輸電線路工器具管理研究

國網(wǎng)安徽省電力有限公司 高方景 王軍燕 姚蘭波 張永奈

隨著特高壓納入“新基建”七大領(lǐng)域之一，國家加快推進特高壓建設(shè)進程，輸電工程根據(jù)其功能特性，工程一般呈帶狀分布，橫跨區(qū)域廣，地處偏僻，導(dǎo)致施工現(xiàn)場的工器具管理難度大；為此，本文著重介紹了一種輸電線路工器具管理方法，通過智能化先進手段，對現(xiàn)場工器具進行有效管理。

繼加速推進特高壓核準、開工、建設(shè)等措施后，“新基建”再將特高壓建設(shè)上升至國家戰(zhàn)略層面高度，至今我國已建成投運25條特高壓線路，其中國家電網(wǎng)22條包括11條直流輸電項目和11條交流輸電項目，2020年國家電網(wǎng)工作計劃明確計劃今年將核準剩余的2直5交項目，預(yù)計集中在2020-2022年投運，同時2020還將提出3條特高壓的可研項目。輸電線路建設(shè)是特高壓工程重要組成部分，其中包括交/直流特高壓設(shè)備、纜線和鐵塔、絕緣器件等內(nèi)容，屬于大型工程建設(shè)，因此工器具在輸電線路建設(shè)與運維過程中扮演著重要角色，然而輸電線路施工具有呈帶狀分布，橫跨區(qū)域廣，地處偏僻等特點，導(dǎo)致工器具管理難度，不易于清點，野外工作容易造成工器具丟失，不易尋回；因此，本文的研究主要集中于輸電線路工器具管理，重點介紹工器具進出記錄管理以及工器具尋回。

1 設(shè)備介紹

在本系統(tǒng)中，我們采用了以下的硬件設(shè)備作為系統(tǒng)集成的部件，即：

1.1 工器具管理終端

工器具管理終端作為一個采集裝置，用來采集粘貼在工器具上的電子標簽發(fā)送的信號，設(shè)備一般安裝在輸電工程出入口處，并結(jié)合其單向感應(yīng)特性，可實現(xiàn)輸電線路中所使用的工器具進出場監(jiān)測，同時工器具管理終端內(nèi)置無線通信模塊可將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)實時上傳至項目物資管理系統(tǒng)中，系統(tǒng)會根據(jù)上傳的數(shù)據(jù)更改數(shù)據(jù)庫內(nèi)工器具的狀態(tài)信息，同時系統(tǒng)還會將這些數(shù)據(jù)分類匯總以及存儲；此外工器具管理終端可以從后臺服務(wù)器下載工器具維保信息，再檢測到有損壞、未做保養(yǎng)的工器具進場則發(fā)生報警事件，從而避免因工器具質(zhì)量問題導(dǎo)致的施工安全事故發(fā)生；其相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：

探測方向：單向；探測角度：120°；

供電：DC 9-12V；

讀卡距離：0-1m；

識卡速度：>200張/s；

報警：支持聲光報警；

通訊：支持藍牙、4G、lora自組網(wǎng)；

工作溫度：-20℃～70℃。

1.2 工器具探測儀

工器具探測儀為便攜式手持設(shè)備，與工器具管理終端共同作用下完成輸電線路施工中的工器具智能化管理，本工器具探測儀采用射頻感應(yīng)技術(shù)可實現(xiàn)工器具與探測儀之間的距離定位，當進場使用的工器具因使用者疏忽丟失在施工現(xiàn)場時，由于施工現(xiàn)場位于野外、地廣人稀、雜草叢生，僅靠人眼來尋回丟失的工器具是不切實際，此時通過工器具探測儀中距離檢測功能可實現(xiàn)對丟失的工器具實時定位，即可輕而易舉的找回丟失的工器具；其相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：

探測方向：單向；

探測方式：0-50m掃描式檢測；

供電：3.7V 6000mAh鋰電池；

響應(yīng)速度：小于1s；

顯示方式：3寸液晶顯示屏；

提示方式：振動+語音播報；

通訊：支持藍牙、4G、lora自組網(wǎng)；

工作溫度：-25℃～65℃。

1.3 電子標簽

電子標簽為一種有源射頻感應(yīng)設(shè)備，可被工器具管理終端和工器具探測儀感應(yīng)，通過低功耗設(shè)計，內(nèi)置電池可連續(xù)工作1個月以上，可通過USB進行充電；電子標簽自帶背膠，可牢固的粘貼到工器具上，此外通過復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得電子標簽體積較小，不影響工器具原有功能效果；其相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：

支持協(xié)議：非公共協(xié)議；

輸出功率：-13～7dBm；

供電：CR2032 3V鈕扣電池；

響應(yīng)速度：小于1s；

外殼材質(zhì)：FET；

重量：15g；

工作溫度：-25℃～65℃。

2 工作原理

輸電線路工器具管理采用的是射頻感應(yīng)技術(shù)，射頻感應(yīng)技術(shù)其實是自動識別技術(shù)的一種，通過無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無線射頻方式對記錄媒體（電子標簽或射頻卡）進行讀寫，從而達到識別目標和數(shù)據(jù)交換的目的，其被認為是21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒓夹g(shù)之一。其具體原理是通過無線電波不接觸快速信息交換和存儲技術(shù)，通過無線通信結(jié)合數(shù)據(jù)訪問技術(shù)，然后連接數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，加以實現(xiàn)非接觸式的雙向通信，從而達到了識別的目的，用于數(shù)據(jù)交換，串聯(lián)起一個極其復(fù)雜的系統(tǒng)。在識別系統(tǒng)中，通過電磁波實現(xiàn)電子標簽的讀寫與通信。根據(jù)通信距離，可分為近場和遠場，為此讀/寫設(shè)備和電子標簽之間的數(shù)據(jù)交換方式也對應(yīng)地被分為負載調(diào)制和反向散射調(diào)制。本系統(tǒng)中工器具管理終端和工器具探測儀分別采用了近場感應(yīng)和遠場感應(yīng)技術(shù)；此外工器具探測儀通過調(diào)節(jié)射頻發(fā)射的功率，實現(xiàn)感應(yīng)距離掃描式切換，從而定位出電子標簽的具體位置，工作原理圖如圖1所示。

圖1 工作原理圖

3 設(shè)備使用方式

輸電線路工器具管理其主要工作流程如圖2所示。

圖2 輸電線路工器具管理流程圖

系統(tǒng)開始運行，工器具管理終端上電工作，在完成初始化后下載系統(tǒng)內(nèi)關(guān)于本次施工所要用到的工器具相關(guān)數(shù)據(jù)并開始檢測，工器具管理終端包含兩個探頭，分別對準出入口，當粘貼有電子標簽的工器具進出場時，工器具管理終端會根據(jù)探頭檢測結(jié)果判斷工器具是否進場使用或離場倉儲，并通過無線通信方式將判斷的結(jié)果上傳至后臺服務(wù)器，從而實時更新平臺上工器具的使用狀態(tài)信息；當有不符合使用規(guī)定的工器具（如超過使用壽命，未按時保養(yǎng)等）入場時，工器具管理終端在檢測到此類工器具后會立即進行現(xiàn)場聲光報警同時在系統(tǒng)平臺發(fā)布報警事件；當一階段施工完成后，系統(tǒng)會清點工器具數(shù)量，如果發(fā)現(xiàn)有工器具未離場，則通過管理人員進行尋回操作，具體為系統(tǒng)會自動將未離場工器具相關(guān)身份信息下載到工器具探測儀中，管理人員手持工器具探測儀進入施工現(xiàn)場進行探測工器具位置，通過向不同位置、不同方向發(fā)送掃描式無線電波，從而可以得出工器具的具體丟失位置，管理人員根據(jù)顯示的位置就可進行工器具尋回操作。

結(jié)語：本論文研究的輸電線路工器具管理可利用射頻感應(yīng)技術(shù)以及智能算法實現(xiàn)輸電線路施工過程中的工器具進出場管理和工器具自動尋回功能，對比于傳統(tǒng)的管理方式，主要解決了現(xiàn)場工器具管理需要過多人力參與、效率低下、容易出錯，以及無法準確掌握工器具使用等問題，也為輸電線路工程按計劃完成保駕護航。