南岳松，李小飞，杜鹃，赵军伟

（北京智芯微电子科技有限公司，北京 100097）

0 引 言

近地下电缆从传统粗放式管理转变为使用全寿命周期管理系统意义重大，可以在大数据分析和数据共享平台的支撑下，从技术、经济和管理等三个角度入手，让地下电缆设备处于良好的技术状态下，同时通过科学规划、合理采购、良好运维、规范使用及适时报废来确保企业在投入、产出两方面做到成本最少和效能最高。

但现阶段，编码不统一给地下电缆的全寿命周期管理带来了诸多问题：基础数据质量较差，如设备地理位置存在偏差，实际部署与计划图对不上；一台设备多个身份，为数据共享设置了人为的障碍，也带来重复录入、数据冗余等问题；设备检查、工程建设、运维数据割裂，无法重复发挥数据的价值，无法有效开展大数据分析，海量数据束之高阁；关键数据不能在资产全寿命周期贯通，大账算不清，资产管理大多局限于部门最优，难以实现综合最优。

在此种背景下，基于RFID 技术的地下电缆全寿命周期管理系统应运而生，其以实物ID 为牵引，专注数据价值利用，打通设备检测、工程建设、运行维护等环节的数据，形成数据价值链，实现全寿命周期的数据全景管控，能够切实提升设备域数据快速应用水平。

1 基于RFID 技术的地下电缆识别

传统地下电缆采用普通标牌及彩色扎带的方式，使用一段时间后，因彩色扎带颜色脱落或普通标牌遗失，导致地下电缆识别困难，而采用RFID 技术将电缆及通道设备的资料植入电子标签内部，则完全可以解决地下电缆设备编码不统一、识别的准确性及长期性问题。工作时，当手持式识读设备发送识读信号后，电子标签接收到识读指令以启动内部芯片的电路工作，然后将存储的设备相关信息传输给识读设备，经信息的解码、转换及导入操作后，识读设备将接收到的设备信息传输到全寿命周期管理系统中，以便执行后续操作。

物联网技术的发展使得生物识别、磁卡、光学字符识别、有形条码等自动识别技术在各领域得到大规模推广应用，相较于上述识别技术，RFID 技术在识别速度、运维成本、使用寿命、数据密度、抗污抗潮能力、方位及遮盖影响、智能化、识别数量、读写性能、典型数据量、安全性、识别距离等方面有着显著优势，如生物识别的识别距离较近、运维成本很高且识别数量为1；条形码数据密度和安全性较低、识别距离近且容易受到遮盖和方位影响；光学字符识别系统识别距离很近、数据密度低且安全性很差等，故本文采用RFID 及其他辅助技术构建了如图1所示的地下电缆识别框架。

图1 基于RFID 技术的地下电缆识别框架

在基于RFID 技术的地下电缆识别框架中，手持设备装备了4G 互联模块、定位模块及RIFD 读写模块，现场工作人员通过手持设备可以实时获取地下电缆的相关设备信息（如具体位置、设备购买年份、设备维护情况等），并通过4G 互联模块来实现与全寿命周期管理系统的数据传输。

2 地下电缆全寿命周期管理系统的构建

2.1 地下电缆全寿命周期管理系统的开发价值

技术的不断更新使得电力企业对地下电缆的管理难度递增，设备规模大、价值高、种类复杂、涉及部门多及分布分散等特点使得设备新增、改造、检修、退役报废等业务频繁发生，解决这些问题需要全面推进全寿命周期管理系统。在全寿命周期管理模式下，地下电缆的资产效能、设备安全及建设成本等可以得到最优发展，具体而言：

首先，围绕地下电缆的全寿命周期，从设备进厂至安装测试、维护、状态监测、监测、退役报废等退出生产系统，将各环节的设备资产、保养维修、调拨转移等信息层层归结，可有效减少或消除部门间的信息孤岛和信息不对称现象，提高地下电缆相关设备的有效性。

其次，设计无线射频电子标签，作为含有全球ID 标识码的无源电子产品，不仅可以长期使用于环境较为恶劣的地下，而且通过将电子标签内的ID 码与相应设备的规格属性等构建好对应关系，使用时只需要识读设备识读不同电缆上的电子标签即可查找到相关的规格属性等信息，从而达到不同电缆及设备的快速识别目的。

再次，传统管理模式下，地下电缆各中间环节相对独立，彼此间协作性较小，而全寿命周期管理在保持各环节自身资产价值的同时，使地下电缆各管理部门（如采购部门、运维部门）间的联系增至最高，切实提高了地下电缆管理的整体性和精准性。

最后，通过贯通全寿命周期的数据对地下电缆特征、事件、评价、效能等进行多角度、全方位画像，客观评价设备价值，降低设备的维修成本、减少设备停电时长、提高配电设施可靠性水平、提高设备管理精益化；更好提升设备域数据快速应用水平，提升基层使用人员工作效率，促进基层减负，最终为社会发展提供安全、可靠、可持续的电力供应。

2.2 地下电缆全寿命周期管理系统的整体架构

目前基于RFID 的全寿命周期管理系统在电力企业的应用已经有了成功经验，如：2019年国网福建电力在全省推广的基于RFID 的安全工器具管理系统，通过RFID 技术来为电力安全工器具赋予了唯一身份标识，从采购数据、入库登记、到期试验智能提醒、产品质量分析等多个角度实现了电力安全工器具的全寿命周期流程管理（如电力安全工器具出库时，通过库房门禁上装设的射频识别装备即可自动登记；在电力安全工器具检测试验到期前一个月，自动将送检提供发送到运维人员手机上）；2020年湖南省望城500 kV智能变电站投入使用了电网资产全寿命周期管理系统，通过RFID 技术为变电站每台设备赋予了唯一的ID 编码，工作人员通过手持PDA 就可以便捷地获取相应设备的全寿命周期内各项数据（如采购时间、维修记录等），切实提高设备台账精准度。

借鉴上述系统，地下电缆全寿命周期管理系统以设备ID 为地下电缆相关设备赋予唯一的身份标识，以实物编码为载体，贯穿设备资产全寿命始终，建立各阶段业务编码与实物编码一一对应，从而实现全生命跟踪，全过程记录；利用实物ID 对物资、设备进行唯一标识，实现线上数据和线下实物的精确对应。如图2所示，地下电缆全寿命周期管理系统整体上可以划分为数据采集、数据贯通和数据应用等三大板块。其中数据采集主要是现场工作人员通过手持设备来实时获取地下电缆的相关信息并上传；数据贯通涵盖规划设计、物资采购、工程建设、生产运维及退役处理等整个寿命过程；数据应用主要涵盖数据治理、数据贯通及决策支撑三大应用方向。

图2 地下电缆全寿命周期管理系统的整体架构

数据（如供应商信息、出入库信息、检修记录、设备故障、巡视记录、供应商评价、设备残值等）贯通地下电缆全寿命周期，通过数据质量管理，挖掘数据价值应用，形成数据价值链，实现数据全景管控，具体而言：设备规划设计阶段，采集并存储规划预生产设备ID，关联物资与项目，而系统数据库则会执行设备ID 授码、发码、提供类似项目与物资参考信息等操作；物资采购阶段，设备ID 赋码贴标后关联采购信息、品控信息及出入库记录，而系统数据库则会提供设备质量评价信息、设备供应商评估信息、设备运行、缺陷、事件综合信息以辅助设备选型及供应商遴选；工程建设阶段，通过扫码设备ID 来关联设备检测信息、施工单位信息、安装调试信息及台账信息，而系统数据库则会提供施工单位评价信息、设备检测信息及设备台账信息以辅助工程建设的顺利实施；生产运维阶段，通过扫码设备ID 来更新台账信息、关联资产卡片、关联运维检修记录及运行状态监测，而系统数据库则会基于设备ID扫一扫来直达作业工单，索引巡视、检修、缺陷等并查阅历史记录；退役处置阶段，通过扫码设备ID 来关联退役报废信息，而系统数据库则会基于设备ID 扫一扫来查阅设备设计、建设及运行全链条信息，经分析处理后提供设备健康度评估信息及残值评估信息，辅助设备梯次再利用。

2.3 系统划分

从贯通全寿命周期的数据管理而言，地下电缆全寿命周期管理系统大致可以划分为以下四个子系统：（1）地下电缆数据采集子系统。地下电缆数据采集子系统采用分布式架构和多线程模式，适用于多种数据源，主要负责高效采集地下电缆相关的外部数据、内部数据和社会化数据（如供应商信息、维修记录等）。（2）地下电缆数据处理子系统。地下电缆数据处理子系统负责实现数据加工生产全过程业务化的“可视、可管、可控”，实现“需求—设计—加工—产品”的业务化端到端的数据贯通。（3）地下电缆数据共享服务子系统。地下电缆数据共享服务子系统以数据目录展示数据的业务价值，提供数据接口、数据应用和数据展现等多种方式的数据服务。（4）地下电缆数据治理子系统。地下电缆数据治理子系统负责理清数据资产，全面降低数据管理成本、提升数据质量及数据资产价值。

2.4 应用案例

以“设备寿命预测”为例，系统可以整合地下电缆全寿命周期数据，利用人工智能算法来实现寿命预测：以设备为中心，将设备ID 作为唯一标识，多向索引设备在规划设计、物资采购、工程建设、运行维护、退役处置等阶段的数据，通过地下电缆“设备寿命预测”人工智能算法，对设备全寿命周期数据进行整合分析，基于历史运行态势对地下电缆未来的运行状态进行预测，为负荷优化、线路规划、预防性设备检修、设备退役等提供量化数据参考，如图3所示

图3 基于ID 的地下电缆寿命预测功能

用户使可用APP 现场扫描设备ID 获取设备的综合信息档案，如图4所示，包括台账信息、历史记录、工单信息，健康状态等。健康状态依据当前设备的历史检修记录和实时监测数据、工况数据综合分析后通过分数呈现，满分100 分，低于80 分提示关注，低于60 分建议更换。

图4 设备健康度综合评分

3 结 论

综上所述，基于RFID 技术的地下电缆全寿命周期管理系统通过实物ID 为地下电缆相关设施设备赋予唯一的身份标识，实现资产全寿命周期的数据贯通和信息流、实物流的精确对应，打造物物相连的地下电缆物联网，提升各环节资产管理效率和企业总综合效益；通过实物ID 把地下电缆相关设施设备的全寿命周期管理不同阶段有机联系起来，实现设备状态信息的实时共享和实时变更。