電能計量器具智能化直配管理新模式與成套設備設計與實現(xiàn)

章鹿華，丁恒春，徐占河，胡涵清，徐　劍

（1.國網(wǎng)冀北電力有限公司，北京　100053；2.北京工業(yè)大學，北京　100124；3.普華訊光（北京）科技有限公司，北京　100160）

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電能計量器具智能化直配管理新模式與成套設備設計與實現(xiàn)

章鹿華1，丁恒春1，徐占河1，胡涵清2，徐劍3

（1.國網(wǎng)冀北電力有限公司，北京100053；2.北京工業(yè)大學，北京100124；3.普華訊光（北京）科技有限公司，北京100160）

以國家電網(wǎng)公司省級計量中心試點建設為依托，結合冀北地區(qū)實際特點和需求，將“智能化、自動化、信息化”管控手段拓展至電能計量器具“集檢統(tǒng)配”全業(yè)務流程中，制定統(tǒng)一直配庫房建設標準，基于現(xiàn)代物流技術和自動化技術設計研發(fā)應用大容量RFID識別通道機、一體化工作站等成套直配點庫房倉儲設備，創(chuàng)新建立電能計量器具支配管理新模式，重塑庫房管理業(yè)務流程，實現(xiàn)庫存狀態(tài)全景展示、存儲環(huán)境實時監(jiān)控、庫存預警業(yè)務聯(lián)動、配送在途全程監(jiān)控等全景庫房配送監(jiān)控，打到“整體式授權、自動化檢定、智能化倉儲、物流化配送”的目標，減少資產(chǎn)流轉過程中的人為干預，有效提升計量資產(chǎn)流轉效率并降低差錯率，提高計量管理工作的實時性和準確性。

直配點管理；電能計量器具；集檢統(tǒng)配

1　引言

近年來，國家電網(wǎng)公司大規(guī)模安裝應用智能電能表，加快推進采集系統(tǒng)建設，對計量工作管理的質量效率提出了更高要求。國網(wǎng)系統(tǒng)現(xiàn)有的計量管理模式，生產(chǎn)和倉儲設施建設差異大，統(tǒng)一配送范圍受限，資源相對分散，工作效率較低，運營成本較高，難以滿足智能電能表快速推廣應用的需求。同時為了滿足計量器具全壽命周期的集約化管理的要求，計量器具的“統(tǒng)一配送”成為新的計量管理業(yè)務，新業(yè)務帶來的不僅是管理規(guī)范、業(yè)務流程的調整，更對基礎設施、信息系統(tǒng)和新技術推廣提出了更高的要求。正是在這個背景下，冀北電力有限公司結合自身實際，在服務區(qū)域內創(chuàng)新建立電能計量器具的專屬物流配送體系，提升計量管理整體工作水平，率先全面完成國家電網(wǎng)公司省級計量中心試點建設任務。

冀北電力有限公司按照“業(yè)務集約化、管理專業(yè)化、機構扁平化”的思路，通過管理變革和流程再造建立智能化直配管理新模式，一是統(tǒng)籌規(guī)劃，在營業(yè)區(qū)內合理布局直配點庫房。制定統(tǒng)一的技術標準，按照“先試點、后推廣”的原則，穩(wěn)步推進市縣公司直配點庫房升級改造。二是以科技創(chuàng)新為驅動，攻克復雜環(huán)境下RFID的批量識別技術難題，成功研發(fā)大容量RFID識別通道機，結合研制的一體化工作站、自動（半自動）堆高車等設備，有效降低了設備存取過程的人工勞動強度，提升了工作效率。三是按照“按需申請、分級管理、二級緩存、跨區(qū)共享”的原則，將直配點庫房管理與計量生產(chǎn)調度平臺、營銷業(yè)務應用系統(tǒng)完美融合，以“中心零庫存、地市有緩存”為目標，重塑業(yè)務流程，實現(xiàn)了計量資產(chǎn)“存儲與流轉”的精益化管理。四是集RFID識別、視頻監(jiān)控、GPS定位、線路優(yōu)化等技術于一體，通過環(huán)境監(jiān)測、庫存預警、車輛監(jiān)控，實現(xiàn)了基于數(shù)字地圖的全景庫房和配送過程監(jiān)控。

2　業(yè)務現(xiàn)狀與問題

冀北電力有限公司所轄市縣公司的電能計量資產(chǎn)在庫房內大多采用“成箱堆垛”方式儲存，個別公司具有少量的立體貨架或流利架、密集柜，人工利用掃描槍采集計量資產(chǎn)條形碼信息，上傳至營銷業(yè)務應用系統(tǒng)進行管理。這種成排成列儲存箱的“成箱堆垛”存放方式，由于堆垛高度受到限制，儲位動態(tài)管理難度大，庫房資產(chǎn)有效存儲容量大大降低。目前地市公司倉儲面積在100-600m2不等，儲存容量為5-10萬只電能表，縣級公司倉儲容量在2-8千只電能表。有的公司沒有固定庫房，資產(chǎn)存放隨意性非常大。主要問題包括：

（1）智能電能表儲存不符合要求。儲存環(huán)境干燥、通風等條件不符合標準規(guī)定，為提高儲存容量“成垛堆放”高度超過5箱。

（2）智能電能表出入庫管理精益化程度低。僅采用條碼技術，未能充分利用電子標簽采用批量識別技術進行資產(chǎn)管理。目前，部分資產(chǎn)的入庫仍根據(jù)供應商提供的條碼光盤錄入，出庫則根據(jù)校表明細，數(shù)據(jù)準確性、可靠性差。

（3）庫存實物資產(chǎn)存取工作效率低。計量實物資產(chǎn)在庫房的存取工作均由人工操作完成，勞動強度大，工作效率低，容易出現(xiàn)差錯。經(jīng)常出現(xiàn)庫存實物管理與信息系統(tǒng)資產(chǎn)維護不同步現(xiàn)象。

（4）庫存報廢實物資產(chǎn)的鑒定、處理周期過長，造成庫房有效儲存容量減小，嚴重影響合格計量資產(chǎn)的有序流轉。

3　統(tǒng)一直配庫房建設標準

（1）功能區(qū)域設計標準化。原則上將庫房劃分為存儲區(qū)和作業(yè)區(qū)兩大功能區(qū)域，面積大于100m2或其結構適宜的庫房，可采用隔斷物理隔離存儲區(qū)和作業(yè)區(qū)。

存儲區(qū)主要有立體貨架區(qū)和托盤存放區(qū)，采用條形碼技術，依據(jù)計量生產(chǎn)調度平臺的信息編碼規(guī)則，按資產(chǎn)類型和狀態(tài)實現(xiàn)庫區(qū)儲位上電能表、互感器、采集終端等的動態(tài)管理。

作業(yè)區(qū)主要有操作區(qū)、設備掃描區(qū)和搬運、堆高設備存放區(qū)。

（2）設備配置標準化。制定了大容量RFID識別通道機、一體化工作站、自動（半自動）堆高車、立體貨架4種設備，以及庫房環(huán)境溫濕度和視頻監(jiān)控等的技術標準，確保直配點庫房業(yè)務有序開展和設備安全。

庫房作業(yè)區(qū)配置槍機視頻監(jiān)控和LED顯示屏設備，存儲區(qū)配置云臺視頻監(jiān)控設備，庫房配置環(huán)境溫濕度監(jiān)控設備，其中面積大于150m2的庫房存儲區(qū)配置2臺云臺監(jiān)控。庫房主要設備標準配置如圖1所示。

圖1　庫房主要設備標準配置圖

4　研制應用特色庫管設備

4.1大容量RFID識別通道機

針對復雜環(huán)境下計量設備電子標簽的大批量識別問題，研制大容量RFID快速識別裝置，是提升直配庫房出入庫工作效率、降低勞動強度的主要措施之一。首先箱體采用封閉式剛性結構，增強抗外界磁場干擾能力；其次利用箱體內部射頻識別空腔效應，同時通過傳動模塊驅動和控制天線位置和角度，解決直線遮擋電子標簽的識讀問題；三是通過優(yōu)化過濾算法，有效剔除非法數(shù)據(jù)。一托盤360只電能表+30個周轉箱+1個托盤共422個電子標簽的識別時間僅需10min，節(jié)省了電能表拆搬時間，提高了出入庫效率，降低了勞動強度。大容量RFID識別通道機實物如圖2所示。

圖2　大容量RFID識別通道機

4.2一體化工作站

充分利用有限空間，解決庫房信息設備分散、安裝布線凌亂等問題，集成工控機、硬盤錄像機、手持機、溫濕度傳感器、路由器、打印機等設備研制一體化工作站，集中實現(xiàn)設備出入庫管理、業(yè)務單據(jù)管理、視頻和溫濕度監(jiān)控等功能，為直配點庫房的信息化管理提供整體解決方案。一體化工作站主要功能體現(xiàn)在以下五個方面：（1）建立、維護本地數(shù)據(jù)庫，與營銷業(yè)務應用系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互；（2）接收存儲通道機掃描的表計信息數(shù)據(jù)；（3）同步傳輸手持機采集的設備儲位信息；（4）存儲和調用視頻和溫濕度監(jiān)控數(shù)據(jù)；（5）配置庫房LED顯示屏輸出信息。

5　重塑庫房管理業(yè)務流程

電能計量器具的統(tǒng)一配送模式，由以前的“省計量中心à地市公司à縣公司”轉變?yōu)椤笆∮嬃恐行抹さ厥校h）公司”的直配管理模式，強化了對計量資產(chǎn)“存儲與流轉”環(huán)節(jié)的精益化管理：一是壓縮了計量配送管理層級，實現(xiàn)“扁平化”配送管理；二是直配點庫房作為省中心庫房的緩存庫存在，對公司計量資產(chǎn)進行供需平衡；三是各直配點庫房實現(xiàn)資源共享，方便跨區(qū)調撥，提高應急處置能力。

通過計量生產(chǎn)調度平臺、營銷業(yè)務應用系統(tǒng)與庫房軟件之間接口程序的開發(fā)應用，實現(xiàn)了業(yè)務數(shù)據(jù)在各系統(tǒng)之間的無縫連接，重塑的業(yè)務流程主要包括配送入庫、配送出庫、儲位變更、業(yè)擴出庫等。

6　實現(xiàn)全景庫房配送監(jiān)控

6.1庫存狀態(tài)全景展示

直配點庫房全面應用RFID識別、GPS定位等物聯(lián)網(wǎng)技術，將直配點庫房業(yè)務管理與計量生產(chǎn)調度平臺和營銷業(yè)務應用系統(tǒng)完美融合，依托計量生產(chǎn)調度平臺實現(xiàn)對每個直配點庫存情況的有效監(jiān)控，并將直配點庫房的倉儲信息（包括各類設備的庫存數(shù)量、狀態(tài)等）和視頻信息有效整合，建立全景庫房展示平臺，方便工作人員及時、準確、直觀地對直配點進行管理和監(jiān)控，實現(xiàn)庫存狀態(tài)信息的高度共享、直觀展示，為“集檢統(tǒng)配”工作有序開展提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

通過全景庫房可查看各直配點庫房的地理位置信息和基本情況（如圖3所示）；通過庫房燈光圖標變化可直觀跟蹤各庫房的庫存預警情況，實現(xiàn)對每個庫房的庫存監(jiān)控、庫位監(jiān)控和庫齡監(jiān)控等。

依據(jù)全景庫房，管理人員可從整體上把握計量資產(chǎn)的分布情況，第一時間了解各直配點的庫存情況，以此制定檢定、配送計劃，并可根據(jù)實際情況合理進行計量資產(chǎn)的跨區(qū)調撥，確保計量資產(chǎn)流轉及時到位，不再出現(xiàn)此處“堆積如山”，彼處卻“彈盡糧絕”的現(xiàn)象。

圖3　直配點庫房基本情況監(jiān)控圖

6.2存儲環(huán)境實時監(jiān)控

計量設備的庫房管理是計量資產(chǎn)全壽命周期管理的重要環(huán)節(jié)之一，直配點庫房嚴格按照計量設備的存儲、運行要求進行設計和建設，對每個庫房實施全維度視頻和溫濕度監(jiān)控。

一是各庫房分別設置作業(yè)區(qū)和存儲區(qū)視頻監(jiān)控，監(jiān)控數(shù)據(jù)本地存儲30天，計量生產(chǎn)調度平臺可隨時調取各庫房的實時或者歷史視頻。二是各庫房設置溫濕度傳感器，每15min將溫濕度數(shù)據(jù)傳送至計量生產(chǎn)調度平臺，形成各庫房溫濕度監(jiān)控曲線，一旦溫濕度超標，系統(tǒng)立即報警。視頻和溫濕度監(jiān)控如圖4所示。

圖4　視頻和溫濕度監(jiān)控圖

6.3庫存預警業(yè)務聯(lián)動

直配點庫房建立了基于低庫存、超周期等多維度的庫存預警機制，通過實時庫存統(tǒng)計分析和邊界閥值進行風險預警判斷，有效提升直配點庫房管理水平。

分類設置庫存預警：一是設置設備庫存數(shù)量預警，達到預警值自動觸發(fā)并發(fā)出預警信息（黃色：低庫存），提醒啟動緊急配送流程，確保不影響現(xiàn)場工作；二是設置庫存周期預警，按月統(tǒng)計庫存周期，達到預警值自動觸發(fā)并發(fā)出預警信息（紅色：超周期），提醒對超過檢定有效期的計量器具進行重新檢定。

6.4配送在途全程監(jiān)控

為配送車輛配備GPS全球定位系統(tǒng)，結合線路優(yōu)化引擎和算法自動生成最優(yōu)配送線路，依托計量生產(chǎn)調度平臺實時監(jiān)控車輛狀態(tài)，更有效掌控資產(chǎn)流轉情況，保障配送的準確性和及時性?；贕IS的配送在途監(jiān)控如圖5所示。

圖5　基于GIS的配送在途監(jiān)控圖

7　結論

冀北電力有限公司按照“智能化、自動化、信息化”的要求開展電能計量器具智能化直配點建設工作，通過研發(fā)并合理配置計量資產(chǎn)存放貨架、自動或半自動存取設備、RFID物聯(lián)網(wǎng)識別或定位傳感器等設備對現(xiàn)有庫房進行升級改造，改善了計量資產(chǎn)存放環(huán)境條件，減少資產(chǎn)流轉過程中的人為干預，提升公司計量管理整體水平，主要創(chuàng)新成果包括：

（1）提出并建成標準化直配點庫房。一是統(tǒng)一庫房建設標準，統(tǒng)籌規(guī)劃庫房功能區(qū)域和設備配置，建立庫容核算模型，形成標準化直配點庫房建設方案；二是重塑庫房管理業(yè)務流程，形成“按需申請、分級管理、二級緩存、跨區(qū)共享”的計量資產(chǎn)流轉體系，減少人為干預，提高工作效率，提升計量管理水平。

（2）特色庫房管理設備研發(fā)與應用。開展技術創(chuàng)新，著力解決制約庫房高效運轉的突出問題，一是研發(fā)大容量RFID識別通道機，攻克復雜環(huán)境下表計批量識別技術難題；二是研制一體化工作站，充分利用有限空間，實現(xiàn)直配點庫房集中信息化管理。

（3）直配點庫房全景全程集中監(jiān)控。將直配點庫房業(yè)務管理與計量生產(chǎn)調度平臺和營銷業(yè)務應用系統(tǒng)完美融合，對53個直配點庫房進行集中管理，實現(xiàn)庫存狀態(tài)、存儲環(huán)境、庫存預警、配送全程等多維度數(shù)據(jù)的高度共享和直觀展示，為“集檢統(tǒng)配”工作開展提供有力數(shù)據(jù)支撐。

New Management Mode and Outfit Equipment Design and Realization in Intelligent Direct Distribution of Electricity Measuring Devices

Zhang Luhua1，Ding Hengchun1，Xu Zhanhe1，Hu Hanging2，Xu Jian3
（1. State Grid Jibei Power Co.， Ltd.， Beijing 100053； 2. Beijing University of Technology， Beijing 100124；3.Powersmart （Beijing） Technology Co.， Ltd.， Beijing 100160， China）

In this paper， relying on the pilot construction of the state grid province level econometric center and in view of the practicalcharacteristics and demand of the Jibei region， we extended the intelligent， automatic and information- based management system to thewhole operational process of the electricity measuring devices， formulated a uniform direct distribution warehouse construction standard，anddesigned the outfit equipment for the direct distribution warehouse based on modern logistics technologies and automation technologies.

direct distribution point management； electricity measuring device； collection， inspection， scheduling and distribution

TM73

A

1005-152X（2016）01-0152-04

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.01.040

2015-10-14

章鹿華（1980-），碩士，高級工程師，研究方向：電能計器具自動化檢定、智能化倉儲相關技術。