一種新型電能表自動(dòng)化檢驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

【摘 要】傳統(tǒng)的電能表檢驗(yàn)存在著許多的弊端，采用新型電能表自動(dòng)化檢驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)電能表生產(chǎn)來說有著重要的意義。本文闡述了一種新型的電能表自動(dòng)檢驗(yàn)的檢驗(yàn)系統(tǒng)和方法，使用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程操作與自動(dòng)化控制技術(shù)，達(dá)到電能表自動(dòng)化檢驗(yàn)的目的，大大減少了工作人員的數(shù)量，并提高了試驗(yàn)的效率和檢驗(yàn)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】電能表；自動(dòng)化檢驗(yàn)；遠(yuǎn)程控制；設(shè)計(jì)

0.引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，電能使用的要求越來越高，電能表作為保障國(guó)家和人民利益的工具使用廣泛。但是在傳統(tǒng)的電能表檢驗(yàn)方法中，不僅需要大量的人力，而且檢驗(yàn)效果得不到提高，影響了檢驗(yàn)工作的進(jìn)行。因此如何采取新型的電能表自動(dòng)化檢驗(yàn)系統(tǒng)成為了工作人員需要解決的問題。下面就此進(jìn)行討論分析。

1.總體設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)模擬圖如圖1所示。

圖1中的系統(tǒng)，控制主體計(jì)算機(jī)基于Windows操作平臺(tái)，通過RS232轉(zhuǎn)485接口，對(duì)恒溫恒濕室及檢驗(yàn)裝置的運(yùn)行進(jìn)行統(tǒng)一控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢驗(yàn)。遠(yuǎn)程上位機(jī)包含移動(dòng)手持終端或電腦，透過互聯(lián)網(wǎng)對(duì)現(xiàn)時(shí)被控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)行遠(yuǎn)程控制和實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)不受地域限制的移動(dòng)監(jiān)控。

2.自動(dòng)檢驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

自動(dòng)檢驗(yàn)系統(tǒng)包括三個(gè)子系統(tǒng)：異常狀態(tài)自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)控溫。其軟件框架結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.1主應(yīng)用程序

主應(yīng)用程序在設(shè)計(jì)時(shí)采用觀察者（Observer）模式對(duì)恒溫室和校驗(yàn)裝置之間進(jìn)行同步，通過一個(gè)服務(wù)層提供必要的注冊(cè)和撤銷服務(wù)，以及與下層模塊間的雙向通訊。主程序以輪詢的方式對(duì)恒溫室進(jìn)行采樣，采樣周期由系統(tǒng)提供的高精度定時(shí)器進(jìn)行控制。采樣后由服務(wù)層向所有注冊(cè)的接收模塊推送數(shù)據(jù)變更消息，接收模塊則對(duì)消息進(jìn)行響應(yīng)，如果需要進(jìn)一步通過電能表進(jìn)行動(dòng)作，則調(diào)用相應(yīng)控制模塊進(jìn)行動(dòng)作。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用要求，校驗(yàn)裝置亦可向應(yīng)用推送數(shù)據(jù)消息，該數(shù)據(jù)仍然經(jīng)由服務(wù)層分發(fā)給注冊(cè)的接收模塊，并可根據(jù)數(shù)據(jù)變化進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作。

2.2協(xié)議封裝及通訊模塊

用來實(shí)現(xiàn)報(bào)文封裝及串口和網(wǎng)絡(luò)雙向通訊的底層支撐環(huán)境，它獨(dú)立于具體的應(yīng)用，可以由任何需要的模塊進(jìn)行調(diào)用。

2.3恒溫室（采樣及控制）模塊

根據(jù)恒溫室通訊協(xié)議編寫協(xié)議模塊，用來處理與恒溫室之間的通訊。為了便于調(diào)試，將模塊單獨(dú)封裝到獨(dú)立的應(yīng)用中進(jìn)行模塊功能性測(cè)試。借助RS232串口分析工具協(xié)助測(cè)試，監(jiān)測(cè)及分析通訊報(bào)文，確保不同類型的報(bào)文通訊正常。本模塊與下述的裝置通訊模塊共用部分代碼。

2.4校驗(yàn)裝置（控制）模塊

根據(jù)電能表校驗(yàn)裝置通訊協(xié)議編寫協(xié)議模塊，用來處理與裝置之間的通訊。為了便于調(diào)試，將模塊單獨(dú)封裝到獨(dú)立的應(yīng)用中進(jìn)行功能性測(cè)試。以串口分析工具協(xié)助測(cè)試，監(jiān)測(cè)及分析通訊報(bào)文，確保裝置與電腦主機(jī)之間的報(bào)文通訊正常。本模塊與前述的恒溫室通訊模塊共用部分代碼。

2.5數(shù)據(jù)庫(kù)模塊

用來記錄詳細(xì)的采樣數(shù)據(jù)及控制數(shù)據(jù)，以及系統(tǒng)運(yùn)行所必須的配置參數(shù)，軟件可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，以適應(yīng)不同的運(yùn)行環(huán)境。模塊采用數(shù)據(jù)庫(kù)自有的API以Native方式高效地直接操縱數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

借助強(qiáng)大的互聯(lián)網(wǎng)，以遠(yuǎn)程網(wǎng)頁(yè)界面的形式查看設(shè)備運(yùn)行的狀況，無需安裝其他工具。有網(wǎng)絡(luò)遍布的區(qū)域就可隨時(shí)查看，相對(duì)于把試驗(yàn)隨身攜帶，隨時(shí)查看。采用長(zhǎng)連接Socket方式確保數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送，數(shù)據(jù)報(bào)文帶有校驗(yàn)和（MD5），保證數(shù)據(jù)的完整性。遠(yuǎn)程模塊同時(shí)提供主動(dòng)連接（客戶）和被動(dòng)連接（服務(wù)）模式，可以跨越鏈路上存在單個(gè)防火墻的網(wǎng)絡(luò)。運(yùn)用Wireshark進(jìn)行抓包分析，確保報(bào)文格式及內(nèi)容正確無誤。遠(yuǎn)程連接模塊負(fù)責(zé)建立和維護(hù)連接，當(dāng)發(fā)生連接中斷時(shí)，會(huì)自動(dòng)重新嘗試建立連接，并將相關(guān)操作記錄入日志中備查。

3.1網(wǎng)絡(luò)安全

采用VPN技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理。對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)視采用分帳號(hào)按權(quán)限方式管理，安全可靠。由于數(shù)據(jù)可能經(jīng)由Internet進(jìn)行傳輸，因此需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，我們采用的是VPN加密通道的方式，讓網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)通過加密通道進(jìn)行傳輸。

在進(jìn)行遠(yuǎn)程控制時(shí)需要經(jīng)過兩步來建立連接：

3.1.1建立加密通道

用VPN撥號(hào)軟件在客戶端向VPN服務(wù)器（位于實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)）發(fā)起VPN撥號(hào)，然后經(jīng)過身份認(rèn)證后，建立一條由客戶端到實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)的VPN加密通道。

3.1.2進(jìn)行正常連接

用普通方式與服務(wù)端建立連接。由于VPN通道已經(jīng)建立，整個(gè)連接過程也同樣受到了加密保護(hù)，在此之后的所有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，也都會(huì)經(jīng)過VPN加密通道進(jìn)行，從而保證了數(shù)據(jù)的安全。

3.2異常狀況保護(hù)

上位機(jī)可通過網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，可進(jìn)行方案的調(diào)整；對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)的異常狀況能實(shí)施四級(jí)保護(hù)措施，為設(shè)備的安全運(yùn)行提供保障。

（1）設(shè)備自保護(hù)。

（2）上位機(jī)自動(dòng)保護(hù)，同時(shí)按以下方式提醒：警鈴報(bào)警；短信提醒。

（3）遠(yuǎn)程手動(dòng)保護(hù)，兩種方式任選：通過遠(yuǎn)程上位機(jī)保護(hù)；通過手持移動(dòng)終端保護(hù)。

（4）現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)保護(hù)。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，上文探討了關(guān)于電能表自動(dòng)檢驗(yàn)與無人值守的運(yùn)作方式，在我國(guó)電能表檢測(cè)方面是一種新的嘗試，對(duì)減少檢測(cè)人員和提高電能表的檢測(cè)質(zhì)量有著重要的幫助作用，值得我們對(duì)其進(jìn)行研究和推廣應(yīng)用，必定可以更好地提升試驗(yàn)?zāi)芰瓦\(yùn)營(yíng)水平，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

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