馬 俊，張 紅，王 莉，范巧成，趙 斌

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250003）

0 引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)［1］和電網(wǎng)改造的深入發(fā)展，原有的人工抄錄電能表信息，人工檢表等管理方式已無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代化的用電需求。與此同時(shí)，為適應(yīng)電能計(jì)量檢測(cè)信息化的要求，必須建立一套電能表智能化的管理系統(tǒng)［2-3］，實(shí)現(xiàn)電能表的檢定、存儲(chǔ)、配表的自動(dòng)化、智能化管理。

關(guān)口電能表智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)是結(jié)合國(guó)家電網(wǎng)有限公司《省級(jí)計(jì)量資產(chǎn)集約化管理建設(shè)方案》的具體工作要求，利用信息化手段，在省級(jí)計(jì)量中心建立的一套關(guān)口電能表全流程管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

關(guān)口電能表智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)是軟硬件結(jié)合的一種便捷、準(zhǔn)確、高效的自動(dòng)化計(jì)量資產(chǎn)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用密集柜、箱表架、流利架、控制模塊等構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)房，通過(guò)辦公內(nèi)網(wǎng)與電力營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。將關(guān)口電能表的資產(chǎn)號(hào)與該表的RFID標(biāo)簽［4］編碼相關(guān)聯(lián)，通過(guò)掃描RFID標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量資產(chǎn)自動(dòng)出入庫(kù)，并可完成定位統(tǒng)計(jì)查詢(xún)分析等功能，實(shí)現(xiàn)了關(guān)口電能表倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的自動(dòng)化、定位化管理。

1.1 系統(tǒng)框架

關(guān)口電能表智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)分為3個(gè)部分，如圖1所示。電力營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)負(fù)責(zé)下達(dá)出入庫(kù)指令；智能周轉(zhuǎn)柜系統(tǒng)為出入庫(kù)指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)，二者通過(guò)二級(jí)智能表庫(kù)系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，完成關(guān)口電能表的自動(dòng)化、智能化管控。

1.2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

關(guān)口電能表智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)硬件配置包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、前置服務(wù)器、監(jiān)控終端、工單處理機(jī)、出入庫(kù)操作終端等，向下通過(guò)智能表庫(kù)內(nèi)部局域網(wǎng)對(duì) PLC控制系統(tǒng)、RFID射頻門(mén)［5］和視頻監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行控制和監(jiān)視，向上通過(guò)電力專(zhuān)用網(wǎng)獲取出入庫(kù)工單信息，與電力營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。接口網(wǎng)絡(luò)部分設(shè)置路由器和防火墻將營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和智能表庫(kù)內(nèi)部局域網(wǎng)隔開(kāi)，保證了關(guān)口電能表智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全性［6］，具體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.3 功能架構(gòu)

關(guān)口電能表智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的功能架構(gòu)主要包括信息管理層、實(shí)時(shí)監(jiān)控及調(diào)度層、工控設(shè)備層。信息管理層完成入庫(kù)、出庫(kù)、儲(chǔ)位等信息管理［7］。用戶(hù)可用瀏覽器查看，管理相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并可與營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。實(shí)時(shí)監(jiān)控及調(diào)度層對(duì)系統(tǒng)內(nèi)所有運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，并可接收信息管理層的指令控制設(shè)備層。工控設(shè)備層為整個(gè)系統(tǒng)的最底層，管理PLC、傳輸線(xiàn)、機(jī)械手、傳感器等，可接受調(diào)度層的指令進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)操作，對(duì)貨位出入庫(kù)，系統(tǒng)功能架構(gòu)如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能架構(gòu)

2 核心任務(wù)流程設(shè)計(jì)

關(guān)口電能表智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的核心任務(wù)主要為電能表的入庫(kù)、電能表的出庫(kù)、舊表的退庫(kù)管理3個(gè)環(huán)節(jié)。

2.1 入庫(kù)管理

關(guān)口表到貨后，首先掃描或者輸入工單號(hào)碼。工人將周轉(zhuǎn)箱以垛為單位從運(yùn)輸車(chē)上卸載，并將周轉(zhuǎn)箱運(yùn)送到傳輸系統(tǒng)，傳輸系統(tǒng)經(jīng)RFID識(shí)別裝置讀取關(guān)口表資產(chǎn)等信息，傳輸?shù)疥P(guān)口電能表智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的上位機(jī)［8］。機(jī)械手自動(dòng)將表計(jì)存入相應(yīng)的周轉(zhuǎn)箱貨柜貨格。上位機(jī)將入庫(kù)信息同時(shí)傳送至營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)，同時(shí)工作人員確認(rèn)簽字，具體流程如圖4所示。

2.2 出庫(kù)管理

出庫(kù)環(huán)節(jié)同樣需要輸入工單號(hào)碼。系統(tǒng)自動(dòng)查詢(xún)獲取需出庫(kù)的周轉(zhuǎn)箱所在位置信息。電動(dòng)密集周轉(zhuǎn)柜開(kāi)啟所要獲取的周轉(zhuǎn)箱所在的柜列，同時(shí)機(jī)械手取出相應(yīng)的周轉(zhuǎn)箱，并將周轉(zhuǎn)箱送到傳輸系統(tǒng)上，RFID識(shí)別裝置獲取周轉(zhuǎn)箱的編碼信息，將出庫(kù)信息傳送給營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)，工作人員確認(rèn)簽字，具體流程如圖5所示。

圖4 入庫(kù)流程

2.3 舊表退庫(kù)

1）裝表人員將拆回的表計(jì)放到入庫(kù)緩存區(qū)，工作人員登錄系統(tǒng)進(jìn)行舊表信息登記并從營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)獲取相應(yīng)的舊表退庫(kù)工單。

2）工作人員在工作站上錄入工單號(hào)碼信息，并將周轉(zhuǎn)箱置于傳輸系統(tǒng)。

3）RFID識(shí)別裝置將關(guān)口電能表信息與周轉(zhuǎn)箱進(jìn)行關(guān)聯(lián)，關(guān)聯(lián)信息被傳輸?shù)较到y(tǒng)中，并為該周轉(zhuǎn)箱指定相應(yīng)的儲(chǔ)位信息。智能感應(yīng)箱柜機(jī)對(duì)關(guān)聯(lián)好的周轉(zhuǎn)箱進(jìn)行堆垛。

4）控制系統(tǒng)控制機(jī)械手到智能感應(yīng)箱柜機(jī)取周轉(zhuǎn)箱，同時(shí)被指定位置的打開(kāi)，機(jī)械手將周轉(zhuǎn)箱存放到指定位置。

5）循環(huán)執(zhí)行步驟3）和4），直至全部舊表退庫(kù)，二級(jí)表庫(kù)系統(tǒng)將退庫(kù)信息發(fā)送至營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)，機(jī)械手回歸指定位置，電動(dòng)密集周轉(zhuǎn)柜所有列閉合，具體流程如圖6所示。

3 軟件功能模塊

關(guān)口電能表智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)有工單管理、檔案信息管理等13個(gè)模塊。

3.1 工單管理模塊

工單管理模塊設(shè)計(jì)有制、發(fā)、簽單等功能，并可滿(mǎn)足不同用戶(hù)間的協(xié)調(diào)配合。工單管理包括查詢(xún)工單、生成新工單、配送出庫(kù)和配送入庫(kù)等功能。

3.2 檔案信息管理模塊

檔案管理模塊主要包括檔案查詢(xún)和檔案審核。檔案審核是處理由檔案同步過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)的確認(rèn)審核工作，數(shù)據(jù)通過(guò)審核后進(jìn)行資產(chǎn)入庫(kù)的操作流程。

3.3 庫(kù)房信息管理模塊

庫(kù)房管理模塊設(shè)計(jì)有庫(kù)房信息管理、庫(kù)區(qū)信息管理、密集周轉(zhuǎn)柜信息管理、儲(chǔ)位信息管理、庫(kù)房預(yù)警信息查詢(xún)和庫(kù)房預(yù)警信息設(shè)置等。庫(kù)房管理員可以查看當(dāng)前庫(kù)房的詳細(xì)信息列表，也可以通過(guò)庫(kù)房名稱(chēng)查詢(xún)相關(guān)庫(kù)房信息。也可以根據(jù)所屬機(jī)構(gòu)、機(jī)構(gòu)級(jí)別、庫(kù)房分類(lèi)、庫(kù)房級(jí)別、運(yùn)轉(zhuǎn)方式、庫(kù)房建筑面積、庫(kù)房面積、庫(kù)容面積、管理單位、狀態(tài)等新增或者修改庫(kù)房相關(guān)內(nèi)容。

3.4 資產(chǎn)管理模塊

資產(chǎn)管理模塊負(fù)責(zé)在庫(kù)資產(chǎn)管理和出庫(kù)資產(chǎn)查詢(xún)。在庫(kù)資產(chǎn)管理是對(duì)目前倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中存放的關(guān)口電能表進(jìn)行資產(chǎn)管理。出庫(kù)資產(chǎn)管理是對(duì)從該倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)出庫(kù)的關(guān)口電能表進(jìn)行管理，以便管理人員更好地查詢(xún)和跟蹤資產(chǎn)的全壽命周期。

3.5 舊表管理模塊

舊表管理模塊是對(duì)已入庫(kù)的舊表進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)查詢(xún)，包括舊表的基本信息、原安裝位置、圖片數(shù)量等信息，并可提示報(bào)廢日期。

3.6 庫(kù)存盤(pán)點(diǎn)模塊

庫(kù)存盤(pán)點(diǎn)模塊可指導(dǎo)開(kāi)展庫(kù)存盤(pán)點(diǎn)工作，核查并調(diào)整不匹配的資產(chǎn)信息。定期的庫(kù)存盤(pán)點(diǎn)可以避免因關(guān)口電能表收發(fā)頻繁等導(dǎo)致的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)與臺(tái)賬信息不一致問(wèn)題。并且，系統(tǒng)可自動(dòng)生成盤(pán)點(diǎn)報(bào)告，幫助工作人員輕松完成庫(kù)存盤(pán)點(diǎn)工作。

3.7 超期告警模塊

系統(tǒng)可根據(jù)校驗(yàn)日期自動(dòng)計(jì)算出表計(jì)的校驗(yàn)天數(shù)，在打開(kāi)系統(tǒng)時(shí)自動(dòng)彈出超期的表計(jì)報(bào)警信息。工作人員可以根據(jù)報(bào)警信息對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的關(guān)口電能表進(jìn)行后續(xù)處理。

3.8 報(bào)表統(tǒng)計(jì)模塊

報(bào)表統(tǒng)計(jì)模塊含入庫(kù)關(guān)口電能表統(tǒng)計(jì)、出庫(kù)關(guān)口電能表統(tǒng)計(jì)、合格在庫(kù)關(guān)口電能表統(tǒng)計(jì)、周轉(zhuǎn)箱統(tǒng)計(jì)、庫(kù)存盤(pán)點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等，所有統(tǒng)計(jì)結(jié)果可直接打印或可導(dǎo)出為Excel，Word等電子文檔格式，便于查看和存檔。

系統(tǒng)管理模塊負(fù)責(zé)進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置、系統(tǒng)使用用戶(hù)的管理，以及系統(tǒng)運(yùn)行日志的查看、管理等。

3.9 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控模塊

網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控模塊通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能，監(jiān)控智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的私網(wǎng)內(nèi)部狀況，和接口的網(wǎng)絡(luò)情況，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)報(bào)警。

3.10 智能引導(dǎo)模塊

智能引導(dǎo)模塊可在表庫(kù)設(shè)備入庫(kù)時(shí)，依據(jù)入庫(kù)設(shè)備類(lèi)型、體積、表庫(kù)儲(chǔ)位的空置情況自動(dòng)判斷需把入庫(kù)設(shè)備放在表庫(kù)的何處，可大幅提高智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的利用率，降低空置率。在表庫(kù)設(shè)備出庫(kù)時(shí)，依據(jù)出庫(kù)請(qǐng)求設(shè)備的類(lèi)型、數(shù)量以及表庫(kù)內(nèi)該類(lèi)型設(shè)備在表庫(kù)儲(chǔ)位的分布情況自動(dòng)引導(dǎo)設(shè)備出庫(kù)，以方便后續(xù)設(shè)備的入庫(kù)。

3.11 儲(chǔ)位狀態(tài)監(jiān)控模塊

系統(tǒng)儲(chǔ)位的感應(yīng)器能自動(dòng)識(shí)別和統(tǒng)計(jì)貨位數(shù)量及位置，自動(dòng)將這些信息傳給智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，進(jìn)而可依據(jù)這些實(shí)時(shí)信息在監(jiān)控界面上動(dòng)態(tài)顯示整個(gè)表庫(kù)的儲(chǔ)位狀態(tài)［9］。

3.12 遠(yuǎn)程升級(jí)模塊

關(guān)口電能表智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的升級(jí)設(shè)有本地安裝和遠(yuǎn)程更新兩種方式。本地安裝即直接在本地所用的電腦上直接安裝新的程序更新即可；遠(yuǎn)程更新的更新程序會(huì)發(fā)布在Internet網(wǎng)絡(luò)上或指定的數(shù)據(jù)服務(wù)器，在系統(tǒng)重啟后自動(dòng)下載更新文件更新。

3.13 系統(tǒng)接口模塊

關(guān)口電能表智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)采用HTTP協(xié)議、Message Queue協(xié)議等，調(diào)用營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的接口向其上傳、下載指定的數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

關(guān)口電能表智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了關(guān)口電能表的自動(dòng)化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，為深入貫徹國(guó)家電網(wǎng)有限公司“規(guī)范計(jì)量管理”的要求，全面梳理關(guān)口電能表管理現(xiàn)狀，規(guī)范關(guān)口電能表庫(kù)房的管理模式，全面實(shí)現(xiàn)關(guān)口電能表的全壽命周期管理［10］提供了有力的技術(shù)支撐。