射频技术在智能电表中的应用

邹帅

摘要：RFID智能电能表技术是智能电能表领域中的一种新型产物，在RFID智能电能表发展前行中，需要应对现有技术支撑、社会需求、政策方针等一系列因素摸索前行。该文从RFID技术基本原理、传统智能电能表的发展、RFID智能电能表技术分析、发展现状、推广问题分析等方面分别对其现状进行了综述，并对以后的RFID智能电能表技术发展趋势进行了分析。

关键词： RFID；RFID智能电能表

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）30-7217-03

1 RF技术的原理

射频技术（RFID）是一种非接触型识别技术，通过电感或电磁耦合或雷达反射传输，利用唯一频率特性实现对不同被识别体的判别。通过电子标签构成射频系统的数据载体，电子标签主要硬件由天线和专用集成电路组成。根据供电方式的特异性，通常电子标签可以分类为有源、无源和半无源供电；根据发生频率的特异性，可将电子标签分类为低频、高频、超高频和微波。

2 RFID智能电能表

随着电能表产业不断地革新，RFID智能电能表的产生对电力行业、物联网的的发展带来了更强的科技创新。RFID智能电能表的出现使得RFID应用范围得到了更为广泛的拓展，对于我国电力行业的用电、售电、采集等起到了一定的推进作用。目前，RFID智能电表得到了各行业的有力支撑，具有较大的发展潜力，国内部分城市已经逐步形成了推广试点，RFID智能电能表带来的经济、社会化效益也与日俱增。RFID电能表整体构架由MCU和外围电路和上位机系统构成。根据不同适用要求通过不同精度、处理速度的处理器构成MCU模块，外围电路由计量模块、AC/DC转换模块、射频IC、时钟振荡模块、电脉冲监测模块、存储模块发卡器。

RFID智能电表模块：

1） 射频IC

由控制器接口模块、信号处理器和协议处理模块，以及RFID卡安全密钥存储模块构成。

2） 时钟振荡模块

MCU需要由特定周期频率支持，同时外围电路需要由时钟电路提供计数，通过内置时钟振荡电路路，为系统架构提供可用计数保障；也可以使用DSl302作为时钟外电路，保障掉电正常计量。

3） 存储器模块

使用具有32KB存储容量同时支持12C总线传输协议的AT24C256作数据存储模块，通过独立电源供电，采用两个用两根线与MCU模块构成串行接口。

4） 电脉冲检测电路

通过CS5460以电阻分流、分压变换，形成频率正比。交流电压信号由正负输入端输入后通过模/数转换电路进行转换，电流模拟信号由输入端输人后由另一路模/数转换电路进行转换，转换后的信号经高速滤波器和高通滤波器后，由功率计算器将两路信号进行处理运算后输出后得到电压、电流、功率进行检测。

3 RFID智能电表驱动设计

MCU以AT89S52为处理器，控制RFID卡读读数据、通信中断处理、键盘处理、上位机机通信、显示模块、计量模块及存储器读写等。

RFID射频读写过程通过一系列的操作指令，包括查询ID、防冲突、选择ID、验证密码、读写操作，这些操作必须逐步按序进行，若没有RFID卡进入射频天线有效接受信号范围时，有显示模块在LCD显示当前时钟，当有效RFID卡进入到射频信号接受范围时，读卡程序检索射频卡ID，同时检测密码匹配后，将卡ID以及读取的相关数据通过I2C总线存入存储模块中，并在字段式LCD上显示卡号。

4 RFID智能电能表特点

随着电力行业采集、购售电管理的发展需求， RFID智能电表凸显出了较强的的创新性和实用性，RFID智能电表与传统接触式IC卡相比较，RFID智能电能表具有以下优点：

1） 射频购电卡与智能电能表之间无机械接触，避免了由于机械插拔读写而产生的各种物理损伤。

2） 射频购电卡表面无裸露的电路，避免了关键电路的老化、损伤，静电击穿，购电卡弯曲损坏等问题。

3） 射频读写操作方便、快捷，根据射频读写范围，购电卡与RFID智能电表在1mm～1m范围内就可以完成对数据的读写操作。

4） 射频购电卡中有快速防冲突机制，能防止卡片之间出现数据干扰。

5） 射频购电卡的存储器结构特点使它一卡多用，可应用于不同的系统。

6） 由于RFID卡频率的唯一性，所以射频购电卡的ID也是唯一的，使用安全度较高。

5 RFID智能电能表关键技术分析

RFID是近年来前沿科技技术中的一种，而RFID智能电能表也是在RFID发展前进的基础上衍生出的一种新型科技成果，RFID智能电能表在面向行业普及、形成成熟产业链的探索之路上还存在着较多需要解决的问题，如RFID智能电能表的标准化、RFID智能电能表的储存负荷、RFID智能电能的表安全性、RFID智能电能表硬件设计、传输过程中的无线电波的干扰、数据可靠性、个人隐私安全、价格问题、等等。

1） 硬件的操作与可靠性问题

RFID智能电能表射频IC如何识别多种购电卡信息，确保每一个购电卡ID与电能表之间的唯一性，同时确保上位机系统能收到有效的信息。

2） 储存负荷

智能电能表所产生的较大数据，同时面对如今电力用户数量，从节能减排的观点出发，保证智能电能表通用而购电卡唯一的原则，因此，RFID智能电能表存储量符合较大，则会出现储存符合超载的问题。

3） RFID智能电能的表安全性

RFID智能电能的推广要充分考虑对信息有保密，要降低在使用RFID智能电能时个人信息被窃取可能性。

4） RFID标准问题endprint

标准问题决定了一项技术的发展与应用前途，如果RFID智能电能表的频率范围、通讯协议、存储规则和编码规则的标准等参数不统一，RFID智能电能与RFID购电卡相互匹配，则影响在电力服务中RFID智能电能通用性。

6 RFID智能电能表技术发展方向

根据国内外的研究发展现状， RFID智能电能表技术将围绕以下几个方面进行重点研究。

1） RFID智能电能表共性研究

RFID智能电能表产业发展的共性技术与具有较大发展潜力前瞻性技术的研究。

2） RFID智能电能表关键技术研究

RFID智能电能表产业化的关键技术研究，包括读写器设计与制造技术、RFID智能电能表标签集成等、RFID智能电能表中间件、RFID智能电能表测试技术与规范、RFID智能电能表发展支撑的服务体系。

3） RFID智能电能表的基础研究

在我国，应该深入开展RFID智能电能表标准的基础研究工作，制定出适应我国RFID智能电能表的编码规则以及自主知识产权的空中接口标准与国家基础性标准、行业应用标准和产品标准。

7 结论

RFID在智能电能表中的应用是一个新型并且有巨大的市场潜力的科技产物。我们可以预见的是，RFID智能电能表将逐渐深入到人们的日常生活之中，同时带动一个新型产业链的发展，对于RFID技术的应用具有很大推动。同时，在EPC（Electronic Product Code）网络管理下，智能电表将会在智能楼宇、智能小区、智能城市中成为不可或缺的中坚组成，同时由RFID智能电能表衍生出的服务业务将为人们的生活带来前所未有的科技感，同时对于国家经济发展也将会带来新的动力和源泉。

参考文献：

[1] 龚成.RFID中电子标签天线设计[J].中国电子商情（RFID技术与应用），2006（2）：40-43.

[2] 周永明.一种改进的查询树射频识别防冲突新算法[J].广东轻工职业技术学院学报，2006，5（2）：31-33.

[3] 朱陶，刘舒.新一代识别技术-RFID[J].中国人民公安大学学报：自然科学版，2008，56（2）：95-97.

[4] 李进东，范琴秀.射频识别技术的发展与应用[J].科技信息：学术版，2006（1）：46-47.

[5] Rebecca Angeles RFID Technologies.upply- pphain Applications and implementation Issues[J]Information Systems Management，2005，22（1）：51-56.

[6] 陈新和.无线射频识别RFID技术发展综述[J].信息技术与标准化，2005（7）：20-24.

[7] 张殿东.无线射频识别RFID技术[J].电信技术，2005（2）：86-88.

[8] 朱正.射频识别技术频率选择的一些考虑[J].中国电子商情（RFID 技术与应用），2006（2）：52-54.

[9] 谢希仁.计算机网络[M].大连：大连理工大学出版社，2000：34-67.endprint

标准问题决定了一项技术的发展与应用前途，如果RFID智能电能表的频率范围、通讯协议、存储规则和编码规则的标准等参数不统一，RFID智能电能与RFID购电卡相互匹配，则影响在电力服务中RFID智能电能通用性。

6 RFID智能电能表技术发展方向

根据国内外的研究发展现状， RFID智能电能表技术将围绕以下几个方面进行重点研究。

1） RFID智能电能表共性研究

RFID智能电能表产业发展的共性技术与具有较大发展潜力前瞻性技术的研究。

2） RFID智能电能表关键技术研究

RFID智能电能表产业化的关键技术研究，包括读写器设计与制造技术、RFID智能电能表标签集成等、RFID智能电能表中间件、RFID智能电能表测试技术与规范、RFID智能电能表发展支撑的服务体系。

3） RFID智能电能表的基础研究

在我国，应该深入开展RFID智能电能表标准的基础研究工作，制定出适应我国RFID智能电能表的编码规则以及自主知识产权的空中接口标准与国家基础性标准、行业应用标准和产品标准。

7 结论

RFID在智能电能表中的应用是一个新型并且有巨大的市场潜力的科技产物。我们可以预见的是，RFID智能电能表将逐渐深入到人们的日常生活之中，同时带动一个新型产业链的发展，对于RFID技术的应用具有很大推动。同时，在EPC（Electronic Product Code）网络管理下，智能电表将会在智能楼宇、智能小区、智能城市中成为不可或缺的中坚组成，同时由RFID智能电能表衍生出的服务业务将为人们的生活带来前所未有的科技感，同时对于国家经济发展也将会带来新的动力和源泉。

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[8] 朱正.射频识别技术频率选择的一些考虑[J].中国电子商情（RFID 技术与应用），2006（2）：52-54.

[9] 谢希仁.计算机网络[M].大连：大连理工大学出版社，2000：34-67.endprint

标准问题决定了一项技术的发展与应用前途，如果RFID智能电能表的频率范围、通讯协议、存储规则和编码规则的标准等参数不统一，RFID智能电能与RFID购电卡相互匹配，则影响在电力服务中RFID智能电能通用性。

6 RFID智能电能表技术发展方向

根据国内外的研究发展现状， RFID智能电能表技术将围绕以下几个方面进行重点研究。

1） RFID智能电能表共性研究

RFID智能电能表产业发展的共性技术与具有较大发展潜力前瞻性技术的研究。

2） RFID智能电能表关键技术研究

RFID智能电能表产业化的关键技术研究，包括读写器设计与制造技术、RFID智能电能表标签集成等、RFID智能电能表中间件、RFID智能电能表测试技术与规范、RFID智能电能表发展支撑的服务体系。

3） RFID智能电能表的基础研究

在我国，应该深入开展RFID智能电能表标准的基础研究工作，制定出适应我国RFID智能电能表的编码规则以及自主知识产权的空中接口标准与国家基础性标准、行业应用标准和产品标准。

7 结论

RFID在智能电能表中的应用是一个新型并且有巨大的市场潜力的科技产物。我们可以预见的是，RFID智能电能表将逐渐深入到人们的日常生活之中，同时带动一个新型产业链的发展，对于RFID技术的应用具有很大推动。同时，在EPC（Electronic Product Code）网络管理下，智能电表将会在智能楼宇、智能小区、智能城市中成为不可或缺的中坚组成，同时由RFID智能电能表衍生出的服务业务将为人们的生活带来前所未有的科技感，同时对于国家经济发展也将会带来新的动力和源泉。

参考文献：

[1] 龚成.RFID中电子标签天线设计[J].中国电子商情（RFID技术与应用），2006（2）：40-43.

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[9] 谢希仁.计算机网络[M].大连：大连理工大学出版社，2000：34-67.endprint