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      電子論文

      智慧倉儲體系智能計量周轉柜的設計與研究

      時間:2022年04月22日 所屬分類:電子論文 點擊次數:

      針對供電所電能表周轉柜承載量

        針對供電所電能表周轉柜承載量小、管理零散的問題,對基層電廠的計量周轉柜進行了改造設計。該研究基于自助性、實用性、柔性可擴展性和智慧倉儲管理性的設計原則,設計出兼容性和擴容性俱佳的新型智能計量周轉柜,大大提高了智能電能表的周轉效率;谛滦偷闹悄苤苻D柜,該研究還設計出新型的智能周轉系統,該系統通過對接基層電網內部系統,實現智能電能表的查詢、跟蹤或者溯源,提高了電能表的智能化管理程度。通過試運行,與常規智能計量周轉柜相比,該研究使電能計量的整體工作效率提高 200% 以上。

        關鍵詞 智慧倉儲; 周轉柜; 計量器具; 智能周轉系統; 智能化管理

      電力倉儲論文

        隨著國家大力推進智能電網建設,大規模安裝應用智能電能表,對智能電能表的存儲效率提出了更高的要求。目前一些基層供電所智能電能表的存儲方式都是統一存放在庫房中,存在庫房數量多、分布散、庫存量不大等問題,再加上條件有限,表計儲存設施差,資產管理人員為防止表計丟失,只能將零散備表放在庫房中,配電搶修人員領取表計還需通過資產管理人員,嚴重影響了應急搶修的效率[1]。

        為了解決以上問題,針對相關問題做了研究,文獻[2]公開了一種新型電能表智能周轉柜,該文獻在信息化程度方面做了很大改進,并未提及對電能表的承載容量。文獻[3]提及一種基于 C++ 的計量周轉管理系統,雖然能夠對智能電能表統一進行監控和實時分析,仍舊無法提高電能表的承載容量;谝陨蟽热,本研究設計了一個智能電表的周轉柜來存放智能電表,實現智能計量儀器的智能化管理,為新時代下的電力應急搶修提供支持。

        1 智能周轉柜的設計

        針對上述技術不足,本研究依靠智慧倉儲體系,結合互聯網技術,設計出了新型的智能計量周轉柜,提升供電所等基層班組的計量器具倉儲管理水平,提高有關部門的應急搶修、零散用表實際工作效率。

        1. 1 智能周轉柜的設計原則

        本研究參考了《Q/GDW 11280—2014 計量周轉柜技術規范》和其他企業技術標準,按照以下技術原則進行設計。①自主性: 智能化時代的到來意味著人與人之間的交流會變得越來越少,周轉柜參考快遞柜的工作模式,通過條碼和人臉識別技術來實現無人看守,并通過 24h 不間斷工作提供應急搶修。②實用性: 根據業務需求,按照簡潔、高效、經濟、實用的原則對周轉管理系統進行設計,達到信息流暢運行,不僅要考慮前期投入,還有考慮后期運行費用[4]。

       、廴嵝钥蓴U展性: 能夠針對需要考慮人機結合的柔性,最大程度的簡化系統操作,實現人機快速融合。④智慧倉儲管理性: 除了儲電能計量器具最基本的功能外,還要能夠接收并存儲從省級計量中心運達的計量器具,同時能夠向基層供電所配送計量器具,全自動設計,無需人工干預,實現資產管理與配送的全智能化[5]。

        1. 2 智能周轉柜的結構設計

        本研究首先對智能周轉柜的本體結構進行設計。在結構上,周轉柜主要包括柜體、存儲區、操作區。存儲區可以存放三種不同類型的智能電能表,最大限度滿足人們的日常需求;操作區為觸摸屏,取表和存表之前首先要進行身份確認,通過指紋識別或者人像識別完成身份確認,可以在觸摸屏上選擇需要的計量器具,柜門會自動打開,從而實現無人值守。柜體采用微儲式結構,由支撐框架、底座、面板、門、電磁鎖、儲位層板等部件組成,各主要部件采用模塊化設計,可拆卸并模塊式拼裝,在滿足承重及支撐要求下宜選用輕型材質,便于產品運輸及安裝。

        金屬的外殼及正常工作中可能被接觸的金屬部分,應連接到獨立的保護接地端子上,接地端子應有清楚的接地符號,接地端子的截面積應不小于6mm2,使用過程中可能直接觸及的各組件模塊,應有可靠的電源隔離措施。通過上述結構設計,本研究能夠解決存放電表單一,空間利用率不大的問題,根據電表的種類和數量,設計了大小不同的柜體來滿足不同電表的需求。

        成套周轉柜主要由主控柜和若干單相表存儲柜、三相表( 終端) 存儲柜、互感器存儲柜和周轉箱存儲柜等副柜組成。其中主控柜主要由人臉識別模塊、條碼識別模塊、指紋識別模塊、觸摸屏、工控機等組成。主要實現相應的業務邏輯功能,并與營銷系統、計量生產管理平臺進行數據交互與對接,是整個計量周轉柜的中央處理中心。柜體鋼板厚度不小于 1. 2mm,層托鋼板厚度不小于 1. 5mm。

        副柜可定置化存儲單相電表、三相電表、計量自動化終端、低壓電流互感器、空氣開關及通信模塊等設備。其中對成套轉柜的設備存儲數量要求是: 成套周轉柜可同時存放單相表不少于80 只,三相電表或終端不少于40 只,低壓電流互感器不少于 105 只。在具體應用時,成套周轉柜尺寸不大于 W3650* D560* H1740mm,主機及各副柜的設計與布局要符合方便存取、盤點等人機工效的要求。

        1. 3 智能周轉系統設計

        智能周轉管理系統對接計量管理系統和基層電網內部系統,實現電表的去向可查。系統主要通過主控模塊來控制其他的模塊實現智能化,主要模塊有報警、信息采集等。周轉管理系統與營銷系統互聯,實現表計全生命周期管理,達到計量器具的可控,進一步提高表計智能化管理水平[6]。

        在上述架構設計中,電能表智能周轉柜及管理系統集成了電能表的智能化安全存取、數字化的資產信息管理、無紙化的工作流等功能模塊,并通過物聯網技術、通訊技術、自動化技術,實現了系統化的管理體系。系統以電能表智能周轉柜為終端單元,通過網絡與營銷業務應用系統及計量生產調度平臺進行無縫銜接,組成網絡化、多層次的電能表資產信息的安全管理,為基層供電所零散及搶修用表的存儲、領用提貨標準化的過程管控管理[7]。

        在系統管理中,采用有線專網方式接入基層電網中的計量管理系統。在入庫時,計量裝置從上級庫房通過業務流程配送到周轉柜的操作。支持掃描工單條碼、輸入工單號、簽收待辦工單等方式配送入庫。在出庫時,裝表出庫、預領出庫、返回配送出庫三種出庫模式。在上述管理系統中,設備可以放在供電所營業廳內,無人值守,只要有權限的操作員,均可隨時方便取表。無需專人管理出入庫,對節假日、深夜搶修能夠應急取表,做到 7* 24 小時在線運行,不間斷工作[8]。

        在上述系統設計中,報警模塊通過蜂鳴器實現[9],主要負責工作人員長時間未歸還和一些特殊的情況; 根據傳感器的信號,主控模塊發出相應的命令到傳動模塊實現電表的傳送和活動隔板的移動; 電表屬于高精度的計量儀器,保持合理的溫度和濕度是必要的,通過傳感器檢測柜內的溫度濕度并由溫濕度控制模塊調節[10]; 用戶和工作人員可以選擇何種采集方式,分為攝像頭采集人像和條碼掃描器; 用戶選擇好需要的商品后,主控模塊接收到信號后向支付模塊發出指令,用戶可以選擇現金支付和移動支付。

        另外,該智能周轉柜還配備了后備電源[11]和密碼鎖,后備電源為了防止突然斷電等緊急情況下不能使用,后備電源通常為 UPS 后備電源,保證系統運行外部環境。密碼鎖的設計是為了保證周轉柜的安全性[12]。

        周轉柜軟件功能標準化建設需要實現各地市局周裝柜的統一化、標準化,主要包含四個組成部分: 用于支撐日;A操作的基礎功能、用于實現核心管理業務的應用功能、用于周轉柜設備本身狀態監控的監控功能以及用于對上連接計量服務總線、對下連接周轉柜 MCU 單元之間接口的系統接口。具體體現為:

       、倩A功能,是用以支撐周轉柜應用功能及監控功能的基礎條件,主要包括系統設置、身份認證、儲位管理、智能引導、程序升級、系統接口六大功能。

       、趹霉δ,是周轉柜管理軟件的核心功能,實現對電能計量設備的出入庫管理、庫存盤點、超期告警及運維管理等。③監控功能,是對柜體本身狀態的全面監控,包括周轉柜總覽、庫存狀態、儲位狀態、柜門開關、網絡狀態、停電記錄等功能。④系統接口,對周轉柜管理軟件與外部系統間的數據交互進行標準化設計,主要包括與計量服務總線間的接口,與周轉柜硬件層單片機/微控制單元( Microcontroller Unit: MCU) 間的接口。

        2 智能周轉快速搶修實施方案

        當基層供電所接到求救信息后,工作人員不必再去向資產管理人員報備[13],可以直接從周轉柜取出自己需要的工具,節省了寶貴時間,并與基層電廠計量管理系統進行對接,避免偷拿、誤拿、不及時歸還和無人承認等現象。

        在實施該功能時,工作人員接到搶修任務后,從智能周轉柜的觸摸屏選擇自己需要的工具,主控模塊接收到信息后向信息采集模塊發出指令,4 快速搶修實施方案示意圖工作人員可以選擇頭像采集和輸入賬號密碼確認身份,身份確認完畢后,主控模塊向傳送模塊發出指令并向基層電網管理系統報備[14],工作人員即可在取物口取出自己選擇的工具。若長時間未歸還,主控模塊會向 SG186 國家電廠管理系統和基層電廠管理系統反饋[15],基層電廠則會提醒工作人員及時歸還。

        3 應用效果分析

        本研究在試驗時,通過將本研究設計的周轉柜與常規技術中的周轉柜在電能表周轉效率上進行對比,并應用本研究的周轉管理系統和常規周轉管理系統對智能電能表的管理量上進行對比分析。假設在某電力公司進行試運行,其中控制系統為基于 android4. 4 及以上版本,處理 器 內 存8G,存儲 32G。隨著測量時間的延長,傳統技術中周轉方法的數據準確率逐漸提高,當試運行 10 個月時,傳統周轉方法的周轉效率僅僅達到 70% 。

        本研究設計的周轉箱在第一個月的周轉效率就達到了 90% ,在持續運行 10個月后,逐步超過了 90% ,本研究方法周轉效率明顯大于傳統技術周轉箱的周轉效率。下面對本研究方法周轉箱運行的系統與傳統周轉箱運行的系統在耗時方面進行對比,以比較周轉管理系統的運行效率。假設在周轉管理系統耗時方面進行對比分析,分別對 1000 只智能電能表從入庫、掃描清單、數據集讀取、數據管理以及出庫等一系列過程中,觀測兩種不同系統的用時分析。

        隨著電能表數量的增多,傳統周轉管理系統的耗時也在逐步增多,本研究的方法在整個過程中,耗時約為傳統周轉管理系統的一半,由此可知,本研究方法在進行智能電能表管理時,效率較高。綜上所述,本文研究的智能周轉柜以及由本研究的周轉柜構成的管理系統控制效果較好,具有較高的操作可行性,大大提高了電能表的管理效率。

        4 結束語

        本研究結合當前技術的不足,設計出新型的周轉柜本體,并利用本周轉柜本體構建出智能化周轉管理系統,提高了智能電能表的管理化程度。本研究通過系統化設計,得出了以下幾點結論:①對比不同周轉柜,利用可擴展性、柔性設計理念,調整了智能電能表的管理方法,提高了智能電能表的管理效率[16]。②采用智能化、智慧倉儲管理系統,計算智能電能表從入庫到出庫等一系列數據管理,完善了智能電能表全生命周期管理。③通過與上層計量管理系統無縫對接,實現基層數據的遠程傳遞、遠程管理,提高了智能電能表的智能化管理水平。通過系統運行,有效地解決了基層電表的管理不規范和電表存放雜亂等問題,取得了良好的應用效果,具有廣闊的的應用前景。

        參 考 文 獻:

        [1]劉莉. 智能電能表技術及其運行管理方案的研究[D]. 保定: 華北電力大學,2015.

        [2]王兆軍,矯真,郭紅霞,等. 一種新型電能表智能周轉柜的設計與應用[J]. 山東電力技術,2015,42( 9) : 52- 55.

        [3]田瑞,竇圣霞,劉朋遠,等. 基于 C + + 的計量周轉管理系統設計應用[J]. 寧夏電力,2018( 5) : 57 - 60.

        [4]陳惠玉,劉應. 淺談智能化庫房在電能計量資產管理中的應用[J]. 科技創新與應用,2016( 35) : 218.

        [5]趙慧瑩. 智能電能表型式試驗方法與應用的研究[D]. 保定: 華北電力大學,2015.

        [6]余小軍. 智能倉儲系統在電力行業的應用[D]. 北京:北京郵電大學,2014.

        作者:劉海斌

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