丁涵之

（國網(wǎng)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(shù)的日益發(fā)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(tǒng)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(shè)計(jì)面臨著很大的挑戰(zhàn)。目前，在自動化檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，一些關(guān)鍵技術(shù)正在不斷發(fā)展和完善，包括兼容型輸送線體、動態(tài)視覺檢測和模塊化檢測單元等[1]。這些技術(shù)使自動化檢測系統(tǒng)能夠靈活應(yīng)對各種檢測需求，也有效提高了系統(tǒng)的檢測效率和準(zhǔn)確性。

1 各類用戶采集技術(shù)

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(tǒng)設(shè)計(jì)主要依賴于高效、可靠的數(shù)據(jù)傳輸方式?；诖?，文章主要考慮了通用分組無線業(yè)務(wù)/碼分多址分組數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)（General Packet Radio Service/Code Division Multiple Access，GPRS/CDMA）無線公網(wǎng)和數(shù)據(jù)通信這2 種數(shù)據(jù)傳輸方式。

GPRS/CDMA 無線公網(wǎng)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(fù)雜且規(guī)龐大模，需要一種高速、穩(wěn)定且覆蓋廣泛的通信方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸。而GPRS 和CDMA 提供的無線公網(wǎng)服務(wù)能滿足該需求。利用GPRS/CDMA無線公網(wǎng)不僅可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，還能確保數(shù)據(jù)的安全和準(zhǔn)確性，極大地方便了電力監(jiān)測和管理工作。

數(shù)據(jù)通信是另一種主要的數(shù)據(jù)傳輸方式。首先，將數(shù)據(jù)分割成一系列的數(shù)據(jù)包；其次，將數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行獨(dú)立傳輸；最后，在接收端重新組裝成完整的數(shù)據(jù)[2]。這種方式的優(yōu)勢在于數(shù)據(jù)傳輸高效且靈活，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)的快速傳輸，并且可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況動態(tài)調(diào)整傳輸速率，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)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(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用的采集模式與大型專變用戶有所不同，主要體現(xiàn)在專變采集終端的使用上。專變采集終端主要由數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)據(jù)傳輸單元組成。其中，數(shù)據(jù)采集單元負(fù)責(zé)從電力設(shè)備中獲取電力數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理單元對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)校驗(yàn)等，并通過數(shù)據(jù)傳輸單元將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺服務(wù)器，以便進(jìn)行進(jìn)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(jù)用戶的實(shí)際需求添加各種功能模塊，如電量統(tǒng)計(jì)模塊、異常報(bào)警模塊等，能夠提高系統(tǒng)的靈活性和可用性。

2 自動化檢測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 兼容型輸送線體

在自動化檢測系統(tǒng)中，兼容型輸送線體是一種關(guān)鍵技術(shù)，對于實(shí)現(xiàn)高效的檢測流程和提高檢測準(zhǔn)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(zhì)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(shè)計(jì)要考慮不同類型和規(guī)格的采集通信單元，因此可以在同一條輸送線上進(jìn)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(yōu)異的可擴(kuò)展性，可以根據(jù)系統(tǒng)的升級或擴(kuò)展要求進(jìn)行相應(yīng)的拓展和更新。

2.2 動態(tài)視覺檢測

動態(tài)視覺檢測在用電信息采集通信單元自動化檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中扮演著關(guān)鍵角色。該技術(shù)主要依賴于工業(yè)高速電荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）攝像機(jī)和控制器局域網(wǎng)總線（Controller Area Network，CAN）數(shù)據(jù)傳輸兩大核心部分，以實(shí)現(xiàn)對采集通信單元的高精度和實(shí)時檢測。

工業(yè)高速CCD 攝像機(jī)在動態(tài)視覺檢測系統(tǒng)中主要用于采集通信單元的高分辨率圖像。這些攝像機(jī)通常具備500 萬像素（2 592×1 944）或更高，以捕捉足夠的細(xì)節(jié)，從而使檢測系統(tǒng)能夠?qū)Σ杉ㄐ艈卧谋砻尜|(zhì)量、標(biāo)識識別和組件對位等關(guān)鍵特征進(jìn)行快速且準(zhǔn)確的分析。在連續(xù)的生產(chǎn)線上，其幀數(shù)達(dá)到200 f/s，甚至更高，以滿足連續(xù)生產(chǎn)線的檢測速度需求。在動態(tài)視覺檢測系統(tǒng)中，CAN 總線將CCD 攝像機(jī)捕捉到的圖像數(shù)據(jù)快速且穩(wěn)定地傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心。這種數(shù)據(jù)傳輸方式不僅提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾剩€確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性[4]。動態(tài)視覺圖像采集設(shè)計(jì)如圖1 所示。

圖1 動態(tài)視覺圖像采集設(shè)計(jì)

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(tǒng)中的一個關(guān)鍵組成部分。其主要任務(wù)是確保采集通信單元物理結(jié)構(gòu)的完整性，使外觀符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。外觀檢測通常采用高分辨率的攝像頭和圖像處理技術(shù)，通過捕捉設(shè)備的高清圖像，利用圖像識別算法分析設(shè)備外觀。

功能檢測模塊的主要職責(zé)是驗(yàn)證采集通信單元的功能和性能是否達(dá)到設(shè)計(jì)和技術(shù)規(guī)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(gòu)如圖2 所示。

圖2 功能檢測模塊架構(gòu)

3 系統(tǒng)總體方案

文章設(shè)計(jì)的檢測系統(tǒng)整體方案采用模塊化、集成化設(shè)計(jì)，具有占用場地面積小、擴(kuò)展能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)可通過靈活擴(kuò)展來適應(yīng)不同的場景需求，實(shí)現(xiàn)智能化、信息化、自動化及標(biāo)準(zhǔn)化檢測，可進(jìn)行的檢測項(xiàng)目有外觀檢測和功能檢測。

3.1 上下料環(huán)節(jié)

在上料過程中，需要采用高精度的定位技術(shù)，以確保每個采集單元都能準(zhǔn)確地放置在指定的檢測位置。同時，利用傳感器和視覺系統(tǒng)對采集單元的位置和方向進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，確保其正確對齊，以便后續(xù)順利進(jìn)行自動化檢測。檢測完成后，進(jìn)入下料環(huán)節(jié)，主要負(fù)責(zé)將檢測過的通信單元從檢測區(qū)移出，轉(zhuǎn)移到下一階段或返回存儲區(qū)。下料環(huán)節(jié)的重點(diǎn)在于確保安全、準(zhǔn)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(huán)節(jié)

功能檢測環(huán)節(jié)是用電信息采集通信單元自動化檢測系統(tǒng)中的核心部分，旨在全面評估通信單元的性能和功能。該環(huán)節(jié)包括功能試驗(yàn)板、I/O 檢測電路、程控可調(diào)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(yàn)板

功能試驗(yàn)板由多個模擬和實(shí)際應(yīng)用場景的接口與電路組成，用于模擬采集通信單元在實(shí)際運(yùn)行中可能遇到的各種條件和環(huán)境。試驗(yàn)板能夠?qū)νㄐ艈卧臄?shù)據(jù)處理能力、響應(yīng)速度和穩(wěn)定性等關(guān)鍵性能指標(biāo)進(jìn)行全面測試。通過模擬真實(shí)工作環(huán)境，確保各通信單元能在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)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(shù)據(jù)。I/O 檢測電路通過模擬各種信號和數(shù)據(jù)流，以評估通信單元在處理輸入和輸出信號時的準(zhǔn)確性和效率。

3.2.3 程控可調(diào)電壓直流供電電源

程控可調(diào)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(wěn)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(yīng)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(wù)是評估采集通信單元在運(yùn)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(tài)下的電流和電壓，從而計(jì)算出其功耗。通過對功耗的精確測量，可以優(yōu)化通信單元的能效，確保其在節(jié)能和環(huán)保方面符合現(xiàn)代電子設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 分揀入庫環(huán)節(jié)

在用電信息采集通信單元自動化檢測系統(tǒng)中，分揀入庫環(huán)節(jié)是為了確保經(jīng)過檢測的通信單元能夠按照檢測結(jié)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(tǒng)會立即根據(jù)檢測結(jié)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(jìn)入下一步驟，準(zhǔn)備出貨或進(jìn)一步的應(yīng)用；而不合格的單元則會被分揀出。分揀環(huán)節(jié)采用先進(jìn)的自動化技術(shù)，如智能傳感器、自動化機(jī)械臂和高速輸送帶等，確保實(shí)現(xiàn)快速且準(zhǔn)確的分揀處理，從而有效提升整體工作效率和準(zhǔn)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(tǒng)會自動更新庫存信息，保持?jǐn)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可追溯性?，F(xiàn)代化的入庫管理系統(tǒng)不僅涉及物理存儲，還包括與企業(yè)資源計(jì)劃（Enterprise Resource Planning，ERP）系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步，以便未來進(jìn)行庫存調(diào)度和物流管理。

3.4 應(yīng)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(tǒng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用效果，了解其在年檢量和日檢量方面的表現(xiàn)。因此，將文章設(shè)計(jì)的用電信息采集通信單元自動化檢測系統(tǒng)的性能與傳統(tǒng)人工檢測臺常規(guī)檢測線體進(jìn)行對比。在自動化檢測系統(tǒng)中，平均每日可檢測通信單元數(shù)量得到了顯著提高。假設(shè)在傳統(tǒng)條件下，一個工作站每日可檢測200 臺單元，而在自動化系統(tǒng)下，將提升至600 臺?；谌諜z量，自動化系統(tǒng)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(tǒng)可檢測約156 000 臺（即每日600 臺），而傳統(tǒng)系統(tǒng)的年檢量僅為52 000 臺（即每日200 臺）。

從數(shù)據(jù)對比可以看出，用電信息采集通信單元自動化檢測系統(tǒng)在處理效率方面遠(yuǎn)超傳統(tǒng)人工檢測臺常規(guī)檢測系統(tǒng)。這表明自動化檢測系統(tǒng)在提高效率、降低誤差方面具有顯著優(yōu)勢，尤其適用于大規(guī)模生產(chǎn)和檢測場景。

4 結(jié) 論

自動化檢測系統(tǒng)在現(xiàn)代通信領(lǐng)域是一種革命性的進(jìn)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(zhǔn)確度和可靠性。此外，系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性使其能夠適應(yīng)不斷變化的市場需求和技術(shù)進(jìn)步。因此，用電信息采集通信單元自動化檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅是技術(shù)上的突破，更是通信檢測領(lǐng)域發(fā)展的一個重要里程碑。該系統(tǒng)的順利實(shí)施和推廣，將為通信行業(yè)帶來更高效、更精確的操作模式，為整個行業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)大動力。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場的進(jìn)一步擴(kuò)大，自動化檢測技術(shù)將在通信行業(yè)中扮演越來越重要的角色。