基于rfid傳感標(biāo)簽的電力設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)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(biāo)簽的電力設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，包括依次連接的RFID傳感標(biāo)簽、閱讀器和后臺控制器。RFID傳感標(biāo)簽包括依次連接的傳感器、標(biāo)簽芯片和標(biāo)簽天線；標(biāo)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(biāo)簽與多種傳感器相結(jié)合，有利于增加測量參數(shù)種類。監(jiān)測系統(tǒng)中能包容大量的溫度傳感標(biāo)簽，可增加在線監(jiān)測的測量數(shù)據(jù)量，同時也能滿足于幫助企業(yè)管理系統(tǒng)中需要的設(shè)備管理、資產(chǎn)管理等方面的數(shù)據(jù)采集與更新。
【專利說明】
基于RF ID傳感標(biāo)簽的電力設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及工業(yè)企業(yè)電力設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測、電力設(shè)備運行及物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，具體為一種基于RFID傳感標(biāo)簽的電力設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]RFID是Rad1 Frequency Identif icat1n的縮寫，即射頻識別，俗稱電子標(biāo)簽。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID標(biāo)簽具有體積小、容量大、壽命長、可重復(fù)使用等特點，可支持快速讀寫、非可視識別、移動識別、多目標(biāo)識別、定位及長期跟蹤管理。RFID技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、通訊等技術(shù)相結(jié)合，可實現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品跟蹤與信息共享。
[0003]隨著RFID技術(shù)在冷鏈跟蹤、倉儲、運輸及智能監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用日益加強，集成在RFID標(biāo)簽芯片內(nèi)的低壓、低功耗的溫度傳感器技術(shù)得到了更多的研究和關(guān)注?；赗FID無線溫度標(biāo)簽技術(shù)，采用無線傳輸、組網(wǎng)等技術(shù)并應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)電力設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域一項非常具有應(yīng)用意義的技術(shù)。
[0004]智能電網(wǎng)是我們國家未來重點發(fā)展的趨勢與重要領(lǐng)域，在供電系統(tǒng)中變電環(huán)節(jié)以建設(shè)運營智能變電站為主要目標(biāo)。智能變電站是以全站信息數(shù)字化為基本要求，需要自動完成信息采集、測量、監(jiān)測等功能。這就對變電站的在線監(jiān)測系統(tǒng)提出了更高的要求?；赗FID無線溫度標(biāo)簽技術(shù)，采用無線傳輸、組網(wǎng)等技術(shù)并應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)電力設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測中是可以有效的解決方案；同時還可以滿足于幫助企業(yè)管理系統(tǒng)中需要的設(shè)備管理數(shù)據(jù)的采集與更新，實現(xiàn)運行數(shù)據(jù)與管理數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種基于RFID傳感標(biāo)簽的電力設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、成本低并且能夠測量的參數(shù)種類多。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0007]基于RFID傳感標(biāo)簽的電力設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于:包括依次連接的RFID傳感標(biāo)簽、閱讀器和后臺控制器，所述RFID傳感標(biāo)簽至少有一個。
[0008]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述RFID傳感標(biāo)簽包括依次連接的標(biāo)簽天線、標(biāo)簽芯片和傳感器，所述標(biāo)簽天線與閱讀器連接。
[0009]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述標(biāo)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(biāo)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(jìn)一步改進(jìn)，所述標(biāo)簽芯片采用有源RFID標(biāo)簽。
[0011]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述閱讀器采用固定式閱讀器。
[0012]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，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(guān)狀態(tài)，并設(shè)置有與物理量對應(yīng)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(biāo)簽的電力設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，通過電子標(biāo)簽與多種傳感器相結(jié)合，有利于增加測量參數(shù)種類；
[0015]監(jiān)測系統(tǒng)中能包容大量的溫度傳感標(biāo)簽，可增加在線監(jiān)測的測量數(shù)據(jù)量，同時也能滿足于幫助企業(yè)管理系統(tǒng)中需要的設(shè)備管理、資產(chǎn)管理等方面的數(shù)據(jù)采集與更新。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型較佳實施例結(jié)構(gòu)框圖；
[0017]圖2為本實用新型較佳實施例RFID傳感標(biāo)簽結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖及本實用新型的優(yōu)選實施例對本實用新型做進(jìn)一步說明:
[0019]參照圖1和圖2，基于RFID傳感標(biāo)簽的電力設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，基于RFID傳感標(biāo)簽的電力設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于:包括依次連接的RFID傳感標(biāo)簽、閱讀器和后臺控制器，所述RFID傳感標(biāo)簽包括至少一個。所述RFID傳感標(biāo)簽包括依次連接的標(biāo)簽天線、標(biāo)簽芯片和傳感器，所述標(biāo)簽天線與閱讀器連接。所述標(biāo)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(biāo)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(biāo)簽的識別信息通過標(biāo)簽天線被一同發(fā)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(jìn)行分析處理。
[0020]目前電力設(shè)備主要的在線監(jiān)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(guān)狀態(tài)。在線監(jiān)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(guān)狀態(tài)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(shè)備運行中該參數(shù)的允許變化值和極限報警值。以溫度傳感器為例，假設(shè)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定母線接頭等電力系統(tǒng)載流導(dǎo)體在周圍環(huán)境溫度為40度時的允許溫升35度。若某地區(qū)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(fù)10度?85度。
[0021]對于安裝在戶外電力設(shè)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(huán)境的侵襲，測量終端本體具有較好的防護(hù)能力。測量終端安裝在帶電導(dǎo)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(shè)備和測量終端產(chǎn)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(nèi)部電路之間的絕緣，這樣既滿足了測量終端內(nèi)部電路的絕緣問題，又不會對被測設(shè)備本身的絕緣性能造成影響。
[0022]RFID在線系統(tǒng)中每個監(jiān)測節(jié)點只能與閱讀器通信，由于無線通信技術(shù)的限制，當(dāng)電力設(shè)備所安裝的占地面積較大時，需要適當(dāng)增加閱讀器的數(shù)量。同時，為了降低總成本，也可適當(dāng)增大閱讀器的通信距離，提高無線數(shù)據(jù)的接收能力，從而減少閱讀器的安裝數(shù)量，但通信距離的增加會導(dǎo)致傳感標(biāo)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(biāo)簽的安裝成本的估算分析，建議通信距離在50m?150 m內(nèi)。對占地較小的變電站可適當(dāng)減小此距離，對占地較大的可適當(dāng)增大此通信距離。
[0023]金屬對電子標(biāo)簽的影響主要體現(xiàn)在以下兩個方面:①金屬對附近電磁場的改變。當(dāng)金屬板處在電磁場中時，金屬內(nèi)會出現(xiàn)渦流，渦流產(chǎn)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(biāo)簽的影響相當(dāng)嚴(yán)重，因為處在金屬表面的電子標(biāo)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(dāng)電磁波入射到金屬上時，絕大部分將會發(fā)生反射。當(dāng)反射波的相位與入射波相反，能量會抵消，從而降低標(biāo)簽的讀取率，優(yōu)選，本裝置采用有源RFID能改善金屬的影響。在有源RFID系統(tǒng)中電子標(biāo)簽主動向閱讀器發(fā)射電磁波信號，標(biāo)簽不需要或較少地需要接收閱讀器發(fā)射的電磁波信號，因此相比于無源電子標(biāo)簽，能較少地受到金屬的影響。當(dāng)然，當(dāng)有源標(biāo)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(yīng)當(dāng)在實際應(yīng)用中重點關(guān)注。當(dāng)標(biāo)簽需要安裝在金屬表面時。在規(guī)劃上應(yīng)適當(dāng)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(shè)備的在線監(jiān)測應(yīng)用環(huán)境要求有較遠(yuǎn)的通信距離，對此無源和半有源式標(biāo)簽都很難達(dá)到。電力設(shè)備在線運行系統(tǒng)對監(jiān)測裝置的可靠性要求較高，有源式電子標(biāo)簽?zāi)軌蚪o傳感器提供穩(wěn)定的電源，保證測量的可靠性。另外有源式電子標(biāo)簽有較高的抗金屬能力，且目前市場上的傳感標(biāo)簽產(chǎn)品均為有源式。因此綜合考慮通信距離、傳感器測量的穩(wěn)定性、抗金屬能力以及現(xiàn)有技術(shù)的成熟性。優(yōu)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(shè)備區(qū)域內(nèi)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(biāo)簽。但是當(dāng)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(qū)域進(jìn)行劃分，分區(qū)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(nèi)。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(jìn)行巡視讀取測量數(shù)據(jù)，不能滿足對24 h在線監(jiān)測和在線監(jiān)測自動化、無人值班的要求。因此優(yōu)選的，本裝置應(yīng)采用固定式閱讀器，分區(qū)域布置在變電站內(nèi)，自動讀取該區(qū)域內(nèi)的測量終端。固定式閱讀器需采用外接電源，電源由電力設(shè)備區(qū)域內(nèi)負(fù)責(zé)提供。
[0026]金屬對電磁波有很強的屏蔽效果。電力設(shè)備中金屬設(shè)備眾多，RFID監(jiān)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(biāo)簽和閱讀器的安裝位置與數(shù)量需要統(tǒng)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(nèi)；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(yīng)注意測量終端的安裝位置。若當(dāng)測量終端的安裝位置比較復(fù)雜，例如測量終端與該劃分區(qū)域內(nèi)的閱讀器之間有其他電力設(shè)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(shù)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(jiān)測裝置中包含大量測量終端，并且存在多枚標(biāo)簽向同一閱讀器發(fā)送信息和多臺閱讀器對同一標(biāo)簽進(jìn)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(dá)到100個/s以上。對于測量節(jié)點特別密集的電力設(shè)備安裝區(qū)域，應(yīng)按照實際需求提高對防碰撞能力的要求。
[0028]通信管理機負(fù)責(zé)管理一個或多個閱讀器上傳的數(shù)據(jù)，是閱讀器與后臺主機之間的通道。后臺主機負(fù)責(zé)對匯總的測量數(shù)據(jù)和標(biāo)簽識別信息進(jìn)行最終的分析處理和儲存。這個數(shù)據(jù)庫的載體可以是PC機、大型服務(wù)器，或者是一個信息網(wǎng)絡(luò)。對于電力設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)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(jìn)行了具體說明，但本實用新型創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)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(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.基于RFID傳感標(biāo)簽的電力設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于:包括依次連接的RFID傳感標(biāo)簽、閱讀器和后臺控制器，所述RFID傳感標(biāo)簽至少有一個。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RFID傳感標(biāo)簽的電力設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述RFID傳感標(biāo)簽包括依次連接的標(biāo)簽天線、標(biāo)簽芯片和傳感器，所述標(biāo)簽天線與閱讀器連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于RFID傳感標(biāo)簽的電力設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述標(biāo)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(biāo)簽天線連接，所述控制模塊與傳感器連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于RFID傳感標(biāo)簽的電力設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述標(biāo)簽芯片采用有源RFID標(biāo)簽。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RFID傳感標(biāo)簽的電力設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述閱讀器采用固定式閱讀器。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于RFID傳感標(biāo)簽的電力設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)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(guān)狀態(tài)。
【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(fā)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