徐增勇，朱若嶺，姜凌麗

（河南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車學(xué)院，河南 鄭州 450000）

0 引言

伴隨著智能電網(wǎng)在世界各國(guó)的興起和推廣，“面向?qū)ο蟮幕ゲ僮餍詳?shù)據(jù)交換協(xié)議”（以下簡(jiǎn)稱面向?qū)ο髤f(xié)議）及推出，國(guó)網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院計(jì)量中心（以下簡(jiǎn)稱計(jì)量中心）單三相電能表、采集終端自動(dòng)化檢定系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱自動(dòng)化檢定系統(tǒng)）無法完成相關(guān)的檢定。因此，需要通過對(duì)自動(dòng)化檢定系統(tǒng)軟硬件的升級(jí)改造，使自動(dòng)化檢定系統(tǒng)的檢定/檢測(cè)能力得到提升[1]。

作為省級(jí)計(jì)量中心生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)的業(yè)務(wù)基礎(chǔ)，“四線一庫”的智能電表、終端及智能倉儲(chǔ)的建設(shè)已日趨完善成熟，低壓電流互感器自動(dòng)化檢測(cè)流水線的相關(guān)設(shè)備模塊的建設(shè)較前者已有滯后，智能化的互感器電子標(biāo)簽自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備作為互感器檢定線的智能與效率的瓶頸設(shè)備，其作用與重要性愈發(fā)突出[2-3]。

計(jì)量中心“四線一庫”生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)已建成，自動(dòng)化流水線系統(tǒng)計(jì)量器具的通訊方式，采用的均是645協(xié)議和窄帶載波的通訊方式，不能實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο髤f(xié)議及寬帶載波電能計(jì)量器具的檢定檢測(cè)[4]。

1 面向自動(dòng)檢定系統(tǒng)升級(jí)技術(shù)框架

由于面向?qū)ο髤f(xié)議與原645協(xié)議相比，面向?qū)ο髤f(xié)議的數(shù)據(jù)包大小比645協(xié)議大，面向?qū)ο髤f(xié)議最大數(shù)據(jù)包可以達(dá)到2K字節(jié)以上，而645最大包256字節(jié)。并且面向?qū)ο髤f(xié)議的并行性要求比較高。而目前的人工臺(tái)采用的三級(jí)網(wǎng)絡(luò)格式如下圖1所示，對(duì)于這種設(shè)計(jì)CAN每個(gè)表位緩存空間為512字節(jié)，且數(shù)據(jù)有資源競(jìng)爭(zhēng)，數(shù)據(jù)的吞吐量有一定程度上限制，不能滿足面向?qū)ο髤f(xié)議的技術(shù)要求。因些需要對(duì)裝置的硬件進(jìn)行升級(jí)，升級(jí)方法是在裝置上新增一套基于串口服務(wù)器的二級(jí)通訊網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)表位緩存空間為5K字節(jié)，且獨(dú)立的CPU對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行調(diào)配，如圖2所示，通訊服務(wù)器是基于網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)原理，適應(yīng)高速、大流量、大數(shù)據(jù)包通訊，能夠滿足向?qū)ο髤f(xié)議的通訊要求[5]。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 載波系統(tǒng)硬件改造方案

在原有的載波測(cè)試箱中，增加寬帶載波抄控器和載波選擇切換板；通道控制開關(guān)，可以為每一種載波抄控設(shè)備提供各自獨(dú)立的通道，也可以多種載波抄控設(shè)備共用一組通道控制開關(guān)，但無論哪一種方式，一定要保證在非載波測(cè)試期間所有載波抄控設(shè)備與檢定裝置的電壓回路都是開路的，保證與電能表電能誤差測(cè)試系統(tǒng)隔離。

抄控軟件通過通訊服務(wù)器與抄控設(shè)備建立通訊聯(lián)系，同時(shí)，抄控軟件通過通訊服務(wù)器連接通道控制模塊，以選擇載波通道；被選中的通道開關(guān)閉合后，與之相連的載波模塊即被接入電壓線路，抄控軟件、通訊服務(wù)器、載波抄控模塊、被檢表即組成載波抄表網(wǎng)絡(luò)[6-8]。

2.2 互感器密鑰下裝升級(jí)改造

互感器電子標(biāo)簽檢測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)由多硬件交互組成的系統(tǒng)，且硬件分布在流水線不同的地方，并通過各種數(shù)據(jù)線將各個(gè)硬件在物理上相互連接，最終通過通信協(xié)議使各硬件的信息實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

互感器流水線電子標(biāo)簽檢測(cè)系統(tǒng)由互感器電子標(biāo)簽密鑰主機(jī)、條碼掃描設(shè)備、RFID讀寫器和天線組成。密鑰主機(jī)與檢定系統(tǒng)通過網(wǎng)口采用socket的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，密鑰主機(jī)與檢測(cè)服務(wù)器通過網(wǎng)口采用socket的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，密鑰主機(jī)與RFID讀寫器通過網(wǎng)口采用socket的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。實(shí)現(xiàn)互感器到位檢測(cè)、條碼掃描、RFID標(biāo)簽讀寫、加密；互感器身份對(duì)比認(rèn)證、檢定數(shù)據(jù)加密存儲(chǔ)；秘鑰更新等相關(guān)業(yè)務(wù)功能，以及系統(tǒng)初始化配置、系統(tǒng)信息管理、組織機(jī)構(gòu)、權(quán)限管理等非業(yè)務(wù)功能。

設(shè)備外殼以通道門的形式安裝在互感器流水線上，RFID標(biāo)簽的讀寫操作在通道門內(nèi)完成，門兩側(cè)的入口和出口采用鉛膠皮X射線防護(hù)簾屏蔽，以減少RFID標(biāo)簽操作時(shí)，和相鄰的互感器的互相影響。同時(shí)，天線位置和角度設(shè)計(jì)為可調(diào)安裝方式，運(yùn)行時(shí)以最佳的組合狀態(tài)來避免互相干擾。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件部分主要分為兩個(gè)部分，第一個(gè)部分是前端用戶狀態(tài)查看，第二個(gè)部分是互感器電子標(biāo)簽檢測(cè)系統(tǒng)后臺(tái)程序。前端用戶狀態(tài)查看為用戶提供直觀的狀態(tài)視圖，用戶通過狀態(tài)視圖可以清楚了解當(dāng)前互感器電子標(biāo)簽檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)狀態(tài)，并能夠查詢以往的日志信息。

互感器電子標(biāo)簽檢測(cè)系統(tǒng)后臺(tái)程序進(jìn)行具體的任務(wù)操作，將操作信息寫入到本地?cái)?shù)據(jù)庫中，并將操作信息實(shí)時(shí)通知到前端用戶狀態(tài)查看界面。

前端顯示的功能包括用戶新建、修改密碼、用戶登錄、檢測(cè)日志、登錄日志、系統(tǒng)注銷、用戶鎖定管理、用戶權(quán)限管理、工作狀態(tài)監(jiān)控信息、鑒定過程顯示。

用戶新建。管理員登錄系統(tǒng)后，新建用戶，新建的用戶屬于普通用戶，普通用戶可以查看流水線的狀態(tài)信息，但不能新建用戶。

工作狀態(tài)監(jiān)控信息。工作狀態(tài)監(jiān)控信息包括鑒定系統(tǒng)（鑒定線數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)）、秘鑰系統(tǒng)、鑒定線PLC、條碼PLC和RFID的操作信息。

鑒定過程顯示。整個(gè)鑒定過程包括：條碼標(biāo)簽對(duì)比、獲取鑒定數(shù)據(jù)、標(biāo)簽身份認(rèn)證、標(biāo)簽數(shù)據(jù)加密、寫入加密數(shù)據(jù)、獲取標(biāo)簽密鑰和更新標(biāo)簽密鑰七個(gè)部分[9-10]。

4 結(jié)論

系統(tǒng)對(duì)計(jì)量中心自動(dòng)化檢定線的單、三相電能表、采集終端、互感器流水線的軟硬件升級(jí)改造，使自動(dòng)化檢定/檢測(cè)系統(tǒng)能夠滿足“面向?qū)ο蟮幕ゲ僮餍詳?shù)據(jù)交換協(xié)議”的需求同時(shí)兼容現(xiàn)有的645協(xié)議。對(duì)計(jì)量中心自動(dòng)化檢定線的單、三相電能表、采集終端、互感器流水線的通訊測(cè)試功能進(jìn)行擴(kuò)展，完善電能表自動(dòng)檢定系統(tǒng)檢定項(xiàng)目，增加寬帶載波的測(cè)試功能。改造低壓電流互感器自動(dòng)化檢定流水線增加電子標(biāo)簽的密鑰下裝單元，為國(guó)網(wǎng)電力公司互感器計(jì)量資產(chǎn)的智能化及防竊電建設(shè)提供安全可靠的數(shù)據(jù)源及數(shù)據(jù)載體平臺(tái)。