專(zhuān)利名稱(chēng)：智能電表的自動(dòng)測(cè)試采集裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能電表 領(lǐng)域，特別涉及ー種智能電表的自動(dòng)測(cè)試采集裝置及方法。
背景技術(shù)：
智能電表是以微處理器應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為核心的智能化儀表，具有自動(dòng)計(jì)量/測(cè)量、數(shù)據(jù)處理、雙向通信和功能擴(kuò)展等能力，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向計(jì)量、遠(yuǎn)程/本地通信、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互、多種電價(jià)計(jì)費(fèi)、遠(yuǎn)程斷供電、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、水氣熱表抄讀、與用戶互動(dòng)等功能，承擔(dān)著原始電能數(shù)據(jù)采集、計(jì)量和傳輸?shù)娜蝿?wù)，是實(shí)現(xiàn)信息集成、分析優(yōu)化和信息展現(xiàn)的基礎(chǔ)。由于智能電表在國(guó)內(nèi)還處于推廣階段，在使用期間出現(xiàn)暴露了很多可靠性問(wèn)題，而這方面的研究還十分薄弱。研究智能電表可靠性問(wèn)題，一個(gè)有效的方法是對(duì)其進(jìn)行加速試驗(yàn)，得到智能電表內(nèi)部器件的退化信息，從退化信息分析出智能電表的易失效元器件，并且可以預(yù)測(cè)整表的壽命。在進(jìn)行加速試驗(yàn)的時(shí)候，試驗(yàn)的關(guān)鍵就在于獲取其內(nèi)部元器件的退化信息，因?yàn)橹挥袦?zhǔn)確及時(shí)的記錄這些信息才能分析出智能電表的可靠性問(wèn)題，給出可靠性評(píng)價(jià)。目前在此領(lǐng)域，沒(méi)有一套能實(shí)現(xiàn)這樣專(zhuān)用功能的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供ー種智能電表的自動(dòng)測(cè)試采集裝置及方法，實(shí)現(xiàn)在可進(jìn)行加速試驗(yàn)情況下，對(duì)接受測(cè)試的智能電表進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試的智能電表內(nèi)部信號(hào)測(cè)試采集平臺(tái)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案ー種智能電表的自動(dòng)測(cè)試采集裝置，包括環(huán)境試驗(yàn)箱，用于完成對(duì)智能電表的測(cè)試項(xiàng)目，并將測(cè)試得到的數(shù)據(jù)上傳；數(shù)據(jù)采集卡，用于采集智能電表的測(cè)試數(shù)據(jù)，并將所述測(cè)試數(shù)據(jù)上傳；控制電腦，用于控制所述環(huán)境試驗(yàn)箱執(zhí)行智能電表的測(cè)試項(xiàng)目，通過(guò)所述數(shù)據(jù)采集卡采集智能電表的測(cè)試數(shù)據(jù)并保存。ー種智能電表的自動(dòng)測(cè)試方法，包括控制電腦設(shè)置智能電表的測(cè)試項(xiàng)目，將測(cè)試參數(shù)發(fā)送給環(huán)境試驗(yàn)箱；環(huán)境試驗(yàn)箱根據(jù)接收到的不同的測(cè)試項(xiàng)目的信號(hào)，完成對(duì)智能電表的測(cè)試；控制電腦通過(guò)設(shè)置待采集信息，控制數(shù)據(jù)采集卡對(duì)智能電 表測(cè)試數(shù)據(jù)的采集。ー種智能電表測(cè)試數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集方法，包括執(zhí)行測(cè)試項(xiàng)目的智能電表將內(nèi)部元器件的測(cè)試數(shù)據(jù)的電壓信號(hào)上傳給數(shù)據(jù)采集卡;數(shù)據(jù)采集卡將所述測(cè)試數(shù)據(jù)的電壓信號(hào)處理后上傳給控制電腦；控制電腦將接收到的測(cè)試數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊保存。本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明提供了ー種專(zhuān)門(mén)針對(duì)智能電表加速試驗(yàn)的平臺(tái)，市面上只存在針對(duì)智能電表性能測(cè)試的試驗(yàn)平臺(tái)，本發(fā)明填補(bǔ)了這方面的空白。對(duì)智能電表進(jìn)行加速試驗(yàn)，一般試驗(yàn)時(shí)間要在幾個(gè)月，測(cè)試設(shè)備要不間斷進(jìn)行性能測(cè)試，完全依靠試驗(yàn)值班人員進(jìn)行人工操作會(huì)帶來(lái)極大的不便利，并且測(cè)試時(shí)間精度不能保證。本發(fā)明設(shè)計(jì)的平臺(tái)可以對(duì)試驗(yàn)剖面進(jìn)行提前設(shè)置，測(cè)試過(guò)程可以脫離人工操作，充分滿足了試驗(yàn)對(duì)自動(dòng)測(cè)試性要求。本發(fā)明測(cè)試的是智能電表的內(nèi)部信號(hào)，現(xiàn)存試驗(yàn)設(shè)備并沒(méi)有測(cè)試這類(lèi)信號(hào)的功能，而從底層元器件層面的性能上進(jìn)行監(jiān)測(cè)，更能直接掲示加速試驗(yàn)的效果。



圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的智能電表的自動(dòng)測(cè)試采集裝置結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)據(jù)采集卡的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步的詳細(xì)描述。本實(shí)施例提出了一種針對(duì)智能電表可靠性試驗(yàn)的自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)，針對(duì)智能電表可靠性試驗(yàn)?zāi)軌蜃詣?dòng)采集電表內(nèi)部信號(hào)。該測(cè)試平臺(tái)包括環(huán)境試驗(yàn)箱、數(shù)據(jù)采集卡、以及控制電腦。通過(guò)給上位機(jī)制訂試驗(yàn)剖面(環(huán)境試驗(yàn)箱根據(jù)試驗(yàn)剖面對(duì)箱體內(nèi)部智能電表施加應(yīng)力)和數(shù)據(jù)采集方式(采樣時(shí)間和采樣頻率)，上位機(jī)把制訂好的剖面信息傳遞給試驗(yàn)箱，然后根據(jù)制訂好的數(shù)據(jù)采集方式對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中的智能電表內(nèi)部信號(hào)進(jìn)行采集，最后把信息記錄在控制電腦內(nèi)供試驗(yàn)人員進(jìn)行分析。本實(shí)施例主要應(yīng)用于對(duì)智能電表進(jìn)行加速試驗(yàn)、強(qiáng)化試驗(yàn)等可靠性試驗(yàn)，彌補(bǔ)了此領(lǐng)域試驗(yàn)設(shè)備的空白。本實(shí)施例提供的智能電表的自動(dòng)測(cè)試采集裝置如圖I所示，包括

控制電腦，用于控制環(huán)境試驗(yàn)箱執(zhí)行智能電表的測(cè)試項(xiàng)目，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡采集智能電表的測(cè)試數(shù)據(jù)并保存?？刂齐娔X與數(shù)據(jù)采集卡的連接通過(guò)USB線。所述測(cè)試項(xiàng)目是給環(huán)境試驗(yàn)箱內(nèi)的智能電表在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)加溫度和濕度。數(shù)據(jù)采集卡，用于在控制電腦的控制下，采集智能電表的測(cè)試數(shù)據(jù)，并發(fā)送給控制電腦。環(huán)境試驗(yàn)箱，用于在控制電腦的控制下，完成對(duì)智能電表的測(cè)試項(xiàng)目，并將測(cè)試得到的數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)采集卡。其中，控制電腦具體包括 試驗(yàn)箱參數(shù)配置模塊，用于完成對(duì)試驗(yàn)箱測(cè)試參數(shù)的設(shè)定。設(shè)置包括智能電表エ作電壓、工作電流、額定頻率、可計(jì)量電能、電能表類(lèi)型等，這些參數(shù)發(fā)送給試驗(yàn)箱。針對(duì)電網(wǎng)公司對(duì)電表測(cè)試的不同要求，測(cè)試試驗(yàn)項(xiàng)目可以分為全性能試驗(yàn)、抽樣試驗(yàn)等，相應(yīng)在試驗(yàn)箱中進(jìn)行配置，配置之后，分別對(duì)試驗(yàn)表進(jìn)行操作，使其進(jìn)行不同的工作狀態(tài)。采集信息配置模塊，用于完成對(duì)智能電表測(cè)試項(xiàng)目中待采集信息的配置。包括設(shè)置采樣頻率、采樣方式(差分方式、RSE (參考單端)方式或者NRSE (非參考單端)方式)及采樣幅值；并根據(jù)試驗(yàn)人員所需要的測(cè)試數(shù)據(jù)長(zhǎng)度設(shè)置采集時(shí)間長(zhǎng)度和定時(shí)測(cè)量時(shí)間。配置完之后控制電腦將采集信息發(fā)送到數(shù)據(jù)采集卡。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于將采集得到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。以TDMS格式保存。通訊模塊，用于完成與數(shù)據(jù)采集卡及環(huán)境試驗(yàn)箱的通訊。分為USB通訊和串ロ通訊，USB通訊用于接受從采集卡上得到的數(shù)據(jù)，串ロ通訊用于實(shí)現(xiàn)控制電腦對(duì)環(huán)境試驗(yàn)箱的操作。 數(shù)據(jù)采集卡的結(jié)構(gòu)如圖2所示，具體包括時(shí)鐘電路，用于通過(guò)晶振給單片機(jī)提供工作時(shí)鐘。電源電路，用于給整個(gè)數(shù)據(jù)采集卡提供工作電源。單片機(jī)，與時(shí)鐘電路和電源電路相連，用于根據(jù)控制電腦發(fā)送的控制信號(hào)調(diào)用內(nèi)置程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)智能電表的測(cè)試并采集測(cè)試數(shù)據(jù)。USB控制器，與單片機(jī)相連，用于控制單片機(jī)通過(guò)USB線與外部通信。FIFO (先入先出數(shù)據(jù)緩存器)，與單片機(jī)相連，用于將采集到的測(cè)試數(shù)據(jù)緩存。模數(shù)轉(zhuǎn)換器，與FIFO相連，用于將從智能電表采集到的電壓模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閱纹瑱C(jī)能處理的數(shù)字信號(hào)。多路選擇開(kāi)關(guān)，與單片機(jī)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，用于接受單片機(jī)控制，根據(jù)設(shè)置的采樣通道來(lái)來(lái)選擇相應(yīng)的采集信號(hào)通道。信號(hào)調(diào)理電路，與多路選擇開(kāi) 關(guān)相連，用于將采集到的測(cè)試數(shù)據(jù)的輸入電壓控制在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入范圍之內(nèi)。本實(shí)施例中的信號(hào)調(diào)理電路分為三部分，分別為濾波電路、偏置電路和反向電路。采集到的數(shù)據(jù)首先通過(guò)濾波電路濾掉不必要的雜波信號(hào)，接著通過(guò)偏置電路和反向電路，把電壓控制為模數(shù)轉(zhuǎn)換器所容許的電壓幅度。保護(hù)電路，與信號(hào)調(diào)理電路相連，用于保護(hù)數(shù)據(jù)采集卡的電路免于被偶然輸入的過(guò)大的電壓損壞。保護(hù)電路中主要構(gòu)成為自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，能防止智能電表過(guò)大的工作電流由于故障而進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡，從而防止此類(lèi)意外造成采集系統(tǒng)損壞。環(huán)境試驗(yàn)箱，用于在控制電腦的控制下，完成對(duì)智能電表的測(cè)試，并將測(cè)試的數(shù)據(jù)上傳。環(huán)境試驗(yàn)箱中包括智能電表平臺(tái)，具有專(zhuān)門(mén)放置智能電表的表架，提供智能電表工作電壓的電壓源，提供模擬智能電表工作時(shí)電流的電流源，能通過(guò)485接ロ讓每塊智能電表與控制電腦進(jìn)行通信，以及采集智能電表輸出的脈沖信號(hào)。當(dāng)控制電腦執(zhí)行某項(xiàng)測(cè)試項(xiàng)目的時(shí)候，將對(duì)環(huán)境試驗(yàn)箱進(jìn)行控制，使智能電表工作在某個(gè)測(cè)試項(xiàng)目下。當(dāng)控制電腦控制數(shù)據(jù)采集卡和環(huán)境試驗(yàn)箱測(cè)試智能電表的時(shí)候，通過(guò)控制電腦設(shè)置試驗(yàn)項(xiàng)目之后，參數(shù)經(jīng)通訊模塊串ロ發(fā)送給環(huán)境試驗(yàn)箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；環(huán)境試驗(yàn)箱根據(jù)接收到的不同的試驗(yàn)項(xiàng)目的信號(hào)，分別對(duì)其中的電流源、電壓源以及485通訊模塊進(jìn)行控制，使智能電表運(yùn)行不同的功能；通過(guò)控制電腦設(shè)置待采集信息之后，控制信號(hào)經(jīng)過(guò)USB通訊模塊發(fā)送給數(shù)據(jù)采集卡中的USB控制器，USB控制器將信號(hào)傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器配置采樣頻率和工作時(shí)間，同時(shí)對(duì)FIFO進(jìn)行配置，控制其存儲(chǔ)精度以及是否開(kāi)始存儲(chǔ)。當(dāng)進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)采集的時(shí)候，正在執(zhí)行試驗(yàn)項(xiàng)目的智能電表將內(nèi)部元器件的電壓信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)采集卡；電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)保護(hù)電路和信號(hào)調(diào)理電路處理成為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；經(jīng)過(guò)調(diào)整之后的電壓信號(hào)被模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)在FIFO存儲(chǔ)之后，通過(guò)USB控制器的控制上傳給控制電腦的通訊模塊；通訊模塊將接收到的信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊保存。
本實(shí)施例針對(duì)智能電表可測(cè)試的項(xiàng)目包含如下表

權(quán)利要求
1.ー種智能電表的自動(dòng)測(cè)試采集裝置，其特征在于，包括 環(huán)境試驗(yàn)箱，用于完成對(duì)智能電表的測(cè)試項(xiàng)目，并將測(cè)試得到的數(shù)據(jù)上傳； 數(shù)據(jù)采集卡，用于采集智能電表的測(cè)試數(shù)據(jù)，并將所述測(cè)試數(shù)據(jù)上傳； 控制電腦，用于控制所述環(huán)境試驗(yàn)箱執(zhí)行智能電表的測(cè)試項(xiàng)目，通過(guò)所述數(shù)據(jù)采集卡采集智能電表的測(cè)試數(shù)據(jù)并保存。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能電表自動(dòng)測(cè)試采集裝置，其特征在于，所述環(huán)境試驗(yàn)箱具體包括 智能電表平臺(tái)，具有專(zhuān)門(mén)放置智能電表的表架，提供智能電表工作電壓的電壓源，以及提供智能電表工作時(shí)電流的電流源； 485接ロ，用于實(shí)現(xiàn)智能電表與控制電腦的通信，以及采集智能電表輸出的電壓信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能電表自動(dòng)測(cè)試采集裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集卡具體包括 時(shí)鐘電路，用于通過(guò)晶振給單片機(jī)提供工作時(shí)鐘； 電源電路，用于提供工作電源； 單片機(jī)，與所述時(shí)鐘電路和電源電路相連，用于根據(jù)控制電腦發(fā)送的控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能電表的測(cè)試并采集測(cè)試數(shù)據(jù)； USB控制器，與所述單片機(jī)相連，用于控制單片機(jī)通過(guò)USB線與外部通信； 先入先出數(shù)據(jù)緩存器FIFO，與所述單片機(jī)相連，用于將采集到的測(cè)試數(shù)據(jù)緩存； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，與所述FIFO相連，用于將從智能電表采集到的測(cè)試數(shù)據(jù)的電壓模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閱纹瑱C(jī)能處理的數(shù)字信號(hào)； 多路選擇開(kāi)關(guān)，與所述單片機(jī)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，用于接受單片機(jī)控制，選擇采集到的測(cè)試數(shù)據(jù)的信號(hào)通道； 信號(hào)調(diào)理電路，與所述多路選擇開(kāi)關(guān)相連，用于將采集到的測(cè)試數(shù)據(jù)的電壓控制在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入范圍之內(nèi)； 保護(hù)電路，與所述信號(hào)調(diào)理電路相連，用于保護(hù)數(shù)據(jù)采集卡的電路免于被偶然輸入的過(guò)大的電壓損壞。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的智能電表自動(dòng)測(cè)試采集裝置，其特征在于，所述控制電腦具體包括 試驗(yàn)箱參數(shù)配置模塊，用于完成對(duì)試驗(yàn)箱測(cè)試參數(shù)的設(shè)定； 采集信息配置模塊，用于完成對(duì)智能電表測(cè)試項(xiàng)目中待采集信息的設(shè)定； 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于將采集得到的測(cè)試數(shù)據(jù)存儲(chǔ)； 通訊模塊，用于完成與數(shù)據(jù)采集卡及環(huán)境試驗(yàn)箱的通訊。
5.—種智能電表的自動(dòng)測(cè)試方法,其特征在于,包括 控制電腦設(shè)置智能電表的測(cè)試項(xiàng)目，將測(cè)試參數(shù)發(fā)送給環(huán)境試驗(yàn)箱； 環(huán)境試驗(yàn)箱根據(jù)接收到的不同的測(cè)試項(xiàng)目的信號(hào)，完成對(duì)智能電表的測(cè)試； 控制電腦通過(guò)設(shè)置待采集信息，控制數(shù)據(jù)采集卡對(duì)智能電表測(cè)試數(shù)據(jù)的采集。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能電表的自動(dòng)測(cè)試方法，其特征在于，所述對(duì)智能電表的測(cè)試步驟具體包括 環(huán)境試驗(yàn)箱分別對(duì)電流源、電壓源以及485通訊模塊進(jìn)行控制，使智能電表運(yùn)行不同的功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的智能電表的自動(dòng)測(cè)試方法，其特征在于，所述控制數(shù)據(jù)采集卡對(duì)智能電表測(cè)試數(shù)據(jù)的采集的步驟具體包括 控制電腦的控制信號(hào)發(fā)送給數(shù)據(jù)采集卡中的USB控制器，USB控制器將所述控制信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器配置采樣頻率和工作時(shí)間，同時(shí)對(duì)FIFO進(jìn)行配置，控制存儲(chǔ)精度以及是否開(kāi)始存儲(chǔ)。
8.ー種智能電表測(cè)試數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集方法，其特征在于，包括 執(zhí)行測(cè)試項(xiàng)目的智能電表將內(nèi)部元器件的測(cè)試數(shù)據(jù)的電壓信號(hào)上傳給數(shù)據(jù)采集卡； 數(shù)據(jù)采集卡將所述測(cè)試數(shù)據(jù)的電壓信號(hào)處理后上傳給控制電腦； 控制電腦將接收到的測(cè)試數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊保存。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的智能電表測(cè)試數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集卡將所述測(cè)試數(shù)據(jù)的電壓信號(hào)的處理步驟具體包括 所述電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)保護(hù)電路和信號(hào)調(diào)理電路處理成為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)； 所述標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)被模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，在FIFO存儲(chǔ)之后，通過(guò)USB控制器的控制上傳給控制電腦的通訊模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種智能電表的自動(dòng)測(cè)試采集裝置及方法，屬于智能電表領(lǐng)域。所述裝置包括環(huán)境試驗(yàn)箱、數(shù)據(jù)采集卡及控制電腦。測(cè)試方法包括控制電腦設(shè)置智能電表的測(cè)試項(xiàng)目，將測(cè)試參數(shù)發(fā)送給環(huán)境試驗(yàn)箱；環(huán)境試驗(yàn)箱根據(jù)接收到的不同的測(cè)試項(xiàng)目的信號(hào)，完成對(duì)智能電表的測(cè)試；控制電腦通過(guò)設(shè)置待采集信息，控制數(shù)據(jù)采集卡對(duì)智能電表測(cè)試數(shù)據(jù)的采集。采集方法包括執(zhí)行測(cè)試項(xiàng)目的智能電表將內(nèi)部元器件的測(cè)試數(shù)據(jù)的電壓信號(hào)上傳給數(shù)據(jù)采集卡；數(shù)據(jù)采集卡將測(cè)試數(shù)據(jù)的電壓信號(hào)處理后上傳給控制電腦；控制電腦將接收到的測(cè)試數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊保存。本發(fā)明主要應(yīng)用于對(duì)智能電表進(jìn)行加速試驗(yàn)、強(qiáng)化試驗(yàn)等可靠性試驗(yàn)，彌補(bǔ)了此領(lǐng)域試驗(yàn)設(shè)備的空白。
文檔編號(hào)G01R35/04GK102692616SQ20121016477
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者劉影, 周麗霞, 周暉, 宋偉, 巨漢基, 康銳, 易忠林, 朱曉蕾, 李敏, 王思彤, 甘霖, 陳云霞 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué), 華北電網(wǎng)有限公司計(jì)量中心