1 乌海超高压供电局通信线缆维护存在的问题

乌海超高压供电局的通信机房及各变电站都布置了大量通信线缆，线缆标签采用纸质标签。由于线缆数量多、连接关系复杂，维护时需携带大量线缆物理连接图纸备查，且更换线缆后需重新打印粘贴标签，非常耗时耗力。

对此，乌海超高压供电局开发了基于NFC技术的变电站二次线缆标签移动管理系统（以下简称系统）^[1-2]，并在千里山变电站进行了试点应用，取得了良好的效果。

2 系统总体设计

系统框架示意图如图 1所示。

系统的管理对象是二次线缆，而与二次线缆一一对应的是安装在线缆上的NFC标签。系统包括服务模块与移动模块，分别安装在服务器端、移动终端。

服务模块主要负责基础数据的批量处理与修改、二次线缆物理接线图的绘制与维护、数据接收、数据同步、用户权限设置等。为了集中维护、保证数据安全及跨部门协作，线缆数据与接线图绘制等功能均设计在服务模块内，实现共享维护^[3]。

移动模块负责完成标签数据的基础数据读写、巡检作业信息更新，并将更改后的信息上传、同步到服务器。移动终端分为简洁型（NFC手机等）、便携型（平板电脑等）2种，基本功能一致。其中，为防止误操作，设置了对标签数据的读写权限，被授权账号后才能修改标签数据。此外，考虑到屏幕尺寸、是否便于浏览因素，移动端只支持在平板电脑上展示二次线缆的接线图^[4-5]。

3 NFC标签与读写器设计 3.1 NFC标签

考虑成本、易用性以及用户视觉习惯，将NFC标签设计为胶条式、硬币式、吊牌式3种。

3.1.1 胶条式NFC标签

胶条式标签为正方形（25 mm×25 mm），使用透明胶条材料封装，防水防灰，易于安装、拆卸，适用于在光纤配线屏等设备的光纤上挂接粘贴，方便识别、读写，与光纤线缆形成1对1的基础访问模式。

3.1.2 硬币式NFC标签

硬币式标签设计为圆形（直径25 mm），适用于数字配线屏、音频配线屏中单元板连接器密集，难以逐一粘贴的情况。将此类标签贴于单元板左侧，存储该单元板上各连接器信息，与连接器之间形成1对N的扩展访问模式。

3.1.3 吊牌式NFC标签

吊牌式标签为长方形（50 mm×25 mm），标签上连接细挂绳。适用于在线缆与设备贴合紧密、不便调整线缆间隙的情况（如光端机设备线缆），能方便地挂接，与线缆形成1对1的访问模式。

3.2 NFC读写器

二次线缆标签的应用场合空间狭小、线缆密集，因此在选择NFC读写器时，兼顾使用便利与应用成本，最终选择集成度高、开放性强的安卓手机（内置微型NFC读头）和轻薄型读卡器，以适用于现场作业及后台制作芯片。

4 系统主要功能

系统的功能框架如图 2所示。

4.1 线缆数据录入

用于全站的二次电缆及通信线缆管理维护^[6]，包括基础数据录入、修改、删除、浏览功能，并允许不同权限的使用者查看或修改。

4.2 接线图绘制维护

提供设备间线缆接线图绘制功能，将所有设备、线路通过图形方式进行管理。支持拖放式操作，能方便地创建各种设备、电缆、光缆和无线连接，以及相应的逻辑结构图、设计原理图、设备接线图、物理连接图等。

4.3 数据同步

（1）响应移动端的上传或下载请求，保证在该过程中数据交换的完整性与正确性。

（2）自动完成基础数据录入模块与接线图绘制模块之间的数据同步校验工作。

4.4 权限管理

实现权限角色、用户账号的创建、删除、启用/禁用、修改，用户账号密码的设置与修改，制作NFC标签更新授权卡。该卡为NFC芯片卡，含有用户信息、允许读写操作的有效时长信息等，相关工作人员可进行读写授权验证操作。

4.5 浏览检索

该功能可用于服务端或平板电脑端。可以树形层次结构、网状拓扑结构等方式展现全站的线缆标签，例如：局办公大楼—楼层—工作站—配线柜—配线架，变电站—主控楼—通信机房—配线柜—配线架；或横向关系，如局办公大楼—千里山变电站等。浏览过程中可设置条件显示或全部显示。

支持常见图形文件格式，可读取CAD系统输出的地理平面图、建筑设计图、房屋结构图（WMF或EMF格式），也支持BMP/JPG/GIF等图形格式。制作完成的设计资料支持矢量图、XML文件输出，供其他系统或浏览器调用。

4.6 NFC标签扫描

通过NFC读写器，可读取线缆标签上的设备信息及维护数据，便于准确识别标签，并掌握必要的历史维护信息。该功能也可用在智能终端（如手机），见图 3。通过移动端可以浏览标签信息^[7]，也可以通过NFC读头读取指定的标签信息。

4.7 更新操作验证

有权限的维护人员在完成工作后（如调整接线器、更换标签等），将本次维护过程主要数据回写到当前线缆标签，以便后续维护工作。

4.8 数据上传、下载

移动端的数据上传和下载功能主要用于向服务端发起请求，完成NFC芯片基础数据、线缆数据、接线图等数据的下载（服务端数据到移动端），以及更新后的NFC芯片基础数据、线缆信息等数据的上传（移动端数据到服务端），保证在该过程中数据交换的完整性。

5 应用效果

该系统建成后，在500 kV千里山变电站进行了试运行。将订制的NFC标签安装在不同类屏柜的线缆或单元板上。到各现场前，从服务器手动或自动同步最新标签数据、线缆连接图纸，携带平板电脑到现场即可方便地查询线缆连接图，读写线缆标签数据。站内值守人员获取授权后在手机端安装APP，可随时查询线缆标签信息，方便与相关部门工作沟通，极大地提高了工作效率。

实际应用结果表明，该系统能够很好地支撑变电站二次线缆巡检业务，提高工作效率，不仅适应于变电站、通信机房内的二次线缆管理，还可以广泛应用在通信、广电等行业的通信机房、信息中心、IT设备连接点等场合，具有良好的推广性。