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基于rfid技術下鐵路設備巡檢平臺設計研究
發(fā)布時間：2024-05-22一直以來，傳統(tǒng)鐵路電力設備人工巡檢方式存在設備信息記錄不清晰、不完整、設備履歷表存放地點混亂、更新不及時的情況。從鐵路運營生產、設備大修更新改造對既有電力設備數(shù)量及參數(shù)信息準確性要求出發(fā)，結合RFID技術特點，提出將其應用于鐵路電力設備管理的基本技術方案 ：一方面提高鐵路局供電段設備管理能力，另一方面為鐵路大修改造工程提供及時準確的數(shù)據(jù)支撐。
信息化是鐵路發(fā)展的必由之路，將信息技術與企業(yè)管理理念融合可有效提升鐵路系統(tǒng)整體的運營、維護和服務水平。當前已有相當一部分供電段通過使用鐵路供電管理信息系統(tǒng)來處理日常工作和事務。
RFID技術是通過空間電磁或電感耦合的非接觸方式，實現(xiàn)雙向通信并交換數(shù)據(jù)的技術，讀寫時人員與電力設備可保持安全距離，數(shù)據(jù)采集快，操作簡單，適用于離散設備的巡檢。
鐵路電力設備巡檢系統(tǒng)主要包括PC端、PDA、RFID電子標簽，巡檢管理信息系統(tǒng)、發(fā)/讀卡器、服務器、網關等。
在開展正常的設備巡檢工作之前，應先將電力設備按照鐵路局內既有線管理辦法統(tǒng)籌分類，各類設備分配唯一標識RFID電子標簽，RFID標簽內寫入設備的履歷和安裝后運維信息等。由于鐵路電力設備布置在鐵路線路沿線或車站附近，設備分散且沿線無鐵路內網接入點，RFID讀寫器采集的設備信息需要先存儲在PDA中，再由移動公網（WiFi/4G/5G）與鐵路外網服務器進行數(shù)據(jù)傳輸，通過隔離網閘將安全的數(shù)據(jù)傳送回鐵路內網。
RFID手持終端設備實現(xiàn)讀、寫RFID電子標簽，信息存儲，設備間通訊的核心功能。由核心板和功能板組成，其中核心板由MCU主控芯片及各 FPC 柔性功能板接口組成，功能板由RFID模塊、藍牙模塊、電源模塊、TF卡槽等組成。
目前，鴻羽820具有的4dBi圓極化天線是適用于UHF頻段RFID應用場合的通用型遠場天線，具有小體積、高增益、低駐波、方向圖對稱性好、低軸比等特點，可廣泛適用于各種惡劣環(huán)境。
鐵路RFID巡檢系統(tǒng)總體架構由RFID讀寫器、傳感器、數(shù)據(jù)處理中心及用戶界面組成支持實時數(shù)據(jù)采集、遠程數(shù)據(jù)傳輸和本地數(shù)據(jù)存儲實現(xiàn)對鐵路電力設備的快速識別與狀態(tài)監(jiān)測。
在核心模塊劃分上，RFID標簽與RFID讀寫器實現(xiàn)設備唯一識別傳感器模塊負責收集環(huán)境數(shù)據(jù)與設備運行參數(shù)數(shù)據(jù)處理模塊負責信息整合與分析
設備巡檢員使用RFID讀寫器收集設備信息數(shù)據(jù)通過傳感器模塊同步至數(shù)據(jù)處理中心系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)并向巡檢員提供設備狀態(tài)報告。
在RFID配置選型中選擇超高頻、遠距離讀取的RFID設備，確保RFID讀寫器與現(xiàn)有鐵路電力設備兼容性同時考慮設備在復雜環(huán)境下的穩(wěn)定性能。部署溫度、濕度、震動等傳感器實時監(jiān)測環(huán)境與設備狀態(tài)，利用模擬與數(shù)字信號轉換技術確保數(shù)據(jù)準確性，設計傳感器網絡以提供全方位的數(shù)據(jù)覆蓋。
在系統(tǒng)軟件架構中采用模塊化設計便于維護與升級，支持多種數(shù)據(jù)格式以確保數(shù)據(jù)交換的靈活性，設計中間件實現(xiàn)不同系統(tǒng)間的集成。數(shù)據(jù)庫構建包含巡檢項、設備信息、操作人員等數(shù)據(jù)表，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的查詢優(yōu)化以支持快速數(shù)據(jù)檢索，設計數(shù)據(jù)備份和恢復流程以確保數(shù)據(jù)完整性。所構建信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理與分析算法實現(xiàn)數(shù)據(jù)預處理以過濾噪聲和異常值，應用機器學習算法進行設備狀態(tài)預測同時利用數(shù)據(jù)挖掘技術優(yōu)化巡檢路線與頻率。
