阻燃铠装屏蔽控制电缆

　　核心词：铠装 控制 电缆 
　　本文设计了一种电缆沟道安全巡视及故障定位算法,该算法将无源UHF超高频RFID电子标签定位算法和有源Wi-Fi标签定位算法相结合,实现了"巡检人员工作安全监控管理"和"线路故障问题自动定位上报管理",并针对无源UHF超高频RFID电子标签和有源Wi-Fi电子标签的读写冲突干扰问题,在原有的算法中引入了读写抗干扰策略,并对算法进行了仿真分析,证明了本文算法比较于原有的算法能更好解决电子标签在实际应用环境中,因受到各种干扰而使得误码率增大、识别速度变慢、识别距离减小的问题,保证了电缆沟道安全管理工作的高效运作,具有行业推广和示范效益。电缆沟是发电厂、变电站中必不可少的基础设施,主要用来放置电缆。目前电缆沟巡检存在诸多问题:巡检方式建立于GPS及GPS平台,由于受到环境限制,信号覆盖率低下、实用性不高、不利于推广;部分巡检平台人工干预较多,且不能提供故障位置的可视化信息,一旦巡检人员发生安全事故,其他工作人员无法在第一时间对事故点进行自动精确定位。利用无线局域网和RFID射频标签实现定位和设备识别的算法相关研究在国内外的公开报道比较多,但是将有源Wi-Fi标签与无线局域网结合用于巡检人员的实时定位、将无源UHF超高频RFID电子标签用于电缆沟道故障的实时定位,并将二种算法结合定向化应用在电缆沟道安全巡视和故障定位中的相关的创新开发,还未见公开报道。鉴于此,本文设计了一种电缆沟道安全巡视和故障定位算法,该算法可对无源UHF超高频RFID电子标签及有源Wi-Fi标签进行定位,可实现漏检人员的信息识别、采集、记录、跟踪及实时定位管理和资产故障的寻址追溯管理,解决了目前电力行业电缆沟道巡检过程中的存在的主要问题,保证了电力工作人员的工作安全、提高企业生产运营管理效率并降低企业运营成本。无源UHF超高频RFID电子标签,应用时主要埋在需要定位的管线附件,每一根电缆上环贴的标示器都要由唯一的电缆沟道总标示器管理;有源Wi-Fi定位标签作为无线数据采集模块佩戴在人员身上或者安装在贵重物品上,通过无线局域网环境对有源Wi-Fi定位标签的信号强度、电子标签的坐标进行信息配置。因此需要提前进行预处理,假定电缆沟道的长宽高分别为L、W、H,则部署方案如表1所示。其中,标签或采集点的个数计算向下取整。在定位环境的部署情况的基础上,需要对PDA信号强度进行校准,使得PDA发射信号强度呈线性增加,同时需要根据PDA读取电子标签的不同信号强度划分不同的信号强度等级,划分信号强度等级要求PDA支持接收信号强度检测。M={L1,L2…LN},N为PDA移动测量点的个数。
　　1、阻燃铠装屏蔽控制电缆:通过从估计距离集M中选择三个距离来计算三个球的交点
　　从估计距离集M中选取3个距离进行三球交汇的计算可以得到目标标签的一组估计坐标。其中为PDA的坐标,是未知的目标标签坐标,"三球交汇"的模型如图1所示。"三球交汇"俯视图如图2所示,三球交点最多存在两个可行解,根据实际目标标签只能存在于六面体模型上平面之下,可以排除一个不可能解。根据PDA移动测量点的个数N,每三个PDA移动测量点有且仅有一个"三球交汇"计算的可行坐标估计,那么N个PDA移动测量点存在C3N中不同的组合,矿用通信电缆也就是目标标签估计坐标集R最多包含C3N个不同的可行解。如图3所示是对可行目标估计坐标集使用最小二乘法平面拟合的效果图。无源UHF超高频RFID电子标签的识别在实际应用环境中,会受到各种干扰的影响,使得误码率增大、识别速度变慢、识别距离减小,因此针对RFID读写冲突干扰问题,在算法中加入读写抗干扰策略。第一步,在电缆沟内部署无源UHF超高频RFID电子标签,记录手持式带有UHF读头的PDA到无源UHF超高频RFID电子标签的信号强度、电子标签的坐标以及配置信息等预处理操作。第二步,在传送信号之前,PDA必须侦听信道内是否有其它读写器的信号,如果信道空闲,将读取标签;如果信道忙,将随机选择一段退避时间,再继续读取。PDA根据读取目标标签的信号强度划分两个关键的信号强度等级最大和最小信号强度等级,根据最大和最小信号强度等级之间的电子标签集估计PDA到目标标签之间的估计距离。

第三步,使用基于标签与PDA接收距离的"三球交汇"公式(式计算目标标签的估计坐标。
　　2、阻燃铠装屏蔽控制电缆:利用最小二乘平面拟合方法得到目标标签的估计坐标
　　最后,使用最小二乘法平面拟合得到目标标签的估计坐标。由于在有源Wi-Fi标签具有能量,发射信号范围呈球形,因此加入了对有源标签发射信号球在无线局域网信号采集点上下平面的截面圆心和圆半径的计算。
　　3、阻燃铠装屏蔽控制电缆:具体步骤如下
　　具体步骤如下:第一步,将有源Wi-Fi定位标签作为无线数据采集模块佩戴在人员身上或者安装在贵重物品上,通过无线局域网环境对有源Wi-Fi定位标签的信号强度、电子标签的坐标以及配置信息等预处理操作。
　　4、阻燃铠装屏蔽控制电缆:在0-maxtimeslot范围内随机选择一个时隙进行通信
　　第二步,对于无线局域网环境内的每个Wi-Fi定位标签读写器,在0-maxTimeSlot范围内随机选择一个时隙进行通信,如果发生冲突,则随机选择另一个时隙并通知邻近的读写器;如果相邻读写器内有同样的时隙,则该读写器重新选择一个新的时隙,读写器同时跟踪当前的时隙。根据读取目标标签的信号强度划分两个关键的信号强度等级最大和最小信号强度等级,根据最大和最小信号强度等级之间的电子标签集估计无线局域网内标签采集点到目标标签之间的估计距离。第三步,在无线局域网环境中的标签采集点的信号从小到大逐渐增加的过程中会读取装配标签的人员和物品的有源电子标签,也就是信号球与信号球相交。使用基于标签与无线局域网内标签采集点接收距离的"三球交汇"公式(式对有源标签发射信号球在电缆沟道模型的上下平面的截面圆心和圆半径进行计算,并计算目标标签的估计坐标。
　　2、阻燃铠装屏蔽控制电缆:利用最小二乘平面拟合方法得到目标标签的估计坐标
　　最后,使用最小二乘法平面拟合得到目标标签的估计坐标。基于RFID和Wi-Fi标签的电缆沟道安全巡视及故障定位算法,由无源UHF超高频RFID电子标签定位算法和有源Wi-Fi标签定位算法组成。
　　6、阻燃铠装屏蔽控制电缆:无源UHF-UHF RFID标签定位算法用于电缆沟故障资产的实时定位
　　无源UHF超高频RFID电子标签定位算法用于电缆沟道故障资产的实时定位,有源Wi-Fi标签定位算法用于电缆漏检人员的实时定位。算法流程图如图4所示。基于RFID定位中间件和Wi-Fi标签定位系统基于本文设计的电缆沟道安全巡视及故障定位算法,由安全巡视系统和故障定位系统组成。系统结构图如图5所示。由图5可知,安全巡视系统由有源Wi-Fi定位标签、无线通讯环境及定位运算服务器系统组成,可对巡检人员实现安全、实时、准确定位的管理。
　　7、阻燃铠装屏蔽控制电缆:可实现隧道内电力线路故障的实时定位和记录
　　故障定位系统由无源UHF超高频RFID电子标签、手持式带有UHF读头的PDA、无线通讯环境、RFID定位中间件及应定位运算服务器系统组成,可实现隧道内电力线路故障的实时定位和记录问题。Web视图配置界面设置了用户对定位环境部署的配置信息,基本的配置信息包括信号强度等级、PDA移动采集点个数、标签密度、六面体模型长宽高,如图6所示。已知标签信息的查询页面如图7所示。配置界面的实现,使用html+Css+JavaScript进行前端页面布局,Java后台实现配置信息的文件写入,整个项目在tomcat服务器上运行。界面整体使用frame框架实现,frame包括frameset标签、frame标签、iframe标签,整个页面布局分为头部图片、左边操作菜单和右边的显示页面部分。已知标签页面可以动态的添加、删除、修改已知标签信息,包括已知标签的EPC码、坐标、PDA的名称以及移动采集点的ID。本文对基于RFID和Wi-Fi标签的电缆沟道安全巡视及故障定位算法进行了性能仿真。
　　8、阻燃铠装屏蔽控制电缆:信号强度等级1对应于与12个信号强度等级密度错误 1对应的错误数据文件
　　信号强度等级为1级对应于划分12个信号强度级别对应的误差数据文件tag_density_error_1.txt包含的数据内容如表2所示。信号强度等级为2级对应于划分15个信号强度等级对应的误差数据文件tag_density_error_2.txt包含的数据内容如表3所示。信号强度等级为3级对应于划分18个信号强度等级对应的误差数据文件tag_density_error_3.txt包含的数据内容如表4所示。信号强度等级为4级对应于划分24个信号强度等级对应的误差数据文件tag_density_error_4.txt包含的数据内容如表5所示。当PDA测量点个数、已知标签密度为定值时,随着信号强度等级密度的增加,定位系统的精度提升,但是当已知标签密度较小,信号强度等级密度较大时,会出现由于已知标签信息过少,无法得到定位结果的情况,需要在已知标签密度和信号强度等级之间进行适当的平衡。因此在实际的定位部署中,需要选择合适的已知标签密度以及信号强度等级密度。图中带方块的折线为本发明所设计的电缆沟道安全巡视及故障定位算法,带圆点折线为不加入抗干扰策略下的算法性能,带三角的折线为未做任何改进的原始算法性能。从图中可以看出当信号强度等级划分更多的信号强度等级,所有算法定位的误差都会逐渐减小,本发明所设计的算法具有最优的误差性能。本文设计了基于RFID和Wi-Fi标签的电缆沟道安全巡视及故障定位算法,算法包括无源UHF超高频RFID电子标签定位算法和有源Wi-Fi标签定位算法。文章首先阐述了研究背后及国内外的研究现状,随后介绍了本文算法所运用的定位部署方案、信号强度等级划分、三球交汇模型及最小二乘拟合技术,设计了基于RFID和Wi-Fi标签的电缆沟道安全巡视及故障定位算法。在第三章对基于算法及定位中间件的系统进行了设计、配置与实现,在最后一章对算法进行仿真和分析,证明了本文算法比较于原有算法的优越性,能更好解决电子标签在实际应用环境中,因受到各种干扰而使得误码率增大、识别速度变慢、识别距离减小的问题。
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