随着电力营销MIS及ERP企业资源管理系统的实施，供电企业的信息化管理水平又上了一个新的台阶，供电公司投资兴建的电能表自动化立体仓储系统更是实现了表计库存存放及出入库的自动化管理，大大提高了工作效率，降低了工作人员的劳动强度，差错率也大副降低。

然而，目前电力营销系统的数据采集模式仍然延续着传统的手工记录模式或条形码采集模式，随着用户及计量器具的大量增加及对数据即时、批量、快速采集的需求，这种方式越来越不能适应标准化、规范化、信息化管理的要求。

2008年我公司结合目前电力营销作业工作的特点，在深入探索RFID自动识别技术的基础上，确定把无线射频技术这项新技术融入到营销作业流程，与供电公司合作，研发了《基于RFID技术的电力营销作业支持系统》，旨在利用无线射频技术和信息化技术的结合，实现电力营销作业数据采集的准确、便捷、安全，提高现场作业的工作效率。

二、技术可行性分性

我公司根据供电公司的实际情况，结合之前的系统开发经验，详细分析了自动化立体仓储系统的工作流程及特点，发现立库系统在表计的物理存储及出入库等环节已经实现了全自动化，无需人工干预，但在表计的装箱环节即表箱与所装表计的绑定环节却需要人工通过扫描条形码的形式进行，按单相表每箱装24只计算，装一箱表大约需耗时3-5分钟，工作量大，工作人员的劳动强度高，易出差错，急需一种新的采集方式来弥补这一缺陷，我们结合新兴的RFID无线射频技术，为供电公司设计了本电能表无线射频出入库系统。

RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即无线射频识别技术，俗称电子标签，是当前最先进的非接触式的自动识别技术，它的基本原理是利用射频信号和空间耦合或雷达发射的传输特性，实现对物体的自动识别。

 

RFID的特点：

无线射频识别技术与目前广泛使用的自动识别技术例如条形码、磁卡、IC卡等相比具有很多突出优势。

1、非接触操作，长距离识别：无源远距离读写，最大可达7.6米；

2、非可视识读，扫描灵活：与条形码相比，无须直线对准扫描，可透过外部包裹材料读取，读写速度快，可多目标识别、运动中识别，每秒最多同时识别1000个。

3、使用寿命长（≥10年或读写10万次）：无机械磨损、无机械故障，并可工作于各种油渍、灰尘污染等恶劣的环境；

4、具有存储功能并可反复读写：可根据张贴物品的不同或工作流程的不同实时改变存储区内数据，更加便于物品的识别与跟踪。

5、防伪性能及数据安全性：具有全球唯一的序列号，不能更改，使其具有独特的防伪性能。数据安全方面除了电子标签的密码保护以外，可用一些加密程序实现更安全化的管理；

6、柔性封装，封装多样化：它的超薄和多种大小不一的外型，使他能封装在纸张、塑胶制品（PVC、PET），可应用于不同场合。

 

 

7、安全通信：读写器具有不直接对最终用户开放的物理接口，保证其自身的安全性；读写器与标签之间存在相互识别的过程，达到安全通信和存储。

三、系统总体方案

1、系统框图

整个系统都是基于RFID技术的传输进行设计和实施：

1、天线

2、电能表计/标签

3、电磁波通讯

4、射频采集器具

RFID系统由三部分组成：

标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；

阅读器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；

天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号。

（1）、电子标签应用：

将电子标签封装成卡状或不干胶标签状，贴在每个电能表上。因为每个电子标签都有一个“全球唯一”的识别与（UID码），无法复制，安全性高、长寿命，从而使每个计量器具具有了唯一的身份标识。

（2）、天线与阅读器安装应用

在立库的出入口及与实验室的表计交换口输送带端设置射频阅读器，采用不锈钢制作门形天线支架，安装阅读器天线，天线将接收到的电能表的数据（通过电子标签）打包后，通过电磁波通道，将数据发送到阅读器。阅读器将所接收到的数据通过RS232接口发送到电脑。

2、主要功能

A、RFID的功能

1) 实时读取电子标签，能够随时“监听”读取所有在射频范围内的电子标签。

2) 可以对标识物进行批量不间断接收。

3) 可以根据所接收电子标签信息，存储并留存记录。

B、 射频阅读器的功能

1) 每个射频采集器、每次最多可接收不少于2000个电子标签的信息。

2) 系统重启时间不超过5秒。

3) 随时响应。

4) 接收数据不受各种协议的限制。

5) 工作温度：-25℃~ +60℃

四、系统的主要特点

1、合法性

系统的设计过程中主要参考以下的一些有关的法律法规文件：

《供电营业规则》

《供电监督管理办法》

《电能计量装置技术管理规程》

《微功率(短距离)无线电设备管理暂行规定》

2、先进性

电能表无线射频出入库系统采用了电磁波方式传输。由于电磁波通讯广泛用在GSM、CDMA、PHS的无线通讯上，使得电磁波越来越稳定，同时具有点对点传输、通信快、硬件投入少、无运行成本、可靠性高、实时性好的特点。

3、直观性

系统简单明了、操作容易、使用方便。

4、数据可靠性

由于RFID的通讯采用通过射频信号识别传输方式，使所取的数据就是设备电子标签的数据。这样，数据的可靠性就有了保证。

五、系统软硬件

1、硬件

系统由读写器、天线 、电子标签、标签打印机组成。

移动式RFID采集器：

扫描速度 45次/秒,扫描深度 0-50毫米,扫描宽度 110毫米,阅读模式 雷射式/长距离CCD/RFID,条形码种类 UPC/EAN.Code39,接口 RS232,内存(Memory) SDRAM:2.5MB/4.5MB；Flash ROM:256KB,跌落高度 1.2m(自由落体),微处理器 NEC V25;80xx兼容

固定式RFID读写器及天线：

工作温度 -10 °C / +85 °C

天线： 4 Mono-Static

射频接口协议： Class1Gen2

发射功率： 500mW

天线：通信频率：902～928MHz; 半功率波束宽度：水平面65°、垂直面65°；电压驻波比VSWR:1.5：1;激化：圆激化； 增益：7.5dbic;功率：1W。

电子标签（射频卡）：芯片协议： EPC Class 1 Gen 2

工作频率： 860 - 960 MHz

存储区： 96bit /240 bit

工作温度：-40 °C / +85 °C

读写次数大于10万次，数据保留时间大于10年。规格标准型(97mm×12mm)，可根据用户要求定制及封装。

2、软件系统框架图

 

 

 

3、装置技术和应用创新：

1、 本系统将无线电磁波以及各种软件技术进行有机结合，用于计量装置库房管理、营业普查、计量装置装换、抄表到位监督、电能计量封印管理等各项现场作业等工作。

2、 作为射频采集通讯的应用系统，本系统在应用的快捷方便、数据记录量的应用方面都是先进的。

3、 与基于条形码技术的识别系统相比，无线射频识别技术具有很多优势：通过射频信号自动识别目标对象，无需可见光源;具有穿透性，可以透过外部材料直接读取数据，保护外部包装，节省开箱时间;射频产品可以在恶劣环境下工作，对环境要求低；读取距离远，无需与目标接触就可以得到数据;支持写入数据，无需重新制作新的标签;使用防冲突技术，能够同时处理多个射频标签，适用于批量识别场合；可以对RFID标签所附着的物体进行追踪定位，提供位置信息。

六、系统详细设计及说明

1、硬件管理与通讯

（1）固定式阅读器：采用一个固定式阅读器与4个天线配合的形式，实现表计信息的无缝、准确、快速采集，通过RS232口通讯方式与下位电脑直接通讯，通过硬件校验与软件校验相结合的方式，实现信息采集准确率的100%。

（2）移动式采集器：通过其内置程序的开发，使移动式采集器具用的多任务、多功能处理能力，既可以用于表计装箱采集、表计实验台挂表信息采集、标签信息校验等功能，也可扩展实现如：营业普查、计量装置装换工作单自动处理、抄表到位核查监督、电子封签管理等功能。

移动式采集器通过集成式通讯座以USB通讯方式与上位电脑相连或以蓝牙或、无线局域网方式与计算机机相连，上传或下载数据。

（3）电子标签打印机：通过USB口与计算机相连，执行系统指令在标签表面打印各种标志信息、条码信息等并可同时向标签芯片内写入设定的内容，并具有校验检查功能，保证标签打印内容及芯片写入内容的准确无误。

（4）预留接口：电子信息技术的发展是日新月异的，本系统开发之初即预留接口，为以后各种电子设备的接入做好准备。

2、表计（电子标签）信息采集

（1）、待校表装箱

新表拆箱后装入塑料周转箱，放置到库房入口的输送带上，通过安装在输送带前端的门形天线将表计信息采集，传至WMS，完成表计与表箱的绑定。因为在此环节每箱内装表的数量是固定的，可以此数量对自动采集的信息进行二次校验。

（2）、待装表装箱

表计在校验台上校验完成后校验合格的表计重新装箱，当通过校表室的出口时由固定式采集器将箱内表计信息采集，将与该校表台上的实验数据比对，做为信息采集准确度的进一步校验并将信息回传至WMS。

（3）不合格表装箱：

校验不合格的表计单独装箱，当通过校表室的出口时由固定式采集器将箱内表计信息采集，将与该校表台上的实验数据比对，做为信息采集准确度的进一步校验并将信息回传至WMS。

（4）表计拆箱退库：当有零散表计需要出库时，当表箱通过表库出口时，通过设立在此的固定式阅读器采集箱内的表计信息，当表表退库时再采集箱内剩余表计的信息，经过比对即可判断出出库表计的信息并上传给WMS。

（5）其它统计、查询、报表功能。

3、扩展功能（预留）

（1）、营业普查

利用RFID远距离、非可视识读的特点将其应用到用电营业普查领域。

传统营业普查模式过程中对客户设备信息的核对非常繁琐，特别是对互感器的核实，由于高压导线与互感器箱距离很近，只有40多厘米，要核对互感器的信息必须要停电进行，整个流程下来大概需要1个小时左右的时间，影响了用户的正常用电，造成了用电量的损失，而且后续工作也十分的繁琐，工作量大，容易出错。

如果客户现场的计量装置装设了RFID数字标签，就可以进行非接触式数据传输，营业普查人员通过预先下装的普查计划，持手持数据终端在安全距离内进行操作，完全不用停电，只要按几下读取健就可以完成，时间只要一分钟左右，而且数据非常准确，后续工作也不像传统的普查那样逐一核对每个客户档案的信息，手持数据终端在普查的同时，会将现场实际普查信息与原用客户档案信息进行核对，对核实不符的内容进行标记，内勤人员只需将手持数据终端连接到电脑系统中就可以核对普查数据，客户所有信息一目了然，做到及时更正，省时省力，同时这也有利于普查工作的积极开展，有利于提高电力企业的经济效益。

（2）、抄表到位核查监督

利用RFID非可视快速识读及高防伪性的特点，结合PDA技术，可将其应用于抄表到位核查和计量装置装换等领域。

传统的现场抄表模式是抄表人员把表码抄录在抄表本上，返回后手工录入到抄表器内，再有内勤人员将抄表器内数据信息上传到“营销信息支持系统”，这种模式的弊端是对抄表过程缺乏有效的监督，容易造成抄表人员估抄、漏抄等现象，这样不但损坏了广大用电客户的合法权益，而且还会引发电费争议，影响供电企业服务形象。

运用了RFID技术的抄表过程可以消除这一弊端。抄表人员必须到用电现场，持手持数据终端，读取无线射频数据标签信息后方能显示录入表码的画面，不扫描就无法录入表码，解决了抄表人员估抄、漏抄等责任心不强的问题，提高了抄表工作的质量。

（3）、计量装置装换

电能计量装置按照管理规程要求必须定期轮换。每年供电部门都有大批量的计量装置需要轮换，这对于电力营销外勤作业人员是一项繁重的任务。

传统的数据采集过程都是抄写在预先打印好的表格上，表格上的内容包括：电表资产号、电表的表码等。这些信息对于营销工作都是非常重要的，电表资产号关系着基础档案的准确性，表码就是电费。传统的人工抄写数据由于个人笔迹、抄写习惯的不同，往往会导致工作人员在向“营销技术支持系统”录入表码的过程中会有差错，导致多少或少收电费，从而有损供电方或用电方的利益。

利用RFID数据采集模式，以上这些问题都可以迎刃而解。换表前内勤人员将预先定制的装换计划下装到手持数据终端，外勤人员现场使用手持数据终端采集旧表的信息，手持数据终端会自动调出旧表的资产号，同时显示表码录入画面，完成旧表表码的录入。旧表信息采集完成后，将旧表拆下，换上新表，再用数据终端扫描新表的RFID标签，并自动保存新表的资产号，完成整个装换过程。后续工作只要将手持数据终端连接到电脑系统中，就可以更新装换数据，省时省力，实现了整个装换过程的无纸化作业，解决了传统模式费时费力且准确度低弊端。

（4）、电子封签管理

利用RFID防伪性能高的特点，可将其应用于资产防伪领域。芯片中内置了一个全球唯一的序列号，从根本上保证其不可复制、不会重复，杜绝了仿冒、假冒资产的出现。

传统的封签入库、出库、领用、装出都是手工记录，现场工作人员只能凭封签的外形判断封签的真伪，出现以上问题的焦点就是传统的封签管理不能满足防伪的要求。

将RFID数字标签嵌入到封签，营业普查人员用手持数据终端扫描计量柜上的封签，并自动存储。计量装置封签的数字化管理系统彻底杜绝了假冒封签、流失的封签在电能计量装置中使用的现象，彻底解决由此带来的偷电、漏电等问题。

4、移动式采集器功能说明

结合移动式采集器独有的功率可调功能，实现RFID无线射频数据读写距离的调节，既可以远距离、批量读入表计信息，也可以一对一定位读写某一具体表计标签。

（1）、标签写入管理：可以利用该设备向电子标签内写入预定的信息，既可以批量写入，也可以一对一写入。

（2）、表计装箱核查：对发现有问题的表箱可预先有掌上机进行装箱信息的核查。

（3）、标签信息核查：对于打印完成的标签或怀疑有问题的标签，可通过掌上机进行信息核查。

（4）、扩展功能：为现场扩展功能预留，如:营业普查、计量装置装换、抄表到位核查监督、电子封签管理等。