拆回智能电能表自动分拣系统设计

王巳腾， 杨建， 郑文博， 萨初日拉， 柳玉銮， 陈亮

(1. 国网内蒙古东部电力有限公司 电力科学研究院， 呼和浩特 010000；2. 福建网能科技开发有限责任公司， 福州 350003)

0 引言

我国电能表需强制检定，计量的权威性受到其准确度的直接影响。在计量电能表方面，电能表检定装置是对电能表的准确度进行精确高效测量的标准装置，在检定过程中传统方式已经难以满足现代的智能化和标准化的需求。随着电能表检定技术的发展，不同地区拆回表处理业务存在不同程度的差异，电能表的相关管理环节(包括拆回管理、分拣检测和处置)由于缺少标准化的工作流程，已经难以满足不断增加的集中返回拆回表计的处理需求，更加需要在分拣检测工作中运用自动化手段和工具，提高拆回表分拣检测效率，并在此基础上提高管理、监控、统计、分析故障现象的能力，为全寿命周期内电能表闭环的实现提供依据[1]。

1 需求分析

作为主要标准器具的一种，电能表检定装置是电能表量值传递与溯源实现的基础，其主要功能在于电能表检定，电能表技术的快速发展促进了智能电能表的广泛使用，显著的增加了表计检定量工作量，需满足不同场合对电能表的计量需求。在实际应用中电能表在多种情况下均需重新进行检测(包括检定线体、用户退表等)，并需对应用后的偏差进行检测，针对大量退回智能电能表，如何提高检测效率及处置质量成为研究的重点之一，传统以人工检测为主的方式已经难以满足需求，不仅消耗大量的人力资源还易出错[2]。

本文针对拆回智能电能表的分拣过程进行了研究，完成了自动化分拣流水线系统的设计，该分拣处理系统结合省级计量中心MDS系统及营销业务应用系统，对拆同电能表系统同收处理流程进行完善，实现对相关数据的统计和整合，从而使对拆同电能表的检测效率得以显著提高，对电能表分拣业务流程进行标准化处理，优化分拣各环节业务应用功能，使分拣检测数据同生产调度平台的有效连接得以实现，使拆回电能表分拣体系更加高效可靠。

2 拆回电能表自动化分拣系统功能设计

通过拆回电能表分拣业务流程的构建，使计量生产调度平台同营销业务应用间的沟通通道得以有效建立，对计量生产调度平台进行研究，通过分拣检测装置接口的设置实现差异化检测硬件的接入，从而为自动化分拣手段提供支撑；在此基础上实现标准化分拣业务流程的制定，分拣业务工作模式的设计则以实际分拣能力配置情况为依据，使其能够有效满足各地实际分拣需求，并针对拆回电能表，在MDS上对分拣业务各环节功能进行研发和应用，使拆回电能表分拣工作能够得以高效完成。分拣系统及分拣装置整体所要实现的功能包括：进一步完善拆回电能表工作的管理体系(包括分拣、检测及报废等环节)、管理制度及流程，明确岗位职责，以实现标准化管理，提升管理拆回电能表的信息化程度、及安全性和可靠性[3]。具体电能表自动化分拣的功能如下：

(1) 拆回管理功能，主要负责拆回电能表信息的接收(从营销业务应用系统)，针对待分流电能表完成清单接收及查询等环节。

(2) 分选与检测功能，主要负责：下发、分选电能表信息，制定、下发、查询分拣检测任务，以及上传、分选、查询检测结果。

(3) 分拣处置功能，在确认电能表资产状态的基础上，完成分拣后处置工作环节的开展。以电能表的资产状态为依据完成不同的处置流程，具体过程为：首先确资产状态确认，分拣检测的设备信息及检测结果(包括故障检测及现场勘查结果)在MDS中进行展示，MDS据此自动完成辅助处置建议的提供，在此基础上操作人员完成电能表(单个或批量)的资产状态(待校验、待修理、待赔付、待报废)确认工作，对倒闭供应商进行管理，实现对其的增删改和查询功能，对已倒闭供应商列表进行维护；对于检测到的已淘汰型号，对其进行及时的增删改，维护淘汰型号列表；针对接收返厂维修返回电能表，根据表计资产编号及到货批次信息及规格发起检定任务；对待维修电能表执行返厂流程，在对赔付返回表计规格进行录入的同时为新品预留资产号段；在接收赔付返回电能表时，其数量需同赔付出库数严格对应，并在系统内变更原资产状态为已赔付；到货登记环节根据更换到货的新表信息实现新的到货批次信息的生成，并直接发起全检任务；由省计量中心受理市、县公司发起报废申请，并对待报废电能表进行技术鉴定，根据鉴定结果设置电能表状态(已报废)；在营销业务应用系统通过接口同步更新拆回电能表资产状态[4]。

(4) 统计分析功能

统计已分拣及未分拣拆回电能表数量，统计分析拆回电能表的工作量，并以多种方式(棒图、饼图、表格等)对数据分布进行展示，对电能表总量进行统计(按日月年)等；统计分析待处置拆回电能表工作量，需对电能表总量、待校验表总量、待维修表总量、待赔付拆表总量进行统计，在此基础上计算出各状态数量占总量的百分比；统计分析已处置拆回电能表工作量，需对已报废表总量、已维修表总量、已赔付表总量进行统计，计算各状态数量占总量的百分比，自动化分拣系统支持多个维度的查询统计(包括按拆回时间/类型、供电单位、设备类别、分拣时间、检测结论等)，并以多种方式(棒图、饼图、表格等)对数据分布进行展示[5]。

3 自动化分拣系统架构与流程设计

系统物理架构具体如图1所示。

图1 自动化分拣系统物理架构

拆回分拣具体业务流程为：市县公司通过人工完成对外观的分拣过程，在此基础上对电能表做进一步的分拣，对于分拣合格的表计，需做返修处理的情况包括存在时钟超差风险、表壳存在无法清洗的污损、电池失压，除此之外的问题需等待进一步检定；分拣结果为不合格的表计，需对报废的必要性进行判断，对于表质量引起的不合格则不做报废处理，直接退库至省中心，并由其做进一步抽样核查后对核查结果一致的完成返厂更换环节，核查结果不一致的则重新返回市县公司做进一步处理。对于非产品质量原因、供应商已倒闭(类型或品规已淘汰)、表龄超过6年、损毁表的情况则需执行报废处理，省中心接收到报废申请并作出鉴定后，则报废处置工作由市县公司完成。流程图如图2所示[6]。

4 拆回电能表自动化分拣的实现

本系统划分为3个过程：首先在人工检定台上完成初步分拣，筛选出外观不合格的表，外观合格的电能表则进入自动分选环节，完成将不同的电能表按照厂家及规格的分离过程，接下来电能表各参数则需通过分拣环节完成检测过程，最终对完成分拣的电能表进行入库管理。电能表经过单、三相电能表线体检测环节后，系统将对电能表进行划分：合格电能表及小合格电能表，并将其分别置于对应电能表暂存区，将特殊形式的机器人抓手设置在上下料区域内，能够对单相及三相智能电能表进行抓取，根据合格表和小合格表的类型，机器人上下料系统对其进行分别装箱，同时机械手能够在对应表箱内分选电能表(根据小同厂牌、小同规格)，机器人取放电能表速度需满足自动化分拣系统要求，通过对机器人的重复定位误差进行设置(不超过 0.2毫米)即可实现。此外自动化分拣系统还具备相应的应急保护措施，以有效应对停电出现掉表、定位失效等情况。对己完成检测的表根据周转箱箱号完成装箱，同时在无质量表缓存区存放无质量问题电能表，缓存达到一箱的量后，将箱体的编号通过RFID射频识别技术识别各种小同规格条码，从而实现同电能表编号的对应，完成资产绑定及装箱过程，然后在电能表周转箱检定线体上放置装箱的电能表传输至库房，为便于后期的查询及管理，同时在数据库中上传数据[7]。

图2 拆回分拣业务流程

电能表自动化分拣系统以分拣测试与全检测试为核心，为使分拣项目的全面性及测试完整性得以有效实现，对电能表进行独立加电测试，将测试标准源(独立设置电压、电流回路及红外通讯测试回路)配置于分拣检测系统各表位上，从而使不同表位间在测试过程中互不影响，通过计算机对系统的各项检测功能进行自动控制，进而使分拣测试与全检测试项目得以快速高效的完成。并以现有电能表故障发生率大小为依据进行核查分拣测试项目，即将高发性故障放在首位，以此类推测试其他故障，在本地数据库保存全部测试数据，同时将结论上传至省计量中心。通过人工在计算机上操作分拣系统完成对已发现问题检测项的优先考虑，问题项检测判定为合格后继续进行其他方案，不合格则根据实际情况进行处理。

为使电能表继续使用的可靠性得以进一步提高，需以JJG596—1999/2012等相关规程要求为依据完成严格测试(全检测试项目)。为确保检测过程中的检定效率，系统自动跳过已检测的内容，采用三表位方式对单相电能表进行分拣检测(包括单相测试源三套)，采用两表位方式对三相电能表进行分拣检测(含三相测试源两套)，由同一采用触摸屏显示器的计算机对单相和三相测试装置的操作进行控制，人机交互性较好、简单、易操作，进行测试时只需操作人员对相应按键根据提示快速触摸即可，测试结果在测试结束后会自动呈现在计算机显示界面上[8]。

5 总结

本文以拆回电能表分拣目标为依据，针对拆回智能电能表的分拣过程进行了研究，完成了自动化检定流水线系统的设计，对系统架构和业务流程及功能进行阐述，使工作流程的标准化程度提升，提高对从供电局退回的智能电能表的检定效率和质量，通过人工辅助对外观情况进行分拣，对用电信息采集终端的多种型式的表型进行检定，主要包括兼容单相及三相电能表、不能上线表型等，通过优化分拣过程，使自动化分拣系统模块化、自动化效果得以更大程度的发挥，从而增加了检定产量使检定效率得以提高。拆回电能表自动化分拣系统进一步完善了相关工作的管理体系，包括分拣、检测、赔付、维修及报废等，为分拣、检测电能表及故障原因分析等工作打下良好的基础，电能表全寿命周期闭环管理的形成提供支撑。