電力營銷抄表核算自動化及智能系統設計

高媛 李直 劉單華 曹有霞 何清源

摘? 要：傳統核算系統的自動化與智能化能力較弱，導致系統的可靠性和響應能力與預設標準之間存在較大的偏差，這對開發設計電力營銷抄表核算自動化及智能系統提出了更高的要求。在硬件設計方面，重新選擇了可編程邏輯器，并優化其硬件配置。在軟件設計方面，結合系統的原有特點，設置自動化抄表模式，設計系統的智能化核算功能，加強系統的自動化及智能化處理能力。實驗結果表明，設計系統響應時長比傳統系統更短，證實了文章設計的系統自動化及智能化效果更好。

關鍵詞：電力營銷抄表;自動化;智能化;核算系統

中圖分類號：TP277;TP391? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）24-0153-03

Design of Automation and Intelligent System for Electric Power Marketing Meter Reading and Accounting

GAO Yuan，LI Zhi，LIU Danhua，CAO Youxia，HE Qingyuan

（Marketing Service Center of State Grid Anhui Electric Power Co.，Ltd.，Hefei? 230088，China）

Abstract：The traditional accounting system is weak in performance for automation and intelligence，which leads to a great deviation between the reliability and response ability of the system and the preset standard. It puts forward the higher requirement for developing and designing automation and intelligent system for electric power marketing meter reading and accounting. In the aspect of hardware design，the programmable logic controller is reselected and its hardware configuration is optimized. In the aspect of software design，combined with the original characteristics of the system，the automatic meter reading mode is set，the intelligent accounting function of the system is designed，and the automation and intelligent processing ability of the system is strengthened. The experimental results show that the response time of the designed system is lower than that of the traditional system，which verifies that the automation and intelligent effect of the designed system is better.

Keywords：electric power marketing meter reading;automation;intelligence;accounting system

0? 引? 言

無論是工業生產還是人們的日常生活，均離不開對電力的使用。隨著國家科技實力的不斷提升、社會經濟水平的不斷提高，各行各業以及人們的日常生活對于電力的需求越來越大，因此電能供應越來越復雜[1]。電力營銷企業中的傳統電力營銷抄表核算系統，通過設置智能化控制程序，實現對電表電量的抄送與核算，但其應用效果還有待加強[2]。因此亟需研究一個全新的電力營銷抄表核算自動化及智能系統，從應用效果、適應能力以及反應速度等方面對系統進行優化。

1? 設計電力營銷抄表核算自動化及智能系統硬件

可編程邏輯器簡稱為FPGA，目前無論是在工業生產還是在人們的日常生活中，各個行業和領域對該設備的利用率都是非常高的。當前市場上常見的FPGA包括XC9500、Virtex、Spartan以及CoolRunner。其中Spartan系列具有容量適宜、成本低廉的特點，因此選擇該型號的FPGA替代傳統系統中的可編程邏輯器[3]。已知FPGA的程序不提供掉電保護功能，因此需要用外接FLASH芯片保存對應的配置程序代碼，并重新加載FPGA的加電啟動，圖1為應用FPGA時，Master Serial/SPI配置模式的硬件設計[4]。

通過100 Ω的電阻，將SW3的后端與+3.3 V FPGA相連;通過1 kΩ的電阻，將SW3的前端與FPGA_M0和FPGA_M1管腳相連，并將它們與地線連接。當SW3處于閉合狀態、斷開狀態時，FPGA_M1端能夠保持高電平和低電平狀態。以此實現對抄表核算系統的硬件優化設計[5]。

2? 設計電力營銷抄表核算自動化及智能系統軟件

2.1? 設置自動化抄表模式

當前系統在執行抄表核算任務時，通過分組編號、名稱、管理單位、責任人以及抄表段信息等數據，獲取抄表對象和基本用電數據，因此按照各個信息段的相關特性，對抄表段進行分組歸類管理，建立更高一級的大抄表段，即采用特定格式對用戶信息進行編號，保證編號唯一性的同時，設置一個自動化抄表規則。根據用戶所在城市，取當地單位編號后兩位作為第一字段，然后將單位后四位編號作為地區劃分字段，若地區屬于縣級單位則用“00”補齊，后四位則按照城區中的居住地進行順序劃分[6]。新增一個自動化抄表計劃制定隊列，每月1號，系統自動對上個月抄表統計結果發起工單。此時要求抄表計劃的抄表段滿足當前月份所對應的周期月，即每月和單月的抄表計劃由單月抄表計劃自動發起，每月和雙月的抄表計劃由雙月抄表計劃自動發起，如圖2所示。

根據自動抄表計劃制定數據準備隊列清單，準備成功時自動保存待處理隊列數據，準備失敗時將工作環節發送至數據準備環節，由負責人做出相應處理，實現系統的自動化核算[7]。

2.2? 設計系統的智能化核算功能

利用示數校驗庫提供智能校驗規則，對新增或維護數據進行結果驗證，只有通過該驗證環節的規則，才具有系統核算效用。具體流程如圖3所示。

而在電力營銷抄表核算過程中，數據應用的維度不同，因此數據類型也各不相同。結合自適應與一體化的設計思路，將系統的數據分類設置為兩個模塊，分別為結構化數據模塊和非結構化數據模塊。其中結構化數據模塊中包含元數據、業務數據、流程數據和編碼數據等內容;非結構化數據模塊中包含文件數據[8]。非結構化數據從模塊中包含文件數據、接收處理自動化統計結果，并根據示數校驗庫的規則進行智能化校驗工作，然后對未能通過校驗的數據進行保存。而通過校驗的抄表數據將會被自動上傳到電費計算單元中，以智能化手段計算電費。當計算結果存在差錯時，將失敗用戶的計算數據分離出來，形成獨立的抄表計劃，并將該計劃傳遞給人工核算提示界面，如圖4所示。

當計算全部通過時，系統會將電量電費隊列數據傳遞至電量電費審核單元[9]。電費審核單元增加營銷中集中電量電費審核隊列，根據電量電費審核庫的規則，自動審核計算結果，并對未通過審核的數據進行保存，同時生成異常工單，自動傳遞至人工電費審核界面，依靠人工處理存在較大問題的數據。從而實現對電力營銷抄表核算系統的自動化及智能化設計[10]。

3? 實驗研究

為驗證本設計系統的實際應用效果，設計了對比實驗，測試此次設計的抄表核算系統，與傳統設計下的抄表核算系統之間的差異性。為進一步細化系統應用效果，從可靠性、可維護性、相應實施性三個角度比較不同系統之間的差異。

3.1? 可靠性測試

實驗測試的第一階段，隨機選擇一片區域作為實驗測試對象，分別采用兩個系統，對該區域中的用戶用電量，執行7×24 h的抄表核算任務，表1中的測試結果，為系統可靠性測試結果。

由表1顯示的測試結果可知，此次設計的核算系統，在面對7×24 h的抄表核算任務時，預警效果和恢復效果均滿足設計要求，且系統在執行核算任務時并沒有出現崩潰現象。可見此次設計的核算系統可靠性更高。

3.2? 可維護性測試

實驗測試的第三階段，以同一測試對象為例，在不影響系統其他部分的情況下，分別測試文中系統和傳統系統在出現故障時，修改現有系統功能后，系統是否可以維持正常工作狀態。圖5為兩個系統出現故障前、出現故障后以及維修完畢后的運行效果。

由圖5顯示的測試結果可知，在系統運行的前60 min，由于兩個系統均存在故障問題，因此系統的工作指標非常不穩定。當系統運行時間超過60 min后，兩個系統的工作指標瞬時下降至0.85以下，此時開始維修兩個核算系統。將維修時間去掉，將維修后的系統工作時間與未維修之前相連接，繼續實驗測試。但由圖2中的曲線波動程度可知，維修后的文中系統，其工作指標不再有過大的波動情況，且在150 min時維持了正常工作狀態。但傳統設計下的系統，維修完畢后在60 min～90 min之間，還存在劇烈波動的情況。當系統運行150 min時，系統工作指標突然下降，在0.81左右維持了穩定。因此綜合兩組測試結果來看，此次設計的系統具有可維護性，也就是說在出現故障問題后，維修后的系統還能保持原有工作水準，而傳統設計下的系統在維修后，其工作水準大幅度下降。因此得出結論，文中設計的系統具有更好的可維護性。

3.3? 響應實時性測試

第三階段測試兩個系統的響應實時性。保持測試對象的一致性，以查詢類和統計類數據為實驗測試項目，測試在執行上述任務時兩個系統的響應實時性情況。為了保證測試結果的可靠性，此階段共進行20次測試，表2中的數據是20次測試中兩個系統的響應實時性平均值測試結果。

根據表2所示的測試結果，計算四組測試條件下，文中系統與傳統設計系統之間的響應差異，分別為3.98 s、4.85 s和2.47 s、3.72 s以及11.08 s。綜合分析上述計算結果可知，文中系統的響應時間不僅滿足標準值，同時比傳統系統的響應時間，縮短了近一半的響應時間。由此可見，此次設計的核算系統具有更好的響應性能。

4? 結? 論

此次設計在傳統設計的基礎上，加強了系統的自動化和智能化性能，并取得了不錯的研究成果。但由測試結果可知，此次設計的系統還有很大的提升空間，因此在今后的研究工作中，可以設置一個具有自動化計算能力的智能核算模型，從整體上提高系統的工作效率，為電力營銷抄表核算工作提供更加完善的技術支持。

參考文獻：

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[4] 周婉華.自動抄表核算與電費異常智能診斷技術應用探討 [J].技術與市場，2019，26（10）：112-113.

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[9] 王春艷.淺談供電系統中抄表核算收費的作用及技術 [J].科技創新導報，2019，16（32）：153+155.

[10] 殷和兵.抄表核算自動化及智能系統的設計應用探究 [J].中國新技術新產品，2019（19）：103-104.

作者簡介：高媛（1980—），女，漢族，安徽合肥人，高級工程師，碩士，主要研究方向：電力營銷業務系統建設與現代化技術應用。