法适应的恶劣环境,例如高粉尘污染、野外等环境下使用,进一步扩大自动识别技术的应用范围

  RFID技术能与条码技术混合使用,分别用于同一系统中各自适合的环节,在加之以移动计算技术,并将无线局域和广域网络作为企业有线网络系统的延伸扩展,才能真正让整个企业的所有现场作业流程与各种企业管理信息系统之间实现无缝连接,让作业现场的每一步操作都处在计算机管理信息系统的管理、监督和控制之下,从而使企业花费巨资兴建的管理信息系统的能力得以充分施展,实现整个投资效益的大化。

  此外,电能计量资产管理系统引入LED数据显示屏与液晶导航屏,从而使电能计量资产的校验和运行与信息流程保持同步,大程度地控制电能计量资产流失现象,完全实现闭环管理;也实现了库房环境规范化、自动化,动态触摸与滚动显示人性化,智能控制系统性运行稳定化,数据库信息管理和服务集中化等功能。

  通常情况下,RFID阅读器发送的频率称为RFID系统的工作频率或载波频率。射频标签的工作频率不仅决定着射频识别系统工作原理(电感耦合还是电磁耦合)、识别距离,还决定着射频标签及阅读器实现的难易程度和设备成本。按照工作频率的不同,RFID标签可以分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波等不同种类,每一种频率都有它的特点,被用在不同的领域,因此要正确使用就要先选择合适的频率。超高频电子标签具有很高的数据传输速率,其次批量读取和防冲突能力也较强。超高频电子标签通过电场来传输能量,由于电场的能量下降的不是很快,因此读取距离比较远,超高频无源标签读取距离可达10m左右。

  2.4.1系统优势

  l有效管理电表状况,实时掌握电表去向。

  l实现电表智能化、无人化管理,采集电表信息收集自动化。

  l实现电表稽核,核查检验时无需破坏电表的包装形式,实现无接触管理。

  l支持批量高速管理,RFID辨识器可同时辨识读取数个RFID标签,提高工作效率。

  l实现重复循环利用,RFID标签则可以重复地新增、修改、删除RFID卷标内储存的数据,方便信息的更新。

  l在被覆盖的情况下,UHF电磁波能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质,并能够进行穿透性通信。

  l由于RFID承载的是电子式信息,其数据内容可经由密码保护,使其内容不易被伪造及变造。

  2.4.2系统关键技术

  1.无源电子标签的抗金属性、微型化、高灵敏度没计技术

  2.微型电子标签的镶嵌技术

  3.具有整合性的RFID系统中间软件技术

  4.不同环境下RFID系统的信息安全管理技术