拆回电能表智能分拣与仓储系统的设计与应用

国网北京电力科学研究院 李雪城 程诗尧 史鹏博 李 蕊 段大鹏

每年由于工程改造和故障抢修产生大量的拆回电能表，拆回电能表分拣工作模式可分为“地市、县供电企业分拣，省计量中心集中复检”模式和“省级集中分拣处置”模式。直辖市等电能表覆盖相对集中地区，适用“省级集中分拣处置”模式。传统的拆回电能表处理流程采用人工进行存储周转、分拣、处置，需要统计录入系统的信息量庞大，准确性低，分拣过程劳动强度大，人员密集，效率低下，同时占用庞大存储面积。智能仓储与流水线作为现代制造业的重要装备，已被广泛应用于计量资产的新购物资检定检测。本文创新引入智能仓储与流水线开展拆回电能表的物流周转与分拣检测，设计并建设完成了智能分拣与仓储系统，提升了表计的回收周转效率，提高了分拣检测的智能化和标准化程度，奠定了拆回电能表省级集中回收分拣工作的坚实基础。

1 拆回电能表智能分拣与仓储系统整体架构

拆回电能表智能分拣与仓储系统整体架构如图1，该系统分为控制层和设备层，其中控制层由拆回电能表分拣流水线控制系统和智能仓储控制系统构成，同时向上接收计量生产调度平台的调度指令，并将生产过程信息上传至计量生产调度平台；设备层由自动化分拣流水线和智能仓储各类自动化硬件设备组成，接受工控层的控制。分拣流水线与仓储设备在硬件设备层面由自动输送机实现物流的互联互通，控制层面在计量生产调度平台的统一调度下形成表计分拣周转的完整过程控制[1-3]。

图1 智能分拣与仓储系统总体构架

分拣流水线控制系统由任务管理、数据查询、告警监控、接口管理、检测模块组成，智能仓储控制系统由生产计划、生产任务、接口管理和数据展示等模块组成，向下对接并控制分拣流水线设备和智能仓储自动化设备，包括射频和视觉信息读取设备、物流输送设备、抓取移载设备和叉取堆垛设备等。

2 拆回电能表智能分拣与仓储系统的设计与建设

结合直辖市地区实际情况，设计的智能分拣与仓储流程为：集中拆回直返-分选自动入库-上线分拣检测-分类装箱回库-分类处置出库。构建了拆回电能表省级集中分拣体系，主要包含集中拆回直返、人工分选入库、自动上线分拣、分拣后续处置等环节。每具拆回电能表由省计量中心利用配送合格电能表的配送车辆，将分散在供电公司、供电所的拆回电能表集中回收至省计量中心，经人工简易分选后，以塑料周转箱承载形式进入智能分拣与仓储系统，集中开展分拣检测。

2.1 拆回电能表智能分拣与仓系统的设计

拆回电能表智能分拣与仓储系统的设计基于省级计量中心集中分拣业务模式，实现拆回表自动化信息登记、智能化物流周转、标准化分拣检测和多维分类研判，减少人工干预，节约仓储土地占用面积[4-5]。流程如图2。拆回电能表智能仓储主要执行表计的入库堆垛任务、分拣出库任务、分拣回库任务、分类处置出库任务，是整个系统的存储和物流的中枢；全过程采用RFID射频群读技术识别表计身份，滚筒输送线自动分配输送路径，堆垛机高效立体存储，储位信息综合管控；拆回表自动分拣流水线主要执行表计分拣检测、检测结果上传和分类分拣装箱等任务，是检测拆回表计故障情况的核心[6-7]。

图2 智能分拣与仓储任务流程图

2.2 拆回电能表的集中拆回直返

计量中心每月对各供电所集中开展直返工作，利用手持掌机核对表计身份，实现资产数据拆回现场上传，由计量中心发起直配返回配送入库后一键返回计量中心，实现实物流与信息流的同步返回。拆回表计按工程改造、监督抽检和故障表现场分类后随直配车辆回运至计量中心。为确保表计全数回收，避免资产流失。计量中心通过统计分析拆回电能表计划拆回和实际拆回数量，通报当月返回完成率，同时严格把控拆回表计的返回情况，对于因特殊情况无法准确提供实物时，例如表计丢失、实物与资产信息不符、无表销户和表计损毁等情况，需提供公司相关证明材料。

2.3 拆回电能表的人工分选入库

直返表计在计量中心清点接收后，监督抽检流程拆回表计统一集中至指定库房，由计量中心依据故障智能表质量监督相关管理办法和方案集中开展检测分析；工程改造流程和故障流程拆回表计集中回收至拆回表仓储系统，经到货清点后，开展表计人工分选入库。

人工分选对于返回的非智能表，以及通过“拆回表故障损坏”、“实物与资产信息不符”等异常情况返回的表计，以及外力损坏、水泡等表计不再进行自动化检测，直接分拣为待报废。分选后，将具备上线条件表计进行清洁及补螺钉等整理，并人工装塑料周转箱，经输送机进入仓储系统，自动读取表计条码登记后堆垛存储。分选工作在库前预处理区域开展，为表计后续的自动化周转和分拣检测创造有利条件。通过设立拆回电能表库房，场地专用管理，配置自动化仓储设备，实现拆回电能表集中处理，物流简化清晰，有效保证表计回收分拣时效性。

2.4 拆回电能表的自动上线分拣

拆回电能表以塑料周转箱承载形式进入自动处理流水线集中开展分拣检测，对全部表计进行底度留存、信息读取核查以及对计量性能、时钟单元、电源单元等开展标准化故障检测，分拣检测结论分为合格和不合格两类，并将处置意见分为待校验、待修理、待赔付、待报废四类。

对于分拣检测项目全部合格，外观清洁完整且无电池失压、时钟超差风险的表计，可分拣为待校验状态。另待修理表计经过更换表壳或电池等原件后经过审核确认分拣为待校验状态；对于分拣检测项目全部合格，存在表壳污损无法清洗或仅存在电池失压、时钟超差风险的表计分拣为待修理状态。对于分拣检测结果不合格表计，除分拣为待报废和待赔付外以外拆回表，统一分拣为待修理状态。

对于分拣检测结果不合格但在质保期内的拆回表计，由于产品质量原因拆回的表计或根据检测结果判断为批次故障的表计，根据合同约束方式监督供应商履行相应责任，表计分拣为待赔付状态；对于分拣检测结果不合格表计，由于非产品质量原因（用户用电引起或装接工作质量引起）造成故障的或表龄超过6年、供应商已倒闭、淘汰类型或品规、返修后再次拆回的表计且表龄超过4年，分拣为待报废状态；对于待修理状态但超过一定修理成本或修理能力的表计，应由维修实施方开具证明后分拣为待报废状态。

拆回表处理流水线根据处置意见，将拆回表按待校验、待修理、待赔付、待报废分类装箱，同一类表计组成一垛后回库。其中待赔付表计进一步按照制造商分类组箱，同一周转箱内为一个供应商。通过自动化流水线分拣，表计自动物流周转，设备信息自动识别，多分拣检测项目并行开展，提高了分拣效率，减少人工操作的不确定性，确保分拣检测的规范性。

2.5 拆回电能表的分拣后续处置

对于待修理的表计，采用业务委托方式统一由集体企业开展表计维修。计量中心定期制定表计修理计划，集体企业清点接收，并计划时间内完成集中维修。修理返回表计在省级计量中心集中到货后检定。返修不合格表计由省级计量中心统一出库处理，集体企业维修完成后再次返回检定。

对于分拣后待赔付的表计，由省级计量中心按照合同相关内容执行，定期开展待赔付表计的更换，并制定更换表到货计划。到货更换表资产号不变，由省级计量中心集中开展检定，检定合格后可配送。对于更换后检定不合格的表计由计量中心返厂处理，同时根据合同约束以及供应商质量评价相关规定纳入供应商违约考核。如供应商拒绝按照合同相关内容执行，省级计量中心上报物资公司进行相应考核。

对于待校验表计由计量中心集中开展装用前检定，检定合格的开展配送，检定不合格的重新确认分拣处置方式；对于分拣后待报废的表计，由流水线自动分拣组垛后返回拆回表仓储暂存，待定期出库人工倒回纸箱，集中开展表计的破坏和清理移交。

2.6 拆回电能表智能分拣与仓储系统的建设

根据上述整体构架设计、任务流程设计开展了土建及硬件设计，并建设完成了拆回电能表智能分拣与仓储系统，该系统的平面布置图、实物图如图3所示。该系统整体占地900平米，设计年产能20万只。拆回表仓储分为库前区和货架区两部分，库前区主要完成回收表计的装卸货、与自动处理系统接驳等作业，设有液压登车桥、输送线、拍照及识读设备等。货架区包括2个巷道塑料周转箱货架和自动堆垛机，设有货位3456个，最大储量为12万只（以单相表计）。拆回表自动分拣流水线具备上下料机器人各1台，外观及信息读取工位8个，多功能检测工位32个，分类缓存单元1套，分类缓存容量200只，占地面积200平米。

图3 智能分拣与仓储系统建设情况

3 拆回电能表智能分拣与仓储平台的应用

对设计与建设的拆回电能表智能分拣与仓储系统进行了实际应用，整体应用情况良好。已成功运行10个月，顺利完成12万只电能表的智能分拣与仓储工作。拆回电能表智能分拣与仓储系统的建设及成功应用，为全面提升拆回电能表分拣处理的自动化水平，深化应用拆回电能表智能仓储和自动化分拣流水线，实现拆回电能表从回收入库、存储周转到上线分拣，除少量人工分选外全部实现自动化处理。

拆回表实物与信息同步直返：为实现拆回电能表全数回收、避免资产流失、开展拆回电能表直返工作，优化升级返回配送业务流程，开发了手持移动终端，实现资产数据现场核对上传，计量中心发起直配返回配送入库后一键返回计量中心，实物流与信息流的同步返回，提升了拆回表计回收的准确性与时效性。手持终端具体操作步骤为：回运准备阶段，将拆回返回表计数据下载至手持移动终端；直返现场创建退旧表返回任务，对于现场需返回多种业务类型表计时采用混合扫描模式，现场扫码时根据掌机提示音提示将故障表、监督抽检表及其他业务类型表计实物分类装箱同时区分智能表及非智能表。现场分拣结束后打印全部条码明细，在与供电所拆回表计接口联系人确认无误后、在明细及配送单上签字确认。表计实物返回后，及时将数据上传至MDS系统存留，避免因未及时上传造成的数据丢失。

拆回表自动化仓储物流周转：为拆回电能表自动化分拣创造有利条件，筛选出不具备分拣检测设备，在表计分选环节采用了人工分选为主、自动设备辅助的方式，有效提升了分选工作的效率和一致性，解决了表计经过长期现场运行，外观脏污和螺钉不全等不确定因素对自动化分拣的影响。装箱表计进入仓储系统后，由射频门整箱扫描RFID射频条码登记后，按设备状态自动优化分配储位，由输送机输送至指定巷道，经自动堆垛机移至相应货位。同时，表计信息和储位信息上传至计量生产调度平台，调度和监控表计周转和处置进度。仓储系统作为物流中枢，可同步开展上线出入库和分类出库等自动作业。

拆回表自动化流水线分拣检测：为实现拆回电能表集中规范、高效分拣，建设了拆回电能表自动处理流水线，实现了拆回电能表集中自动化分拣，提升了表计分拣工作的规范性和高效性。拆回电能表自动分拣任务由计量生产调度平台制定并发起，处理流水线接收并执行，待分拣表计以周转箱承载方式出库进入自动分拣流水线，由上下料机械手将表计移载至输送线托盘，经扫码登记后自动开展各项标准化分拣检测项目，流水线根据检测结果将拆回表分类装箱并组垛回库，分拣检测数据同步上传至计量生产调度平台。

整体应用成效：全口径回收，提高回收效率。通过省计量中心集中回收分拣方式，实现拆回电能表全口径回收，即第一个月被拆回后、第二个月完成集中回收、第三个月完成分拣，较原有拆旧电能表需一年内才完成回收、分拣及后续处置，工作效率提升了近4倍；集中分拣，节约成本。经测算由各属地公司分散开展人工分拣需占地约2000平米，应用人工约84人，实现拆旧电能表的集中回收、智能仓储及自动化流水线分拣后，省计量中心部署智能仓储及流水线仅占地面积900平米，使用人工分选6人、分拣流水线维护4人，初步测算全年节约运行成本1100万元；数据深化应用，提升技术水平。基于自动分拣流水线标准化分拣检测，深入分析拆回表故障分布情况，及时掌握拆回表计故障变化规律，补充完善新采购表计的检测验收标准，同时对各供应商产品实施有效的质量评价，提升了计量器具资产全寿命周期管理水平。

4 结语

本文针对表计覆盖范围相对集中地区电能表回收分拣特点，基于省计量中心集中分拣业务模式，在国内首次设计、建设并成功应用了拆回电能表智能分拣与仓储系统。设计、建成的拆回电能表智能分拣与仓储系统，提升了回收和分拣的工作效率，减少了人工干预的不确定性，提高了分拣工作的规范性，支撑拆回电能表集中分拣业务模式。该系统的成功应用提升了回收分拣工作效率的同时，节约了周转处置占地和人员成本，提高了电能表的验收和评价能力，提升了拆回电能表回收分拣的管理水平。下一步将继续深挖故障数据，多维度统计分析故障隐患，建立故障预测边缘计算算法模型，实现电能表典型故障多发区域和骤升时间拐点预测。