用电信息采集通信单元自动化检测系统设计

丁涵之

（国网宁夏电力有限公司宁东供电公司，宁夏 宁东 750411）

0 引 言

随着信息技术的日益发展，用电信息采集通信单元的自动化检测已成为高效能电力系统的核心部分，尤其是在大型专变和中小型专变用户的能源管理中。各类用户的用电需求差异较大，因此针对不同用户的采集模式设计面临着很大的挑战。目前，在自动化检测系统的设计中，一些关键技术正在不断发展和完善，包括兼容型输送线体、动态视觉检测和模块化检测单元等[1]。这些技术使自动化检测系统能够灵活应对各种检测需求，也有效提高了系统的检测效率和准确性。

1 各类用户采集技术

1.1 大型专变用户的采集模式

大型专变用户的用电信息采集通信单元自动化检测系统设计主要依赖于高效、可靠的数据传输方式。基于此，文章主要考虑了通用分组无线业务/码分多址分组数据传输技术（General Packet Radio Service/Code Division Multiple Access，GPRS/CDMA）无线公网和数据通信这2 种数据传输方式。

GPRS/CDMA 无线公网在大型专变用户的采集模式中起着重要作用。由于大型专变用户的电力需求复杂且规庞大模，需要一种高速、稳定且覆盖广泛的通信方式来实现数据的实时传输。而GPRS 和CDMA 提供的无线公网服务能满足该需求。利用GPRS/CDMA无线公网不仅可以实现远程数据传输，还能确保数据的安全和准确性，极大地方便了电力监测和管理工作。

数据通信是另一种主要的数据传输方式。首先，将数据分割成一系列的数据包；其次，将数据包在网络中进行独立传输；最后，在接收端重新组装成完整的数据[2]。这种方式的优势在于数据传输高效且灵活，可以实现大规模数据的快速传输，并且可以根据网络状况动态调整传输速率，以确保数据传输的稳定性。

1.2 中小型专变用户的采集模式

在中小型专变用户的用电信息采集通信单元自动化检测系统设计中，采用的采集模式与大型专变用户有所不同，主要体现在专变采集终端的使用上。专变采集终端主要由数据采集单元、数据处理单元和数据传输单元组成。其中，数据采集单元负责从电力设备中获取电力数据，通过数据处理单元对数据进行预处理，如数据清洗、数据校验等，并通过数据传输单元将处理后的数据发送到后台服务器，以便进行进一步的分析和处理。此外，由于专变采集终端通常具有良好的拓展性，可以根据用户的实际需求添加各种功能模块，如电量统计模块、异常报警模块等，能够提高系统的灵活性和可用性。

2 自动化检测系统关键技术

2.1 兼容型输送线体

在自动化检测系统中，兼容型输送线体是一种关键技术，对于实现高效的检测流程和提高检测准确性有着重要作用。兼容型输送线体主要用于检测用电信息采集通信单元的物理特性，如尺寸、质量、接口类型以及电气特性（如电压、电流、功率）等，以全面评估用电信息采集通信单元的性能[3]。

兼容型检测线体的设计要考虑不同类型和规格的采集通信单元，因此可以在同一条输送线上进行多种类型的检测，以提高检测效率。同时，兼容型输送线体还具有优异的可扩展性，可以根据系统的升级或扩展要求进行相应的拓展和更新。

2.2 动态视觉检测

动态视觉检测在用电信息采集通信单元自动化检测系统的设计中扮演着关键角色。该技术主要依赖于工业高速电荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）摄像机和控制器局域网总线（Controller Area Network，CAN）数据传输两大核心部分，以实现对采集通信单元的高精度和实时检测。

工业高速CCD 摄像机在动态视觉检测系统中主要用于采集通信单元的高分辨率图像。这些摄像机通常具备500 万像素（2 592×1 944）或更高，以捕捉足够的细节，从而使检测系统能够对采集通信单元的表面质量、标识识别和组件对位等关键特征进行快速且准确的分析。在连续的生产线上，其帧数达到200 f/s，甚至更高，以满足连续生产线的检测速度需求。在动态视觉检测系统中，CAN 总线将CCD 摄像机捕捉到的图像数据快速且稳定地传输到数据处理中心。这种数据传输方式不仅提高了数据传输的速率，还确保了数据传输的稳定性和安全性[4]。动态视觉图像采集设计如图1 所示。

图1 动态视觉图像采集设计

2.3 模块化检测单元

外观检测单元是用电信息采集通信单元自动化检测系统中的一个关键组成部分。其主要任务是确保采集通信单元物理结构的完整性，使外观符合规定标准。外观检测通常采用高分辨率的摄像头和图像处理技术，通过捕捉设备的高清图像，利用图像识别算法分析设备外观。

功能检测模块的主要职责是验证采集通信单元的功能和性能是否达到设计和技术规格的要求[5]。功能检测通常涉及电路测试、信号传输测试和软件功能测试等多个方面。功能检测模块架构如图2 所示。

图2 功能检测模块架构

3 系统总体方案

文章设计的检测系统整体方案采用模块化、集成化设计，具有占用场地面积小、扩展能力强等优点。该系统可通过灵活扩展来适应不同的场景需求，实现智能化、信息化、自动化及标准化检测，可进行的检测项目有外观检测和功能检测。

3.1 上下料环节

在上料过程中，需要采用高精度的定位技术，以确保每个采集单元都能准确地放置在指定的检测位置。同时，利用传感器和视觉系统对采集单元的位置和方向进行实时监控，确保其正确对齐，以便后续顺利进行自动化检测。检测完成后，进入下料环节，主要负责将检测过的通信单元从检测区移出，转移到下一阶段或返回存储区。下料环节的重点在于确保安全、准确地移除检测后的采集单元，确保其在移动过程中不会受到损伤。

3.2 功能检测环节

功能检测环节是用电信息采集通信单元自动化检测系统中的核心部分，旨在全面评估通信单元的性能和功能。该环节包括功能试验板、I/O 检测电路、程控可调电压直流供电电源及功耗检测电路4 部分。

3.2.1 功能试验板

功能试验板由多个模拟和实际应用场景的接口与电路组成，用于模拟采集通信单元在实际运行中可能遇到的各种条件和环境。试验板能够对通信单元的数据处理能力、响应速度和稳定性等关键性能指标进行全面测试。通过模拟真实工作环境，确保各通信单元能在实际应用中表现出良好的性能和可靠性。

3.2.2 I/O 检测电路

I/O检测电路专注于检测通信单元的各类接口（如串行接口、并行接口），确保其能够正确传输数据。I/O 检测电路通过模拟各种信号和数据流，以评估通信单元在处理输入和输出信号时的准确性和效率。

3.2.3 程控可调电压直流供电电源

程控可调电压直流供电电源能够模拟不同的供电条件，以评估通信单元在不同电压和电流下的工作性能和稳定性。该部分对于测试采集单元在电力波动或异常情况下的适应能力和可靠性尤为重要。

3.2.4 功耗检测电路

功耗检测电路的主要任务是评估采集通信单元在运行过程中的能耗情况，如通过测量通信单元在不同工作状态下的电流和电压，从而计算出其功耗。通过对功耗的精确测量，可以优化通信单元的能效，确保其在节能和环保方面符合现代电子设备的标准。

3.3 分拣入库环节

在用电信息采集通信单元自动化检测系统中，分拣入库环节是为了确保经过检测的通信单元能够按照检测结果被正确分类，并妥善存放。一旦采集通信单元完成功能检测，系统会立即根据检测结果将采集通信单元分为合格品和不合格品2 类。其中，合格的单元将进入下一步骤，准备出货或进一步的应用；而不合格的单元则会被分拣出。分拣环节采用先进的自动化技术，如智能传感器、自动化机械臂和高速输送带等，确保实现快速且准确的分拣处理，从而有效提升整体工作效率和准确性。分拣完成后，合格的通信单元将被安全地存放在指定的库存位置。此时，入库管理系统会自动更新库存信息，保持数据的准确性和可追溯性。现代化的入库管理系统不仅涉及物理存储，还包括与企业资源计划（Enterprise Resource Planning，ERP）系统的数据同步，以便未来进行库存调度和物流管理。

3.4 应用效果分析

通过分析用电信息采集通信单元自动化检测系统设计的应用效果，了解其在年检量和日检量方面的表现。因此，将文章设计的用电信息采集通信单元自动化检测系统的性能与传统人工检测台常规检测线体进行对比。在自动化检测系统中，平均每日可检测通信单元数量得到了显著提高。假设在传统条件下，一个工作站每日可检测200 台单元，而在自动化系统下，将提升至600 台。基于日检量，自动化系统的年检量也得到了显著增加。在260 个工作日的年度周期中，自动化系统可检测约156 000 台（即每日600 台），而传统系统的年检量仅为52 000 台（即每日200 台）。

从数据对比可以看出，用电信息采集通信单元自动化检测系统在处理效率方面远超传统人工检测台常规检测系统。这表明自动化检测系统在提高效率、降低误差方面具有显著优势，尤其适用于大规模生产和检测场景。

4 结 论

自动化检测系统在现代通信领域是一种革命性的进步，不仅有效提高了工作效率，降低了人力成本，还显著提升了检测的准确度和可靠性。此外，系统的灵活性和可扩展性使其能够适应不断变化的市场需求和技术进步。因此，用电信息采集通信单元自动化检测系统的设计不仅是技术上的突破，更是通信检测领域发展的一个重要里程碑。该系统的顺利实施和推广，将为通信行业带来更高效、更精确的操作模式，为整个行业的发展提供强大动力。随着技术的不断进步和市场的进一步扩大，自动化检测技术将在通信行业中扮演越来越重要的角色。