CN102955882A - 超大规模智能电能表自动化检测仿真模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超大规模智能电能表自动化检测仿真模拟系统，它包括3D场景仿真、设备档案维护、设备组管理、方案制定、计划任务编制、业务流程模拟与控制、数据库、运行状况分析等模块。针对超大规模智能电能表自动检定系统所具有的工艺流程复杂、设备繁多、生产节拍要求严格、会给企业的生产管理、任务调度、新产品研发带来了较大困难等特点，通过建设仿真模拟系统，该发明为实际系统的规划、设计、设备选型、制造、安装、调试、运行等诸多环节提供指导意见，为制定相关的技术标准和运维策略提供科学依据，能有效降低建设风险和成本，缩短建设周期。

Description

超大规模智能电能表自动化检测仿真模拟系统

技术领域

本发明涉及电工仪器仪表领域中的校验技术及设备,具体说是超大规模智能电能表自动化检测仿真模拟系统。

背景技术

建设年检近千只电能表的超大规模智能电能表自动化检测系统对电能表自动化检测研究提出了迫切需要。关于电能表自动化检定的研究在国内目前还处于初级阶段，少数省份以试验目的为主而建立的电能表自动化检定系统规模较小，技术上不能保证满足年检近千只电能表的超大规模自动化检测系统的建设需要。3D仿真技术在自动化仓储模拟、生成线模拟等方面已有成熟的应用，但目前还鲜有关于3D技术用于电能表自动化检测系统研究的报道。通过搭建超大规模智能电能表自动化检测仿真模拟系统研究超大规模智能电能表自动化检测的技术方案，能有效降低建设风险和成本，缩短建设周期。

发明内容

本发明的主要目的是研发一个超大规模智能电能表自动化检测仿真模拟系统，构建用于研究超大规模智能电能表自动化检测的虚拟试验环境。

为了实现本发明目的，本发明提供了一种超大规模智能电能表自动化检测仿真模拟系统，该系统由3D场景仿真、设备档案维护、设备组管理、方案制定、检测任务管理、业务流程模拟与控制、数据库、运行状况分析等模块组成。各模块的主要功能及相互关系如下：

3D场景仿真模块：采用3D建模技术，对上垛站台、下垛站台、AGV、转接台、机器人、检测装置等设备建模，并在业务流程控制程序的控制下完成实际业务流程的仿真展示。在该模块中，本发明使用Unity技术对超大规模智能电能表自动化检测涉及的所有硬件设备进行3D建模，设备模型与实际设备的尺寸、空间布局等物理特性保持一致，并组成超大规模智能电能表自动化检测仿真场景。仿真模拟系统运行后，该模块在接收到业务流程模拟与控制模块发来的控制指令后，根据设备的预置动作逻辑展示设备对应的动作，实现展示自动化检测的各个环节。该模块所建立的3D模型支持参数自由配置、模型的动作可编程设定。通过该模块提供的巡演功能，可以观察仿真的设备空间布局，对整个仿真场景按预定路线自动巡查。通过变换不同的观察角度，可以观察场景的某个局部或某个设备的动作细节。当仿真系统执行检测任务时，通过3D场景仿真模块观察各检测环节的仿真执行过程。

设备档案维护模块：维护场景中所有可能会用到设备的档案信息，这些设备包括上垛站台、下垛站台、AGV（无人搬运车，Automated Guided Vehicle）、转接台、机器人、检测装置及这些设备之间的关联关系的档案信息等。

设备组管理模块：对每种设备进行分组管理，组件仿真模拟系统时，根据研究需要选择不同的设备组，方便设备管理；

方案制定模块：编制方案，包括：方案名称、AGV小车速度、挂卸表时间、台体检定时间、输送延迟时间、运行速度倍率设定等；

检测任务管理模块：编制仿真模拟系统执行的检测任务，内容包括需要检定的智能电能表总数量、检定的类型及需检定的规格型号等，监测任务的执行过程；检测任务管理模块包括检测任务编制、垛检测任务管理、垛检测任务指令执行过程监测模块。

业务流程模拟与控制模块：模拟实际业务中的业务处理流程，控制3D仿真场景的展示；模拟的业务流程包括：超大规模智能电能表自动化检测3D仿真场景的初始化控制、检测任务调度与控制模拟、AGV搬运调度与控制模拟、AGV搬运3D仿真展示控制、RGV机器人挂表与下表的调度与控制模拟、RGV机器人挂表与下表3D仿真展示控制、检定柜执行检测的调度与控制模拟、检定柜执行检测3D展示控制、业务执行过程监测与监测数据的保存模拟等。检测任务调度与控制模拟所模拟的业务流程过程包括：接收检测任务、将检测任务分解为特定的电能表周转箱垛的检测任务、每垛检测任务通过分解为多个指令在不同检测环节控制执行，包括出库、搬运、挂表、检测、下表、入库。

在实现时，业务流程模拟与控制模块会把检测任务分解为检测任务中每一垛的检测任务方便调度执行。分解后的垛检测任务和不同检测环节的控制指令一起发给检测过程的不同环节执行，实现垛检测任务的控制执行，这些指令包括出库、搬运、挂表、检测、下表、入库等。

数据库：存储配置的档案数据和仿真场景运行数据；该数据库是一个基于关系模型的数据库。

运行状况分析模块：根据方案、计划得出的各任务指令执行完成分析出运行状况统计，可以分析设备执行时间，效率等信息，本发明支持的分析内容包括：方案的总执行时间、方案的总检表数量、方案的检表速率、计划的总执行时间、计划的总检表数量、计划的执行速率、每种设备的工作时间、每种设备的有效工作时间、每种设备的平均利用率、单台设备的总工作时间、单台设备的有效工作时间、单台设备的利用率等。

本发明所达到的有益效果：

针对超大规模智能电能表自动检定系统所具有的工艺流程复杂、设备繁多、生产节拍要求严格、会给企业的生产管理、任务调度、新产品研发带来了较大困难等特点，通过本发明建立的仿真模拟系统，为实际系统的规划、设计、设备选型、制造、安装、调试、运行等诸多环节提供指导意见，为制定相关的技术标准和运维策略提供科学依据，能有效降低建设风险和成本，缩短建设周期。

通过本发明的仿真模拟系统，论证了各种适合超大规模智能电能表自动化检测系统的设计方案的可行性及特点，实现了在系统建设之前就对系统的建设方案、建设过程、建设组织管理过程有了一个仿真的实践过程，是建设高标准、高质量的超大规模智能电能表自动化检测系统一个重要的手段。

附图说明

图1为本发明仿真模拟系统所包含的主要模块及主要模块关系图。

具体实施方式

如图1所示，仿真模拟系统的主要实现过程如下：

（1）基于Unity提供的建模开发工具开发设备的3D仿真模型、3D检测仿真场景、开发巡演功能等。3D仿真场景5运行后，通过Web Service与业务流程模拟与控制模块7通信，接收控制指令，设备根据控制指令展示预定的动作。 

（2）开发用于设备、设备组、方案制定、检测任务管理等功能。该部分功能使用.net技术开发，分终端和服务器两部分。终端提供可视化的配置、监测页面，服务器提供档案的持久化入库服务及与业务流程模拟与控制服务的交互。

（3）基于.net平台开发业务流程模拟与控制模块7，开发所有业务流程模拟程序及与3D场景仿真发送控制指令的Web Service服务。

（4）3D场景仿真模块5周期与业务流程模拟与控制模块7通信取控制指令。

仿真模拟系统的使用过程如下：

（1）启动系统。

（2）在设备档案维护模块1提供的界面配置研究实验要使用的所有设备。

（3）在设备组管理模块2提供的界面配置研究实验要使用的设备组合。

（4）在方案制定模块3提供的界面配置本次实验所用的设备及系统参数。

（5）在检测任务管理模块4提供的界面配置检测任务，并下发执行，通过检测任务监测界面可以查看检测任务生成的所有垛任务，每个垛任务当前正执行的指令情况。

（6）在3D场景仿真模块5提供的3D展示画面中查看超大规模智能电能表自动化检测的仿真场景、每个检测环节的执行情况、每个设备的运行情况等。档案数据和仿真场景运行数据存储于数据库8中。

（7）在与数据库8交互数据的运行状况分析模块6提供的页面查看仿真运行结果。

Claims (10)

1.一种超大规模智能电能表自动化检测仿真模拟系统，其特征在于：包括以下模块：

3D场景仿真模块：采用3D建模技术，对上垛站台、下垛站台、AGV、转接台、机器人、检测装置设备建模，并在业务流程控制程序的控制下完成实际业务流程的仿真展示； 

设备档案维护模块：维护上垛站台、下垛站台、AGV、转接台、机器人、检测装置设备及之些设备之间关联关系的档案信息；

设备组管理模块：对每种设备进行分组管理，组件仿真模拟系统时，根据需要选择不同的设备组，方便设备管理；

方案制定模块：编制方案，包括：方案名称、AGV小车速度、挂卸表时间、台体检定时间、输送延迟时间、运行速度倍率设定；

检测任务管理模块：编制仿真模拟系统执行的计划任务，内容包括需要检定的智能电能表总数量、检定的类型及需检定的规格型号，监测任务的执行过程；

业务流程模拟与控制模块：模拟实际业务中的业务处理流程，控制3D仿真场景的展示；

数据库：存储配置的档案数据和仿真场景运行数据；

运行状况分析模块：根据方案、计划任务得出的各任务指令执行完成分析出运行状况统计，可以分析设备执行时间、效率信息。

2.根据权利要求1所述的超大规模智能电能表自动化检测仿真模拟系统，其特征在于：所述3D场景仿真模块采用Unity技术建模。

3.根据权利要求1所述的超大规模智能电能表自动化检测仿真模拟系统，其特征在于：由3D场景仿真模块建立的设备模型模拟支持参数配置，物理特性与实际设备相同，设备模型支持的动作可编程设定。

4.根据权利要求1所述的超大规模智能电能表自动化检测仿真模拟系统，其特征在于：通过巡演所建立3D场景仿真模块观察仿真的设备空间布局，通过变换观察角度，查看仿真场景的局部场景或单个设备的动作细节。

5.根据权利要求1所述的超大规模智能电能表自动化检测仿真模拟系统，其特征在于：当仿真系统执行检测任务时，通过所述3D场景仿真模块观察各检测环节的仿真执行过程。

6.根据权利要求1所述的超大规模智能电能表自动化检测仿真模拟系统，其特征在于：所述检测任务管理模块包括检测任务编制、垛检测任务管理、垛检测任务指令执行过程监测模块。

7.根据权利要求1所述的超大规模智能电能表自动化检测仿真模拟系统，其特征在于：业务流程模拟与控制模块模拟的业务流程包括：超大规模智能电能表自动化检测3D仿真场景的初始化控制、检测任务调度与控制模拟、AGV搬运调度与控制模拟、AGV搬运3D仿真展示控制、RGV机器人挂表与下表的调度与控制模拟、RGV机器人挂表与下表3D仿真展示控制、检定柜执行检测的调度与控制模拟、检定柜执行检测3D展示控制、业务执行过程监测与监测数据的保存模拟。

8.根据权利要求7所述的超大规模智能电能表自动化检测仿真模拟系统，其特征在于：所述检测任务调度与控制模拟所模拟的业务流程过程包括：接收检测任务、将检测任务分解为特定的电能表周转箱垛的检测任务、每垛检测任务通过分解为多个指令在不同检测环节控制执行，包括出库、搬运、挂表、检测、下表、入库。

9.根据权利要求1所述的超大规模智能电能表自动化检测仿真模拟系统，其特征在于：所述运行状况分析模块包含的分析内容包括：方案的总执行时间、方案的总检表数量、方案的检表速率、计划的总执行时间、计划的总检表数量、计划的执行速率、每种设备的工作时间、每种设备的有效工作时间、每种设备的平均利用率、单台设备的总工作时间、单台设备的有效工作时间、单台设备的利用率。

10.根据权利要求1所述的超大规模智能电能表自动化检测仿真模拟系统，其特征在于：所述数据库是一个基于关系模型的数据库。