识别(RFID)技术在电力行业应用技术方案

1射频识别(RFID)技术在电力行业应用研究项目实用化系统技术方案2目录实用化系统总体方案31．技术方案设计思想32．总体方案架构3第一部分：电力资产全生命周期管理基于RFID技术的实用系统技术方案51.资产生命周期管理目标52.RFID技术在设备生命周期管理中的应用目标53.实用化系统设计64.实用化系统建设规模10第二部分：电力安全监督基于RFID技术的实用化系统技术方案111.技术方案设计思想和功能规范112.应用规范133.实用系统规模14第三部分：电力物流信息化管理基于RFID技术的实用化系统技术方案151.实用系统规范152.应用规模16实用化系统总体方案31.技术方案设计思想本方案包括“电力资产全生命周期管理基于RFID技术的实用化系统技术方案”、“电力安全监督基于RFID技术的实用化系统技术方案”和“电力物流信息化管理基于RFID技术的实用化系统技术方案”等三个子系统方案，实现RFID技术在电力行业典型应用试点，以建立行业应用规范。三个方案的应用对象、功能和规模各不相同，主要体现在底层应用环节和中间件的业务逻辑处理环节，但系统的总体框架结构是相似的，本着试点应用的原则，子系统为三个独立的现场应用系统，在后台管理环节，即中间件平台合并为一体构成一体化系统，在中间件平台内按照不同的应用划分管理功能模块，中间件与各管理信息系统（生产、安全、物流、营销）实现对接。未来推广应用时再考虑根据管理信息系统的区别建设各自独立的子系统。2．总体方案架构本项目技术方案以中间件平台技术为核心设计系统方案。RFID中间件扮演RFID标签和应用程序的中介角色，是RFID运作的中枢，对于推进RFID技术的应用起着非常关键的作用。RFID中间件可以从架构上分为两种：以应用程序为中心的设计概念是通过RFID读写器厂商提供的API，以HotCode方式直接编写特定读写器读取数据的适配器，并传送至后台系统的应用程序或数据库，从而达到与后台系统或服务串接的目的。以架构为中心，随着企业应用系统的复杂度增高，应用规模的扩大，企业可以考虑采用标准规格的RFID中间件。这样一来，即使存储RFID标签情报的数据库软件改由其他软件代替，或读写RFID标签的RFID读写器种类增加等情况发生时，应用端不做修改也能应付。本项目应用对象复杂、规模大、因此必须采用架构方式的中间件模式。提供数据的搜集、过滤、整合与传递，以及解译数据、安全性、数据广播、错误恢复、定位网络资源、找出符合成本的路径、消息与要求的优先次序以及延伸的除错工具等服务。考虑到后台系统是由一体化的多个管理系统构成，需要处理多种业务，底层的应用应该具有较大的灵活性和可扩展性，以适配后台系统，因此，应该将基于架构的中间件扩展为基于解决方案的中间件，能够灵活地为新的需求提供服务。系统总体架构：4应用（操作）层：服务层：平台层：支撑层：该架构规定了系统整体结构和工作模式。操作层属于系统最底层，由RFID电子标签和组网的读写器设备构成，对物料加装标签后，通过读写器实时采集物料的基础、仓储、配送信息，传递给管理系统；另方面，对物流过程的调度可以通过对物料和配送机械下载调度信息，指挥现场工作，从而完成物流过程的信息化管理。服务层和平台层以中间件为载体，集成了各项应用，包括：数据的采集与处理、代码信息的解析、集成信息的分发、业务逻辑处理、运行管理等。支撑层包括物流过程各管理信息系统相应管理部分，物料到位后的生产过程应用不属于物流管理，因此，物流的信息化管理包括物料基础信息的传递与变更（长周期信息类型）和物流过程（短周期信息类型）的信息化管理。第一部分：电力资产全生命周期管理基于RFID技术的实用化系统技术方案信息采集数据过滤编码解析信息分发RFID服务平台运行管理业务逻辑处理物资管理系统生产管理系统建安管理系统营销管理系统RFID接口生产过程现场电子标签、数据读写设备应用接口安全监督现场电子标签、数据读写设备物流过程现场电子标签、数据读写设备5本方案根据资产全生命周期管理的目标，依据SG186工程建设设计思想，本着提升现有管理系统自动化、信息化管理水平，并与SG186管理系统对接的原则，引入RFID物联网技术进行设计。方案重点解决建安、生产过程的信息准确、及时提取问题；管理系统末端的薄弱环节——现场作业流程精细管理问题；平抑管理信息系统执行过程的“波动”等非线性问题；生产计划、巡检、检修等环节各种资源配置和消耗的成本管理基础建设问题；基于设备寿命管理的全过程设备信息综合统计问题。1.资产生命周期管理目标生产运行是电网企业生产的中心环节，生产管理的主要工作是设备的运行维护，设备安全、稳定、高效的运转是企业生产的基础，所以电网企业资产生命周期管理的核心内容是设备运用全过程（设计、采购、安装、使用、维护、改造、报废）的可靠性/寿命管理、周期成本管理。为了实现对设备的可靠性/寿命管理、周期成本管理，完整的资产生命周期管理体系如下图所示：图1.管理系统体系结构图2.管理信息体系结构2.RFID技术在设备生命周期管理中的应用目标2.1现有管理系统存在的问题财务/物资采购管理系统生产管理系统实时监测、决策分析系统电网设备建安管理系统设备、作业信息采集状态/寿命/成本分析、计算管理决策分析设备信息信息汇总、处理电网规划、设计系统6●现场设备数据采集手段不够完善，信息不完整●管理信息由各执行部门参与操作，信息不规范，存在出错漏洞●现场通讯手段不完善，信息反馈不及时，协调迟钝●由于各地区业务流程执行上的差异，管理系统在统一管理的目标下对业务流程的规定还有薄弱环节，信息不够完善。2.2应用目标根据设备全生命周期管理的要求，设备信息的采集、处理和管理应满足采集和管理信息的准确性、完整性、实时性；并根据分析、决策模型（未来建设）的要求对信息进行前期处理；同时完善管理系统的缺陷。因此，在统一的全生命周期管理决策分析管理系统没有建成之前，应以完善现场、管理信息为目标，参照下述原则建设基础管理平台。1）提高数据采集、处理的自动化水平，尽可能地减少人为出错因素；2）对全部设备、器具实现智能标签（RFID）管理，保证设备数据的准确、可靠、完整；3）利用RFID设备的智能化条件，方便现场工作的信息存储、交换和传送，建设基础管理数据平台；4）鉴于现场工作的协调人工特征明显，生产管理系统末端业务流程办理的信息化水平较低，可利用现场RFID信息处理平台提高现场业务流程的信息化水平；5）解决现场工作信息处理水平参差不齐，不够规范的问题；6）利用RFID的智能化特点，将RFID节点提升为管理系统的功能节点，填补管理漏洞，减少人为出错因素。7）由于电网设备全过程管理规模太大，本系统只是其中一部分，本着进行实用化验证的原则，本项目对生产过程的设备基础数据管理、计划、巡检、检修等几个环节进行应用设计。根据以上目标的设定，相当于在“图1.管理系统体系结构”中，在“电网设备”和“建安管理”、“生产管理”、“实时监测管理”等子系统之间增加了一个信息处理平台，即嵌入信息处理平台构件，实现各子系统的柔性对接，提升整个系统的信息化、自动化水平。本方案针对生产过程的“检修”、“巡检”、“计划”三个环节设计应用方案，作为典型应用试点，有关设计思想、技术可以推广到生产全过程管理和建安、在线监测、决策分析等应用领域。3.实用化系统设计3.1系统架构设计根据对总体目标、应用对象和应用要求的分析，按照三层结构设计基于RFID的“嵌入信息处理平台”。RFID应用系统三层架构模型：7静态数据业务层：提供、处理设备的基础数据，与生产管理系统及其它管理系统的基础数据应用对接。现场业务逻辑层：依托中间件技术实现现场业务流程处理（局部神经网络结构）管理系统神经网络层：生产管理系统功能节点（基于软件节点和RFID伪节点神经系统结构），三层架构理论模型设计：将生产过程管理（检修、巡检、计划）过程看作是一个分布的非线性系统。每个过程（检修、巡检、计划）是一个子系统。各子系统具有：分布性、蠕动性、集中与分布共享性，符合神经系统特点。分布性：工作点多、工作人员多、信息点多；蠕动性：由于工作信息交换的不完整性、人工信息处理时信息的变异性、信息交换不匹配；集中与分布共享性：现场各项工作的协调和总体计划、时间、交接控制；伪节点：将RFID子系统置入生产管理系统，作为功能节点，具有物理、智能、数据源属性。3.2数学模型设计选择具有反馈控制、自学习、模糊辨识特点的神经网络模型。1)基于质量管理体系的现场作业流程神经网络模型对现场的巡检、维护、检修作业，建立反馈控制、自学习神经网络模型，利用作业对象的RFID神经元（功能模块）和中间件，即“嵌入信息处理平台”，对现场作业进行信息处理和流程的精细化管理。该模型具有反馈控制、自学习功能，监督流程执行的正确性，识别错误的流程处理动作；处理业务协调、交接环节，规范信息交换；依据自学习能力，适应不同地区的不同业务流程规则，适应不同工作习惯，同时又能够规范和统一流程管理信息。现有管理信息系统为现场作业提供了信息窗口，管理系统自身业务流程使用，但现场作业的各环节及流程的执行没能有效地实现自动化、信息化管理，具有神经网络智能业务模型的“嵌入信息处理平台”实现了现场作业的闭环自动化、信息化管理。该模型可以移植到建安阶段的现场管理。2）基于RFID信息、功能节点的管理信息系统综合业务模型在管理信息系统，例如生产管理系统中扩充RFID信息、功能节点，结合现有管理手段使现场作业管理信息无缝链接到管理系统，构成包含物理节点的综合业务模型。3）基于质量管理体系和管理信息系统流程的神经网络模型——综合业务神经网络模型引入“人机交互效率”概念来阐述信息管理系统执行的变异性和差错率。这里“人机交互效率”是指：信息系统本身、人机交互技术与交互方式、交互设备、人机系统的协调、人的因素等对人机交互工作的可靠性、协调性、时效性等的影响程度。相关研究成果表明，只有约10%的信息系统失效是由于技术问题，人的因素己经成为影响信息系统成功的一个十分关键的因素。8现有管理信息系统（包括SG186管理系统），例如SG186生产管理系统由于末端的现场工作条件不完善，并且现场作业的管理信息没有进行规范，形成了作业信息不能及时进入管理系统，各部门工作协调机制不够完善，还需要其它辅助协调手段，从管理系统工作效率和精细化管理角度看，管理系统未能实现完全的“闭环”管理；同时信息处理也不规范，构成管理流程执行的差错隐患。管理信息系统是围绕业务数据、信息开展工作的，就电力生产而言，大量的数据和信息来自作业现场，要完成一个完整的业务流程，需要多种数据和信息能够及时、准确地“到达”管理系统。但目前现场信息的处理、汇总具有随机性、变异性、差异性，导致管理流程处理是一个非线性过程。利用RFID神经元，获取规范的、实时的现场作业信息，在管理信息系统中引入具有管理功能的RFID系统“伪节点”，将现场数据和通过具有模糊识别的神经网络“过滤”的作业信息打包，赋予RFID“伪节点”信息源的功能，对非线性过程进行“修正”，使得管理流程的执行流畅起来，以求管理流程执行的及时、准确、高效。综合业务神经网络模型具有模糊识别、自学习、自组织特性，根据管理流程的需要组织并提供相关数据、信息，对同一种作业的不同现场作业流程进行“隔离”，识别并规范现场作业信息，简化管理系统信息处理，并自适应业务流程的变更、增加。4）生命周期管理基础成本神经网络模型基于质量管理体系和对于现场的设备、器材、人力、计划周期的RFID信息全覆盖，实现上述各种资源在质量管理体系现场应用的精确管理，通过神经网络的自学习能力，准确“解答”质量管理体系各项现场作业流程和资源配置，进而优化资源配置，建立业务流程分项成本和总成本的计算模型，并建立标准计算模型库，为财务系统的成本管理及未来的资产生命周期综合成本（人力、物力、财务成本）管理提供准确的基础资料。5）生命周期管理设备状态基础统计模型本模型统计内容将作为在线状态监测、建安管理、生产管理等系统对设备状态分析的补充内容，由于未来的资产全生命周期管