1.概述

    电能计量设备包括各种类型的电能表、计量用电压、电流互感器及其二次回路、电能计量柜（箱）等。电能计量设备管理是指包括计量方案的确定、计量器具的选用、订货验收、检定、检修、保管、安装竣工验收、运行维护、现场检修、周期检定（轮换）、抽检、故障处理、报废的全过程管理。

    电能计量设备管理的目的是为了保证电能计量量值的准确、统一和电能计量设备运行的安全可靠。电力系统各网省公司与各直辖市公司在电能计量设备方面，都有自己独特的管理手段。

    就某电力电能计量中心来说，采用的是“属地局需求→集中采购→集中检定→统一配送”的原则。为了达到设备的全生命周期的管理，每个设备均设定了“待到货→到货→库存待检→······→报废检定→报废” 等诸多种状态，这些状态的改变均需要特定操作，即要对每个设备进行至少一次的识别操作。长期以来，电力系统使用的是传统的自动识别系统（如条形码）来管理电能计量设备，条形码的应用给电力计量设备资产管理带来了一定程度的便捷，但其本身还存在缺陷，如果标签被划破、污染或者脱落，扫描仪就无法确认目标；除此之外，目前每年大约有50万器具的检定工作，对于这样一个数字级的器具，其出入库、关口交接都是必须的。可想而知，工作量巨大，如果需要手工录入或利用条码扫描，都是不实用的。这就需要需找一种快速、准确、批量识别批量设备的方式。

    而目前被广泛应用于零售、物流行业的RFID（Radio Frequency Identification 射频识别）非接触式自动识别技术与条形码或其他方式相比具有很多优势：

    1）  RFID电子标签不易破损、数据可靠、使用周期长、有效通讯距离长；

    2）  可以定向或者不定向的远距离读取或写入数据，无需保持对象可见；

    3）  可以透过外部材料读取数据；

    4）  可以在恶劣环境下工作；

    5）  可以同时处理多个电子标签；

    6）  可以存储的信息量很大；

    7）  可以通过RFID标签对物体进行物理定位等。

    正因为RFID技术有如此多的优点，所以，将它引到电能计量设备管理的工作当中，会大大提高获取电能计量设备信息的自动化程度，减少劳动量，提高工作效率。另外，电子标签在其他行业的广泛应用，给我们提供了可靠的实践依据。

    根据电力电能计量中心的具体情况，我们设计了一套基于RFID的电能计量设备管理的解决方案，实现了计量工具的群体识别，使得库房、检定、配送等各关节的交接识别确认变得轻松，大大提高了电力电能中心的生产效率，同时，更高一层次的实现了电能计量器具的全生命周期的管理，对电能计量设备的运行状态跟踪，做到各项业务处理的独立性与业务流程的连贯性相统一，数据共享性高，一致性好，使电力资产管理水平上升了一个新台阶。

    2.系统架构

    2.1. 用户作业流程

    电力电能计量中心，根据具体用户用电计费方式，购买不同类型的电能表和互感器等计量设备，这些计量设备通过核对验收合格的进行登记入库，不合格的更换或者退货，同时要对这些计量设备进行统一的处理编号，一个设备一个编号，新购的设备必须按照国家标准在试验室内测试其精度，检定合格的可以报装领用，同时安装后投入使用，检定不合格的更换或者退货。如果要装表或者换表，则要从库存中选取合格的电能表，安装到相应的线路用户上，安装完后要进行现场检定，以保证供电安全和计量准确。另外，根据国家有关计量规程规定，应周期性的对安装在现场运行的电能表进行现场校核和更换，以保证计量的准确性。其业务流程图如下：

    在实际工作过程中，电能计量设备管理过程中所涉及到的部门和用户，以及他们之间的关系。如下图所示：

    2.2. RFID规划作业流程

    从业务流程中，可以看出，电能计量设备自采购入库到交付用户，基本上在仓库、配送室/分发室和检定室之间完成的。对于这种作业流程，我们利用RFID技术组建电能计量设备管理系统，对所有出入库的电能计量设备进行群体自动识别计数，完成基础数据的自动采集，并利用附设在其上具有唯一ID号的RFID电子标签伴随该产品的全部生命周期，完成该产品生命周期中所有利用标示的管理活动。为此，我们针对于这个业务流程，进行了RFID设计规划，具体如下图：

    2.3. 数据流程

    通过对计量管理业务过程的深入分析，抽象出系统的顶层数据流程图，见下图。计量管理的主要业务是对各种新进、运行以及报废计量设备器具进行资产管理，对用户已经投入使用的电能表和互感器的运行状况进行管理，根据用户投入使用的电能表和互感器情况并结合国家电力公司电能表、互感器的使用周期进行轮换、校验以及抽检等计划管理，同时能对计量工作人员的档案数据进行管理、对各种数据进行统计分析，能满足计量部门的信息需求。

    2.4. 系统硬件架构

    系统由1台数据服务器、4台工作站、4台固定式RFID阅读器、1台RFID发签中心、1台RFID打印机和1台手持RFID阅读器构成。该系统，基本可以划分为三个子系统：

    1）  RFID电子标签制作系统

    电子标签按照供电方式分为有源和无源两种，无源标签采用感应起电产生电流为其供电。作用距离相对有源较短，但免换电池，特别适合电力系统应用，也是目前市场应用的主流方向。电子标签按照频率分为低频（125K）、高频（13.56M）、超高频（915M）等。我们采用超高频无源电子标签，通过大量实验，这类标签，适合长时间粘贴在电力设备上，阅读距离5m左右，且群读效果优于其他频段。

    在电子标签正式使用之前，必须有读写设备对其进行初始化，小批量不规则编号的电子标签，可由读写器进行赋值；大批量规则编号的电子标签，可使用RFID打印机，进行逐个写入。ID号由后台MIS根据用户要求产生，具有唯一性。    

    2）  RFID群体识别系统

     固定式读写器是固定安装在供需分界点，完成群读、录入、识别、确认功能要求阅读数量准确，无漏读，并且群读数量越多越好。如上图：定制4套固定式阅读器，分别安装在，Ⅰ．库房和外界分界点；Ⅱ．三相电度表检定室与外界分界点；Ⅲ．单相电度表检定室与外界分界点；Ⅳ．互感器检定室与外界分界点。每个分界点阅读器均配备4个天线，可群读设备上的标签，并与MIS接口，实现群体录入功能，识别的ID直接进入数据库。

    3）  手持式识别系统

   利用内嵌RFID阅读器模块的工业级PDA，在周期检定的现场检定中，可以直接识别设备，可将检定的结果通过PDA的WWAN或WLAN方式直接转发到后台，不需再次手动录入。

    3.系统应用功能及特点

    3.1. 系统应用功能

    基于RFID的电能计量管理信息系统功能可以分成六个子功能模块来实现：基本信息管理模块、资产管理模块、运行管理模块、计划管理模块、查询统计模块、系统维护模块。各功能模块的具体功能详述如下：

    1）  基本信息管理模块  主要包括对电能表和互感器的生产厂家信息、型号信息等管理维护。

    2）  资产管理模块： 主要对电能表和互感器等资产的入库、各种用户运行电能表和互感器的建帐、计量器具的报废管理。

    3）  运行管理模块  各种高低压用户的配表、换表、拆表以及新增用户工作票的处理、故障处理等。

    4）  计划管理模块   此模块包括对电能表和互感器的轮换计划、定检计划、抽检计划的管理。

    5）  查询统计模块   主要实现对各种状态计量器具的资产统计、各种状态电能表和互感器的查询、电能表和互感器定检、轮换计划的查询等。

    6）  系统维护模块   主要包括对系统用户的管理。通过建立用户密码识别体系，对所有的系统用户进行统一管理和分配其应有权限，保证系统安全稳定运行。

    3.2. 系统特点

    1）  在电能计量设备管理中引入电子标签技术是对用电管理信息系统的延伸和扩展，每个电能计量设备都将由一个电子标签唯一标识，是电能计量设备资产管理的依据。

    2）  利用射频门或识别室的形式，实现数以百计电子标签通过识别区被全部读出，数据读取正确率达100%。

    3）  建立基于超高频电子标签的RFID中间系统（MIS接口）。

    4）  在现场检定设备，可以携带PDA识别设备，随时将检定结果转发给后台。

    4.总结

    随着电力企业信息化建设的不断深入, 开展电子标签在电能计量设备管理中的推广和应用工作, 必将成为加快企业信息产业发展的一项重点任务。通过变换传统的自动识别系统(如条形码)为RFID 的电子标签来推动电子标签的应用, 提高电力企业的信息化管理水平, 推动企业信息化建设的进程。