摘 要：針對(duì)當(dāng)前采集電表數(shù)據(jù)時(shí)，部分電表安裝過(guò)高，以及一些紅外電表接收距離近且容易受陽(yáng)光干擾，抄表人員需要借助梯子或攀爬至臺(tái)變架上讀取數(shù)據(jù)，抄表效率低下且人員安全得不到保障的問(wèn)題，研發(fā)一款可以根據(jù)表計(jì)高度自由調(diào)節(jié)長(zhǎng)短、絕緣、集成紅外模塊和攝像頭、能無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)的多功能數(shù)據(jù)采集工具。

關(guān)鍵詞：絕緣伸縮桿；紅外干擾；帶電作業(yè)；無(wú)線圖像傳輸

引言

在實(shí)際的抄表工作中，存在很多影響抄表效率和工作人員人身安全的問(wèn)題。許多地區(qū)電表安裝位置過(guò)高，抄表人員需要借助梯子來(lái)采集電表讀數(shù)，在抄表過(guò)程中，容易引發(fā)抄表人員跌落和觸電的風(fēng)險(xiǎn)，存在帶電作業(yè)的安全隱患。

現(xiàn)有的絕緣桿抄表儀將液晶顯示屏固化在絕緣桿特定位置，無(wú)法方便觀察到顯示數(shù)據(jù)，使用不方便。還有一些地區(qū)存在機(jī)械電表與智能電表并存的情況，目前沒(méi)有一款抄表儀產(chǎn)品可以同時(shí)支持這兩種電表，需要攜帶兩套設(shè)備極為不方便。

為提高抄表效率，增加抄表的方便性和保障抄表人員的人身安全，有必要針對(duì)電表數(shù)據(jù)采集進(jìn)行探索和研究，文章設(shè)計(jì)了一款可以根據(jù)表計(jì)高度自由調(diào)節(jié)長(zhǎng)短、絕緣、集成紅外模塊和攝像頭、能無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)的多功能數(shù)據(jù)采集工具。

1 多功能數(shù)據(jù)采集工具的設(shè)計(jì)

多功能數(shù)據(jù)采集工具外形結(jié)構(gòu)如圖1所示。

為了使抄表人員方便安全地對(duì)高處或其他難以到達(dá)位置的電表進(jìn)行抄表，文章所述多功能數(shù)據(jù)采集工具采用絕緣伸縮桿頂端搭載數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)。針對(duì)安裝在不同高度的電表，可以更換不同長(zhǎng)度的絕緣伸縮桿。伸縮桿頂端有攝像頭和紅外發(fā)射接收模塊，可針對(duì)機(jī)械電表及紅外電表進(jìn)行抄表，抄表的數(shù)據(jù)通過(guò)WiFi無(wú)線的方式傳送到智能手機(jī)上顯示并保存。

1.1 絕緣伸縮桿

絕緣伸縮桿的設(shè)計(jì)符合《GB17620-1998標(biāo)準(zhǔn)》，采用35kV以上耐電壓等級(jí)環(huán)氧樹(shù)脂玻璃鋼材質(zhì)，并將充電電池置于桿頂?shù)慕^緣殼內(nèi)，遠(yuǎn)離抄表人員手握位置，提高帶電作業(yè)的安全性。其特性如下：

（1）耐腐蝕，不生銹；（2）重量輕，伸縮式設(shè)計(jì)，方便攜帶；（3）抗老化，可用20年以上；（4）容易保養(yǎng)；（5）具有優(yōu)良的絕緣性和抗電磁性；（6）使用鋰電池供電，可以方便的使用充電寶等充電。

在絕緣桿頂端，數(shù)據(jù)采集模塊下方設(shè)計(jì)了萬(wàn)向節(jié)。萬(wàn)向節(jié)外表覆蓋多層絕緣材料，可90度任意角度彎曲，方便對(duì)不同角度的電力設(shè)備進(jìn)行觀察。

在對(duì)老式機(jī)械表數(shù)據(jù)進(jìn)行采集時(shí)，由于重力影響，伸縮桿頂端極易出現(xiàn)晃動(dòng)，導(dǎo)致攝像頭拍攝的畫(huà)面不清晰。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在伸縮桿上加裝一個(gè)支架，可在采集操作時(shí)架在電表箱外殼上作為支撐點(diǎn)，使拍攝畫(huà)面不抖動(dòng)。支架支撐的距離在鏡頭自動(dòng)調(diào)焦范圍內(nèi)。

1.2 數(shù)據(jù)采集模塊

1.2.1 機(jī)械電表數(shù)據(jù)采集

針對(duì)機(jī)械電表，采用工業(yè)高清攝像頭拍攝表碼。攝像頭選用自動(dòng)對(duì)焦500萬(wàn)像素工業(yè)攝像頭，完全滿足拍照清晰度和抗干擾要求。

考慮到有的電表處于光線很暗的環(huán)境，以及需要在傍晚或者夜間抄表，多功能數(shù)據(jù)采集工具設(shè)計(jì)了補(bǔ)光燈。補(bǔ)光燈通過(guò)自帶多顆高效率大功率LED白光燈提供足夠的照明亮度拍攝畫(huà)面，并采用霧面散射光源，提供類似無(wú)影燈的效果，避免在表盤處形成局部亮斑，提高攝像頭成像清晰度。

1.2.2 紅外電表數(shù)據(jù)采集

針對(duì)紅外電表，數(shù)據(jù)采集工具的頂部提供遠(yuǎn)距離的紅外發(fā)射接收模塊。

紅外發(fā)射接收模塊符合《DL/T645-1997規(guī)約》、《DL/T645-2007規(guī)約》及附屬規(guī)約，通訊距離在7-13米。采用38K載波調(diào)制，紅外線波長(zhǎng)是950納米，可對(duì)電力設(shè)備上的紅外標(biāo)識(shí)器進(jìn)行智能識(shí)別，讀取數(shù)據(jù)。

由于有些紅外電表的使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，紅外發(fā)射功率已經(jīng)顯著下降，導(dǎo)致抄表距離嚴(yán)重縮短；另外，灰塵積累以及紅外濾鏡的老化，都會(huì)使紅外表的抄表成功率下降。針對(duì)這些特殊情況，紅外數(shù)據(jù)采集模塊加大了紅外發(fā)射功率，在紅外頭前采用紅外線帶通光學(xué)濾鏡，濾除陽(yáng)光中的可見(jiàn)光和其他波段的紅外干擾。通過(guò)這些設(shè)計(jì)，可使紅外數(shù)據(jù)采集的成功率大幅度提高，采集成功率幾乎可達(dá)到100%。

其中紅外帶通濾波鏡片對(duì)抗干擾起到最大作用。圖2為采用紅外帶通濾波鏡片的波長(zhǎng)和通過(guò)率曲線掃描測(cè)試結(jié)果。從圖中可看出，對(duì)于可見(jiàn)光波段，以及不需要的其他紅外線波長(zhǎng)的衰減幾乎達(dá)到了100%。

1.3 電源

多功能數(shù)據(jù)采集工具采用5000mAh鋰聚合物電池供電，待機(jī)時(shí)間大于72小時(shí)，可連續(xù)工作10小時(shí)。提供通用的手機(jī)充電接口充電。

1.4 手機(jī)終端APP

文章設(shè)計(jì)的多功能數(shù)據(jù)采集工具，搭配有手機(jī)終端APP，通過(guò)WiFi與采集工具進(jìn)行通訊，控制數(shù)據(jù)采集工具進(jìn)行拍照、紅外數(shù)據(jù)采集、開(kāi)關(guān)補(bǔ)光燈等操作。同時(shí)采集工具拍攝的照片和接收到的紅外數(shù)據(jù)，通過(guò)WiFi傳送到手機(jī)APP上同步顯示顯示并保存。

采集工具的WiFi發(fā)射器通信，采用802.11b協(xié)議，最高傳輸速率可達(dá)11Mbps，可保障攝像頭與手機(jī)屏幕顯示同步，且無(wú)遮擋通訊距離可以達(dá)到100m以上。

2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及效果

在對(duì)多功能數(shù)據(jù)采集工具進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抄表測(cè)試中，使用采集工具進(jìn)行抄表的時(shí)間比人工抄表大大縮短，成功率也有顯著提升。表1和表2顯示機(jī)械表的對(duì)比情況；表3和表4顯示紅外表的對(duì)比情況。

對(duì)老式機(jī)械表數(shù)據(jù)采集時(shí)，伸縮桿拉伸至2.5米，攝像頭拍攝的畫(huà)面沒(méi)有抖動(dòng)，支架有效解決了拍攝過(guò)程中畫(huà)面因伸縮桿頂端的抖動(dòng)造成的畫(huà)面晃動(dòng)。攝像頭模塊在打開(kāi)補(bǔ)光燈拍照時(shí)，補(bǔ)光燈在攝像頭下方1厘米處，攝像頭與補(bǔ)光燈形成一定夾角，補(bǔ)光燈在設(shè)備鏡面形成的光斑與需要查看的圖片相隔3-4厘米，視線域與光斑域隔開(kāi)一段距離，表碼或銘牌圖像有效區(qū)沒(méi)有光斑出現(xiàn)。拍攝到的電表照片如圖3所示。

對(duì)紅外表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，可以拉伸2.5米的長(zhǎng)桿相當(dāng)于縮短了采集距離和改善了抄表角度。加強(qiáng)的紅外發(fā)射和接收能力，以及紅外帶通濾波鏡片的使用，紅外電表的數(shù)據(jù)采集成功率大幅度提高。

手機(jī)APP通過(guò)WiFi可控制拍照及開(kāi)關(guān)補(bǔ)光燈，實(shí)時(shí)顯示采集工具采集到的圖像和數(shù)據(jù)，APP截圖如圖4所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

文章多功能數(shù)據(jù)采集工具4米高度以下能對(duì)安裝到高處的機(jī)械電表紅外電表的快速抄表，解決了基層電網(wǎng)抄表工作人員抄表效率低下、人身安全得不到保障的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)設(shè)備同時(shí)支持兩種電表數(shù)據(jù)采集的功能，為抄表工作提供了極大的便利。多功能數(shù)據(jù)采集工具在電力領(lǐng)域還可以有更多的應(yīng)用，可以擴(kuò)展到設(shè)備維護(hù)等領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：華瓊（1975-），女，云南大理人，工程師，本科學(xué)歷，主要從事變電運(yùn)行工作。

陳棟（1989-），男，湖北黃岡人，助理工程師，本科學(xué)歷，主要從事變電運(yùn)行工作。

施金潤(rùn)（1979-），男，云南臨滄人，高級(jí)工程師，研究生學(xué)歷，主要從事企業(yè)管理工作。