CN103513219B - 一种新型电能表现场移动测试仪器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型电能表现场移动测试仪器，内部采用DSP信号处理器和嵌入式处理器双CPU架构，双CPU之间采用双高速通讯接口；信号处理器DSP经电压电流采集接口，对现场电能表的电压、电流参数进行采集和电能误差的计算；嵌入式处理器分别与条码扫描模块、GPRS数据通讯模块、远近红外通讯接口连接；通过条码扫描模块扫描电能表的条码信息，并由嵌入式处理器解析出电能表编号；通过无线GPRS通讯模块或无线局域网WIFI通讯模块与营销系统连接，根据电能表编号从营销系统下装电能表的测试用信息或将测试数据上传到营销系统中。采用本仪器测试时无需携带和操作其他仪器，可有效地提高操作人员工作效率，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电能计量装置智能电能表现场校验检查的仪器。具有电能误差测试、电能质量谐波分析、计量回路接线检查、电能表红外R485通讯、远程GPRS数据通讯，卫星定位校时，电能表条码扫描、电能表RFID电子铅封和摄像头拍照等功能。
背景技术
目前现有电能表现场校验仪只具有电能表误差测试和接线检查功能，现场测试用户和电表信息记录需要人工手写，且输入很不方便，仪器无法对电能表进行条码扫描、RS485红外数据通讯和卫星定位校时等操作，现场操作费事费力。以往对计量装置电能表进行现场校验时，需要输入各种数据，包括电能表编号、接线制式、电压电流规格、电能表常数和等级的信息。核对计量装置信息需要人工核对，需要填写各种信息单，如出现场要记录需要核查的计量装置的各种信息，电能表编号、互感器编号及变比、客户名称地址等信息。现场测试时需人工检查核对计量装置的各种铅封信息。测试结束后数据需要人工录入营销系统等等，既费时又费力，工作效率很低，容易出错。
发明内容
技术问题：本发明主要解决的技术问题是提供一种能够全方位对电能计量装置进行测试的仪器。能够对电能表进行参数测试和各种数据采集，把现场测试需要的功能集成在一个仪器上，仪器小型化，便于携带，使用简单方便。
技术方案：
一种新型电能表现场移动测试仪器，其特征是，内部采用DSP信号处理器和嵌入式处理器双CPU架构，双CPU之间采用双高速通讯接口，一个SPI接口专门用于交流的采样数据通讯，另一个串行接口（UART）用以发送控制命令；
一种新型电能表现场移动测试仪器，其特征是，内部采用DSP信号处理器和嵌入式处理器双CPU架构，双CPU之间采用双高速通讯接口，一个SPI接口专门用于交流的采样数据通讯，另一个串行接口用以发送控制命令；
信号处理器DSP经电压电流采集接口，或经可编程门阵列FPGA，对现场电能表的电压、电流参数进行采集和电能误差的计算；
嵌入式处理器分别与条码扫描模块、GPRS数据通讯模块、远近红外通讯接口连接；
通过所述条码扫描模块扫描电能表的条码信息，并由嵌入式处理器解析出电能表编号；通过所述无线GPRS通讯模块或无线局域网WIFI通讯模块与营销系统连接，根据电能表编号从营销系统下装电能表的全部测试用信息或将测试数据上传到营销系统中。
通过与嵌入式处理器连接的RS485数据通讯接口读取数据。
还包含与嵌入式处理器连接的摄像头，通过摄像头对现场测试的电能表进行拍照。
嵌入式处理器采用智能Android嵌入式操作系统平台。
采集的现场电能表的参数通过数据安全模块进行数据加密。
通过所述远近红外通讯接口和RS485数据通讯接口与电能表进行通讯，核对电能表信息是否和营销系统中的一致。
对电能表测试时，电子铅封拆除的步骤如下：
1）通过无线GPRS通讯模块或无线局域网WIFI通讯模块，自动与营销系统连接，根据电能表编号从营销系统下装该电能表对应的联合接线盒和电能表铅封编号信息；
2）通过RFID模块分别读取联合接线盒和电能表的铅封信息，与从营销系统读取的铅封编号信息进行比对，比对一致则为完好，同时通过读取的铅封对上次留存的照片进行外观比对；
3）从联合接线盒和电能表上拆除铅封。
对电能表测试时，电子铅封安装的步骤如下：
1）首先把电子铅封安装到联合接线盒和电能表上；
2）通过条码扫描模块扫描电能表的条码信息，并解析电能表编号，用于绑定铅封信息；
3）通过RFID模块分别对联合接线盒和电能表的电子铅封，写入编号信息，并与电能表编号进行绑定操作，同时通过高清摄像头对安装好的铅封进行拍照留存；
4）通过无线GPRS通讯模块或无线局域网WIFI通讯模块，自动与营销系统连接，根据电能表编号把电子铅封编号和图片信息自动上传到营销系统中。
仪器采用DSP信号处理器和嵌入式处理器双CPU架构设计，发挥各自处理的特长，即保证电测信号采集的准确性，又保证了仪器易用操作性。
内部双CPU之间采用双高速通讯接口，一个SPI接口专门用于交流的采样数据通讯，另一个串行接口（UART）用以发送控制命令等通讯数据。
信号处理器DSP与可编程门阵列FPGA负责完成现场计量装置电压、电流等电参数的采集和电能误差的计算，保证仪器的电能测试精度。
嵌入式处理器主要完成红外RS485数据通讯、数据的安全加密机制、远程GPRS数据通讯、卫星定位校时、电能表条码扫描、电能表RFID电子铅封和摄像头拍照等工作。嵌入式处理器负责进行显示，并提供人机交互界面。
嵌入式处理器采用智能Android嵌入式操作系统平台，人机交互操作比较人性化，并且应用程序用户可以进行二次开发，编程更加方便快捷。
仪器同时采用了以下先进技术，包括几个方面：
1)读取多功能电表数据：内置国家电网的安全模块，可通过RS485、远红外等通信接口读取多功能电表的数据，根据权限大小还可以设置相应的电能表参数。
2)对外数据采用国密加密算法，数据操作更安全更可靠。
3)激光红外数据通讯技术实现远红外点对点的数据通讯。
4)局域网WIFI通讯技术。
5)远程GPRS数据通讯技术，下载和上传测试参数。
6)卫星定位校时技术，用于校准电能表时钟。
7)一维二维码扫描技术，用于扫描电能表条码，快速获取电能表编号。
8) RFID电子铅封技术，用于电子铅封编号的读取和写入。
9)高清摄像头拍照技术，用于计量装置的现场状况的拍照留证。
10)先进电源管理休眠省电技术，用于提供仪器的使用的时间，保证工作的有序进行。
有益效果：
基于本发明的仪器在电能计量装置（即电能表）现场测试检查时无需其他测试设备，即可完成电能表误差测试、接线检查、电能表数据抄读、条码扫描信息自动录入、电能表拍照留存等工作。为操作人员提供了一种简单便利的测试仪器，每次测试时只需携带本发明的仪器即可。测试时无需携带和操作其他仪器，可有效地提高操作人员工作效率，降低生产成本。本发明可以广泛应用于电能计量装置现场检测仪中。
附图说明
图1 是本发明仪器设计原理图；
图2是本发明仪器结构图；
图3是图2的后视图；
图4是电能表现场测试仪器控制流程图；
图5是电能表铅封管理控制流程图（铅封拆除）；
图6是电能表铅封管理控制流程图（铅封安装）；
图7是电能表现场检验工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1－图3所示，仪器采用DSP信号处理器和ARM9嵌入式处理器双CPU架构设计，双CPU之间采用双高速SPI通讯接口进行数据传输交互。
电测信号测试系统由DSP信号处理器TMS320F28234、FPGA可编程门阵列EPM1270、A/D模数转换器ADS8365Y和可编程放大器AD8231组成，完成电压、电流等电参数和电能误差计算。
人机交互通讯系统采用基于ARM9内核的S3C2451，主频400MHz，搭载128MB Mobile DDR及512MB FLASH，结合条码扫描模块1、数据安全模块、GPS模块、GPRS通讯模块、WIFI通讯模块、摄像头2拍照模块、远近红外通讯接口3、RS485通讯接口等，完成电能表条码扫描、数据的安全加密机制、卫星定位校时，远程GPRS数据通讯，摄像头拍照红外、RS485数据通讯、电能表RFID电子铅封等工作。ARM9嵌入式处理器通过键盘7等实现人机交互，并由与ARM9嵌入式处理器连接的LCD显示屏4显示测试结果。
内部双CPU之间采用双高速通讯接口，一个SPI接口专门用于交流的采样数据通讯，另一个串行接口（UART）用以发送控制命令等通讯数据。
信号处理器DSP与电压电流接口5连接，并与可编程门阵列FPGA一起完成现场计量装置电压、电流等电参数的采集和电能误差的计算。
电源管理系统由可充电锂聚电池6、充电电路和电源管理芯片TPS650240组成，为整个仪器可靠工作提供动力。电池采用10000mAh锂聚合物电芯，为仪器提供长时间的工作能力。
仪器控制软件基于Android操作系统，人机界面友好，操作简单，软件更新方便，用户可自我升级，用户管理采用内置国家电网的安全模块，保证操作的可靠性和安全性。
仪器采用手持设备设计技术，外观的设计符合人体工学、工业防护等级按IP65级别进行设计。
仪器通过GPS全球卫星定位系统模块，可准确定位计量装置的安装位置，同时可以通过GPS精确校准电能表内部计时模块，为电能表准确进行分时计量提供标准时间。
仪器还可以通过采用无线GPRS通讯模块、条码扫描模块和红外通讯技术结合，自动完成电能表一体化测试工作。
仪器可对计量装置现场使用状况可通过高清摄像头进行拍照留存，
仪器可通过RFID电子铅封技术对计量装置的计量柜、联合接线盒和电能表的铅封信息进行读取并核对是否完好一致。
1、电能表现场测试仪器软件控制整个流程，如图4所示。
1）首先根据任务要求通过无线GPRS通讯模块或无线局域网WIFI通讯模块，自动与营销系统连接，下载电能表信息到仪器。
2）到达现场先按照封印管理的铅封拆除流程，对铅封进行拆除操作。
3）然后按照电能表现场检验工作流程，进行电能表的测试工作。
4）电能表现场检验测试完成，按照封印管理的铅封安装流程，对铅封进行安装操作。
5）现场测试工作完成，保存数据，同时通过无线GPRS通讯模块或无线局域网WIFI通讯模块，把数据上传至营销系统，完成测试工作。
2、电能表现场铅封管理控制流程：
（1）如图5所示，铅封拆除控制流程：
1）仪器软件通过条码扫描模块扫描电能表的条码信息，并解析电能表编号。
2）通过无线GPRS通讯模块或无线局域网WIFI通讯模块，自动与营销系统连接，根据电能表编号从营销系统下装该电能表对应的联合接线盒和电能表铅封编号信息。
3）通过RFID模块分别读取联合接线盒和电能表的铅封信息，与从营销系统读取的铅封编号信息进行比对，一致为完好，同时通过读取的铅封将上次留存的照片进行外观比对。
4）从联合接线盒和电能表上拆除铅封。
（2）如图6所示，铅封安装控制流程：
1）首先把电子铅封安装到联合接线盒和电能表上。
2）通过条码扫描模块扫描电能表的条码信息，并解析电能表编号，用于绑定铅封信息。
3）通过RFID模块分别对联合接线盒和电能表的电子铅封，写入编号信息，并与电能表编号进行绑定操作，同时通过高清摄像头对安装好的铅封进行拍照留存。
4）通过无线GPRS通讯模块或无线局域网WIFI通讯模块，自动与营销系统连接，根据电能表编号把电子铅封编号和图片信息自动上传到营销系统中。完成铅封安装操作工作。
3、电能表现场检验工作流程，如图7所示。
1）仪器通过条码扫描模块扫描电能表的条码信息，并解析电能表编号。
2）通过无线GPRS通讯模块或无线局域网WIFI通讯模块，自动与营销系统连接根据电能表编号从系统下装电能表的全部测试用信息。
3）根据从系统读取的信息自动填写测试参数。
4）首先通过远红外通讯和RS485通讯技术与电能表进行通讯，核对电能表信息是否和系统一致。如不一致，通过高清摄像头拍照技术进行现场拍照留存，终止工作，进入故障处理。
5）如确认一致后，软件根据电能表的信息自动调取相应的测试方案，并进行测试，通过电测信号测试系统对现场的电参数进行测量，完成电能误差、二次接线检查工作，自动给出测试结果；人机交互通讯系统通过远红外通讯和RS485通讯技术与电能表进行通讯，读取内部电量；同时结合GPS模块写入准确时间对电能表内部时钟进行校正。仪器软件同时可以根据接线检查结果结合读取的电能表内部计量的数据，自动计算出退补电量。
如测试结果电能表存在错误接线等状况，通过高清摄像头对现场相关信息进行拍照留存，保留证据。
6）测试结束，本机保存所有测试数据（包括图片信息），同时可通过无线GPRS通讯模块或无线局域网WIFI通讯模块，把数据上传到营销系统中。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1. 一种新型电能表现场移动测试仪器，其特征是，内部采用DSP信号处理器和嵌入式处理器双CPU架构，双CPU之间采用双高速通讯接口，一个SPI接口专门用于交流的采样数据通讯，另一个串行接口用以发送控制命令；
信号处理器DSP经电压电流采集接口，或经可编程门阵列FPGA，对现场电能表的电压、电流参数进行采集和电能误差的计算；
嵌入式处理器分别与条码扫描模块、GPRS数据通讯模块、远近红外通讯接口连接；
通过所述条码扫描模块扫描电能表的条码信息，并由嵌入式处理器解析出电能表编号；通过所述无线GPRS通讯模块或无线局域网WIFI通讯模块与营销系统连接，根据电能表编号从营销系统下装电能表的全部测试用信息或将测试数据上传到营销系统中；
通过与嵌入式处理器连接的RS485数据通讯接口读取数据；
通过所述远近红外通讯接口和RS485数据通讯接口与电能表进行通讯，核对电能表信息是否和营销系统中的一致；
还包含与嵌入式处理器连接的摄像头，通过摄像头对现场测试的电能表进行拍照。
2.根据权利要求1所述的新型电能表现场移动测试仪器，其特征是，嵌入式处理器采用智能Android嵌入式操作系统平台。
3.根据权利要求1所述的新型电能表现场移动测试仪器，其特征是，采集的现场电能表的参数通过数据安全模块进行数据加密。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |