CN105206035A - 一种采集终端功能自动化检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采集终端功能自动化检测系统及方法，该系统包括：主机：用以发出控制信号，以及接收测试结果并分析记录；程控功率源：接收主机发出的控制信号并且输出测试电气信号；模拟表：根据主机的检测模式，接收程控功率源发出的测试电气信号，并产生模拟结果；被测设备：分别与主机和模拟表连接，将模拟表产生的模拟结果返回主机。与现有技术相比，本发明具有避免重复的人工劳动、提高检测效率和准确性等优点。

Description

一种采集终端功能自动化检测系统及方法

技术领域

本发明涉及采集终端检测领域，尤其是涉及一种采集终端功能自动化检测系统及方法。

背景技术

随着采集系统深化应用的进一步加强，对采集设备功能要求越来越高，每次功能升级或应用扩展都需要对全部版本的采集终端进行功能检测，检测时间紧、任务重，对检测人员的要求很高；另一方面，采集系统现场建设过程中往往暴露一些设备存在缺陷，需要升级软件程序进行消缺，电科院计量中心负责对新版升级程序进行测试工作，而现场软件版本较多，测试要求又不尽相同，对功能检测工作提出了较高的要求。

采集终端功能检测包含大量的重复劳动，通过人工方式进行手动测试一方面会造成大量人工和设备资源的浪费，影响其他工作的开展；另一方面，人工方式难免会造成误检或漏检，且很难验证所有的功能逻辑，导致升级程序存在缺陷，影响现场使用。因此，急需一种高效、准确的测试方法代替重复手动测试。虽然中国电科院研制了一套可以自动检测终端的测试软件，但由于此软件为全国通用版本，未考虑地方和现场特殊的使用需求，在上海目前仅用来进行通信规约的测试，在功能测试方面仍然比较欠缺。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种避免重复的人工劳动、提高检测效率和准确性的采集终端功能自动化检测系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种采集终端功能自动化检测系统，包括：

主机：用以发出控制信号，以及接收测试结果并分析记录；

程控功率源：接收主机发出的控制信号并且输出测试电气信号；

模拟表：根据主机的检测模式，接收程控功率源发出的测试电气信号，并产生模拟结果；

被测设备：分别与主机和模拟表连接，将模拟表产生的模拟结果返回主机。

所述的被测设备为集中抄表终端或专变采集终端。

所述的集中抄表终端包括集中器和采集器，所述的集中器分别与主机、程控功率源和模拟表连接，所述的采集器分别与集中器、程控功率源和模拟表连接。

所述的专变采集终端通过以太网与主机通信，通过RS485与模拟表连接。

所述的集中器与主机通过以太网与主机通信，并且通过RS485与模拟表通信。

所述的模拟表设有多个，分别用以模拟单项电能表、三相三线电能表和三相四线电能表。

一种采集终端功能自动化检测方法，包括以下步骤：

1)主机通过内部通信网络向程控功率源发出控制信号，使程控功率源发出相应测试需求下不同频率、不同幅值、不同波形的电压和电流信号；

2)各个模拟不同电能表的模拟表接收电压和电流信号，产生模拟结果；

3)被测设备通过RS485获取各个模拟表产生的模拟结果，并且将其上传给主机；

4)主机接收到模拟结果后与存储在主机中的标准值进行比较并记录结果，从而完成采集终端功能自动化检测。

所述的步骤1)中的相应测试包括参数设置和查询测试、终端配置信息测试、数据处理测试和事件记录测试。

所述的参数设置和查询测试的参数包括时钟召测和对时参数、基本参数、抄表与费率参数和限值与阀值参数。

所述的数据处理测试包括实时和当前数据测试、历史日数据测试、历史月数据测试、负荷曲线测试和异常逻辑测试，所述的异常逻辑测试包括表号串号异常、冻结时标异常、集中抄表状态信息统计异常、数据重复冻结异常和数据不完整异常。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提出的一种采集终端功能自动化检测系统及方法，无需人工干预实现采集终端功能的自动检测，既考虑实际使用情况，又结合现场的常见问题进行逻辑测试。该技术全过程模拟人工测试的各个步骤并进行适当优化，加入正常逻辑和异常逻辑两套测试流程，大大超过人工检测的测试范围。通过自动化测试实现功能和逻辑差异的自动定位，为改进软件程序提供原始依据；通过配置不同的测试方案，可同时用于全性能试验、功能抽检试验、现场升级测试等检测环节，避免了重复的人工劳动，同时也提高了检测效率和准确性。

附图说明

图1为集中抄表终端测试系统结构示意图。

图2为专变采集终端测试系统结构示意图。

图3为事件采集结构示意图。

图4为事件采集结构细分示意图。

其中，1、主机，2、程控功率源，3、模拟表，41、集中器，42、采集器，43、专变采集终端。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1：

自动化检测技术的系统框架基于现有的测试系统进行设计，由主机、程控功率源、被测设备和模拟表(6表位，每个表位模拟表表号不同)组成。主机实现功率源控制、与被测设备通信(遵循1376.1-2013及上海扩展规约)、模拟表设置及测试结果分析功能，程控功率源根据主机的要求输出各种满足要求的电气量，被测设备采集模拟表数据并响应主机的命令，模拟表按照主机的设置生成各类数据供被测设备抄读。主机与被测设备之间通信通过台体的RS232口和以太网口，被测设备与模拟表之间通信通过测试台体的RS485口。

如图1所示，图为集中抄表终端的测试系统，由主机1、程控功率源2、通信网络、被试终端和模拟表3等部件组成，被测设备包含集中器41和采集器42两种，被测通信方式包含以太网、载波和RS485三种。集中器41与主机1之间通过以太网连接，集中器41与模拟表3之间通过载波和RS485两种方式连接，其中RS485包含RS485-1和RS485-2两路，六个模拟表3分别表示集中抄表终端安装现场不同用户所使用的电能表，该测试系统涵盖了目前低压集抄台区现场所有的运行方式。

实施例2：

如图2所示，图为专变采集终端的测试系统，由主机1、程控功率源2、通信网络、专变采集终端43和模拟表3等部件组成，被测通信方式包含以太网和RS485两种。专变采集终端43与主机1之间通过以太网连接，专变采集终端43与模拟表3之间通过RS485方式连接，其中RS485包含RS485-1和RS485-2两路，两个模拟表3分别表示专变终端安装现场不同用户所使用的电能表，该测试系统涵盖了现场所有的运行方式。

自动化检测的流程分为正常测试流程和异常测试流程，测试采集终端功能的正确性和逻辑的合理性，既包含正常测试流程下的功能正确性测试，又包含异常测试流程下的功能逻辑判断。

参数设置和查询

本项目测试采集终端在主站进行参数设置时功能的准确性以及默认参数设置的正确性，采用主站设置和查询相结合的方式，确保采集终端参数设置的准确性和一致性。采集终端设置和查询的参数如下：

(1)时钟召测和对时

(2)基本参数

基本参数包括：终端上行通信口通信参数设置、通信参数设置、终端事件记录配置设置、终端电能表/交流采样装置配置参数、虚拟专网用户名、密码、终端抄表运行参数设置、终端台区集中抄表重点户设置、终端上行通信流量门限设置、1类数据配置设置、2类数据配置设置、终端地理位置信息、停电事件参数设置、终端对电能表时钟核对的参数、终端对电能表抄表机制的参数、终端手机号码。

(3)抄表与费率参数

(4)限值与阀值参数

4.1.2终端配置信息

本项目测试采集终端配置信息设置的准确性，采用主站设置和查询相结合的方式进行验证，具体测试项目如下：

(1)终端版本信息

(2)终端支持的1类数据配置

(3)终端支持的2类数据配置

(4)终端支持的事件记录配置

用于检测采集终端事件记录配置的准确性，验证其默认参数设置是否正确。

(5)远程通信模块版本信息

用于检测远程通信模块配置的准确性。

(6)本地通信模块版本信息

用于检测本地通信模块配置的准确性。

4.1.3数据处理

本项目测试采集终端在数据采集、处理、存储等方面的准确性，采集终端根据预置的档案参数，在规定的时间内进行数据采集和处理，测试系统将采集终端数据与标准值进行比较，得出结论。为了更好的符合现场实际情况，测试系统在测量点设置时尽可能与现场保持一致，同时也能验证采集终端在测量点不连续状态下对数据采集和存储的可靠性。在进行结果判断时，测试系统根据用户类型分别进行判断，并从正常逻辑和异常逻辑两个方面比较，正常逻辑模拟理想采集环境下测试采集终端工作的准确性，异常逻辑模拟现场异常状态下测试采集终端的抗干扰能力。从数据分类来看，本项目主要分为：实时和当前数据、历史日数据、历史月数据、负荷曲线和异常逻辑测试五个方面。

(1)实时和当前数据

测试项目包含表3-2所列的所有当前和实时数据项，用于检测采集终端在实时和当前数据采集方面功能的完整性及协议的一致性。模拟表初始化时，仅初始化检测数据项对应的数据标识及内容，确保所有的被试终端采集相同的数据标识。

(2)历史日数据

测试项目包含表3-2所列的所有历史日数据项，用于检测采集终端在历史日数据采集方面功能的完整性及协议的一致性。模拟表初始化时，仅初始化检测数据项对应的数据标识及内容，确保所有的被试终端采集相同的数据标识，同时操持历史日数据逻辑的准确性。

(3)历史月数据

测试项目包含表3-2所列的所有历史月数据项，用于检测采集终端在历史月数据采集方面功能的完整性及协议的一致性。模拟表初始化时，仅初始化检测数据项对应的数据标识及内容，确保所有的被试终端采集相同的数据标识，同时操持历史月数据逻辑的准确性。

(4)负荷曲线

测试项目包含表3-2所列的所有负荷曲线数据项，用于检测采集终端在负荷曲线数据采集方面功能的完整性及协议的一致性。负荷曲线在冻结时根据被试设备的不同而不同，专变采集终端为15min，集中器为1h。

(5)异常逻辑测试

测试系统通过模拟现场发现的各类异常情况，测试采集终端功能逻辑的正确性，目前异常逻辑测试项目主要有：表号串号异常、冻结时标异常、集中抄表状态信息统计异常、数据重复冻结异常及数据不完整异常等。

1)表号串号异常

采集终端在现场运行时，由于各类不确定因素影响，常常导致各种异常情况产生。表号串号异常是指因通信延时导致采集目标电能表的地址与实际返回数据的地址不符，从而使采集数据为其他电能表的数据，而DL/T645的校核又完全正确，因此很难发现。测试系统通过故障模拟机制进行测试，采集终端下发抄表命令时，测试系统对回复的通信报文做特殊处理，在每次应答时修改地址域使其与终端下发的通信地址不同，并重新计算校验和，使DL/T645报文合法，测试采集终端是否能够正确识别异常。

2)冻结时标异常

现场运行时，由于采集终端时钟和电能表时钟存在差异，采集终端抄读日冻结数据时，如果电能表还没有产生上1日的冻结数据，采集终端采集的则是上2日的数据，导致采集电量异常，因此，采集终端在采集日冻结数据时需通过日冻结时标判断该数据的合理性，本项目测试采集终端日冻结时标判断逻辑的准确性。测试系统将模拟表上1日冻结数据的时标依次超前和滞后被试终端1个自然日，并保持其他数据项的完整性，使采集终端正常抄表，判断其逻辑的正确性。

3)集中抄表状态信息统计异常

集中抄表状态信息主要用于统计集中器下所属电能表的抄读情况，并按端口号进行分类统计，对于主站运维人员来说是一项极其重要的功能，其准确性关系到现场消缺方案的制定。集中抄表状态信息主要包括：通信端口号、要抄电表总数、当前抄表工作状态、抄表成功块数、抄重点表成功块数、抄表开始时间和抄表结束时间。测试系统为采集终端设置不同的测量点参数，并使其中部分抄读成功，另外一部分不成功，通过读取采集终端的集中抄表状态信息与测试系统的实际值比较，判断其功能逻辑的正确性。

4)数据重复冻结异常

按照采集终端技术规范的要求，采集终端每天只冻结1次日冻结数据，如果成功则本日不会再去抄读该数据项，否则可能造成数据存储异常，同时还增加网络通信的开销。测试系统进行测试时首先产生一部分冻结数据，并确保采集终端正确采集所有的已有数据，然后改变已有数据的数值，同时再产生另外一部分数据，重新启动采集终端抄表流程。对于已成功采集的数据，采集终端不应重复采集并以新数据覆盖；对于未成功采集的数据，采集终端应补抄相应数据并存储。测试系统根据比对采集终端的冻结数据判断其功能逻辑的正确性。

5)数据不完整异常

采集终端应根据技术需要对多个数据进行组合处理，如果其中某个数据项未采集成功，则不应进行处理。现场运行发现，部分采集终端存在此类功能逻辑异常，对于未全部采集成功的数据项按“0”处理，仅处理已采集成功的数据项，使最终结果产生偏差，因此，需要通过试验对此问题进行验证。测试系统在返回数据报文时，对部分数据项分别以“0”、无效数据及不应答的形式回复，通过比对采集终端和测试系统的数据判断其功能逻辑的正确性。

4.1.4事件记录

事件记录测试是自动化检测技术的主要内容之一，由于其复杂的逻辑性及较长的耗时，人工方式很难做到功能和逻辑的全面测试。而一旦测试的要求和内容确定后，自动化检测很容易将其功能和逻辑进行全面的测试，虽然耗时较长，但通过计算机流程控制代替人工手动检测，能够大大提高测试结果的准确性。下面主要介绍事件记录自动化检测的结构、功能要求及测试要点。

(1)事件记录采集结构

智能电能表及用电信息采集系统事件共分为三种：电能表事件、终端事件、主站事件，如图3所示。

电能表事件按采集方式分为2种：终端固定周期采集、主站透抄。

如图4所示，终端事件按采集方式分为2种：主动上报(重要事件)、主站召读(一般事件)。

主站事件为主站直接生成的事件。

(2)事件记录分级

智能电能表及采集终端事件记录根据紧急或重要程度分成4个等级，见表4-1。

1级：紧急事件。包括用户有疑似窃电行为发生的事件、对电能表硬件故障及时钟电池状态的监测事件，以及其他需要第一时间主动上报的事件，采集策略为：终端事件实时生成并主动上报；电能表事件由终端定时采集并主动透明上报。定时采集策略为：RS485方式每个抄表周期数据项采集完成后开始采集，每个事件项最多采集3次，3次均失败不参与判断；载波方式需满足采集成功率>98％或时间超过12:00，每个抄表周期数据项采集完成后才开始采集，每个抄表周期每个事件项最多采集3次，3次均失败不参与判断。

2级：重要事件。包括掉电、供电电压异常等可能影响设备正常运行的的事件，采集策略为：终端事件实时生成并主动上报，同类事件每天只上报最先发生的1条，后续相同事件终端只存储不上报；电能表事件由终端根据分类分级参数定时采集并主动透明上报。每日定时采集策略为：不区分下行通信方式，采集成功率>98％或时间超过12:00才开始采集，且在等级1事件采集完成后，每天每个事件项最多采集3次，3次均失败不参与判断。

3级：较重要事件。包括开端钮盖、时间超差等可能会影响用户可靠用电的事件，采集策略为：终端事件实时生成并主动上报，同类事件每月只上报最先发生的1条(电能表时间超差及电能表时钟偏差监测归属终端事件，按测量点单独计算)，后续相同事件终端只存储不上报；电能表事件由终端根据分类分级参数定时采集并主动透明上报。每月定时采集策略为：不区分下行通信方式，当月某日采集成功率>98％或日期超过15日且时间超过12:00才开始采集，且在等级2事件采集完成后，每月每个事件项最多采集3次，3次均失败不参与判断。

4级：一般事件。包括远程或本地对设备进行过命令操作，可根据管理需要进行核查和处理的事件，采集策略为：终端事件实时生成并存储，不上报，由主站按需采集；电能表事件由主站按需透传抄读。

(3)事件记录测试

测试系统事件类项目测试主要分为三部分：电能表事件、终端事件和主站事件。电能表事件主要测试采集终端透明主动上报的功能，终端事件测试采集终端产生事件并按要求进行处理的功能，主站事件测试采集透明转发主站抄读命令的功能。

1)功能完整性测试

测试系统按照表4-1～4-3的要求逐个对事件进行测试，实现采集终端两部分功能测试的要求：支撑电能表事件分级上报、实现采集终端事件分级上报。

电能表事件分级上报测试是指采集终端暂存电能表事件后，将事件生成次数和抄读到的事件通过“F10转发主站直接对电能表的批量抄读数据命令”以同一帧进行主动上报。测试系统返回确认或终端上报超过两次后，采集终端更新事件发生总次数并删除对应的暂存事件内容，测试系统通过上报的内容判断其功能的完整性。

采集终端事件分级上报测试是对采集终端事件分类存储、分类召测和分类删除进行测试，采集终端在事件分类存储、召测和删除的基础上实现采集终端事件分级，其中主动上报由采集终端发起，固定周期召测和按需召测由测试系统发起。测试系统召测终端事件之后，通过删除命令删除相应的事件，以保证采集终端中存储的非主动上报事件均未受到召测。

2)逻辑合理性测试

逻辑合理性测试主要是指测试采集终端对事件记录分类分级以及各分级下事件采集规则的正确性，事件记录上报规则的正确性。测试系统依次对采集终端进行事件测试，根据采集策略的要求对终端处理事件记录的各个步骤进行验证，通过结果比对判断其逻辑的合理性。

4.1.5交流采样

交流采样功能测试主要测试采集终端交流采样精度的准确性，以及对电源影响的适应性，主要包括常温基本误差、功率因数基本误差和电源影响试验。

(1)常温基本误差

测试系统控制测试台对各误差点的误差进行测试，召测(AFN＝0CH：F25)测试结果根据误差限值判断(其中电能基本误差通过脉冲输出实现)，误差限值可设置，默认值与详细内容如表1所示。

表1交流采样误差限值参数

(2)功率因数基本误差

测试系统控制测试台对各功率因数误差点的误差进行测试，电压电流夹角分别取：90°、60°、45°、30°、0°、-30°、-45°、-60°、-90°，功率因数误差限值为±2.0％。

(3)电源影响试验

1)电源断相试验

测试系统控制测试台输出A相电压为50％Un，A相电流为0.3％In，等待1min，判断：正向有功电能基本误差应小于±1.0％。

2)电压影响试验

测试系统控制测试台输出各影响量试验项目，通过终端脉冲输出测试有功基本误差，其误差值应不超过表2的限值。

表2电压影响试验限值参数

序号	测试项目	基本误差点设置	有功误差限值
				1	电源电压影响	Un：80％、90％、100％、110％、120％	±1.0％
2	频率影响	f：47.5Hz、50Hz、52.5Hz	±1.0％
				3	谐波影响	Hn：3次谐波10％、5次谐波10％	±2.0％

本发明从测试流程和实际需求出发，研究自动化测试技术的合理性和实用性，通过对自动化检测技术和检测流程优化及方案制定两方面的研究，提出一种采集终端功能自动化检测系统及方法，结合采集系统建设的实际情况，根据人工检测流程制定的自动化测试系统，使用自动化流程代替传统的人工测试过程，但同时保持异常运行状态时设备功能的逻辑性，使功能测试更具针对性。本发明无需人工干预实现采集终端功能的自动检测，既考虑实际使用情况，又结合现场的常见问题进行逻辑测试，主要特点如下：

(1)全过程模拟人工测试的各个步骤并进行适当优化，加入正常逻辑和异常逻辑两套测试流程，大大超过人工检测的测试范围；

(2)通过自动化测试实现功能和逻辑差异的自动定位，为改进软件程序提供原始依据；

(3)通过配置不同的测试方案，可同时用于全性能试验、功能抽检试验、现场升级测试等检测环节，避免了重复的人工劳动，同时也提高了检测效率和准确性；

(4)功能及逻辑测试相对独立，便于扩展，当技术要求变更时可灵活调整，增加了测试系统的适应性。

采集终端功能检测包含大量的重复劳动，通过人工方式进行手动测试一方面会造成大量人工和设备资源的浪费，影响其他工作的开展；另一方面，人工方式难免会造成误检或漏检，且很难验证所有的功能逻辑，导致升级程序存在缺陷，影响现场使用。本发明填补了本地区自动化检测技术的空白，推广应用后可大大节省人工工作量，提高工作效率。

Claims (10)

1.一种采集终端功能自动化检测系统，其特征在于，包括：

主机(1)：用以发出控制信号，以及接收测试结果并分析记录；

程控功率源(2)：接收主机(1)发出的控制信号并且输出测试电气信号；

模拟表(3)：根据主机(1)的检测模式，接收程控功率源(2)发出的测试电气信号，并产生模拟结果；

被测设备：分别与主机(1)和模拟表(3)连接，将模拟表(3)产生的模拟结果返回主机(1)。

2.根据权利要求1所述的一种采集终端功能自动化检测系统，其特征在于，所述的被测设备为集中抄表终端或专变采集终端(43)。

3.根据权利要求2所述的一种采集终端功能自动化检测系统，其特征在于，所述的集中抄表终端包括集中器(41)和采集器(42)，所述的集中器(41)分别与主机(1)、程控功率源(2)和模拟表(3)连接，所述的采集器(42)分别与集中器(41)、程控功率源(2)和模拟表(3)连接。

4.根据权利要求2所述的一种采集终端功能自动化检测系统，其特征在于，所述的专变采集终端(43)通过以太网与主机(1)通信，通过RS485与模拟表(3)连接。

5.根据权利要求3所述的一种采集终端功能自动化检测系统，其特征在于，所述的集中器(41)与主机(1)通过以太网与主机(1)通信，并且通过RS485与模拟表(3)通信。

6.根据权利要求2所述的一种采集终端功能自动化检测系统，其特征在于，所述的模拟表(3)设有多个，分别用以模拟单项电能表、三相三线电能表和三相四线电能表。

7.一种应用如权利要求1-6任一项所述的采集终端功能自动化检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)主机通过内部通信网络向程控功率源发出控制信号，使程控功率源发出相应测试需求下不同频率、不同幅值、不同波形的电压和电流信号；

2)各个模拟不同电能表的模拟表接收电压和电流信号，产生模拟结果；

3)被测设备通过RS485获取各个模拟表产生的模拟结果，并且将其上传给主机；

4)主机接收到模拟结果后与存储在主机中的标准值进行比较并记录结果，从而完成采集终端功能自动化检测。

8.根据权利要求7所述的一种采集终端功能自动化检测方法，其特征在于，所述的步骤1)中的相应测试包括参数设置和查询测试、终端配置信息测试、数据处理测试、事件记录测试和交流采样测试。

9.根据权利要求8所述的一种采集终端功能自动化检测方法，其特征在于，所述的参数设置和查询测试的参数包括时钟召测和对时参数、基本参数、抄表与费率参数和限值与阀值参数。

10.根据权利要求8所述的一种采集终端功能自动化检测方法，其特征在于，所述的数据处理测试包括实时和当前数据测试、历史日数据测试、历史月数据测试、负荷曲线测试和异常逻辑测试，所述的异常逻辑测试包括表号串号异常、冻结时标异常、集中抄表状态信息统计异常、数据重复冻结异常和数据不完整异常。