基于计量装置型式智能检测系统的研究

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（1.国网天津市电力公司，天津，300000；2.郑州三晖电气股份有限公司郑州450016）

摘要：本文基于OCR检测算法针对智能电能表、用电信息采集终端、低压互感器、拆回电能表的多项检测进行了研究，结合系统的硬件设计和软件设计介绍了系统的工作原理，对每种表的检测项目进行了详细描述，通过试验分析和系统的试运行，说明了本文研究的计量装置型式智能检测系统的技术优越性。

关键词：智能电能表；检测；OCR检测算法；计量

0引言

随着我国经济的快速发展，计量自动化检测系统在信息系统中的作用越来越重要[1]，电能表计量装置的出厂试验与型式试验是产品质量控制和可靠性管理的重要一环，也是制造与使用部门共同关心的问题。对电能计量装置型式实验的分析可在某种程度上提高电能检测的精度，预防电能装置因为不定因素引起的标准失准、测试误差加大等问题。电能计量是关系到国际民生的重要要素，随着电能计量技术的发展，出现了多种类型的检测装置，诸如智能电能表检测装置、低压互感器检测装置、用电信息采集终端检测装置等，每种类型的表计都有对应的检测装置，目前国家电网公司正在进行智能电网建设，电网电能计量正在快速地向自动化、信息化、互动化方向发展[2]，开发出一套兼容性强、检测项目多的表计检测装置具有很现实的意义。本文针对各种表计的兼容性设计及方法做出了探讨与研究。

1计量系统构件设计

系统构建由计算机软硬件设备组成的系统平台，整合计量装置型式(终端、采集器、互感器、拆回智能表)产品信息资源，建立科学合理的指标体系，为计量装置型式智能检测提供坚实的基础。

1.1硬件设计

如图1所示，本装置主要由计算机处理单元、表位单元、对接装置、图像识别单元、光源、双四轴联动控制系统、条码扫描装置、RFID检测模块、控制组件组成。表位单元能够适用于智能电能表、采集终端、低压互感器、拆回智能表，即承载不同型式的电能表，对接装置能够完成表位单元上智能电能表的通信，使对接装置上的电能表接线端子与智能电能表的上通讯端口进行通信。控制组件包含驱动双四轴联动控制系统的驱动机构，双四轴联动控制系统能够对图像识别单元进行空间定位，根据检测的位置进行图像采集。条码扫描装置能够根据电能表上的信息，对电能表信息扫描，RFID检测模块是对电能表进行信号识别，计算机模块完成现场采集信息、检测信息等的处理与管理。光源为LED矩阵灯带，在装置中多处分布，能够使现图片采集无阴影，无暗角。

系统硬件是基于光学原理对各类智能电能表外观、PCB板、IC封装等产品在生产过程中产生的不同外观型式、主要元器件进行检测，通过摄像头自动扫描产品，采集图像，测试外观、主要元器件、焊接点等重要数据与数据库中的合格参数进行比较，经过图像处理，检查出产品上的缺陷，并通过显示器或自动标志把缺陷显示、标识出来。计量装置型式检测系统中供筛选的每个标本需通过此设备采集图像作为比对标准，如需要部分元器件比对，需通过程序编辑后进行比对，同时对计量装置型式各项目数据进行历史性存储，以便对后来提供产品进性相似性检测和对智能电能表信息查询，提高检测效率，减少维护成本，增加对产品稳定性提供依据。

图1系统硬件结构原理示意图

1.2软件设计

系统能够实现对上线前新购计量表计、计量互感器和拆回电能表型式尺寸等自动检测，待检计量装置放入后没有有人工干预，计量装置型式智能检测系统软件是基于国家电网协议标准和功能要求对计量装置型式一致性检测并输出相关文档。包括以下步骤：

开始；

①放置待检表，打开表壳：将待检的智能电能表拆开后放入第二表位单元上，第二表位单元使待检智能电能表保持水平并固定；

②通过双四轴联动运动定位所述图像采集单元的位置：根据待检智能电能表放置在表位单元上的位置，启动X轴伺服电机，驱动X轴导轨定位图像采集单元的X轴坐标位置；启动Y轴伺服电机，驱动Y轴导轨，定位所述图像识别单元在Y轴坐标的位置；启动Z轴伺服电机，驱动Z轴导轨，定位所述图像识别单元在Z轴坐标的位置，即完成了图像识别单元对待检智能电能表的定位；

③对待检智能电能表进行图像采集：图像采集单元利用工业相机启动相机镜头对准待检电能表的PCB上的主要部件进行拍照；

④图像采取数据上传工控机：图像采集单元采集到的图片信息上传到工控机保存和处理；

⑤判断图片：根据所拍摄的图片，对所拍摄的图片进行判断，判断所采集的图像是否为想获取的图像，如果不是预期目的的图片，可将智能电能表按一定角度水平旋转并改变其仰角及俯角以进行多角度、多方位拍摄，便于获取平面扫描无法得到诸如计量芯片、CPU的信息，然后重复步骤S3，如果所采集的图片为预期目的图片，则进行下一步的操作；

⑥基于OCR检测算法对图像文字ocr识别、图形识别：利用算法软件对采集到的图像进行处理，得到电子元器件的信息和外观形状，即将标准库的字库图形作为模板，在被检测图像中安插区域搜索模板图像，从而对所检测的文字进行分个检测，也可以根据需求进行重点区域检测，先进行图像文字识别，然后进行图像精确匹配，根据标准模板字库与被测图像的相似程度就可以判断该区域是否存在类型一致的文字识别，并可进一步判断该区域的元器件是否存在，并输出生产文字信息；

⑦比较标准智能电能表主要元器件样本库：将上述方法得到的待测智能电能表主要元器件的数据与样本库中的相同规格的智能电能表的主要元器件的数据进行比较，以确定待测智能电能表主要元器件的是否合格；

⑧查看结果、数据保存：可查看比较后的结果，检测的过程和结论将保存到数据库，便于后期的查询和使用；

⑨结束。

2主要检测项目

2.1电能表检测项目

外观检测、关键元器件核查、卡座位置检测、端尾孔径测量、出厂封印情况核查、封印孔径及深度检测、螺丝完备情况核查、铭牌信息完整核查、条码质量等级检测、RFID卡信息完整情况核查、条码粘贴位置核查、液晶屏信息完整及清晰度核查、上电液晶屏显示响应时间及持续亮屏时间检测。

2.2采集终端检测项目

外观检测、关键元器件核查、端尾孔径测量、出厂封印情况核查、封印孔径及深度检测、螺丝完备情况核查、铭牌信息完整核查、条码质量等级检测、RFID卡信息完整情况核查、条码粘贴位置核查、液晶屏信息完整及清晰度核查、485II功能定义核查(通讯检查和A1、A2地址判断FFFF)、终端在线读取串号功能及信号强度核查。

2.3低压互感器检项目

外观检测、铜排规范检测、底座平整度核查、二次端子螺丝紧固情况核查、互感器中心孔径检测、螺丝完备情况核查、铭牌信息完整核查、条码质量等级检测、RFID卡信息完整情况核查、条码粘贴位置核查。

2.4拆回智能表检测项目

外观尺寸检测、外壳变形测试、PCB板致性测试、PCB板故障定位测试、出厂封印、检定封印情况核查、螺丝完备情况核查、液晶屏信息完整及清晰度核查、上电液晶屏显示响应时间及持续亮屏时间检测。

图2软件设计流程图

3项目实施目标

本项目能够实现计量装置型式一致性的智能核查检测，建设计量装置型式一致性检测系统数据库，对每次自动流水线全检前适应性检查的样品，自动建档，档案内容包括批次、到货时间、厂家及负责人信息、标记参数、测试项目（包括特殊要求）等，测试完毕自动生成出具一致性检测报告。

对新装各类智能电能表、低压互感器、用电信息采集终端、拆回电能表的外观尺寸、端子规范性、PCB板、IC封装的主要元器件进行核查检测，包括型式检测和通讯协议检测，采集产品图像，核查外观、端子、RFID强度、主要元器件封装、焊接点等重要数据与数据库中的标准合格参数进行比较，筛选、标识、分析出产品上的缺陷，建立计量装置质量预测模型，提高计量装置全寿命周期管理能力。

对计量装置型式一致性检测结果与适应性检查结果进行比对，统计自动化检定系统全检环节一次接线成功率、封印成功率、卡口试验合格率，通过数据分析评估自动化检定系统各专机单元使用情况，以此用于确定自动化检定系统运行维修计划和改进运行维修方案。

4结束语

本项目开发重点是计量装置型式检测，建立健全统一的标准规范、安全体系和管理制度，保障系统的安全运行。将计量装置型式智能检测系统建设成为一个新型的、先进的自动检测平台，给用户提供快速、稳定、安全、人性化的办公等服务。该项目在国网天津市电力公司电力科学研究院电能计量中心进行了试运行，通过试运行，检测满足电能计量的相关国家标准和行业标准要求，该计量检测装置已成功应用于智能电能表、低压互感器、用电信息采集终端、拆回智能电能表的抽样检测工作中，具有很重要的实用价值。

参考文献

[1]唐珺文.电能计量检测仪器维护与发展探讨.工业b.2015(7):20-20.

[2]刘水，黄洋界，李斌.数字化电能计量检测技术方案研究.电测与仪表.2011（04）：66-71.