胡 岸，劉 水

（國網(wǎng)江西省電力科學研究院，江西南昌 330096）

0 引言

目前全國各網(wǎng)省電力公司的電能表、互感器等計量器具都在進行集中檢定和統(tǒng)一配送，為了將計量器具安全、經(jīng)濟、準確地配送到各地、市、縣供電公司，迫切需要設計一套計量器具配送管理系統(tǒng)。系統(tǒng)的配送過程監(jiān)控由配送過程監(jiān)控終端實現(xiàn)，配送過程監(jiān)控終端有GPS、GIS地理信息系統(tǒng)以及振動、溫度、濕度監(jiān)測模塊組成。通過GPS定位系統(tǒng)實時監(jiān)視車輛的地理位置。車載GPS定位系統(tǒng)及GIS地理信息系統(tǒng)，能在線實時定位配送車輛的位置，檢查配送車輛是否按要求的指定線路運行，實現(xiàn)對計量器具的全方面、全過程監(jiān)控。系統(tǒng)采用PDA掌機對配送及卸貨過程進行監(jiān)控和校驗，防止發(fā)生丟件、卸錯貨、卸錯地、送錯貨等情況的發(fā)生，實現(xiàn)配送全過程閉環(huán)管理。

1 研究計量器具配送智能管理技術的必要性

1）配送計劃的合理性，配送成本的降低和配送效率的提升。

計量器具的配送受配送量、計量器具的類型規(guī)格、車型選擇和組合、配送目的地的分布、配送線路、道路情況（是否限貨、限號、限行）等因數(shù)的影響，如何綜合考慮以上因數(shù)，制定出合理的配送計劃，使計量器具的配送效率更高、成本更低，必須建立數(shù)學模型，編制配送管理軟件，軟件能自動采集一段時間內(nèi)需要配送的計量器具的數(shù)量、類型及配送目的地位置等參數(shù)資料信息，自動分析，計算出全省需要配送的計量器具最佳配送方案。

2）配送全過程監(jiān)控，防止丟失、錯配、漏配和檢測環(huán)境影響。

一般一個省有十幾個地市供電公司、近百個區(qū)縣供電公司，配送的地域廣，數(shù)量大，批次多。為保證配送運輸?shù)慕?jīng)濟性，一般會將配送目的地相近的不同計量器具會進行合并裝車配送。在配送的裝卸過程中，各類丟失、裝錯車、多裝貨、送錯貨等情況時有發(fā)生，為杜絕此類情況發(fā)生。需對計量器具的配送過程實施監(jiān)控。

如果配送目的地在較邊遠的山區(qū)，若道路顛簸，還有車箱內(nèi)的溫、濕度環(huán)境超標，都會影響計量器具的計量精度，造成配送計量器具的損壞。因此，實現(xiàn)計量器具配送的全過程監(jiān)控十分必要。一方面，可通過加強管理以減少上述問題的發(fā)生；另一方面，本項目擬采用先進的傳感技術和通訊技術，監(jiān)控車箱內(nèi)溫度、濕度等環(huán)境狀態(tài)，增加資產(chǎn)數(shù)據(jù)校驗，以杜絕此類問題的發(fā)生。同時，實現(xiàn)對計量器具的全方面、全過程監(jiān)控。

現(xiàn)有的計量器具管理系統(tǒng)包含有計量器具的資產(chǎn)信息，但不能為配送計劃的制定提供決策支持，也無法監(jiān)視計量器具在配送過程中的狀態(tài)，更無法。因此著力于解決以上兩個配送中的關鍵問題，同時提供便利的功能服務。

2 設計方案

為了實現(xiàn)計量器具配送的智能化，對計量器具配送實現(xiàn)全過程監(jiān)控，使計量器具的配送效率更高、成本更低，設計一種計量器具配送智能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)架構如圖1所示。

圖1 計量器具配送智能管理系統(tǒng)架構

系統(tǒng)包括配送過程監(jiān)控終端和配送管理PDA。計量器具配送智能管理系統(tǒng)根據(jù)各地配送申請需求，從計量生產(chǎn)調(diào)度平臺讀取計量資產(chǎn)信息，生成配送任務，直接向配送管理PDA發(fā)送計量器具配送信息，配送人同攜PDA對計量器具配送周轉(zhuǎn)箱條形碼進行掃描，通過無線反饋回到系統(tǒng)，形成配送閉環(huán)管理；計量器具配送智能管理系統(tǒng)同時通過無線向配送過程監(jiān)控終端發(fā)出控制指令，進行計量配送過程中的溫度、濕度和振動的監(jiān)測，并通過無線將監(jiān)測結果反饋到系統(tǒng)，對監(jiān)測到的異常情況發(fā)出報警信號。

系統(tǒng)采用計量器具配送模型進行計量器具的配送管理，支持計量器具配送計劃的制定和執(zhí)行；建立配送指標評價體系，定量評價配送方案的質(zhì)量；開發(fā)高可靠性的物流配送過程監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對全省計量器具配送全過程監(jiān)控，包括該系統(tǒng)通過溫度、濕度、振動傳感器本地記錄車箱環(huán)境數(shù)據(jù)；通過PDA掌機讀取計量器具包裝的條碼信息來獲得與之綁定的計量器具資產(chǎn)信息，并將其與配送方案進行較對；通過GPS定位系統(tǒng)實時監(jiān)視車輛的地理位置，指導車輛按既定的配送線路進行配送。

配送智能管理系統(tǒng)，根據(jù)各地配送申請需求，從計量生產(chǎn)調(diào)度平臺讀取計量資產(chǎn)信息，綜合分析配送目的地、車輛、道路等情況，計算出全省需要配送的計量器具最佳配送方案，確定出配送車型、每車裝載計量器具的類型和組合、計量器具在配送車輛中的放置順序、車輛行駛的線路、到站順序、級聯(lián)器具的卸貨順序、運輸及搬運等總體配送費用。實現(xiàn)對全省計量器具配送的全過程監(jiān)控，監(jiān)控配送資產(chǎn)數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，杜絕配送過程中的人為錯誤的發(fā)生和減少環(huán)境因素的影響；采集的數(shù)據(jù)會在第一時間發(fā)送到主站，并通過短信告知相關人員。

3 工作原理

3.1 根據(jù)各地的配送需求自動生成配送任務

要完成一批配送任務，配送管理系統(tǒng)需根據(jù)各地配送需求申請，根據(jù)以下參量、數(shù)據(jù)和信息進行分析、運算和求解。

1）配送申請需求的計量器具類型規(guī)格、需求數(shù)量、需求時間和地點；

2）現(xiàn)有計量器具的庫存情況；

3）對車輛情況進行分析，包括現(xiàn)有能出行車輛的車型、載重等情況；

4）分析配送點的分布、配送線路、道路情況（是否限貨、限號、限行）等因數(shù)。

系統(tǒng)自動調(diào)用倉儲中的計量器具的資產(chǎn)信息，自動采集一段時間內(nèi)需要配送的計量器具的數(shù)量、類型及配送目的地理位置等參數(shù)資料信息，通過分析，計算出全省需要配送的計量器具最佳配送方案，包括配送車型的選擇、每車裝載計量器具的類型和組合、計量器具在配送車輛中的放置順序、車輛行駛的線路、到站順序、級聯(lián)器具的卸貨順序、運輸及搬運等總體配送費用。同時，在配送管理軟件中建立關鍵性能指標體系，以定量評價配送計劃執(zhí)行的合理性、成本和效率。

3.2 配送過程監(jiān)控

配送過程監(jiān)控由配送過程監(jiān)控終端實現(xiàn)，配送過程監(jiān)控終端有GPS、GIS地理信息系統(tǒng)以及振動、溫度、濕度監(jiān)測模塊組成。通過GPS定位系統(tǒng)實時監(jiān)視車輛的地理位置。車載GPS定位系統(tǒng)及GIS地理信息系統(tǒng)，能在線實時定位配送車輛的位置，檢查配送車輛是否按要求的指定線路運行，實現(xiàn)對計量器具的全方面、全過程監(jiān)控。

振動、溫度、濕度實時監(jiān)測模塊由振動傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、3片LM331V/F變換器、單片機AT89C52、RS232、短信模塊、語音告警模塊組成。振動傳感器將震動參量轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出至第1片LM331V/F變換芯片，轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率脈沖輸出到單片機AT89C52的INT0中斷口，單片機每收到一個脈沖設定的變量自動加1，單片機每過1 s讀一次變量值，并將接收到的脈沖數(shù)根據(jù)設定的轉(zhuǎn)換系數(shù)計算出震動的烈度值，讀完將變量清0重新計算；同樣溫度傳感器和濕度傳感器將溫度參量和濕度參量轉(zhuǎn)換為電壓信號分別輸出至第2片、第3片LM331V/F變換芯片，轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率脈沖輸出到單片機AT89C52的計數(shù)器T1及T2口，單片機每1 s讀一次T1、T2的計數(shù)值，并將接收到的脈沖數(shù)根據(jù)設定的轉(zhuǎn)換系數(shù)計算出溫度和濕度的數(shù)值；單片機通過RS232與短信模塊通訊，將測得的震動、溫度、濕度值發(fā)送到主站，每分鐘1次。所測得的震動、溫度和濕度值實時與設定的閥值進行比較，若有異常則通過語音向駕駛員報警。

3.3 計量器具配送現(xiàn)場管理

目前計量器具均采用周轉(zhuǎn)箱裝載配送，根據(jù)計量器具的想好規(guī)格不同，每個周轉(zhuǎn)箱裝載計量器具4到12個。每個周轉(zhuǎn)箱上均有RFID條形碼，每個計量器具都有設備條形碼，周轉(zhuǎn)箱裝載的計量器具其設備條形碼與周轉(zhuǎn)箱RFID條形碼在出庫前已進行綁定，形成了對應關系。因此計量器具在配送出庫、到目的地入庫收貨數(shù)量驗收只需讀取周轉(zhuǎn)箱的EFID條碼值，就能得到該箱計量器具的詳細信息。配送時將配送目的地在同一交通線上、方向一致、相距較近的配送任務采用同一車次配送執(zhí)行。

計量器具配送現(xiàn)場管理終端采用防水防塵等級為IP65以上的工業(yè)級PDA，配送前將若干個配送任務下發(fā)到PDA，配送人員攜帶PDA隨配送車輛到各配送目的地。每到達一個目的地，PDA軟件會自動根據(jù)GIS配送地理信息系統(tǒng)的定位自動顯示出當前所到目的地的配送任務。卸貨時將周轉(zhuǎn)箱逐箱卸載，每箱都采用PDA掃描周轉(zhuǎn)箱的RFID條形碼，若周轉(zhuǎn)箱卸載錯誤，比如將需配送到B地的周轉(zhuǎn)箱準備A地誤卸了，通過對箱RFID條形碼的掃描，PDA自動根據(jù)掃描的RFID條形碼值在各配送任務中查找，結果在B任務中找到，這時PDA就會發(fā)出文字和語音提示：“該箱適配送到B地的，請不要在A地卸貨!”；若周轉(zhuǎn)箱卸載正確則PDA提示：“正確!”，同時將該箱配送成功信息通過GPRS/CDMA信道返回主站，采用PDA掌機對配送及卸貨過程進行監(jiān)控和校驗，防止配送丟件、卸錯貨、卸錯地、送錯貨等情況的發(fā)生，實現(xiàn)配送全過程閉環(huán)管理。

4 實施方案

配送過程的監(jiān)控由配送過程監(jiān)控終端實現(xiàn)，配送過程監(jiān)控終端有GPS、GIS地理信息系統(tǒng)以及振動、溫度、濕度監(jiān)測模塊組成。通過GPS定位系統(tǒng)實時監(jiān)視車輛的地理位置。車載GPS定位系統(tǒng)及GIS地理信息系統(tǒng)，能在線實時定位配送車輛的位置，檢查配送車輛是否按要求的指定線路運行，實現(xiàn)對計量器具的全方面、全過程監(jiān)控。具體功能構架如圖2所示。

圖2 功能架構圖

系統(tǒng)采用PDA掌機對配送及卸貨過程進行監(jiān)控和校驗，防止發(fā)生丟件、卸錯貨、卸錯地、送錯貨等情況的發(fā)生，實現(xiàn)配送全過程閉環(huán)管理。量器具配送算法建模思路如下：

1）將全省的配送方向根據(jù)該省交通道路情況分為若干方向，比如分為L1、L2、L3、L4四個配送方向，以L1方向為例，再根據(jù)配送申請需求的計量器具類型規(guī)格、需求數(shù)量、需求時間和配送地點在L1方向的生成配送任務。

2）配送時間限值可隨時設置，一般以1周為默認值，再將符合配送時間要求、倉庫中存在的、配送目的地在L1方向的各地計量器具數(shù)進行統(tǒng)計，其值以四個目的地，配送量分別為M1、M2、M3、M4，其中M1配送地最近，按順序M4最遠。

3）配送車輛選擇：配送車型有大、中、小3種。大車裝載量為K1，費用為a1/km；中車裝載量為K2，費用為a2/km；小車裝載量為K3，費用為a3/km。

根據(jù)以上條件，則有：K1>K2>K3，a1>a2>a3，

將現(xiàn)有可出行、不限行的車輛參加計算。在大車、中車、小車的裝載率大于80%的情況下，大車的單件運輸成本最低，效率最高，因此車輛的選擇原則是：

一是確保裝載率大于80%。

二是盡量優(yōu)先用大車、中車次之、最后小車。

三是若配送方案中大車、中車、小車度需要的情況下，路程近的盡量安排大車，反之路程遠的安排小車。

在進行車輛組合時，有按總量先大車、再中車、再小車的分配方案；也有按目的地分配的方案，比如M1與M2可裝一輛大車、M3與M4可裝一輛中車等。以按總量分配為例，車輛選擇模型的算法為：

（1）計算大車需要的數(shù)量

再按以上建模方案分別計算出按目的地分配車輛的配送費用。對以上結果比較求解，選擇L1線路方向配送運費最低的配送方案。同理計算出L2、L3、L4方向的配送方案。

4）計量器具配送智能管理系統(tǒng)還設置了配送指標評價體系，對每批次配送進行評價。配送指標包括：配送單件每公里的成本、配送耗時、配送正確率、配送震動、溫度、濕度等指標的合格率等。

5）車輛跟蹤識別與查詢。

在瀏覽器上通過國家電網(wǎng)GIS平臺顯示當前正在配送車輛所在的位置。并可通過查詢條件顯示指定車輛。效果如圖3、4所示。

圖3 車輛識別跟蹤

圖4 顯示車輛配送路線

5 結語

計量器具配送智能管理系統(tǒng)能夠根據(jù)各地配送申請需求，從計量生產(chǎn)調(diào)度平臺讀取計量資產(chǎn)信息，綜合分析配送目的地、車輛、道路等情況，計算出全省需要配送的計量器具最佳配送方案，確定出配送車型、每車裝載計量器具的類型和組合、計量器具在配送車輛中的放置順序、車輛行駛的線路、到站順序、級聯(lián)器具的卸貨順序、運輸及搬運等總體配送費用?？蓪τ嬃科骶吲渌腿^程監(jiān)控，采用PDA掌機對配送及卸貨過程進行監(jiān)控和校驗，防止發(fā)生丟件、卸錯貨、卸錯地、送錯貨等情況的發(fā)生，實現(xiàn)配送全過程閉環(huán)管理。系統(tǒng)配送計量器具安全、規(guī)范，配送合格率高，配送成本低。

[1]檀庭方.基于自適應免疫遺傳算法的VRP問題的研究[J].計算機技術與發(fā)展，2007（6）.

[2]方躍建，楊春節(jié)，李平，曹柬.一種新的非滿載車輛調(diào)度的遺傳算法[J].江南大學學報（自然科學版），2007（2）.

[3]謝心靈，李水水，易樹平，段鷹川.江流域水電站群檢修物流車輛調(diào)度研究[J.機械2011（10）.

[4]黃曉濱，鄒書蓉，張洪偉.免疫遺傳算法及其在VRP中的應用[J].成都信息工程學院學報2008（6）.

[5]李作秋，王國林.一種有時間窗約束的非滿載車輛調(diào)度問題中的啟發(fā)式算法研究[J].公路交通科技2006（7）.

[6]朱麗，李春發(fā).成本控制下考慮多商品物流配送線路安排的魯棒優(yōu)化模型[J].[]天津理工大學學報2012（3）.

[7]李嘉，張寶生.成品油終端配送預測模型研究與應用[J].技術經(jīng)濟2007（6）.

[8]張玲.王朝霞.物流配送路徑優(yōu)化的模型與求解[J].商場現(xiàn)代化2006（11）.

[9]胡祥培，黃敏芳.環(huán)狀區(qū)域的車輛路徑方案生成系統(tǒng)及優(yōu)化模型[J].管理科學學報2008（6）.

[10]陳旭龍，史慶東，常寧寧.運力不足條件下的車輛分派優(yōu)化調(diào)度算法研究[J].科技信息（學術版）2008（10）.