用電信息采集通信單元自動化檢測系統設計

丁涵之

（國網寧夏電力有限公司寧東供電公司，寧夏 寧東 750411）

0 引 言

隨著信息技術的日益發展，用電信息采集通信單元的自動化檢測已成為高效能電力系統的核心部分，尤其是在大型專變和中小型專變用戶的能源管理中。各類用戶的用電需求差異較大，因此針對不同用戶的采集模式設計面臨著很大的挑戰。目前，在自動化檢測系統的設計中，一些關鍵技術正在不斷發展和完善，包括兼容型輸送線體、動態視覺檢測和模塊化檢測單元等[1]。這些技術使自動化檢測系統能夠靈活應對各種檢測需求，也有效提高了系統的檢測效率和準確性。

1 各類用戶采集技術

1.1 大型專變用戶的采集模式

大型專變用戶的用電信息采集通信單元自動化檢測系統設計主要依賴于高效、可靠的數據傳輸方式。基于此，文章主要考慮了通用分組無線業務/碼分多址分組數據傳輸技術（General Packet Radio Service/Code Division Multiple Access，GPRS/CDMA）無線公網和數據通信這2 種數據傳輸方式。

GPRS/CDMA 無線公網在大型專變用戶的采集模式中起著重要作用。由于大型專變用戶的電力需求復雜且規龐大模，需要一種高速、穩定且覆蓋廣泛的通信方式來實現數據的實時傳輸。而GPRS 和CDMA 提供的無線公網服務能滿足該需求。利用GPRS/CDMA無線公網不僅可以實現遠程數據傳輸，還能確保數據的安全和準確性，極大地方便了電力監測和管理工作。

數據通信是另一種主要的數據傳輸方式。首先，將數據分割成一系列的數據包；其次，將數據包在網絡中進行獨立傳輸；最后，在接收端重新組裝成完整的數據[2]。這種方式的優勢在于數據傳輸高效且靈活，可以實現大規模數據的快速傳輸，并且可以根據網絡狀況動態調整傳輸速率，以確保數據傳輸的穩定性。

1.2 中小型專變用戶的采集模式

在中小型專變用戶的用電信息采集通信單元自動化檢測系統設計中，采用的采集模式與大型專變用戶有所不同，主要體現在專變采集終端的使用上。專變采集終端主要由數據采集單元、數據處理單元和數據傳輸單元組成。其中，數據采集單元負責從電力設備中獲取電力數據，通過數據處理單元對數據進行預處理，如數據清洗、數據校驗等，并通過數據傳輸單元將處理后的數據發送到后臺服務器，以便進行進一步的分析和處理。此外，由于專變采集終端通常具有良好的拓展性，可以根據用戶的實際需求添加各種功能模塊，如電量統計模塊、異常報警模塊等，能夠提高系統的靈活性和可用性。

2 自動化檢測系統關鍵技術

2.1 兼容型輸送線體

在自動化檢測系統中，兼容型輸送線體是一種關鍵技術，對于實現高效的檢測流程和提高檢測準確性有著重要作用。兼容型輸送線體主要用于檢測用電信息采集通信單元的物理特性，如尺寸、質量、接口類型以及電氣特性（如電壓、電流、功率）等，以全面評估用電信息采集通信單元的性能[3]。

兼容型檢測線體的設計要考慮不同類型和規格的采集通信單元，因此可以在同一條輸送線上進行多種類型的檢測，以提高檢測效率。同時，兼容型輸送線體還具有優異的可擴展性，可以根據系統的升級或擴展要求進行相應的拓展和更新。

2.2 動態視覺檢測

動態視覺檢測在用電信息采集通信單元自動化檢測系統的設計中扮演著關鍵角色。該技術主要依賴于工業高速電荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）攝像機和控制器局域網總線（Controller Area Network，CAN）數據傳輸兩大核心部分，以實現對采集通信單元的高精度和實時檢測。

工業高速CCD 攝像機在動態視覺檢測系統中主要用于采集通信單元的高分辨率圖像。這些攝像機通常具備500 萬像素（2 592×1 944）或更高，以捕捉足夠的細節，從而使檢測系統能夠對采集通信單元的表面質量、標識識別和組件對位等關鍵特征進行快速且準確的分析。在連續的生產線上，其幀數達到200 f/s，甚至更高，以滿足連續生產線的檢測速度需求。在動態視覺檢測系統中，CAN 總線將CCD 攝像機捕捉到的圖像數據快速且穩定地傳輸到數據處理中心。這種數據傳輸方式不僅提高了數據傳輸的速率，還確保了數據傳輸的穩定性和安全性[4]。動態視覺圖像采集設計如圖1 所示。

圖1 動態視覺圖像采集設計

2.3 模塊化檢測單元

外觀檢測單元是用電信息采集通信單元自動化檢測系統中的一個關鍵組成部分。其主要任務是確保采集通信單元物理結構的完整性，使外觀符合規定標準。外觀檢測通常采用高分辨率的攝像頭和圖像處理技術，通過捕捉設備的高清圖像，利用圖像識別算法分析設備外觀。

功能檢測模塊的主要職責是驗證采集通信單元的功能和性能是否達到設計和技術規格的要求[5]。功能檢測通常涉及電路測試、信號傳輸測試和軟件功能測試等多個方面。功能檢測模塊架構如圖2 所示。

圖2 功能檢測模塊架構

3 系統總體方案

文章設計的檢測系統整體方案采用模塊化、集成化設計，具有占用場地面積小、擴展能力強等優點。該系統可通過靈活擴展來適應不同的場景需求，實現智能化、信息化、自動化及標準化檢測，可進行的檢測項目有外觀檢測和功能檢測。

3.1 上下料環節

在上料過程中，需要采用高精度的定位技術，以確保每個采集單元都能準確地放置在指定的檢測位置。同時，利用傳感器和視覺系統對采集單元的位置和方向進行實時監控，確保其正確對齊，以便后續順利進行自動化檢測。檢測完成后，進入下料環節，主要負責將檢測過的通信單元從檢測區移出，轉移到下一階段或返回存儲區。下料環節的重點在于確保安全、準確地移除檢測后的采集單元，確保其在移動過程中不會受到損傷。

3.2 功能檢測環節

功能檢測環節是用電信息采集通信單元自動化檢測系統中的核心部分，旨在全面評估通信單元的性能和功能。該環節包括功能試驗板、I/O 檢測電路、程控可調電壓直流供電電源及功耗檢測電路4 部分。

3.2.1 功能試驗板

功能試驗板由多個模擬和實際應用場景的接口與電路組成，用于模擬采集通信單元在實際運行中可能遇到的各種條件和環境。試驗板能夠對通信單元的數據處理能力、響應速度和穩定性等關鍵性能指標進行全面測試。通過模擬真實工作環境，確保各通信單元能在實際應用中表現出良好的性能和可靠性。

3.2.2 I/O 檢測電路

I/O檢測電路專注于檢測通信單元的各類接口（如串行接口、并行接口），確保其能夠正確傳輸數據。I/O 檢測電路通過模擬各種信號和數據流，以評估通信單元在處理輸入和輸出信號時的準確性和效率。

3.2.3 程控可調電壓直流供電電源

程控可調電壓直流供電電源能夠模擬不同的供電條件，以評估通信單元在不同電壓和電流下的工作性能和穩定性。該部分對于測試采集單元在電力波動或異常情況下的適應能力和可靠性尤為重要。

3.2.4 功耗檢測電路

功耗檢測電路的主要任務是評估采集通信單元在運行過程中的能耗情況，如通過測量通信單元在不同工作狀態下的電流和電壓，從而計算出其功耗。通過對功耗的精確測量，可以優化通信單元的能效，確保其在節能和環保方面符合現代電子設備的標準。

3.3 分揀入庫環節

在用電信息采集通信單元自動化檢測系統中，分揀入庫環節是為了確保經過檢測的通信單元能夠按照檢測結果被正確分類，并妥善存放。一旦采集通信單元完成功能檢測，系統會立即根據檢測結果將采集通信單元分為合格品和不合格品2 類。其中，合格的單元將進入下一步驟，準備出貨或進一步的應用；而不合格的單元則會被分揀出。分揀環節采用先進的自動化技術，如智能傳感器、自動化機械臂和高速輸送帶等，確保實現快速且準確的分揀處理，從而有效提升整體工作效率和準確性。分揀完成后，合格的通信單元將被安全地存放在指定的庫存位置。此時，入庫管理系統會自動更新庫存信息，保持數據的準確性和可追溯性。現代化的入庫管理系統不僅涉及物理存儲，還包括與企業資源計劃（Enterprise Resource Planning，ERP）系統的數據同步，以便未來進行庫存調度和物流管理。

3.4 應用效果分析

通過分析用電信息采集通信單元自動化檢測系統設計的應用效果，了解其在年檢量和日檢量方面的表現。因此，將文章設計的用電信息采集通信單元自動化檢測系統的性能與傳統人工檢測臺常規檢測線體進行對比。在自動化檢測系統中，平均每日可檢測通信單元數量得到了顯著提高。假設在傳統條件下，一個工作站每日可檢測200 臺單元，而在自動化系統下，將提升至600 臺。基于日檢量，自動化系統的年檢量也得到了顯著增加。在260 個工作日的年度周期中，自動化系統可檢測約156 000 臺（即每日600 臺），而傳統系統的年檢量僅為52 000 臺（即每日200 臺）。

從數據對比可以看出，用電信息采集通信單元自動化檢測系統在處理效率方面遠超傳統人工檢測臺常規檢測系統。這表明自動化檢測系統在提高效率、降低誤差方面具有顯著優勢，尤其適用于大規模生產和檢測場景。

4 結 論

自動化檢測系統在現代通信領域是一種革命性的進步，不僅有效提高了工作效率，降低了人力成本，還顯著提升了檢測的準確度和可靠性。此外，系統的靈活性和可擴展性使其能夠適應不斷變化的市場需求和技術進步。因此，用電信息采集通信單元自動化檢測系統的設計不僅是技術上的突破，更是通信檢測領域發展的一個重要里程碑。該系統的順利實施和推廣，將為通信行業帶來更高效、更精確的操作模式，為整個行業的發展提供強大動力。隨著技術的不斷進步和市場的進一步擴大，自動化檢測技術將在通信行業中扮演越來越重要的角色。