物联网技术在智能电网的研究与应用

时间：2024-09-03

四川中电启明星信息技术有限公司张开智石金平管中华

本文简要阐述了电力企业资产管理的现状，以及电网资产没有统一身份编码所以带来的一系列问题，并基于RFID这一物联网技术给出解决思路。最后，通过信息化建设的落地验证了可行性。文中研究RFID在智能电网信息化实践应用，为物联网技术在电网中的应用研究提供了参考。

1.引言

电力企业属于资产密集型企业，资产使用部门多，使用地点范围大，结构分类复杂，覆盖面积大。面对电力资产的数量多、金额大、范围散、更新快的特点，对于电力企业内部管理提升，需要实现资产信息的全程贯通与全面调阅，以满足能及时准确反映和支持资产综合最优决策的管理要求。对于电力企业外部变化，随着电力体制改革的深入推进，外部监管提高了输配电价成本核算的准确性要求等。所有这些都为电力企业的资产管理提出了挑战。

本文在充分分析电力企业实物资产管理现状和RFID技术的基础上，设计并初步实现了实物资产的统一编码标准体系，赋予设备独一无二、贯穿始终的“身份证”——即实物ID。实物ID贯穿于电网资产全寿命周期的规划计划、采购建设、运行维护和退役处置4个阶段。

2.电力企业资产管理现状及问题

在电力企业中，由于长期形成的资产分段管理模式，每个专业的信息系统均有不同的编码规则，电网资产没有统一身份编码，一台设备在物资部、运检部、财务部的编码各不相同，所以带来一系列的问题。数据质量不高：电网资产的身份不唯一，同一台设备数据，在不同的部门有不同的管理口径，数据五花八门、乱象丛生。数据共享困难：一台设备多个身份，为数据共享设置了人为的障碍，也带来重复录入、数据冗余等突出问题。数据应用受限：资产身份混乱导致数据混乱，无法有效开展大数据分析，海量数据资产束之高阁。专业管理脱节：关键数据不能在资产的全寿命周期贯通，大账算不清，资产管理大多局限于部门最优，难以实现综合最优。这些突出问题，对深化资产全寿命周期管理形成了严重的制约。

图1 实物ID核心框架示意图

3.解决思路

从资产的全寿命管理角度出发，对资产实物进行唯一标识，建立一套以实物ID为核心，辅助各业务系统编码衔接，贯穿整个资产全寿命周期的管理模式。消除由于专业管理视角不同所带来的项目编码、WBS编码、物料编码、设备编码、资产编码、废旧物料等编码难以贯通，信息难以共享的问题，全面提升资产管理精益化水平。如图1所示。

在信息化层面，实物ID的技术载体为RFID、二维码或两者结合的形式，载体形式原则上根据电网不同的应用场景做不同的选择，当前主要以RFID为主。对现有信息系统进行改造时，是以实物ID为索引，贯通电网实物资产信息在规划设计、物资采购、工程建设、运行维护和退役处置环节的流转与共享，从而提高基于数据的电网资产精益化管理水平，服务和支撑资产全寿命周期管理深化建设。

4.电网企业资产管理信息化改造

为了解决电力企业面临的问题，实现以实物ID为核心，辅助各业务系统编码衔接，贯穿整个资产全寿命周期的管理模式。分别针对规划计划阶段、采购建设阶段、运行维护阶段和退役处置阶段进行了以下改造。

4.1 规划计划阶段

项目建设单位在新开发的设备材料清册微提报微应用中维护：“WBS编码、物料编码、需求数量、需求日期、采购组、工厂编码”等信息，然后，通过微应用将编制好的设备材料清册推送至ERP中，在ERP自动生成采购申请。

设备材料清册微应用建立在标准WBS与物料组关系和物料组与设备分类关系明确的基础之上。操作层面减少了人员操作复杂度，实现数据在不同专业之间的自动流转和转换。直接性产出结果是项目编码、WBS编码与物资编码明确，从而在设计阶段即确定了项目固定资产转资层与设备和耗用物资之间的关系，为后续工程项目自动转资打下基础。

4.2 采购建设阶段

在物资采购环节进行流程改造，将实物ID及其技术参数信息融入现有采购流程。首先由ERP调用“实物ID生成公共服务组件” 为采购物资生成唯一的实物ID编码。然后，由ECP2.0的应用功能给供应商提供实物ID编码以及配套的标签制作规范，供应商按照标签制作规范等要求完成实物ID标签制作和安装。同时，供应商在发货之前在ECP2.0中同步完成物资技术参数维护。从而为物资库存管理、工程项目现场管理、运维检修和退役物资处置等环节利用实物ID标签和其数据奠定基础。下图2为物资采购流程关键改造点示意图。

图2 物资采购流程关键改造点示意图

在工程建设环节改造和新增共6个功能点，包括物资出库管理、工程建设数据录入（如设备试验报告）、依据设备转资清册进行现场实物核查3个微应用功能。在该环节实现了根据物资提报清册，检查实物ID标签粘贴的完整性及规范性，检查实物标签与实物“ID”系统信息的一致性，支持通过实物ID生成设备台账和资产卡片等功能。

4.3 运行检修阶段

对于增量设备，设备台帐新增时，在PMS发起设备变更申请流程，建立设备铭牌，除按照原有功能进行设备台账维护外，也可利用移动终端扫描实物ID标签，获取设备的物理参数，手动关联设备铭牌创建设备台帐，并从前续流程中获取相关设备试验报告，待台帐发布后同步至ERP联动产生资产卡片并关联实物ID编码。

对于存量设备，PMS通过调用实物ID生成公共服务组件批量生成存量设备的实物ID编码，并提供对应的查看、下载、打印、统计等功能，在实物ID标签张贴之后，利用移动终端扫描标签信息与PMS设备台账进行关联。

4.4 退役处置阶段

仓库管理员依据资产报废单位的废旧物资移交单，对废旧物资相关应用功能进行改造，融入实物ID，记录状态转为废旧设备的实物ID编码信息，完成废旧物资入库操作。全面完成记录物料凭证编码、物料凭证行项目、工厂、库存地点、实物ID编码、移动类型、废旧物资编码、废旧物资描述、入库数量和单位等信息的自动记录。

仓库管理员在ERP系统中完成废旧物资出库，记录废旧设备的实物ID编码、物料出库凭证、废旧物资出库单号、出库单行项目、废旧物资编码和数量等信息。

5.RFID技术基础与应用举例

5.1 RFID的概念

RFID是一种非接触式的无线自动识别技术，又称为电子标签技术。于1948年10月由HarryStockman提出，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。作为条形码识别技术的无线版本，RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点。RFID技术主要应用在资产管理、物流控制系统、电子物品监视、定位系统、运动计时、身份证及护照、汽车防盗、动物管理、商品防伪等领域。

图3 RFID工作原理

5.2 RFID系统的组成

RFID主要由电子标签、阅读器和射频天线组成。电子标签即射频卡，由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间的通信；阅读器主要用于读取(在读写卡中还可以写入)电子标签信息；天线主要在标签和阅读器间传递射频信号，可以通过阅读器的RS-232或RS-485接口或无线通信模块等与外部计算机(上位机主系统)连接，进行数据交换。

5.3 RFID系统的工作原理

系统的基本工作原理如图3所示。阅读器通过射频天线发送一定频率的射频信号，当电子标签进入发射天线工作区域时产生感应电流，获得能量被激活，将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去；系统接收天线接收到从电子标签发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收信号进行解调和解码，然后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定作出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。

5.4 应用举例：出入库管理

（1）验收入库流程

供应商根据发货通知（货物交接单、到货验收单）将物资运输到项目现场，现场人员通过PDA完成交接、验收、入库等业务。交接合格后，现场人员通过PDA扫描交接单、扫描物资实物ID，确认交接数量、交接签字、日期等信息完成交接；验收合格后，现场人员扫描验收单、核对物料编码（可以通过扫描等方式），录入验收数量、验收签字、日期、验收结果等信息完成验收，并根据验收结果进行入库记账操作。

供应商根据发货通知（货物交接单、到货验收单）将物资运输到仓库，仓库保管员通过PDA完成交接、验收、入库等业务。交接合格后，现场人员通过PDA扫描交接单、通过扫描实物ID的方式核对物料编码和交接数量、交接签字、日期、交接评价等信息完成交接；验收合格后，仓库保管员扫描验收单、核对物料编码（可以通过扫描实物ID的方式），录入验收数量、验收签字、日期、验收评价等信息完成验收，并根据验收结果进行入库记账操作。

流程关键点如下：

①对于有RFID物料标签的物料，供应商根据相关要求，出厂前完成物料上的标签安装；

②必须按扫实收数量签收到交接单、到货验收单。

（2）领料出库流程

领料人员到仓库提交领料单，仓库管理员根据领料单，扫描领料单或者录入领料单号，获取领料单基本信息，同时通过扫描实物ID标签确认出库物资实物ID号，完成物资出库。

流程关键点如下：

仓库保管员在物资准备领料出库时，通过PDA扫描领料单（预留）、核对物料编码、可以通过扫描实物ID方式录入实发数量进行领料发货操作。