摘 要： 為了有效管理變電站設備以及有效解決在惡劣環(huán)境條件下對電力設備標識和信息通信等問題,，設計了基于RFID技術的變電站設備管理系統(tǒng),。系統(tǒng)以ARM9處理器為核心、包括RFID讀寫模塊,、溫濕度傳感器模塊,、特殊模擬量采集模塊、GPRS模塊等,。系統(tǒng)可以將所采集的環(huán)境信息,、設備廠家信息、位置信息等經(jīng)無線傳輸模塊傳送到管理控制中心,?？朔嗽诟邏骸⒏邷?、潮濕等環(huán)境下對變電站設備的有效管理,，為用戶提供一種低成本、高性能的變電站設備管理方式,，同時,，對其他相關領域的管理也具有重要的參考價值。

　　關鍵詞： RFID技術,；溫濕度傳感器 ,；變電站設備

　　近年來，隨著電力事業(yè)的不斷發(fā)展,，對電力系統(tǒng)中發(fā)電廠,、變電站、電業(yè)局以及電力設備的長期安全運行要求越來越高，為預防災難事故的發(fā)生,、減少政府的損失,，對電力設備的有效管理顯得十分必要。非接觸自動識別技術RFID(Radio Frequency Identification),，具有條形碼所不具備的防水,、防磁、耐高溫,、使用壽命長,、讀取距離大等優(yōu)點，可以很好地應用在可視化網(wǎng)絡,、傳感器,、收發(fā)器和便攜式設備中。本系統(tǒng)創(chuàng)新性地將RFID技術,、GPRS技術應用到變電站設備管理系統(tǒng)中,，力求設計一種低成本、低功耗,、高效穩(wěn)定的變電站設備管理系統(tǒng),。

1 系統(tǒng)整體設計

　　系統(tǒng)硬件部分主要由ARM9處理器、RFID讀寫模塊和溫濕度傳感器模塊等構成,，其系統(tǒng)框圖如圖1所示,。

　　RFID讀寫模塊負責存儲環(huán)境信息、負責人信息,、位置信息和產(chǎn)品型號信息等,；溫濕度傳感器模塊負責實時采集溫濕度信息；特殊模擬量采集模塊(電壓互感器,、電流互感器)負責實時采集電壓,、電流信息。上位機管理系統(tǒng)由環(huán)境信息,、負責人信息,、位置信息和設備型號廠家信息4個單元組成，主要實現(xiàn)對溫濕度,、電壓,、電流等信息的實時采集，當日負責人信息,、設備所在的具體位置信息等查找功能,。

2 系統(tǒng)硬件設計

　　2.1 處理器選型

　　系統(tǒng)要求處理器具有高速的數(shù)字信號處理能力，需要對接收到的溫濕度信息進行實時數(shù)據(jù)處理,，實現(xiàn)溫濕度信息的實時采集,。據(jù)此,，系統(tǒng)采用了主流嵌入式處理器ARM9處理器STM32F103VCT6。該芯片是一款具有較高性價比的低功耗ARM芯片,，具有全性能的MMU,支持Windows CE,、Linux、Palm OS等多種主流嵌入式操作系統(tǒng)[1],；支持數(shù)據(jù)Cache和指令Cache,具有更高的指令和數(shù)據(jù)處理能力,。

　　2.2 RFID模塊設計

　　本系統(tǒng)采用RMU910超高頻讀寫模塊，該模塊表面貼裝,、外形小巧,，采用3.6 V~5.5 V供電[2]，輸出頻率范圍覆蓋國際國內(nèi)標準,；讀寫距離大于3 m,，可以滿足本系統(tǒng)的需求。該模塊具有體積小,、功耗低,、靈敏度高、性價比高等優(yōu)點[3],。RFID模塊工作原理如圖2所示,， RFID標簽內(nèi)存有環(huán)境、位置和生產(chǎn)廠家等基本信息,，在進入電磁場后，接收閱讀器發(fā)出射頻信號,，憑借感應電流所獲得的能量發(fā)出存儲在芯片中的基本信息,，閱讀器獲取數(shù)據(jù)并解碼后送至處理器進行數(shù)據(jù)處理。

　　2.3 GPRS無線傳輸模塊設計

　　系統(tǒng)選用的是PTM100GPRS模塊,，該模塊體積小,，便于集成，性價比高,，具有三頻帶通信：GSM 900/1800/1900 MHz,，電源電壓為3.3 V~5.5 V，外接SIM卡[4,5],。GPRS無線傳輸電路如圖3所示,。EMERGOFF輸入腳為PTM100提供一個小于3.2 s的周期信號；IGT輸入腳為PTM100的啟動信號[6],。

　　2.4 存儲電路設計

　　存儲模塊主要是對環(huán)境信息,、設備位置信息及生產(chǎn)廠家相關信息的存儲，設計電路如圖4所示,。此存儲電路為3.3 V穩(wěn)壓電源供電,，可通過LED指示燈的亮暗觀察是否有存儲信息傳輸,，電路右側是Flash卡槽，用于插Flash卡,。

3 智能化信息管理系統(tǒng)設計

　　上位機信息管理系統(tǒng)主要完成兩部分的功能：一是實現(xiàn)所采集的實時數(shù)據(jù)信息傳輸功能,，上位機通過GPRS模塊進行數(shù)據(jù)通信，實時采集數(shù)據(jù)并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析,、處理,、記錄、存儲等功能,；二是對信息的管理功能,，在面向數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)中，需要對實時采集的數(shù)據(jù)進行分析,、顯示,、生成報表等操作。

　　上位機管理平臺包括環(huán)境信息,、負責人信息,、位置信息和設備型號廠家信息4個模塊，主要實現(xiàn)對溫濕度,、電壓,、電流信息的實時采集、當日負責人信息及設備所在的具體位置信息等的管理,。

　?。?） 環(huán)境信息：該界面顯示溫濕度、電壓,、電流實時信息,。各個電力設備都附有RFID標簽，溫濕度,、電壓,、電流信息可通過GPRS模塊傳送到上位機管理系統(tǒng)，并對其進行分析,、處理等操作,。

　　（2） 負責人信息：該界面顯示具體員工信息（姓名,、聯(lián)系方式等）,。各個電力設備都附有RFID標簽，標簽內(nèi)存儲當日負責人具體信息,，若設備出現(xiàn)問題,，可通過標簽內(nèi)存儲的聯(lián)系方式直接聯(lián)系當日負責人。

　?。?） 位置信息：該界面顯示電力設備所變電站的具體位置,。各個電力設備都附有RFID標簽,，標簽內(nèi)存儲電力設備在該變電站的位置信息。若某電力設備出現(xiàn)問題,，可以及時查找到該電力設備在該變電站的位置,。

　　（4） 設備型號,、廠家信息：該界面顯示該電力設備具體型號以及生產(chǎn)廠家相關信息(廠家名稱,、聯(lián)系方式)。設備型號,、廠家信息存儲在RFID標簽中,，若電力設備出現(xiàn)問題，則可以根據(jù)所存儲的聯(lián)系方式立即聯(lián)系生產(chǎn)廠家,，讓生產(chǎn)廠家員工進行相關維修等工作,。

　　本文針對在惡劣環(huán)境條件下有效解決電力設備標識和信息通信等問題，設計了一種基于RFID技術的變電站設備管理系統(tǒng),。硬件上以ARM9處理器為核心,，設計了RFID讀寫模塊、GPRS傳輸模塊,、溫濕度采集模塊和特殊模擬量采集模塊等,。軟件上，設計了上位機管理平臺,，主要實現(xiàn)對溫濕度,、電壓、電流等信息的實時采集,，當日負責人信息,、設備所在的具體位置信息等的管理。該監(jiān)測系統(tǒng)能夠克服在高壓,、高溫、潮濕等環(huán)境下對變電站設備的實時管理,，為用戶提供一種低成本,、高性能的變電站設備管理方式。

參考文獻

　　[1] 李增國,張浩,夏揚.基于ARM的風力發(fā)電遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].電測與儀表,2010,47(9):54-57.

　　[2] 單玉峰,姚磊.無線射頻識別（RFID）系統(tǒng)技術與應用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008.

　　[3] 熊春如.基于RFID的智能數(shù)據(jù)采集終端的研究與設計[J].電氣自動化,2008,30(5):54-56,65.

　　[4] 丁暉.GPRS技術在電力SCADA系統(tǒng)中的應用研究[J].電測與儀表,2007,44（8）：25-28.

　　[5] AL-ALI A R,，ZUALKERNAN I, ALOUL F. A mobile GPRS-sensors array for air pollution monitoring[J].IEEE Sensors Journal,2010,10(10): 1666-1671.

　　[6] Chen Xuhui, Zhang Dengyi, Yang Hongyun.Design and implementation of a single chip ARM based USB interface JTAG emulator[C].Fifth IEEE International Symposium on Embeded Computing.