電能計量設備智能倉儲庫房的建設研究

王永輝，申洪濤，孫 沖，吳宏波，耿建坡，史 輪

（國網河北省電力公司電力科學研究院，石家莊 050021）

1 概述

電能計量設備的集約化管理功能是將網省供電公司轄區范圍的電能計量設備集中到省級計量中心統一管理，減少人力和物力的重復浪費。

開展全省范圍的電能計量設備集約化管理，所涉及的電能計量設備主要包括單相智能電能表、三相智能電能表、用電信息采集終端、低壓電流互感器等，這些設備每年需要采購的數量都在100萬只以上，一些比較大的省份可能在200～300萬只，而且所有設備均需要進行計量誤差檢定和基本功能檢驗。對于數量如此大的電能計量設備的倉儲流轉，安裝前的檢驗，向基層單位配送，若單純依靠人工，工作量很大，也無法滿足日益增長的電力用戶的需求［1］。

上述問題，可以通過利用電能計量設備的自動化檢定、智能化倉儲系統，建設自動化檢定流水線和智能倉儲庫房來解決，達到提高電能計量設備的存儲和檢定的工作效率，滿足工作需求的目的。

2 智能倉儲庫房的倉儲管理

電能計量設備的到貨倉儲管理，包括對到貨后的計量設備入庫暫存，驗收合格后拆除包裝，裝入庫房物料存儲箱并入庫存儲，以及對庫房內存儲的計量設備開展檢定工作時指定計量設備進行檢定檢測出庫，檢定完成繼續入庫存儲，及檢定合格的計量設備的配送出庫等工作［2］。

庫房內暫存的設備和正式存儲的設備需要分別存放于不同區域，對未檢設備、檢定不合格設備和合格設備分區集中存放。通過對當代物流技術的研究，發現通過建設智能倉儲庫房，可實現上述管理目的。結合電能計量設備的倉儲管理需求，以及對具體業務流程的梳理，根據當代物流技術，開展智能倉儲庫房的技術方案和建設方法研究。

電能計量設備到貨后，其管理流程如圖1所示。

圖1 計量設備倉儲管理流程

3 智能倉儲庫房的結構設計

智能立體庫房的建設需要的基礎建筑應為獨立的單層建筑，層高不低于10 m，建筑面積根據存儲容量的需要而定，與主樓自動化檢定流水線所在的主體建筑相連，與主樓內布置的低壓電流互感器自動化檢定流水線、單相電能表自動化檢定流水線、三相電能表自動化檢定流水線、用電采集終端檢定流水線等進行連接，實現與各檢定流水線之間的貨物輸送［3－6］。

庫房為托盤庫和周轉箱庫組合方式，托盤庫主要存放紙箱包裝新表；周轉箱庫主要存待檢表、已檢合格表及已檢不合格表。庫房的整體結構設計如圖2所示。

圖2 智能倉儲庫房

3.1 庫房功能分區

該方案設計中智能倉儲庫房各功能分區及功能有以下幾方面。

3.1.1 入庫作業區

圖2中的A 區為入庫作業區，通過伸縮鏈板機連接庫房內的輸送線和配送車輛，紙箱包裝到貨的新表通過該區的機器人自動碼垛，再由自動化設備輸送至托盤存儲區進行貨物存儲。

3.1.2 出庫作業區

圖2中的B區為出庫作業區，設置2個出庫口，可實現多個出庫任務同時作業，根據配送任務需要，該區域實現周轉箱存儲區的合格在庫貨物出入并裝入配送車輛，開展配送業務的功能。

3.1.3 托盤存儲區

圖2中的C區為托盤存儲區，建設2條橫梁貨架和2臺托盤堆垛機，單個貨位可承載750kg的貨物，用于托盤貨物的存儲，包括紙箱包裝到貨的新表。

3.1.4 周轉箱存儲區

圖2中的D 區為周轉箱堆垛機，建設6條牛腿貨架和6臺周轉箱堆垛機，單個貨位可承載重量大于100kg，可存放5只裝滿貨物的120型周轉箱或者3只200型周轉箱，用于存儲計量中心拆包后待檢的表計或者檢驗完成待向外配送的表計。

3.1.5 拆包作業區

圖2中的E 區為拆包作業區，建設4個人工拆包工位，可容納8個工人同時進行拆包作業，用于將抽檢合格的紙箱包裝表計進行拆包作業，拆成單只的無包裝裸表。

3.1.6 自動裝箱區

圖2中的F區為自動裝箱區，建設4臺三維坐標機械手，用于將經過人工拆包作業的無包裝裸表自動裝入周轉箱，并將表計信息與周轉箱進行綁定。完成裝箱的表計送至周轉箱存儲區進行存儲，等待自動化檢定流水線的檢定作業。

3.2 接駁方式

庫房采用了鋼平臺平層對接的模式，在每條流水線對應的樓層，通過輸送線與流水線直接相連，通過周裝箱庫的堆垛機將存儲設備輸送至對應樓層的輸送線，與流水線接駁。

4 智能倉儲庫房的主要設備

a.堆垛機：實現貨物的自動出入存儲位動作，以及與主樓貨物輸送系統的物品輸送接駁。

b.工業機器人：實現托盤上紙箱的自動拆碼垛工作。

c.輸送系統：實現周轉箱及托盤出入庫輸送功能。

d.信息自動識別系統：配置射頻（RFID）識別系統，實現到貨新表、待配送表計和周轉箱信息的自動識別功能。

e.自動裝箱機器人：完成裸表自動裝入周轉箱功能。

f.拆疊盤系統：實現2種規格周轉箱及托盤的自動拆疊盤功能。

g.自動化庫房與各層流水線通過輸送線進行平層對接，通過堆垛機向各樓層輸送線輸送電能計量設備。

5 智能倉儲庫房的整體功能

該智能倉儲庫房為托盤庫和周轉箱庫組合方式，根據電能計量設備的不同存儲需求，劃分為2種倉儲模式。到貨后暫存的貨物存儲于托盤庫，通過貨物原包裝碼托盤的方式進行存儲；驗收合格后，正式接收的貨物存入周轉箱庫，貨物拆除原包裝后，裝入統一尺寸的周轉箱內進行長期存儲。

新到貨紙箱包裝表計通過輸送線自動輸送到機器人自動拆碼垛作業區進行碼垛作業，碼好垛的新表將在托盤庫內暫存，等待抽檢。

抽檢合格的到貨新表自動拆垛后輸送到拆包作區進行紙箱拆包作業。

完成拆包作業后的祼表進入自動裝周轉箱作業，完成裝箱后的周轉箱自動疊垛進入周轉箱庫暫存。

庫房的鋼平臺設計有2～5層的結構，分別有輸送設備與有2～5層室內自動檢定線的輸送設備相連接，以保證庫區與檢定區輸送設備無縫對接。

根據有2～5層檢定流水線對庫區存儲計量設備的需要，智能倉儲系統能夠自動優化庫區內的計量設備的存儲位置，做到同一類設備存儲位置的集中放置，優化設備搬運輸送流程，提高設備輸送、存儲效率。建設自動裝車輸送設備，盡量減少人工搬運的過程。

6 智能倉儲庫房的技術特點

倉儲庫房實現了計量中心電能計量設備的智能立體倉儲管理，從紙箱包裝新表到貨，至到貨表計入庫，紙箱碼垛，拆包入周轉箱，周轉箱裝載表計信息綁定，表計信息管理，周轉箱表計存儲管理，存儲表計與各自動化檢定流水線的流轉，表計出庫，報廢／返廠表計回庫等流程均做了定義，實現了表計的全過程倉儲管理。

6.1 自動化程度高

配置堆垛機、拆碼垛機器人、自動輸送線、自動拆疊盤機、信息識別系統（RFID 和條碼）等實現計量器具出入庫全自動化作業；配置全自動電表輸送線和自動裝箱機器人實現表計自動輸送和裝箱；配置自動輸送線實現倉儲系統與檢定流水線直接的無縫接駁；采用皮帶紙箱回收線自動對紙箱進行自動輸送集中回收；全程信息自動跟蹤、采集處理等。

實現了庫房內所有作業流程的自動化作業，自動化程度高，所有的自動化作業環節均有至少兩個通道的自動化設備，實現了自動化作業的互為備用功能，即實現了自動化作業，又保證了作業環節的可靠性，保證了整個倉儲庫房流程的穩定可靠運行。

6.2 采用智能機器人實現到貨表計的自動拆碼托盤作業

在智能倉儲庫房中，對于到貨接收的紙箱包裝設備，需要碼放在標準尺寸的托盤上，送入托盤庫進行貨物暫存；暫存貨物經過驗收合格后，需要自托盤庫送出，整垛貨物拆做單箱，送至人工拆包作業區進行作業。

若數個設備廠家貨物同時到貨，或者拆包作業需求貨物數量較大，拆碼垛作業工作量巨大。

在倉儲系統中，通過采用2臺六軸機器人，實現拆碼垛作業流程，其流程布局如圖3所示。

圖3 自動拆碼垛作業區

通過合理的布置機器人和輸送線的安裝位置，實現2臺智能機器人對2個作業流程的合理分配，實現同時拆或碼托盤作業，也可以一個拆垛一個碼垛，實現該作業流程的設備互為備用，提高設備的利用率，保證作業流程的可靠運行。

拆碼作業區設置了人工糾錯位，對自動拆碼垛過程中由于到貨包裝破損或方向錯誤造成的碼垛不規范的問題就行人工糾錯處理。

6.3 多種表計智能分配自動裝箱

到貨后的表計設備驗收合格后，需要經過人工拆包作業后裝入周轉箱，送入周轉箱存儲區進行存儲。庫房內存儲表計包括單相電能表、三相電能表、采集終端以及低壓電流互感器，這些設備拆包后需要裝入庫房內存儲使用周轉箱內，此項作業通過4臺裝箱機器人實現，其流程布局如圖4所示。

圖4 自動裝箱作業區

系統中建設適用于不同表計的裸表托盤，拆包后的單只裸表放入托盤中，通過裸表輸送線送至自動裝箱機器人工作位，等待機器人作業。由于表計種類較多，裝箱機器人進行了表計抓取夾具的自動更換功能。作業過程中，智能倉儲系統管理軟件根據拆包作業的業務量，對4臺機器人進行自動配置，4條裝箱分支即可進行不同表計的裝箱作業，也可實現一條分支在不同的時段通過換夾具進行不同表計的裝箱作業，作業流程的適應性和智能化程度較高，提高了裝箱作業的工作效率。

6.4 與自動化檢定流水線采用平層對接模式

智能倉儲庫房除了用于電能計量設備的存儲外，還需要實現所存儲設備與計量中心各自動化檢定流水線之間的輸送和交互。在該方案中此項功能通過平層對接的方式實現，在庫房與主樓的接駁位置建設鋼平臺及鋪設在鋼平臺上的輸送線，通過貨架堆垛機將庫房內的存儲設備送至對應樓層的輸送線，經過輸送線和接駁口將設備送至自動化檢定流水線，檢定完成的設備通過同樣的方式再將設備送回至庫房。

傳統的方式是依靠提升機向各樓層提升和輸送設備，可同時向不同的樓層輸送和接受不同的設備，同一個動作也可由不同的自動化設備實現，保證了作業流程的設備互備性，此種方式更加穩定可靠，作業方式也更加靈活多變，其缺點是建設成本較高，所需設備較多，建設周期較長。

7 結束語

以上介紹了用于電能計量設備存儲的智能立體庫房的基本功能，涵蓋了電能計量設備倉儲所需要的新品到貨暫存入庫、設備抽檢、抽檢后整批接收或退貨、到貨設備待檢存儲、計量設備信息掃描、檢驗合格后存儲待配送、不合格設備返回配送入庫等所有的計量設備存儲所需要的所有流程，所有的作業流程均既能做到自動化和智能，又通過作業自動化設備的相互備用實現了作業流程的穩定可靠。建成的智能倉儲庫房業務流程完善，自動化和智能化程度高，具有一定的技術優勢。

［1］章鹿華，王思彤，胡涵清.應用于計量器具集約化管理的智能倉儲系統設計與實現［J］.物流技術：裝備版，2012（2）：39－44.

［2］龍貴山，劉 磊，劉 穎，等.電能表全自動化檢定及智能倉儲一體化系統研究［J］.貴州電力技術，2011（7）：31－35.

［3］DL／T 448－2000，電能計量裝置技術管理規程［S］.

［4］JJG 596－1999，電子式電能表檢定規程［S］.

［5］JJG 1021－2007，電力互感器檢定規程［S］.

［6］JBT 9018－1999，有軌巷道式高層貨架倉庫設計規范［S］.