拆回智能電能表自動(dòng)分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王巳騰， 楊建， 鄭文博， 薩初日拉， 柳玉鑾， 陳亮

(1. 國網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司 電力科學(xué)研究院， 呼和浩特 010000；2. 福建網(wǎng)能科技開發(fā)有限責(zé)任公司， 福州 350003)

0 引言

我國電能表需強(qiáng)制檢定，計(jì)量的權(quán)威性受到其準(zhǔn)確度的直接影響。在計(jì)量電能表方面，電能表檢定裝置是對(duì)電能表的準(zhǔn)確度進(jìn)行精確高效測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)裝置，在檢定過程中傳統(tǒng)方式已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代的智能化和標(biāo)準(zhǔn)化的需求。隨著電能表檢定技術(shù)的發(fā)展，不同地區(qū)拆回表處理業(yè)務(wù)存在不同程度的差異，電能表的相關(guān)管理環(huán)節(jié)(包括拆回管理、分揀檢測(cè)和處置)由于缺少標(biāo)準(zhǔn)化的工作流程，已經(jīng)難以滿足不斷增加的集中返回拆回表計(jì)的處理需求，更加需要在分揀檢測(cè)工作中運(yùn)用自動(dòng)化手段和工具，提高拆回表分揀檢測(cè)效率，并在此基礎(chǔ)上提高管理、監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)、分析故障現(xiàn)象的能力，為全壽命周期內(nèi)電能表閉環(huán)的實(shí)現(xiàn)提供依據(jù)[1]。

1 需求分析

作為主要標(biāo)準(zhǔn)器具的一種，電能表檢定裝置是電能表量值傳遞與溯源實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，其主要功能在于電能表檢定，電能表技術(shù)的快速發(fā)展促進(jìn)了智能電能表的廣泛使用，顯著的增加了表計(jì)檢定量工作量，需滿足不同場(chǎng)合對(duì)電能表的計(jì)量需求。在實(shí)際應(yīng)用中電能表在多種情況下均需重新進(jìn)行檢測(cè)(包括檢定線體、用戶退表等)，并需對(duì)應(yīng)用后的偏差進(jìn)行檢測(cè)，針對(duì)大量退回智能電能表，如何提高檢測(cè)效率及處置質(zhì)量成為研究的重點(diǎn)之一，傳統(tǒng)以人工檢測(cè)為主的方式已經(jīng)難以滿足需求，不僅消耗大量的人力資源還易出錯(cuò)[2]。

本文針對(duì)拆回智能電能表的分揀過程進(jìn)行了研究，完成了自動(dòng)化分揀流水線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該分揀處理系統(tǒng)結(jié)合省級(jí)計(jì)量中心MDS系統(tǒng)及營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，對(duì)拆同電能表系統(tǒng)同收處理流程進(jìn)行完善，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和整合，從而使對(duì)拆同電能表的檢測(cè)效率得以顯著提高，對(duì)電能表分揀業(yè)務(wù)流程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，優(yōu)化分揀各環(huán)節(jié)業(yè)務(wù)應(yīng)用功能，使分揀檢測(cè)數(shù)據(jù)同生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)的有效連接得以實(shí)現(xiàn)，使拆回電能表分揀體系更加高效可靠。

2 拆回電能表自動(dòng)化分揀系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

通過拆回電能表分揀業(yè)務(wù)流程的構(gòu)建，使計(jì)量生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)同營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用間的溝通通道得以有效建立，對(duì)計(jì)量生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)進(jìn)行研究，通過分揀檢測(cè)裝置接口的設(shè)置實(shí)現(xiàn)差異化檢測(cè)硬件的接入，從而為自動(dòng)化分揀手段提供支撐；在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化分揀業(yè)務(wù)流程的制定，分揀業(yè)務(wù)工作模式的設(shè)計(jì)則以實(shí)際分揀能力配置情況為依據(jù)，使其能夠有效滿足各地實(shí)際分揀需求，并針對(duì)拆回電能表，在MDS上對(duì)分揀業(yè)務(wù)各環(huán)節(jié)功能進(jìn)行研發(fā)和應(yīng)用，使拆回電能表分揀工作能夠得以高效完成。分揀系統(tǒng)及分揀裝置整體所要實(shí)現(xiàn)的功能包括：進(jìn)一步完善拆回電能表工作的管理體系(包括分揀、檢測(cè)及報(bào)廢等環(huán)節(jié))、管理制度及流程，明確崗位職責(zé)，以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化管理，提升管理拆回電能表的信息化程度、及安全性和可靠性[3]。具體電能表自動(dòng)化分揀的功能如下：

(1) 拆回管理功能，主要負(fù)責(zé)拆回電能表信息的接收(從營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng))，針對(duì)待分流電能表完成清單接收及查詢等環(huán)節(jié)。

(2) 分選與檢測(cè)功能，主要負(fù)責(zé)：下發(fā)、分選電能表信息，制定、下發(fā)、查詢分揀檢測(cè)任務(wù)，以及上傳、分選、查詢檢測(cè)結(jié)果。

(3) 分揀處置功能，在確認(rèn)電能表資產(chǎn)狀態(tài)的基礎(chǔ)上，完成分揀后處置工作環(huán)節(jié)的開展。以電能表的資產(chǎn)狀態(tài)為依據(jù)完成不同的處置流程，具體過程為：首先確資產(chǎn)狀態(tài)確認(rèn)，分揀檢測(cè)的設(shè)備信息及檢測(cè)結(jié)果(包括故障檢測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)勘查結(jié)果)在MDS中進(jìn)行展示，MDS據(jù)此自動(dòng)完成輔助處置建議的提供，在此基礎(chǔ)上操作人員完成電能表(單個(gè)或批量)的資產(chǎn)狀態(tài)(待校驗(yàn)、待修理、待賠付、待報(bào)廢)確認(rèn)工作，對(duì)倒閉供應(yīng)商進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)其的增刪改和查詢功能，對(duì)已倒閉供應(yīng)商列表進(jìn)行維護(hù)；對(duì)于檢測(cè)到的已淘汰型號(hào)，對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的增刪改，維護(hù)淘汰型號(hào)列表；針對(duì)接收返廠維修返回電能表，根據(jù)表計(jì)資產(chǎn)編號(hào)及到貨批次信息及規(guī)格發(fā)起檢定任務(wù)；對(duì)待維修電能表執(zhí)行返廠流程，在對(duì)賠付返回表計(jì)規(guī)格進(jìn)行錄入的同時(shí)為新品預(yù)留資產(chǎn)號(hào)段；在接收賠付返回電能表時(shí)，其數(shù)量需同賠付出庫數(shù)嚴(yán)格對(duì)應(yīng)，并在系統(tǒng)內(nèi)變更原資產(chǎn)狀態(tài)為已賠付；到貨登記環(huán)節(jié)根據(jù)更換到貨的新表信息實(shí)現(xiàn)新的到貨批次信息的生成，并直接發(fā)起全檢任務(wù)；由省計(jì)量中心受理市、縣公司發(fā)起報(bào)廢申請(qǐng)，并對(duì)待報(bào)廢電能表進(jìn)行技術(shù)鑒定，根據(jù)鑒定結(jié)果設(shè)置電能表狀態(tài)(已報(bào)廢)；在營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)通過接口同步更新拆回電能表資產(chǎn)狀態(tài)[4]。

(4) 統(tǒng)計(jì)分析功能

統(tǒng)計(jì)已分揀及未分揀拆回電能表數(shù)量，統(tǒng)計(jì)分析拆回電能表的工作量，并以多種方式(棒圖、餅圖、表格等)對(duì)數(shù)據(jù)分布進(jìn)行展示，對(duì)電能表總量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(按日月年)等；統(tǒng)計(jì)分析待處置拆回電能表工作量，需對(duì)電能表總量、待校驗(yàn)表總量、待維修表總量、待賠付拆表總量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在此基礎(chǔ)上計(jì)算出各狀態(tài)數(shù)量占總量的百分比；統(tǒng)計(jì)分析已處置拆回電能表工作量，需對(duì)已報(bào)廢表總量、已維修表總量、已賠付表總量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算各狀態(tài)數(shù)量占總量的百分比，自動(dòng)化分揀系統(tǒng)支持多個(gè)維度的查詢統(tǒng)計(jì)(包括按拆回時(shí)間/類型、供電單位、設(shè)備類別、分揀時(shí)間、檢測(cè)結(jié)論等)，并以多種方式(棒圖、餅圖、表格等)對(duì)數(shù)據(jù)分布進(jìn)行展示[5]。

3 自動(dòng)化分揀系統(tǒng)架構(gòu)與流程設(shè)計(jì)

系統(tǒng)物理架構(gòu)具體如圖1所示。

圖1 自動(dòng)化分揀系統(tǒng)物理架構(gòu)

拆回分揀具體業(yè)務(wù)流程為：市縣公司通過人工完成對(duì)外觀的分揀過程，在此基礎(chǔ)上對(duì)電能表做進(jìn)一步的分揀，對(duì)于分揀合格的表計(jì)，需做返修處理的情況包括存在時(shí)鐘超差風(fēng)險(xiǎn)、表殼存在無法清洗的污損、電池失壓，除此之外的問題需等待進(jìn)一步檢定；分揀結(jié)果為不合格的表計(jì)，需對(duì)報(bào)廢的必要性進(jìn)行判斷，對(duì)于表質(zhì)量引起的不合格則不做報(bào)廢處理，直接退庫至省中心，并由其做進(jìn)一步抽樣核查后對(duì)核查結(jié)果一致的完成返廠更換環(huán)節(jié)，核查結(jié)果不一致的則重新返回市縣公司做進(jìn)一步處理。對(duì)于非產(chǎn)品質(zhì)量原因、供應(yīng)商已倒閉(類型或品規(guī)已淘汰)、表齡超過6年、損毀表的情況則需執(zhí)行報(bào)廢處理，省中心接收到報(bào)廢申請(qǐng)并作出鑒定后，則報(bào)廢處置工作由市縣公司完成。流程圖如圖2所示[6]。

4 拆回電能表自動(dòng)化分揀的實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)劃分為3個(gè)過程：首先在人工檢定臺(tái)上完成初步分揀，篩選出外觀不合格的表，外觀合格的電能表則進(jìn)入自動(dòng)分選環(huán)節(jié)，完成將不同的電能表按照廠家及規(guī)格的分離過程，接下來電能表各參數(shù)則需通過分揀環(huán)節(jié)完成檢測(cè)過程，最終對(duì)完成分揀的電能表進(jìn)行入庫管理。電能表經(jīng)過單、三相電能表線體檢測(cè)環(huán)節(jié)后，系統(tǒng)將對(duì)電能表進(jìn)行劃分：合格電能表及小合格電能表，并將其分別置于對(duì)應(yīng)電能表暫存區(qū)，將特殊形式的機(jī)器人抓手設(shè)置在上下料區(qū)域內(nèi)，能夠?qū)蜗嗉叭嘀悄茈娔鼙磉M(jìn)行抓取，根據(jù)合格表和小合格表的類型，機(jī)器人上下料系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行分別裝箱，同時(shí)機(jī)械手能夠在對(duì)應(yīng)表箱內(nèi)分選電能表(根據(jù)小同廠牌、小同規(guī)格)，機(jī)器人取放電能表速度需滿足自動(dòng)化分揀系統(tǒng)要求，通過對(duì)機(jī)器人的重復(fù)定位誤差進(jìn)行設(shè)置(不超過 0.2毫米)即可實(shí)現(xiàn)。此外自動(dòng)化分揀系統(tǒng)還具備相應(yīng)的應(yīng)急保護(hù)措施，以有效應(yīng)對(duì)停電出現(xiàn)掉表、定位失效等情況。對(duì)己完成檢測(cè)的表根據(jù)周轉(zhuǎn)箱箱號(hào)完成裝箱，同時(shí)在無質(zhì)量表緩存區(qū)存放無質(zhì)量問題電能表，緩存達(dá)到一箱的量后，將箱體的編號(hào)通過RFID射頻識(shí)別技術(shù)識(shí)別各種小同規(guī)格條碼，從而實(shí)現(xiàn)同電能表編號(hào)的對(duì)應(yīng)，完成資產(chǎn)綁定及裝箱過程，然后在電能表周轉(zhuǎn)箱檢定線體上放置裝箱的電能表傳輸至庫房，為便于后期的查詢及管理，同時(shí)在數(shù)據(jù)庫中上傳數(shù)據(jù)[7]。

圖2 拆回分揀業(yè)務(wù)流程

電能表自動(dòng)化分揀系統(tǒng)以分揀測(cè)試與全檢測(cè)試為核心，為使分揀項(xiàng)目的全面性及測(cè)試完整性得以有效實(shí)現(xiàn)，對(duì)電能表進(jìn)行獨(dú)立加電測(cè)試，將測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)源(獨(dú)立設(shè)置電壓、電流回路及紅外通訊測(cè)試回路)配置于分揀檢測(cè)系統(tǒng)各表位上，從而使不同表位間在測(cè)試過程中互不影響，通過計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)檢測(cè)功能進(jìn)行自動(dòng)控制，進(jìn)而使分揀測(cè)試與全檢測(cè)試項(xiàng)目得以快速高效的完成。并以現(xiàn)有電能表故障發(fā)生率大小為依據(jù)進(jìn)行核查分揀測(cè)試項(xiàng)目，即將高發(fā)性故障放在首位，以此類推測(cè)試其他故障，在本地?cái)?shù)據(jù)庫保存全部測(cè)試數(shù)據(jù)，同時(shí)將結(jié)論上傳至省計(jì)量中心。通過人工在計(jì)算機(jī)上操作分揀系統(tǒng)完成對(duì)已發(fā)現(xiàn)問題檢測(cè)項(xiàng)的優(yōu)先考慮，問題項(xiàng)檢測(cè)判定為合格后繼續(xù)進(jìn)行其他方案，不合格則根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行處理。

為使電能表繼續(xù)使用的可靠性得以進(jìn)一步提高，需以JJG596—1999/2012等相關(guān)規(guī)程要求為依據(jù)完成嚴(yán)格測(cè)試(全檢測(cè)試項(xiàng)目)。為確保檢測(cè)過程中的檢定效率，系統(tǒng)自動(dòng)跳過已檢測(cè)的內(nèi)容，采用三表位方式對(duì)單相電能表進(jìn)行分揀檢測(cè)(包括單相測(cè)試源三套)，采用兩表位方式對(duì)三相電能表進(jìn)行分揀檢測(cè)(含三相測(cè)試源兩套)，由同一采用觸摸屏顯示器的計(jì)算機(jī)對(duì)單相和三相測(cè)試裝置的操作進(jìn)行控制，人機(jī)交互性較好、簡單、易操作，進(jìn)行測(cè)試時(shí)只需操作人員對(duì)相應(yīng)按鍵根據(jù)提示快速觸摸即可，測(cè)試結(jié)果在測(cè)試結(jié)束后會(huì)自動(dòng)呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)顯示界面上[8]。

5 總結(jié)

本文以拆回電能表分揀目標(biāo)為依據(jù)，針對(duì)拆回智能電能表的分揀過程進(jìn)行了研究，完成了自動(dòng)化檢定流水線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)和業(yè)務(wù)流程及功能進(jìn)行闡述，使工作流程的標(biāo)準(zhǔn)化程度提升，提高對(duì)從供電局退回的智能電能表的檢定效率和質(zhì)量，通過人工輔助對(duì)外觀情況進(jìn)行分揀，對(duì)用電信息采集終端的多種型式的表型進(jìn)行檢定，主要包括兼容單相及三相電能表、不能上線表型等，通過優(yōu)化分揀過程，使自動(dòng)化分揀系統(tǒng)模塊化、自動(dòng)化效果得以更大程度的發(fā)揮，從而增加了檢定產(chǎn)量使檢定效率得以提高。拆回電能表自動(dòng)化分揀系統(tǒng)進(jìn)一步完善了相關(guān)工作的管理體系，包括分揀、檢測(cè)、賠付、維修及報(bào)廢等，為分揀、檢測(cè)電能表及故障原因分析等工作打下良好的基礎(chǔ)，電能表全壽命周期閉環(huán)管理的形成提供支撐。