摘要：隨著科技的不斷進(jìn)步，人工智能技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用日益廣泛。然而，在電力需求的迅速增長(zhǎng)、計(jì)量不斷發(fā)展的背景下，傳統(tǒng)的自動(dòng)化流水線檢定系統(tǒng)已不能滿足電力行業(yè)對(duì)于高效、靈活和智能運(yùn)維管理的需求。智能電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、建設(shè)過(guò)程中，會(huì)遇到諸如外觀形式的差別、表尾接線方式不同等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，本文提出了電能表的自動(dòng)化柔性檢定設(shè)計(jì)思路，利用人工智能物聯(lián)網(wǎng)理念，完成自動(dòng)傳輸、自動(dòng)檢定和智能倉(cāng)儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)和檢定系統(tǒng)的無(wú)縫結(jié)合，借助信息化平臺(tái)，減少因故障停機(jī)的可能性，從而提高檢定效率，以滿足大規(guī)模檢定需求。

關(guān)鍵詞：人工智能；柔性自動(dòng)化檢定流水線；智能電能表

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2025.02.026

中圖分類號(hào)：TM 933.4；TP 18" " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B" " " " " " 文章編碼：1672-7274（2025）02-00-03

Design of a Flexible Automated Testing Assembly Line System"Based on Artificial Intelligence

ZHANG Yue， LIU Lijun， LIU Lu， LIU Baoming， LIU Zhaorui

（State Grid Jilin Electric Power Co.， Ltd. Marketing Service Center， Changchun 130062， China）

Abstract： With the continuous advancement of technology， the application of artificial intelligence technology in the power industry is becoming increasingly widespread. However， against the backdrop of rapid growth in electricity demand and continuous development of metering， traditional automated assembly line calibration systems can no longer meet the operational management needs of the power industry for efficiency， flexibility， and intelligence. In the design and construction process of the intelligent electric energy meter automatic calibration system， problems such as differences in appearance and different wiring methods at the end of the meter may be encountered. In response to these issues， this article proposes a design concept for automated flexible calibration of electric energy meters， utilizing the concept of artificial intelligence and the Internet of Things to achieve automatic transmission， automatic calibration， and intelligent warehousing， achieving seamless integration of warehousing and calibration systems. With the help of an information platform， the possibility of downtime due to malfunctions is reduced， thereby improving calibration efficiency and adapting to large-scale calibration tasks.

Keywords： artificial intelligence; flexible automated testing assembly line; intelligent energy meter

在當(dāng)前的電力行業(yè)中，由于能源需求的多樣化、電力供應(yīng)的實(shí)時(shí)性要求以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的快速變化，傳統(tǒng)的自動(dòng)化流水線檢定系統(tǒng)因缺乏足夠的靈活性和適應(yīng)性而難以有效應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。同時(shí)，隨著用戶對(duì)電能表質(zhì)量要求的提高，對(duì)智能電能表檢定的準(zhǔn)確性和可靠性也提出了更高的要求[1]。因此，開(kāi)發(fā)一種基于人工智能的柔性自動(dòng)化檢定流水線系統(tǒng)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的應(yīng)用前景。

1" "概念界定

1.1 自動(dòng)化技術(shù)

自動(dòng)化技術(shù)是一種綜合性的技術(shù)體系，它依托于各類傳感器、執(zhí)行器以及先進(jìn)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)流程、生產(chǎn)設(shè)備或各類系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)控與操作[2]。這種技術(shù)的應(yīng)用，旨在顯著提升生產(chǎn)效率、降低總體成本、優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量，并有效減少人工操作可能帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)與勞動(dòng)強(qiáng)度。通過(guò)引入自動(dòng)化技術(shù)，企業(yè)能夠更加高效、安全、穩(wěn)定地進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1.2 PLC技術(shù)

可編程邏輯控制器（PLC）是一種基于集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的先進(jìn)工業(yè)控制設(shè)備。盡管PLC產(chǎn)品種類繁多，其結(jié)構(gòu)形式、控制規(guī)模以及實(shí)現(xiàn)的功能可能各有千秋，但它們的核心組成部分卻保持一致[3]。PLC主機(jī)的硬件架構(gòu)主要包括中央處理器（CPU）、不同類型的存儲(chǔ)器（如RAM、EPROM、EEPROM）、輸入/輸出模塊（I/O接口）以及電源模塊這四個(gè)基本單元，共同構(gòu)成了PLC系統(tǒng)的基石。

1.3 柔性自動(dòng)化流水線

柔性自動(dòng)化流水線模型的設(shè)計(jì)融合了多個(gè)關(guān)鍵單元，包括物料搬運(yùn)單元、加工與檢測(cè)單元、分揀模塊、傳送帶模塊以及分類存儲(chǔ)單元[4]。這些單元共同協(xié)作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工件的全面處理，包括搬運(yùn)、加工、質(zhì)量檢測(cè)以及存儲(chǔ)管理。在單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行模式下，各單元能夠獨(dú)立執(zhí)行各自的任務(wù)；而在聯(lián)機(jī)協(xié)同工作狀態(tài)下，這些單元?jiǎng)t通過(guò)主控站進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度與協(xié)調(diào)，確保整條生產(chǎn)線的高效、有序運(yùn)行[5]。

2" "目前智能電能表自動(dòng)化檢定存在的技術(shù)問(wèn)題

2.1 自動(dòng)化檢定系統(tǒng)的兼容性設(shè)計(jì)問(wèn)題

智能電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)的兼容性設(shè)計(jì)問(wèn)題主要源于電能表規(guī)格類型的多樣性和接入方式的差異性[6]。首先，不同廠家生產(chǎn)的電能表可能采用不同的通信協(xié)議，導(dǎo)致自動(dòng)化檢定系統(tǒng)需要支持多種通信協(xié)議，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和維護(hù)成本[7]。其次，直接接入式和互感器接入式的電能表在外觀上有所不同，導(dǎo)致在接線時(shí)需要針對(duì)不同類型的電能表進(jìn)行不同的操作，降低了檢定效率。

2.2 自動(dòng)化檢定系統(tǒng)的接線成功率問(wèn)題

智能電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)的接線成功率問(wèn)題是影響檢定效率和產(chǎn)能的關(guān)鍵因素之一。由于智能電能表的接線端子數(shù)量多、排列密集且孔徑較小，導(dǎo)致在接線時(shí)很容易接觸不到位，從而引發(fā)誤檢率和錯(cuò)檢率較高的問(wèn)題。具體而言，智能電能表的輔助接線端子數(shù)量多達(dá)15個(gè)，需要分別對(duì)應(yīng)不同的功能，如485通信、時(shí)鐘、脈沖等，這使得接線操作變得復(fù)雜且容易出錯(cuò)。另外，由于端子孔徑較小，在接線時(shí)需要格外小心以避免接觸不到位或接觸不良的情況發(fā)生。

2.3 自動(dòng)化檢定系統(tǒng)多任務(wù)并行執(zhí)行問(wèn)題

按照電力行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，電能表的檢定工作不僅涵蓋全面檢測(cè)（全檢），還包括了抽樣檢測(cè)（抽檢）和復(fù)查檢測(cè)（復(fù)檢）。此外，這些任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間往往具有隨機(jī)性，需要根據(jù)實(shí)際情況靈活安排。

3" "基于人工智能的柔性自動(dòng)化檢定流水線系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

該系統(tǒng)能夠全面兼容不同版本的智能電能表、智能物聯(lián)網(wǎng)電能表、集中器和專變終端等，同時(shí)預(yù)留了能源控制器及融合終端的升級(jí)接口。流水線支持645和698雙協(xié)議電能表的檢定，并具備雙模載波通信電能表的檢定能力，包括載波通信、載波芯片ID認(rèn)證等功能。通過(guò)RFID驗(yàn)證，流水線實(shí)現(xiàn)了對(duì)電能表?xiàng)l碼和銘牌標(biāo)簽的自動(dòng)識(shí)別與比對(duì)。此外，流水線還具備在線核查、智能運(yùn)維和實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能，確保檢定的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。系統(tǒng)采用紙質(zhì)周轉(zhuǎn)箱上線檢定，并支持在線抽/復(fù)檢功能，以適應(yīng)不同檢定需求。通過(guò)精心設(shè)計(jì)的生產(chǎn)規(guī)模與擴(kuò)展能力，該系統(tǒng)將有效滿足日益增長(zhǎng)的檢定需求。柔性自動(dòng)化檢定流水線界面設(shè)計(jì)如圖1所示。

3.2 系統(tǒng)整體架構(gòu)與設(shè)計(jì)思路

基于智慧工廠與物聯(lián)網(wǎng)理念，智能電能表/采集終端柔性自動(dòng)化檢定流水線系統(tǒng)集成了先進(jìn)硬件平臺(tái)（傳感器、執(zhí)行器、控制器）與軟件平臺(tái)（AI算法、數(shù)據(jù)處理、用戶界面），實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的全自動(dòng)化檢定與流水線作業(yè)，以及倉(cāng)儲(chǔ)、檢定與配送的高效優(yōu)化調(diào)度。該系統(tǒng)通過(guò)全感知自動(dòng)檢定流水線與信息化平臺(tái)，降低了故障停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)，顯著提升了檢定效率與可靠性，可有效應(yīng)對(duì)大規(guī)模檢定任務(wù)挑戰(zhàn)。

3.3 電能表自動(dòng)化柔性檢定及其關(guān)鍵技術(shù)

3.3.1 模糊定位對(duì)接技術(shù)

在自動(dòng)化智能表檢定系統(tǒng)中，模糊定位技術(shù)被廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)備的精準(zhǔn)定位。對(duì)于在傳輸過(guò)程中運(yùn)作的物流設(shè)備和系統(tǒng)托盤(pán)，它們依賴于定位銷和擋停設(shè)備來(lái)確保順暢運(yùn)行。在此基礎(chǔ)上，采用模糊定位技術(shù)可以顯著減少因二次隨機(jī)定位操作而產(chǎn)生的誤差。針對(duì)隨機(jī)組合形成的系統(tǒng)工位和托盤(pán)位置，關(guān)鍵在于通過(guò)靈活的方式優(yōu)化系統(tǒng)的重復(fù)定位精度，特別是在檢測(cè)工位和托盤(pán)定位方面。目前，技術(shù)人員已成功應(yīng)用浮動(dòng)對(duì)接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備的精確對(duì)接，確保智能電表的操作誤差控制在2 mm以內(nèi)。

3.3.2 托盤(pán)自動(dòng)化檢測(cè)和切換技術(shù)

智能電能表的檢測(cè)過(guò)程依賴于托盤(pán)裝置作為承載工具，因此，自動(dòng)化的電能表檢定系統(tǒng)中托盤(pán)裝置是不可或缺的。為了優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行效率，引入了在線式托盤(pán)緩存系統(tǒng)，該系統(tǒng)能高效緩存空托盤(pán)和待檢電能表，構(gòu)建了一個(gè)無(wú)縫銜接的檢定與待檢循環(huán)網(wǎng)絡(luò)。這不僅顯著減少了系統(tǒng)的等待時(shí)間，提升了整體的工作節(jié)奏，還優(yōu)化了空間利用率，并增強(qiáng)了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。具體而言，這一自動(dòng)檢測(cè)托盤(pán)系統(tǒng)由循環(huán)網(wǎng)絡(luò)、檢定裝置以及待測(cè)電能表組成，通過(guò)自動(dòng)化的托盤(pán)切換裝置，相較于人工操作，能夠?qū)崿F(xiàn)更優(yōu)的系統(tǒng)擴(kuò)展性，并顯著提升托盤(pán)系統(tǒng)的實(shí)用性和效率。

3.3.3 多重定位技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)智能電能表的精準(zhǔn)操作和精確定位，還需要采用多重定位技術(shù)。這一技術(shù)的應(yīng)用確保了不同規(guī)格的智能電表均能滿足當(dāng)前的檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)了在系統(tǒng)各個(gè)檢定檢測(cè)環(huán)節(jié)中對(duì)智能電能表的準(zhǔn)確位置識(shí)別和操作執(zhí)行。以編程開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟為例，由于不同型號(hào)的表計(jì)其編程開(kāi)關(guān)位置各異，利用多重定位技術(shù)，使得同一裝置能夠準(zhǔn)確地開(kāi)啟各種規(guī)格的表計(jì)編程開(kāi)關(guān)。

3.4 智能電能表自動(dòng)化柔性檢定系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.4.1 達(dá)成成效

目前已經(jīng)在吉林省長(zhǎng)春市北湖檢定基地構(gòu)建了一條高效、高度兼容的柔性自動(dòng)化檢定流水線系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含728個(gè)自動(dòng)化檢定/檢測(cè)表座，預(yù)計(jì)年檢測(cè)量可達(dá)18萬(wàn)只智能電能表。該系統(tǒng)采用了國(guó)際領(lǐng)先的元器件和標(biāo)準(zhǔn)化工藝，確保了設(shè)備的高可靠性、低失效率和長(zhǎng)平均無(wú)故障間隔時(shí)間。系統(tǒng)包含多功能檢定單元、抽復(fù)檢單元、上下料機(jī)器人等核心設(shè)備，以及RFID識(shí)別、電氣和軟件控制系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)了電能表等設(shè)備的自動(dòng)化檢定。該流水線系統(tǒng)不僅兼容多種檢定規(guī)程和表型，還具備載波通信模塊檢定、自動(dòng)復(fù)檢、RFID驗(yàn)證、一鍵啟停和運(yùn)行監(jiān)視等功能，極大提升了檢定效率和準(zhǔn)確性。

3.4.2 該系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

（1）具備高度兼容性。柔性自動(dòng)化檢定流水線能夠支持2013版智能電能表、2020版智能電能表、三相智能物聯(lián)電能表、22版Ⅰ型集中器和22版Ⅲ型專變終端、壓接式二次回路巡檢儀的全檢工作。輸送線采用單層托盤(pán)型式，托盤(pán)形式為雙表托盤(pán)，系統(tǒng)中配套托盤(pán)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)按照表計(jì)類型可自動(dòng)調(diào)整托盤(pán)方向，自動(dòng)適配產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的檢測(cè)表座。

（2）支持兩個(gè)任務(wù)同時(shí)下料。柔性自動(dòng)化檢定流水線可同時(shí)上線兩個(gè)不同的執(zhí)行任務(wù)，并通過(guò)控制調(diào)度實(shí)現(xiàn)順序上下表、裝箱組垛等處理。不同批次、品規(guī)多任務(wù)同時(shí)檢定時(shí)，每批次、品規(guī)最后一箱有緩存處理，保證同一個(gè)任務(wù)只能有最后一個(gè)不滿箱情況出現(xiàn)。柔性自動(dòng)化檢定流水線可依據(jù)執(zhí)行任務(wù)量的大小，在關(guān)閉或停用并行處理單元的一個(gè)或幾個(gè)單元時(shí)，系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。并行設(shè)備一臺(tái)停機(jī)或故障，不影響其他單元正常運(yùn)行。部分設(shè)備發(fā)生故障且短時(shí)無(wú)法恢復(fù)正常的，能實(shí)現(xiàn)故障隔離，不影響整體運(yùn)行。

（3）具備在線復(fù)檢功能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)4臺(tái)抽復(fù)檢單元，對(duì)檢定中出現(xiàn)的不合格標(biāo)記品進(jìn)行自動(dòng)復(fù)檢：能對(duì)電能計(jì)量設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)復(fù)檢緩存，在不影響檢定系統(tǒng)整體運(yùn)行效率的前提下，上位系統(tǒng)對(duì)PLC下發(fā)復(fù)檢指令，由上下料機(jī)構(gòu)進(jìn)行再次上料，進(jìn)入復(fù)檢流程，進(jìn)入抽復(fù)檢單元再次檢定。復(fù)檢品為系統(tǒng)第一次檢定的不合格品，第二次檢定不合格品可選擇直接判定為不合格品回庫(kù)或進(jìn)入人工復(fù)檢處理。

4" "結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)全面引入柔性控制技術(shù)，自動(dòng)化智能表檢定系統(tǒng)能夠顯著提升其在處理大量且多樣化檢定任務(wù)時(shí)的適應(yīng)性和效率。這種技術(shù)的應(yīng)用不僅有助于降低綜合投資成本，而且在實(shí)際運(yùn)行中能夠展現(xiàn)出卓越的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，進(jìn)一步體現(xiàn)了自動(dòng)化智能表檢定系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中的重要價(jià)值和廣泛應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 駱冰祥.物聯(lián)網(wǎng)電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)中柔性控制技術(shù)應(yīng)用淺析[J].工程技術(shù)，2023（11）：91-94.

[2] 彭志勇.基于PLC控制器的柔性自動(dòng)化流水線制造系統(tǒng)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2023（11）：47-50.

[3] 李濱，張險(xiǎn)峰，劉興卓.基于柔性自動(dòng)化加工生產(chǎn)線三維虛擬動(dòng)畫(huà)仿真設(shè)計(jì)的應(yīng)用[J].中國(guó)高新科技，2022（16）：100-102.

[4] 付超，王冬越，李鑫鑫，等.自動(dòng)化生產(chǎn)線柔性制造過(guò)程優(yōu)化決策仿真平臺(tái)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2023，35（5）：920-935.

[5] 徐大帥.人工智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用[J].消費(fèi)電子，2022（4）：73-75.

[6] 張強(qiáng)，張祿軍.基于PLC控制的柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)[J].工程技術(shù)，2022（5）：299-302.

[7] 郭磊，張紅旗，吳錢(qián)昊，等.基于物聯(lián)網(wǎng)的電子裝備組裝線信息化管控設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2023（4）：36-43.

作者簡(jiǎn)介：張" "悅（1981-），女，滿族，吉林長(zhǎng)春人，高級(jí)工程師，碩士，研究方向?yàn)殡娔苡?jì)量。

劉俐君（1996-），女，漢族，吉林白山人，助理工程師，研究生，研究方向?yàn)殡娏τ?jì)量。

劉" "璐（1992-），女，漢族，吉林長(zhǎng)春人，工程師，碩士，研究方向?yàn)殡娔苡?jì)量。

劉寶銘（1998-），男，漢族，遼寧大連人，工程師，碩士，研究方向?yàn)殡娔苡?jì)量、用電信息采集。

劉釗瑞（1997-），女，漢族，吉林舒蘭人，資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)員、助理工程師，碩士研究生，研究方向?yàn)橛?jì)量、采集。