电能计量器具物流管理方案

李国昌

电能计量中心是电力行业的电能计量检测机构，负责对辖区内电能计量装置资产的全生命周期管理，包括电能计量器具的采购、仓储、检定、配送、质量监测等各个环节。自2000年以来，国家电网公司提出了“集约化、精益化、专业化”的现代化发展思路，要求对电能计量器具进行专业化、精细化管理。按照这一发展思路，北京市电力公司电能计量中心在计量器具的物流管理方面进行了相应的改善。

北京市电力公司电能计量中心成立于2004年，2008年管理的电能计量器具计划为80万只，实际检定器具在60万只以上，涉及的供应商有十几家，配送对象为16个供电公司，距离最远的配送点100多公里。由此可见，电能计量中心是计量器具集约化管理的核心，在物流环节中发挥着中枢作用。如何提高计量中心的管控效率，从而缩短采购、检定周期，提高物流周转率、降低库存，成为计量中心实现高效运作、体现集约化管理优势、更好地发挥业务职能的关键。

项目建设背景

1实现资产管理的要求

同其他直辖市和部分省电力公司的电能计量中心一样，北京市电力公司电能计量中心负责北京市电力公司用于贸易结算及内部考核用电能计量器具的集中检定工作，并负责将检定合格的计量器具配送到属地的供电公司，承担着北京市几乎所有的电能计量器具的集中首检和统一配送工作。

由于计量中心管理的计量器具数量巨大，并且分配去向不一致，可能会分配到辖区内的任意地点，为了达到精细化管理的要求，需要将管理真正延伸到器具单元的层次，即管理系统应确切记录每只计量器具的整个生命过程和即时的存在状态。这就要求对每只计量器具的每一次操作或器具自身的每一次改变都要进行准确追踪和记录，这样才能实现对每只器具进行全生命周期管理的目的。

计量器具的全生命周期管理给电能中心的日常工作提出了严格的要求。目前，北京市电能计量中心每年器具的检定工作量大约在60万只以上，为了达到器具的全生命信息管理，管理系统为每只器具设置了从待到货、到货、库存待检、工区待检……直至报废鉴定、报废等20多个状态，状态间的改变必须经过特定的操作，即对每只器具的任何一次状态改变都至少需要对器具进行一次识读确认。这对于60万只器具的出入库、交接来说，工作量是相当可观的。采用手工录入或逐一进行条码扫描的方式显然都是不实用的。计量中心需要找到一种能够快速、准确识读批次设备的方式，最终选用了RFID技术。

2库房选址的要求

北京市电能计量中心是在办公楼的基础上进行加固、改造而成的，包括检定工作车间、计量器具库房和办公场所。仅地面一层经屏蔽施工后可以达到互感器实验室的层高要求，因此只能将计量器具库房和管理办公室设在二层，总体布局如图1所示。鉴于建筑加固成本的经济性、办公区降低噪音的要求、库存量的要求，北京市电能计量中心在书架式自动拣选系统、AGV搬运系统、堆垛机式立体仓库几种方案中，选择了最适合自身需要的AGV搬运系统。

系统设计及设备选型

1计量器具射频识别系统

计量器具射频识别系统的硬件部分由天线及阅读器组成，与普通的RFID系统基本一致。为了保证群读的效果，计量中心使用了四个天线联合读取，如图2所示，天线上下分布能够对应货箱的不同高度进行读取，相对分布可以保证尽量少的遗留读取盲区。

(1)频段的选择

根据射频工作频率(即阅读器发送无线信号时所使用的频率)的不同RFID系统可分为低频、高频、超高频和微波系统。RFID系统频谱如图3所示。

其中，中、低频识别系统的典型工作频率为125kHz、225kHz和13.56MHz，典型识别距离为0～15厘米。超高频、微波的典型工作频率为433MHz、915MHz、2.45GHz和5.8GHz，典型识别距离为3～10米。根据其频率特性，超高频的应用主要是在860MHz～930MHz的频率范围。此类标签数据存储量大，阅读距离较远，一般为几米到十几米，并且适应物体高速运动的性能较好，主要应用于物流管理、物品识别等领域中，目前在欧美国家的应用较为广泛，在国内的应用尚属起步阶段。

考虑到国际上应用标准主要为ISO 18000中第6部分中900MHz的射频识别技术，并且结合实际应用场所和识读的要求，北京市电能计量中心选择了此波段。目前，模拟运行已达到预期效果，系统可以同时识读128只计量器具明细，识读率达到100％。

(2)试验选型及效果

为了更适合实际使用，在设计开发阶段，北京市电能计量中心模拟实际进行了试验选型。首先，将选定频段的写入序列号信息的条码标签贴入实际的电能表样品内部，将电能表平放入周转箱内，再依次将周转箱码放在一起推过射频识别室，观察能够识别的数量。此过程中的影响因素为天线数量、天线位置、天线种类。

为了达到读取效果，计量中心应用一个阅读器能够配置天线的最大数量——4个，在理论上和每次的试验结果均表明，天线位置确实是图2所示效果最佳。

此外，还进行了天线种类的试验。可选的种类为A品和c品(代表厂家名称)，试验条件、试验数据结果如表1所示。

通过以上试验，计量中心最终选择了c读写器作为预用设备。目前，模拟运行达到预期效果。

2AGV搬运系统

目前，北京市电能计量中心每年要完成超过60万只器具的检定工作，计量库每天要接收来自厂家的大量器具，同时还要送出部分器具到检定中心、或配送到属地供电公司，这就意味着每天有大量的电能表在库房进出。由于每次进出库房的器具数量较大，而搬运对象又属于精密仪表，如果采用人工进行搬运，会消耗大量的人力，并且在搬运过程中很可能由于震动或跌落使电能表受到损坏。这也是计量中心采用AGV这种智能搬运工具的主要原因，既能够满足周转量大、周转迅速的要求，又能够解决楼层承重问题，还不会产生较大的哚音对管理人员形成干扰。

AGV具有行走精度高、负载能力强、行走范围大、可柔性编组等特点，在发达国家应用较为广泛，在我国电力行业中的应用才刚刚起步。本项目中使用的AGV为激光自动导引叉车，采用国际领先的激光导航技术，可将导航精度提高到毫米级。

本项目中的AGV(如图4所示)具有如下特点：

(1)采用矮车体设计，将车体高度比原来降低了30cm以上，可以适应低矮库房的使用要求。同时，在高负载时可有效提高稳定度。

(2)AGV的运行完全自动化，避免人员在库房内活动，以减少人为活动对器具的影响。

(3)AGV具有完备的防碰撞功能，在自动运行时也可以保证AGV及其运载货物的安全。

物流管理的主要流程

1入库

从厂家运来的整箱计量器具的送货车辆到达计量中心后，停靠在指定的卸货站台，由人工搬运卸车，将货物经电梯运送到二层电梯前的整理区，信息系统将码垛方式输出至入库终端；入库人员按要求将器具码盘。码盘结束后在终端上按确认键，RFID识别系统启动，并将识别结果自动传往信息系统；经确认后，由AGV自动将整箱计量器具送入计算机管理系统分配的货位存储。至此入库过程结束。

2出库

计量器具出库时，订货单信息和出库领料单下传到信息系统，由信息系统制订出库配货计划。信息系统发出指令给AGV管理系统，AGV按照指令从相应的货架上自动将货物取出，送到射频识别处理区。在处理区，由人工进行拣选，然后通过系统勾核出库，即出库时识别的器具条码明细自动上传到系统，信息系统自动将器具属性置为出库状态。在拣选完成后，托盘上剩余的器具由AGV自动送回信息系统指定的货位进行存储。

北京市电能计量中心的计量器具仓库是国内首次在电能计量器具搬运领域应用AGV，同时，结合RFID技术群读采集信息和计量中心的智能库管理系统，实现了对计量器具单元层次的全生命周期自动化管理，大幅提高了物流管理水平和工作效率，为国内计量器具的现代化物流管理提供了借鉴。