DBCS900智能電能表自動化測試系統(tǒng)設(shè)計

摘要： 為了解決智能電能表功能測試時間長，測試強度大，人工測試準確度低，測試項目不全面等諸多問題，提出了智能電能表功能自動化測試系統(tǒng)的設(shè)計。系統(tǒng)采用C#和SQL Server作為開發(fā)平臺，利用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想，將測試設(shè)備、測試方案、測試流程、通信規(guī)約等實體對象進行高度抽象，形成可靈活配置的測試方案，并以此來驅(qū)動系統(tǒng)自動完成各種測試任務(wù)。實驗證明，該系統(tǒng)通過對測試方案及測試設(shè)備的靈活配置，達到了提高測試效率和測試準確性的目的。

關(guān)鍵詞： DBCS900； 智能電能表； 自動化測試系統(tǒng)； 儀器儀表

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）06?0073?03

隨著工業(yè)自動化技術(shù)的不斷應(yīng)用和發(fā)展，越來越多的人工操作被自動化系統(tǒng)所代替，工作效率和工作質(zhì)量不斷提高，部分工序中的手工操作越來越成為快速流水線作業(yè)環(huán)節(jié)的瓶頸。如何打破這種生產(chǎn)制約的瓶頸，目前正在被越來越多的加工制造業(yè)所重視和研究。在目前的電能表加工行業(yè)，自動化生產(chǎn)線技術(shù)已經(jīng)逐步走向普及和成熟，生產(chǎn)加工效率是5年前生產(chǎn)加工效率的幾十倍甚至更高，然而測試手段和效率卻未能跟上流水線生產(chǎn)的需要，已逐步成為加工流程中的一個瓶頸，DBCS900智能電能表自動化測試系統(tǒng)的誕生，正好解決了這一問題。

1 系統(tǒng)概述

1.1 初始概念

DBCS900智能電能表自動化測試系統(tǒng)旨在提高測試效率、解放人力資源、保障測試準確性。為了達到這一目的，通過采用精益研發(fā)理論和方法，進行研究計劃、客戶訪談、需求KJ，QFD表，最終確定系統(tǒng)的初始概念。表1為系統(tǒng)初始概念內(nèi)容。

下面針對業(yè)務(wù)功能模塊的各個功能進行簡要說明：

（1）檔案管理：對系統(tǒng)內(nèi)的各種靜態(tài)信息（項目檔案、測試用例管理、電能表檔案、輔助設(shè)備檔案等檔案信息）進行管理和維護。

（2）自動測試：自動測試部分又分為新建用例、方案配置、項目調(diào)度配置、執(zhí)行測試4個功能子項。新建用例即新建測試用例，測試用例是最小的功能模塊單元，若干的測試用例集合在一起形成測試方案。方案配置的過程即對測試用例任意選配的過程。項目調(diào)度配置是把已配置好的測試方案和被測電能表及輔助設(shè)備集合在一起的過程（如圖2所示）。自動測試即進入自動化項目測試界面，點擊“自動測試”按鈕，系統(tǒng)即可按照配置好的測試方案進行全自動測試。

（3）手動測試：手動測試包含手動組幀測試，手動單功能測試2個測試子項。手動組幀測試可測試報文手動一次性發(fā)送，也可循環(huán)不間斷發(fā)送。手動測試滿足用戶在實際測試過程中的慢測試需求，有利于針對測試問題的問題追蹤及分析，操作靈活性較大。

（4）異常處理：系統(tǒng)異常情況及報警，主要對系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的異常信息進行統(tǒng)計管理，方便用戶進行問題追溯、分析和問題解決。

（5）數(shù)據(jù)統(tǒng)計：對測試數(shù)據(jù)（通信報文、測試數(shù)據(jù)、測試結(jié)果、測試報告等）進行存儲和管理，使系統(tǒng)具有很高的歷史數(shù)據(jù)追溯性和數(shù)據(jù)處理能力，并為報表導(dǎo)出提供源數(shù)據(jù)。

1.3 測試功能簡介

DBCS900系統(tǒng)目前已經(jīng)實現(xiàn)了電能表6大測試功能，分別為參數(shù)設(shè)置與查詢、時區(qū)時段與費率切換、校時功能、電量凍結(jié)、電量結(jié)算、電能計量。下面簡要介紹一下這些功能：

（1）參數(shù)設(shè)置與查詢：主要指對電能表的基本參數(shù)的設(shè)置與查詢。

（2）時區(qū)時段與費率切換[3]：為配合分時電價政策調(diào)整，在某一時刻同時啟用新費率進行計量，電能表內(nèi)置兩套時區(qū)表、兩套日時段表，與之對應(yīng)的還有兩套時區(qū)表切換時間和兩套日時段表切換時間。兩套時區(qū)表、兩套日時段表可以任意編程，并可設(shè)定兩套時區(qū)表、兩套日時段表切換時間，定時在兩套時區(qū)表、兩套日時段表之間切換；全年最大可劃分為14個時區(qū)， 每套時段表內(nèi)最多有8 個日時段表，日時段數(shù)最大為14個，每個日時段可對應(yīng)相應(yīng)費率電價，電價費率可在尖、峰、平、谷四費率間任意切換（目前方案暫定4個費率），時段間隔應(yīng)不小于15 min， 且應(yīng)不小于電能表內(nèi)設(shè)定的需量周期。

（3）校時功能：校時功能主要分為普通校時和廣播校時2種，普通校時是指對單表進行校時的功能，廣播校時是指發(fā)送廣播命令，對多塊電表同時校時的功能。測試流程為根據(jù)測試用例設(shè)置校時時間后，立刻讀取電能表時間，核對設(shè)置的校時時間與讀取到的電能表時間是否一致。

（4）電量凍結(jié)：電量凍結(jié)主要指在設(shè)定或指定的某一個時間點對電能表電量底度進行記錄，并將該指定時間點的時間及相關(guān)參數(shù)進行記錄存儲。電量凍結(jié)包括：瞬時凍結(jié)、定時凍結(jié)、兩套時區(qū)表切換凍結(jié)、兩套時段表切換凍結(jié)、整點凍結(jié)和日凍結(jié)。

（5）電量結(jié)算：電量結(jié)算指在設(shè)定的時間周期內(nèi)，對表計相關(guān)電能量進行電能結(jié)算的功能。

（6）電能計量：指計量電能表正向、反向有功電能量和四象限無功電能量，并可以依據(jù)相關(guān)組合模式字設(shè)置組合有功和組合無功電能量的功能。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 通信可靠性

DBCS900系統(tǒng)在實際運行過程中需要不斷的處理多種不同類型的設(shè)備數(shù)據(jù)，如何保證這些設(shè)備安全、穩(wěn)定的在程序控制下有序工作，是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。經(jīng)過認真的分析研究，決定采用以下方式：

（1）串口服務(wù)器通信：為了保證通信實時性和可靠性，系統(tǒng)沒有采用直接使用串口和設(shè)備進行通信，而是采用工業(yè)級的16口串口服務(wù)器作為通信通道，提高了通信的效率和抗干擾能力。

（2） 數(shù)據(jù)重發(fā)機制： DBCS900系統(tǒng)在與設(shè)備通信過程中，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性，增加重發(fā)機制來提高抗干擾能力。如果存在在規(guī)定的時間內(nèi)數(shù)據(jù)交互失敗的情況，程序就會自動進入數(shù)據(jù)重發(fā)流程進行數(shù)據(jù)重發(fā)，如果3次數(shù)據(jù)重發(fā)仍然失敗，則視為本次通信失敗，系統(tǒng)將把失敗記錄存入數(shù)據(jù)庫中，并繼續(xù)進行下一個測試項目進行測試。

（3） 增加通信校驗：通信報文組幀過程中，在規(guī)約基本校驗基礎(chǔ)上又增加了CRC校驗?zāi)Ｊ剑M一步增加通信過程中的傳輸可靠性。

（4） 硬件抗干擾措施：系統(tǒng)運行所處的環(huán)境及設(shè)備對整個系統(tǒng)可靠性都會產(chǎn)生不同程度的影響，為了盡可能達到通信可靠，同時對通信線路（網(wǎng)線、9針串口線）、通信設(shè)備（串口服務(wù)器、電腦、輔助設(shè)備）等進行了各種抗干擾措施。

2.2 測試數(shù)據(jù)準確性判斷

系統(tǒng)對每一個功能子項的測試數(shù)據(jù)與基準裝置或者基準數(shù)據(jù)進行實時比對，并結(jié)合實際情況進行誤差校正，以求達到測試結(jié)果的準確性。為了盡可能地保證數(shù)據(jù)的準確性，首先通過第2.1節(jié)通信可靠性手段保證召測數(shù)據(jù)的可靠性和準確性，然后通過準確的解析算法保證解析數(shù)據(jù)的正確性，然后將解析后的數(shù)據(jù)與基準設(shè)備（如標準表、脈沖計量工裝等）進行比對，進而對測試數(shù)據(jù)進行判斷并得出結(jié)論。針對由多個小項組成功能測試項目，首先對各個子項進行數(shù)據(jù)比對，各個子項比對結(jié)論全部合格后才視為整個大項合格，否則該大項目為不合格。總之由于結(jié)論的判斷受多方面影響，系統(tǒng)在做好數(shù)據(jù)可靠性的同時，通過多種比對算法保證測試結(jié)果的準確性。

2.3 測試效率

由于系統(tǒng)測試的通信速率受到限制，目前電能表通信速率一般為1 200 b/s，2 400 b/s，9 600 b/s，通信速度比較低，對整個測試效率影響很大。為了提高測試效率，提高通信速度的方案顯然行不通，只能通過其他方式來提高測試效率。

經(jīng)過最終的分析研究確定下來2種方式進行測試效率優(yōu)化，一種方式通過多線程通信方式對多個設(shè)備進行并行測試來解決，另一種方式通過增加多個被測試設(shè)備，將測試方案分解為多個測試方案并行測試的方式來提高測試效率。目前這2種方式均應(yīng)用到測試系統(tǒng)中，用戶可結(jié)合實際測試情況自由選擇。

3 結(jié) 語

DBCS900電能表自動化測試系統(tǒng)經(jīng)過一年的試運行和持續(xù)改進，已成功代替了人工測試，它有效地提高了測試效率和測試準確性，解放了更多的人力資源和時間。隨著公司規(guī)模的不斷擴大，產(chǎn)品種類和測試項目的不斷增加，DBCS900電能表自動化系統(tǒng)在測試工作中將扮演越來越重要的角色，同時也面臨著越來越多的不足和問題，等待去繼續(xù)研究和完善。

參考文獻

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