單相電表的智能自動(dòng)化檢測(cè)流水線系統(tǒng)研究

李野++滕永興++曹?chē)?guó)瑞

摘 要：針對(duì)目前國(guó)內(nèi)單相電能表檢測(cè)流水線效率較低、多數(shù)工序仍采用手工操作、勞動(dòng)強(qiáng)度較高的特點(diǎn)，該文研究了一種單相電能表智能自動(dòng)化檢測(cè)流水線系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了單相電能表的自動(dòng)上下料、傳輸、定位、接拆線、外觀檢測(cè)、耐壓檢測(cè)、智能分揀、粘貼合格證、加裝封印和裝箱等操作，提高了系統(tǒng)的工作效率，解決了電能表大規(guī)模檢測(cè)的難題。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的重復(fù)性和穩(wěn)定性試驗(yàn)，表明系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，檢測(cè)準(zhǔn)確率高，具有很大的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：電能表 自動(dòng)檢測(cè) 流水線 專(zhuān)家系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）10（c）-0088-02

電能表作為電能計(jì)量的關(guān)鍵性設(shè)備，是供電企業(yè)與用電客戶之間進(jìn)行電能的公平交易和電費(fèi)結(jié)算最為重要的依據(jù)[1-2]。電能表是否能夠客觀、準(zhǔn)確的計(jì)量，關(guān)乎到廣大供電企業(yè)和用電用戶的切身利益。因此，隨著技術(shù)的發(fā)展，各個(gè)電力企業(yè)相繼建成了各類(lèi)新型的電能表自動(dòng)檢測(cè)流水線[3-4]。整個(gè)檢測(cè)過(guò)程由計(jì)算機(jī)控制，配合輸入輸出流水線，檢測(cè)工作效率顯著提高，大大降低了檢測(cè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，徹底改變了傳統(tǒng)電能表檢測(cè)作業(yè)模式[5]。但是，已建成的流水線系統(tǒng)大多處于試驗(yàn)階段，智能化程度較低，大多沒(méi)有一套完備的故障診斷和故障解決機(jī)制，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，將后造成不可估量的損失和影響。

該文研究的單相電能表的智能自動(dòng)化檢測(cè)流水線系統(tǒng)具備故障自診斷機(jī)制。該流水線結(jié)合專(zhuān)家系統(tǒng)管理平臺(tái)，對(duì)整個(gè)檢測(cè)流水線系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)控，及時(shí)給出故障診斷和解決機(jī)制，防止檢測(cè)流水線系統(tǒng)出現(xiàn)故障而造成的損失和危害。隨著本系統(tǒng)的廣泛推廣，將全面克服電能表檢測(cè)流水線效益低下、故障防御機(jī)制差等技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)流水線故障診斷和故障自愈能力，促進(jìn)電能表檢測(cè)行業(yè)技術(shù)升級(jí)。

1 系統(tǒng)功能需求

單相電能表的智能檢測(cè)流水線系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)單相電能表自動(dòng)化上下表、接拆線、檢測(cè)、分揀、物流輸送等作業(yè)，并可在一個(gè)整體系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)外觀檢查、耐壓、功耗、誤差、加封、貼標(biāo)等多個(gè)功能項(xiàng)目試驗(yàn)的流水作業(yè)。具體的功能如下：

（1）主輸送線：由直線輸送段、頂升橫移單元及作為輸送載體的工件托盤(pán)組成，實(shí)現(xiàn)兼容三種采集終端的工件托盤(pán)供送、回送、倉(cāng)儲(chǔ)、拆碼盤(pán)的全自動(dòng)輸送回收。

（2）工件托盤(pán)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)：設(shè)計(jì)了三層工件托盤(pán)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)指定工件托盤(pán)的調(diào)用和存儲(chǔ)。

（3）外觀檢查單元：兼容各種型式規(guī)范不同的單相電能表產(chǎn)品的檢測(cè)，完成終端外觀的拍照、銘牌檢查、條碼檢查、指示燈檢查、液晶顯示檢測(cè)等功能。

4）檢測(cè)裝置拆檢線單元：實(shí)現(xiàn)多行程對(duì)接檢測(cè)裝置根據(jù)被檢產(chǎn)品類(lèi)型驅(qū)動(dòng)，用與電能表檢測(cè)端子對(duì)應(yīng)側(cè)的壓接裝置進(jìn)行對(duì)接的功能。

（5）多合一終端檢測(cè)裝置：通過(guò)模擬主站、遠(yuǎn)程信道和本地信道，建立了一套適用于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的模擬架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)單相電能表性能和功能測(cè)試。

（6）基于專(zhuān)家系統(tǒng)的故障自愈機(jī)制：結(jié)合各類(lèi)檢測(cè)傳感器，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò)專(zhuān)家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)和自診斷機(jī)制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的故障定位和故障診斷，并給出相應(yīng)的應(yīng)答機(jī)制，提高整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的可靠性和自愈能力。

2 系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

本流水線系統(tǒng)的硬件部分主要由輸送系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)四大部分組成。硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的整體軟件要做到流程順暢和智能化管理，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)任務(wù)下達(dá)、檢測(cè)輸送控制、檢測(cè)裝置管理、檢測(cè)流程設(shè)置、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、上傳和事后統(tǒng)計(jì)分析等功能。系統(tǒng)的軟件流程圖如圖2所示：

2.3 系統(tǒng)的故障自診斷機(jī)制設(shè)計(jì)

本單相電能表的智能自動(dòng)化流水線檢測(cè)系統(tǒng)的故障診斷機(jī)制通過(guò)構(gòu)建專(zhuān)家系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。專(zhuān)家系統(tǒng)是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，其內(nèi)部含有大量的某個(gè)領(lǐng)域?qū)＜宜降闹R(shí)與經(jīng)驗(yàn)，能夠利用人類(lèi)專(zhuān)家的知識(shí)和解決問(wèn)題的方法來(lái)處理該領(lǐng)域問(wèn)題。針對(duì)本流水線系統(tǒng)建立的專(zhuān)家系統(tǒng)由知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、解釋機(jī)制和統(tǒng)計(jì)分析模塊組成。整個(gè)專(zhuān)家系統(tǒng)的運(yùn)作結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

3 系統(tǒng)的檢測(cè)原理及試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 基本原理

計(jì)量誤差一般采用的工作原理為標(biāo)準(zhǔn)表法。標(biāo)準(zhǔn)表法是指將標(biāo)準(zhǔn)電能表檢測(cè)的電能與被檢測(cè)電能表測(cè)定的電能進(jìn)行比較，確定被檢測(cè)電能表的相對(duì)誤差。檢測(cè)方法一般采用高頻脈沖數(shù)預(yù)置法，在標(biāo)準(zhǔn)表和被檢表都在連續(xù)運(yùn)行的情況下，記錄標(biāo)準(zhǔn)表輸出N 個(gè)低頻脈沖時(shí)輸出的高頻脈沖數(shù)m，作為實(shí)測(cè)高頻脈沖數(shù)，再與算定（或預(yù)置）的高頻脈沖數(shù)相比較，計(jì)算被檢測(cè)表的相對(duì)誤差。計(jì)算公式如公式（1）所示：

（1）

其中，為標(biāo)準(zhǔn)表或檢測(cè)裝置的已定系統(tǒng)誤差（%），不需要更正時(shí)記為0；m為實(shí)測(cè)高頻脈沖數(shù)；m0為算定的高頻脈沖數(shù)。

本單相電能表的智能自動(dòng)化檢測(cè)流水線系統(tǒng)按照準(zhǔn)確度0.1級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，單套檢測(cè)裝置批量輸出相同標(biāo)準(zhǔn)源對(duì)應(yīng)不同的表位，開(kāi)展電能表的批量測(cè)試。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

本項(xiàng)目按照計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范對(duì)整個(gè)自動(dòng)化流水線系統(tǒng)的各個(gè)檢測(cè)裝置做了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，以其中的一套數(shù)據(jù)進(jìn)行說(shuō)明，結(jié)果如下所示。

3.2.1 穩(wěn)定性測(cè)試

裝置的穩(wěn)定性反映了計(jì)量特性隨時(shí)間恒定的能力，不僅與計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器本身有關(guān)，還與其主要配套設(shè)備在內(nèi)的測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性有關(guān)。通常的做法是選用一臺(tái)穩(wěn)定性較好的被測(cè)電能表，在規(guī)定的時(shí)間間隔之內(nèi)測(cè)量，通過(guò)測(cè)量結(jié)果的一致程度來(lái)進(jìn)行判斷該裝置的穩(wěn)定性。對(duì)功率因數(shù)為1.0和0.5的單相表進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)試試驗(yàn)，測(cè)試的結(jié)果如圖4所示

由試驗(yàn)結(jié)果表明，裝置的穩(wěn)定性指標(biāo)均小于裝置最大的允許誤差絕對(duì)值（功率因數(shù)為1的允許誤差線如圖中藍(lán)色虛線所示，功率因數(shù)為0.5的允許誤差線如圖中紅色虛線所示），滿足要求。

3.2.2 重復(fù)性測(cè)試

裝置的重復(fù)性測(cè)試反映了多次測(cè)量，所得結(jié)果的一致性，通常用測(cè)量結(jié)果的分散性來(lái)定量表示，即用單次測(cè)量結(jié)果的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差Si 來(lái)表示。在功率因數(shù)1.0和0.5時(shí)，分別確定基本誤差，為確保所得到的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差具有足夠的可靠性，應(yīng)在相同條件下重復(fù)測(cè)量次數(shù)不少于10次。重復(fù)性測(cè)試的試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

由試驗(yàn)結(jié)果表明，裝置的重復(fù)性滿足指標(biāo)要求，即絕對(duì)值均小于0.1。

4 結(jié)論

該文研究的單相電能表的智能自動(dòng)化檢測(cè)流水線系統(tǒng)目前已經(jīng)投入使用，通過(guò)實(shí)踐運(yùn)行情況表明，系統(tǒng)運(yùn)行較穩(wěn)定，智能化程度較高，設(shè)備的故障率較低，最終檢測(cè)的電能表準(zhǔn)確度高，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益好，為今后大規(guī)模的投產(chǎn)使用奠定了一定的基礎(chǔ)。

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