摘 要： 為了有效管理變電站設備以及有效解決在惡劣環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。系統以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。系統可以將所采集的環境信息、設備廠家信息、位置信息等經無線傳輸模塊傳送到管理控制中心。克服了在高壓、高溫、潮濕等環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，隨著電力事業的不斷發展，對電力系統中發電廠、變電站、電業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、讀取距離大等優點，可以很好地應用在可視化網絡、傳感器、收發器和便攜式設備中。本系統創新性地將RFID技術、GPRS技術應用到變電站設備管理系統中，力求設計一種低成本、低功耗、高效穩定的變電站設備管理系統。
1 系統整體設計
系統硬件部分主要由ARM9處理器、RFID讀寫模塊和溫濕度傳感器模塊等構成，其系統框圖如圖1所示。
RFID讀寫模塊負責存儲環境信息、負責人信息、位置信息和產品型號信息等；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。上位機管理系統由環境信息、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 系統硬件設計
2.1 處理器選型
系統要求處理器具有高速的數字信號處理能力，需要對接收到的溫濕度信息進行實時數據處理，實現溫濕度信息的實時采集。據此，系統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[1]；支持數據Cache和指令Cache,具有更高的指令和數據處理能力。
2.2 RFID模塊設計
本系統采用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標準；讀寫距離大于3 m，可以滿足本系統的需求。該模塊具有體積小、功耗低、靈敏度高、性價比高等優點[3]。RFID模塊工作原理如圖2所示， RFID標簽內存有環境、位置和生產廠家等基本信息，在進入電磁場后，接收閱讀器發出射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發出存儲在芯片中的基本信息，閱讀器獲取數據并解碼后送至處理器進行數據處理。
2.3 GPRS無線傳輸模塊設計
系統選用的是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境信息、設備位置信息及生產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設計
上位機信息管理系統主要完成兩部分的功能：一是實現所采集的實時數據信息傳輸功能，上位機通過GPRS模塊進行數據通信，實時采集數據并實現數據的分析、處理、記錄、存儲等功能；二是對信息的管理功能，在面向數據庫的系統中，需要對實時采集的數據進行分析、顯示、生成報表等操作。
上位機管理平臺包括環境信息、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。
（1） 環境信息：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，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、聯系方式等）。各個電力設備都附有RFID標簽，標簽內存儲當日負責人具體信息，若設備出現問題，可通過標簽內存儲的聯系方式直接聯系當日負責人。
（3） 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，標簽內存儲電力設備在該變電站的位置信息。若某電力設備出現問題，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廠家相關信息(廠家名稱、聯系方式)。設備型號、廠家信息存儲在RFID標簽中，若電力設備出現問題，則可以根據所存儲的聯系方式立即聯系生產廠家，讓生產廠家員工進行相關維修等工作。
本文針對在惡劣環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。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。該監測系統能夠克服在高壓、高溫、潮濕等環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
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[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.