基于RFID的关口电能表智能仓储系统

马 俊，张 红，王 莉，范巧成，赵 斌

（国网山东省电力公司电力科学研究院，山东 济南 250003）

0 引言

随着物联网［1］和电网改造的深入发展，原有的人工抄录电能表信息，人工检表等管理方式已无法满足现代化的用电需求。与此同时，为适应电能计量检测信息化的要求，必须建立一套电能表智能化的管理系统［2-3］，实现电能表的检定、存储、配表的自动化、智能化管理。

关口电能表智能仓储管理系统是结合国家电网有限公司《省级计量资产集约化管理建设方案》的具体工作要求，利用信息化手段，在省级计量中心建立的一套关口电能表全流程管理系统。

1 系统总体设计

关口电能表智能仓储管理系统是软硬件结合的一种便捷、准确、高效的自动化计量资产管理系统。系统采用密集柜、箱表架、流利架、控制模块等构成标准库房，通过办公内网与电力营销系统实现无缝连接。将关口电能表的资产号与该表的RFID标签［4］编码相关联，通过扫描RFID标签，实现对计量资产自动出入库，并可完成定位统计查询分析等功能，实现了关口电能表仓储系统的自动化、定位化管理。

1.1 系统框架

关口电能表智能仓储管理系统分为3个部分，如图1所示。电力营销系统负责下达出入库指令；智能周转柜系统为出入库指令执行机构，二者通过二级智能表库系统协调工作，完成关口电能表的自动化、智能化管控。

1.2 网络架构

关口电能表智能仓储管理系统硬件配置包括数据库服务器、前置服务器、监控终端、工单处理机、出入库操作终端等，向下通过智能表库内部局域网对 PLC控制系统、RFID射频门［5］和视频监控设备进行控制和监视，向上通过电力专用网获取出入库工单信息，与电力营销系统进行数据交互。接口网络部分设置路由器和防火墙将营销系统网络和智能表库内部局域网隔开，保证了关口电能表智能仓储管理系统的网络安全性［6］，具体网络架构如图2所示。

图1 系统结构

1.3 功能架构

关口电能表智能仓储管理系统的功能架构主要包括信息管理层、实时监控及调度层、工控设备层。信息管理层完成入库、出库、储位等信息管理［7］。用户可用浏览器查看，管理相应的数据，并可与营销系统、生产调度系统接口进行数据交互。实时监控及调度层对系统内所有运行设备进行状态监控，并可接收信息管理层的指令控制设备层。工控设备层为整个系统的最底层，管理PLC、传输线、机械手、传感器等，可接受调度层的指令进行手动或自动操作，对货位出入库，系统功能架构如图3所示。

图3 系统功能架构

2 核心任务流程设计

关口电能表智能仓储管理系统的核心任务主要为电能表的入库、电能表的出库、旧表的退库管理3个环节。

2.1 入库管理

关口表到货后，首先扫描或者输入工单号码。工人将周转箱以垛为单位从运输车上卸载，并将周转箱运送到传输系统，传输系统经RFID识别装置读取关口表资产等信息，传输到关口电能表智能仓储管理系统的上位机［8］。机械手自动将表计存入相应的周转箱货柜货格。上位机将入库信息同时传送至营销系统，同时工作人员确认签字，具体流程如图4所示。

2.2 出库管理

出库环节同样需要输入工单号码。系统自动查询获取需出库的周转箱所在位置信息。电动密集周转柜开启所要获取的周转箱所在的柜列，同时机械手取出相应的周转箱，并将周转箱送到传输系统上，RFID识别装置获取周转箱的编码信息，将出库信息传送给营销系统，工作人员确认签字，具体流程如图5所示。

图4 入库流程

2.3 旧表退库

1）装表人员将拆回的表计放到入库缓存区，工作人员登录系统进行旧表信息登记并从营销系统获取相应的旧表退库工单。

2）工作人员在工作站上录入工单号码信息，并将周转箱置于传输系统。

3）RFID识别装置将关口电能表信息与周转箱进行关联，关联信息被传输到系统中，并为该周转箱指定相应的储位信息。智能感应箱柜机对关联好的周转箱进行堆垛。

4）控制系统控制机械手到智能感应箱柜机取周转箱，同时被指定位置的打开，机械手将周转箱存放到指定位置。

5）循环执行步骤3）和4），直至全部旧表退库，二级表库系统将退库信息发送至营销系统，机械手回归指定位置，电动密集周转柜所有列闭合，具体流程如图6所示。

3 软件功能模块

关口电能表智能仓储管理系统软件部分设计有工单管理、档案信息管理等13个模块。

3.1 工单管理模块

工单管理模块设计有制、发、签单等功能，并可满足不同用户间的协调配合。工单管理包括查询工单、生成新工单、配送出库和配送入库等功能。

3.2 档案信息管理模块

档案管理模块主要包括档案查询和档案审核。档案审核是处理由档案同步过来的数据的确认审核工作，数据通过审核后进行资产入库的操作流程。

3.3 库房信息管理模块

库房管理模块设计有库房信息管理、库区信息管理、密集周转柜信息管理、储位信息管理、库房预警信息查询和库房预警信息设置等。库房管理员可以查看当前库房的详细信息列表，也可以通过库房名称查询相关库房信息。也可以根据所属机构、机构级别、库房分类、库房级别、运转方式、库房建筑面积、库房面积、库容面积、管理单位、状态等新增或者修改库房相关内容。

3.4 资产管理模块

资产管理模块负责在库资产管理和出库资产查询。在库资产管理是对目前仓储系统中存放的关口电能表进行资产管理。出库资产管理是对从该仓储系统出库的关口电能表进行管理，以便管理人员更好地查询和跟踪资产的全寿命周期。

3.5 旧表管理模块

旧表管理模块是对已入库的旧表进行相关数据查询，包括旧表的基本信息、原安装位置、图片数量等信息，并可提示报废日期。

3.6 库存盘点模块

库存盘点模块可指导开展库存盘点工作，核查并调整不匹配的资产信息。定期的库存盘点可以避免因关口电能表收发频繁等导致的仓储系统与台账信息不一致问题。并且，系统可自动生成盘点报告，帮助工作人员轻松完成库存盘点工作。

3.7 超期告警模块

系统可根据校验日期自动计算出表计的校验天数，在打开系统时自动弹出超期的表计报警信息。工作人员可以根据报警信息对出现问题的关口电能表进行后续处理。

3.8 报表统计模块

报表统计模块含入库关口电能表统计、出库关口电能表统计、合格在库关口电能表统计、周转箱统计、库存盘点数据统计等，所有统计结果可直接打印或可导出为Excel，Word等电子文档格式，便于查看和存档。

系统管理模块负责进行运行参数的设置、系统使用用户的管理，以及系统运行日志的查看、管理等。

3.9 网络状态监控模块

网络状态监控模块通过系统内部的网络监控功能，监控智能仓储管理系统的私网内部状况，和接口的网络情况，当出现异常时及时报警。

3.10 智能引导模块

智能引导模块可在表库设备入库时，依据入库设备类型、体积、表库储位的空置情况自动判断需把入库设备放在表库的何处，可大幅提高智能仓储系统的利用率，降低空置率。在表库设备出库时，依据出库请求设备的类型、数量以及表库内该类型设备在表库储位的分布情况自动引导设备出库，以方便后续设备的入库。

3.11 储位状态监控模块

系统储位的感应器能自动识别和统计货位数量及位置，自动将这些信息传给智能仓储管理系统，进而可依据这些实时信息在监控界面上动态显示整个表库的储位状态［9］。

3.12 远程升级模块

关口电能表智能仓储管理系统的升级设有本地安装和远程更新两种方式。本地安装即直接在本地所用的电脑上直接安装新的程序更新即可；远程更新的更新程序会发布在Internet网络上或指定的数据服务器，在系统重启后自动下载更新文件更新。

3.13 系统接口模块

关口电能表智能仓储系统采用HTTP协议、Message Queue协议等，调用营销系统、生产调度系统的接口向其上传、下载指定的数据。

4 结语

关口电能表智能仓储管理系统实现了关口电能表的自动化、智能化、标准化管理，为深入贯彻国家电网有限公司“规范计量管理”的要求，全面梳理关口电能表管理现状，规范关口电能表库房的管理模式，全面实现关口电能表的全寿命周期管理［10］提供了有力的技术支撑。