一種新型電能表自動化檢驗系統的設計

【摘 要】傳統的電能表檢驗存在著許多的弊端，采用新型電能表自動化檢驗系統對電能表生產來說有著重要的意義。本文闡述了一種新型的電能表自動檢驗的檢驗系統和方法，使用計算機遠程操作與自動化控制技術，達到電能表自動化檢驗的目的，大大減少了工作人員的數量，并提高了試驗的效率和檢驗質量。

【關鍵詞】電能表；自動化檢驗；遠程控制；設計

0.引言

隨著我國經濟的不斷增長，電能使用的要求越來越高，電能表作為保障國家和人民利益的工具使用廣泛。但是在傳統的電能表檢驗方法中，不僅需要大量的人力，而且檢驗效果得不到提高，影響了檢驗工作的進行。因此如何采取新型的電能表自動化檢驗系統成為了工作人員需要解決的問題。下面就此進行討論分析。

1.總體設計

整個系統模擬圖如圖1所示。

圖1中的系統，控制主體計算機基于Windows操作平臺，通過RS232轉485接口，對恒溫恒濕室及檢驗裝置的運行進行統一控制，實現自動檢驗。遠程上位機包含移動手持終端或電腦，透過互聯網對現時被控設備運行狀態實行遠程控制和實時遠程監控監視，實現不受地域限制的移動監控。

2.自動檢驗系統的設計

自動檢驗系統包括三個子系統：異常狀態自動報警、自動測量和自動控溫。其軟件框架結構如圖2所示。

2.1主應用程序

主應用程序在設計時采用觀察者（Observer）模式對恒溫室和校驗裝置之間進行同步，通過一個服務層提供必要的注冊和撤銷服務，以及與下層模塊間的雙向通訊。主程序以輪詢的方式對恒溫室進行采樣，采樣周期由系統提供的高精度定時器進行控制。采樣后由服務層向所有注冊的接收模塊推送數據變更消息，接收模塊則對消息進行響應，如果需要進一步通過電能表進行動作，則調用相應控制模塊進行動作。根據實際應用要求，校驗裝置亦可向應用推送數據消息，該數據仍然經由服務層分發給注冊的接收模塊，并可根據數據變化進行相應動作。

2.2協議封裝及通訊模塊

用來實現報文封裝及串口和網絡雙向通訊的底層支撐環境，它獨立于具體的應用，可以由任何需要的模塊進行調用。

2.3恒溫室（采樣及控制）模塊

根據恒溫室通訊協議編寫協議模塊，用來處理與恒溫室之間的通訊。為了便于調試，將模塊單獨封裝到獨立的應用中進行模塊功能性測試。借助RS232串口分析工具協助測試，監測及分析通訊報文，確保不同類型的報文通訊正常。本模塊與下述的裝置通訊模塊共用部分代碼。

2.4校驗裝置（控制）模塊

根據電能表校驗裝置通訊協議編寫協議模塊，用來處理與裝置之間的通訊。為了便于調試，將模塊單獨封裝到獨立的應用中進行功能性測試。以串口分析工具協助測試，監測及分析通訊報文，確保裝置與電腦主機之間的報文通訊正常。本模塊與前述的恒溫室通訊模塊共用部分代碼。

2.5數據庫模塊

用來記錄詳細的采樣數據及控制數據，以及系統運行所必須的配置參數，軟件可以根據實際需求進行參數調整，以適應不同的運行環境。模塊采用數據庫自有的API以Native方式高效地直接操縱數據庫。

3.遠程控制系統的設計

借助強大的互聯網，以遠程網頁界面的形式查看設備運行的狀況，無需安裝其他工具。有網絡遍布的區域就可隨時查看，相對于把試驗隨身攜帶，隨時查看。采用長連接Socket方式確保數據實時傳送，數據報文帶有校驗和（MD5），保證數據的完整性。遠程模塊同時提供主動連接（客戶）和被動連接（服務）模式，可以跨越鏈路上存在單個防火墻的網絡。運用Wireshark進行抓包分析，確保報文格式及內容正確無誤。遠程連接模塊負責建立和維護連接，當發生連接中斷時，會自動重新嘗試建立連接，并將相關操作記錄入日志中備查。

3.1網絡安全

采用VPN技術對網絡數據進行加密處理。對遠程監視采用分帳號按權限方式管理，安全可靠。由于數據可能經由Internet進行傳輸，因此需要對數據進行加密處理，我們采用的是VPN加密通道的方式，讓網絡通訊數據通過加密通道進行傳輸。

在進行遠程控制時需要經過兩步來建立連接：

3.1.1建立加密通道

用VPN撥號軟件在客戶端向VPN服務器（位于實驗室網絡）發起VPN撥號，然后經過身份認證后，建立一條由客戶端到實驗室網絡的VPN加密通道。

3.1.2進行正常連接

用普通方式與服務端建立連接。由于VPN通道已經建立，整個連接過程也同樣受到了加密保護，在此之后的所有網絡數據，也都會經過VPN加密通道進行，從而保證了數據的安全。

3.2異常狀況保護

上位機可通過網絡，實時監視設備運行的狀態，可進行方案的調整；對系統運行出現的異常狀況能實施四級保護措施，為設備的安全運行提供保障。

（1）設備自保護。

（2）上位機自動保護，同時按以下方式提醒：警鈴報警；短信提醒。

（3）遠程手動保護，兩種方式任選：通過遠程上位機保護；通過手持移動終端保護。

（4）現場手動保護。

4.結語

綜上所述，上文探討了關于電能表自動檢驗與無人值守的運作方式，在我國電能表檢測方面是一種新的嘗試，對減少檢測人員和提高電能表的檢測質量有著重要的幫助作用，值得我們對其進行研究和推廣應用，必定可以更好地提升試驗能力和運營水平，創造更多的經濟和社會效益。

【參考文獻】

[1]劉鷹，翟峰，岑煒，等.一種新型智能電能表自動檢測裝置設計[J].自動化與儀表，2011.

[2]郭昕嬪.智能電能表全自動校驗系統設計與應用[D].大連理工大學，2012.