專利名稱：智能電表的自動測試采集裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及智能電表 領域，特別涉及ー種智能電表的自動測試采集裝置及方法。
背景技術：
智能電表是以微處理器應用和網(wǎng)絡通信技術為核心的智能化儀表，具有自動計量/測量、數(shù)據(jù)處理、雙向通信和功能擴展等能力，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向計量、遠程/本地通信、實時數(shù)據(jù)交互、多種電價計費、遠程斷供電、電能質(zhì)量監(jiān)測、水氣熱表抄讀、與用戶互動等功能，承擔著原始電能數(shù)據(jù)采集、計量和傳輸?shù)娜蝿?，是實現(xiàn)信息集成、分析優(yōu)化和信息展現(xiàn)的基礎。由于智能電表在國內(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題，而這方面的研究還十分薄弱。研究智能電表可靠性問題，一個有效的方法是對其進行加速試驗，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，并且可以預測整表的壽命。在進行加速試驗的時候，試驗的關鍵就在于獲取其內(nèi)部元器件的退化信息，因為只有準確及時的記錄這些信息才能分析出智能電表的可靠性問題，給出可靠性評價。目前在此領域，沒有一套能實現(xiàn)這樣專用功能的自動測試設備。

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測試采集裝置及方法，實現(xiàn)在可進行加速試驗情況下，對接受測試的智能電表進行自動測試的智能電表內(nèi)部信號測試采集平臺。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案ー種智能電表的自動測試采集裝置，包括環(huán)境試驗箱，用于完成對智能電表的測試項目，并將測試得到的數(shù)據(jù)上傳；數(shù)據(jù)采集卡，用于采集智能電表的測試數(shù)據(jù)，并將所述測試數(shù)據(jù)上傳；控制電腦，用于控制所述環(huán)境試驗箱執(zhí)行智能電表的測試項目，通過所述數(shù)據(jù)采集卡采集智能電表的測試數(shù)據(jù)并保存。ー種智能電表的自動測試方法，包括控制電腦設置智能電表的測試項目，將測試參數(shù)發(fā)送給環(huán)境試驗箱；環(huán)境試驗箱根據(jù)接收到的不同的測試項目的信號，完成對智能電表的測試；控制電腦通過設置待采集信息，控制數(shù)據(jù)采集卡對智能電 表測試數(shù)據(jù)的采集。ー種智能電表測試數(shù)據(jù)的自動采集方法，包括執(zhí)行測試項目的智能電表將內(nèi)部元器件的測試數(shù)據(jù)的電壓信號上傳給數(shù)據(jù)采集卡;數(shù)據(jù)采集卡將所述測試數(shù)據(jù)的電壓信號處理后上傳給控制電腦；控制電腦將接收到的測試數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)存儲模塊保存。本發(fā)明的技術方案具有以下優(yōu)點
本發(fā)明提供了ー種專門針對智能電表加速試驗的平臺，市面上只存在針對智能電表性能測試的試驗平臺，本發(fā)明填補了這方面的空白。對智能電表進行加速試驗，一般試驗時間要在幾個月，測試設備要不間斷進行性能測試，完全依靠試驗值班人員進行人工操作會帶來極大的不便利，并且測試時間精度不能保證。本發(fā)明設計的平臺可以對試驗剖面進行提前設置，測試過程可以脫離人工操作，充分滿足了試驗對自動測試性要求。本發(fā)明測試的是智能電表的內(nèi)部信號，現(xiàn)存試驗設備并沒有測試這類信號的功能，而從底層元器件層面的性能上進行監(jiān)測，更能直接掲示加速試驗的效果。



圖I為本發(fā)明實施例提供的智能電表的自動測試采集裝置結構框圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的數(shù)據(jù)采集卡的結構框圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖對本發(fā)明作進ー步的詳細描述。本實施例提出了一種針對智能電表可靠性試驗的自動測試平臺，針對智能電表可靠性試驗能夠自動采集電表內(nèi)部信號。該測試平臺包括環(huán)境試驗箱、數(shù)據(jù)采集卡、以及控制電腦。通過給上位機制訂試驗剖面(環(huán)境試驗箱根據(jù)試驗剖面對箱體內(nèi)部智能電表施加應力)和數(shù)據(jù)采集方式(采樣時間和采樣頻率)，上位機把制訂好的剖面信息傳遞給試驗箱，然后根據(jù)制訂好的數(shù)據(jù)采集方式對試驗過程中的智能電表內(nèi)部信號進行采集，最后把信息記錄在控制電腦內(nèi)供試驗人員進行分析。本實施例主要應用于對智能電表進行加速試驗、強化試驗等可靠性試驗，彌補了此領域試驗設備的空白。本實施例提供的智能電表的自動測試采集裝置如圖I所示，包括

控制電腦，用于控制環(huán)境試驗箱執(zhí)行智能電表的測試項目，通過數(shù)據(jù)采集卡采集智能電表的測試數(shù)據(jù)并保存?？刂齐娔X與數(shù)據(jù)采集卡的連接通過USB線。所述測試項目是給環(huán)境試驗箱內(nèi)的智能電表在規(guī)定的時間內(nèi)和規(guī)定的時間節(jié)點加溫度和濕度。數(shù)據(jù)采集卡，用于在控制電腦的控制下，采集智能電表的測試數(shù)據(jù)，并發(fā)送給控制電腦。環(huán)境試驗箱，用于在控制電腦的控制下，完成對智能電表的測試項目，并將測試得到的數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)采集卡。其中，控制電腦具體包括 試驗箱參數(shù)配置模塊，用于完成對試驗箱測試參數(shù)的設定。設置包括智能電表エ作電壓、工作電流、額定頻率、可計量電能、電能表類型等，這些參數(shù)發(fā)送給試驗箱。針對電網(wǎng)公司對電表測試的不同要求，測試試驗項目可以分為全性能試驗、抽樣試驗等，相應在試驗箱中進行配置，配置之后，分別對試驗表進行操作，使其進行不同的工作狀態(tài)。采集信息配置模塊，用于完成對智能電表測試項目中待采集信息的配置。包括設置采樣頻率、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)試驗人員所需要的測試數(shù)據(jù)長度設置采集時間長度和定時測量時間。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)存儲模塊，用于將采集得到數(shù)據(jù)存儲。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)，串ロ通訊用于實現(xiàn)控制電腦對環(huán)境試驗箱的操作。 數(shù)據(jù)采集卡的結構如圖2所示，具體包括時鐘電路，用于通過晶振給單片機提供工作時鐘。電源電路，用于給整個數(shù)據(jù)采集卡提供工作電源。單片機，與時鐘電路和電源電路相連，用于根據(jù)控制電腦發(fā)送的控制信號調(diào)用內(nèi)置程序?qū)崿F(xiàn)對智能電表的測試并采集測試數(shù)據(jù)。USB控制器，與單片機相連，用于控制單片機通過USB線與外部通信。FIFO (先入先出數(shù)據(jù)緩存器)，與單片機相連，用于將采集到的測試數(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轉(zhuǎn)變?yōu)閱纹瑱C能處理的數(shù)字信號。多路選擇開關，與單片機和模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，用于接受單片機控制，根據(jù)設置的采樣通道來來選擇相應的采集信號通道。信號調(diào)理電路，與多路選擇開 關相連，用于將采集到的測試數(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)。本實施例中的信號調(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)首先通過濾波電路濾掉不必要的雜波信號，接著通過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。保護電路，與信號調(diào)理電路相連，用于保護數(shù)據(jù)采集卡的電路免于被偶然輸入的過大的電壓損壞。保護電路中主要構成為自恢復保險絲，能防止智能電表過大的工作電流由于故障而進入數(shù)據(jù)采集卡，從而防止此類意外造成采集系統(tǒng)損壞。環(huán)境試驗箱，用于在控制電腦的控制下，完成對智能電表的測試，并將測試的數(shù)據(jù)上傳。環(huán)境試驗箱中包括智能電表平臺，具有專門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電流的電流源，能通過485接ロ讓每塊智能電表與控制電腦進行通信，以及采集智能電表輸出的脈沖信號。當控制電腦執(zhí)行某項測試項目的時候，將對環(huán)境試驗箱進行控制，使智能電表工作在某個測試項目下。當控制電腦控制數(shù)據(jù)采集卡和環(huán)境試驗箱測試智能電表的時候，通過控制電腦設置試驗項目之后，參數(shù)經(jīng)通訊模塊串ロ發(fā)送給環(huán)境試驗箱進行實驗；環(huán)境試驗箱根據(jù)接收到的不同的試驗項目的信號，分別對其中的電流源、電壓源以及485通訊模塊進行控制，使智能電表運行不同的功能；通過控制電腦設置待采集信息之后，控制信號經(jīng)過USB通訊模塊發(fā)送給數(shù)據(jù)采集卡中的USB控制器，USB控制器將信號傳遞給單片機，單片機對模數(shù)轉(zhuǎn)換器配置采樣頻率和工作時間，同時對FIFO進行配置，控制其存儲精度以及是否開始存儲。當進行測試數(shù)據(jù)采集的時候，正在執(zhí)行試驗項目的智能電表將內(nèi)部元器件的電壓信號傳遞給數(shù)據(jù)采集卡；電壓信號經(jīng)過保護電路和信號調(diào)理電路處理成為標準信號；經(jīng)過調(diào)整之后的電壓信號被模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)字信號在FIFO存儲之后，通過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傳遞給數(shù)據(jù)存儲模塊保存。
本實施例針對智能電表可測試的項目包含如下表

權利要求
1.ー種智能電表的自動測試采集裝置，其特征在于，包括 環(huán)境試驗箱，用于完成對智能電表的測試項目，并將測試得到的數(shù)據(jù)上傳； 數(shù)據(jù)采集卡，用于采集智能電表的測試數(shù)據(jù)，并將所述測試數(shù)據(jù)上傳； 控制電腦，用于控制所述環(huán)境試驗箱執(zhí)行智能電表的測試項目，通過所述數(shù)據(jù)采集卡采集智能電表的測試數(shù)據(jù)并保存。
2.根據(jù)權利要求I所述的智能電表自動測試采集裝置，其特征在于，所述環(huán)境試驗箱具體包括 智能電表平臺，具有專門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電流的電流源； 485接ロ，用于實現(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。
3.根據(jù)權利要求2所述的智能電表自動測試采集裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集卡具體包括 時鐘電路，用于通過晶振給單片機提供工作時鐘； 電源電路，用于提供工作電源； 單片機，與所述時鐘電路和電源電路相連，用于根據(jù)控制電腦發(fā)送的控制信號實現(xiàn)對智能電表的測試并采集測試數(shù)據(jù)； USB控制器，與所述單片機相連，用于控制單片機通過USB線與外部通信； 先入先出數(shù)據(jù)緩存器FIFO，與所述單片機相連，用于將采集到的測試數(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試數(shù)據(jù)的電壓模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閱纹瑱C能處理的數(shù)字信號； 多路選擇開關，與所述單片機和模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，用于接受單片機控制，選擇采集到的測試數(shù)據(jù)的信號通道； 信號調(diào)理電路，與所述多路選擇開關相連，用于將采集到的測試數(shù)據(jù)的電壓控制在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入范圍之內(nèi)； 保護電路，與所述信號調(diào)理電路相連，用于保護數(shù)據(jù)采集卡的電路免于被偶然輸入的過大的電壓損壞。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的智能電表自動測試采集裝置，其特征在于，所述控制電腦具體包括 試驗箱參數(shù)配置模塊，用于完成對試驗箱測試參數(shù)的設定； 采集信息配置模塊，用于完成對智能電表測試項目中待采集信息的設定； 數(shù)據(jù)存儲模塊，用于將采集得到的測試數(shù)據(jù)存儲； 通訊模塊，用于完成與數(shù)據(jù)采集卡及環(huán)境試驗箱的通訊。
5.—種智能電表的自動測試方法,其特征在于,包括 控制電腦設置智能電表的測試項目，將測試參數(shù)發(fā)送給環(huán)境試驗箱； 環(huán)境試驗箱根據(jù)接收到的不同的測試項目的信號，完成對智能電表的測試； 控制電腦通過設置待采集信息，控制數(shù)據(jù)采集卡對智能電表測試數(shù)據(jù)的采集。
6.根據(jù)權利要求5所述的智能電表的自動測試方法，其特征在于，所述對智能電表的測試步驟具體包括 環(huán)境試驗箱分別對電流源、電壓源以及485通訊模塊進行控制，使智能電表運行不同的功能。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的智能電表的自動測試方法，其特征在于，所述控制數(shù)據(jù)采集卡對智能電表測試數(shù)據(jù)的采集的步驟具體包括 控制電腦的控制信號發(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發(fā)送給單片機，單片機對模數(shù)轉(zhuǎn)換器配置采樣頻率和工作時間，同時對FIFO進行配置，控制存儲精度以及是否開始存儲。
8.ー種智能電表測試數(shù)據(jù)的自動采集方法，其特征在于，包括 執(zhí)行測試項目的智能電表將內(nèi)部元器件的測試數(shù)據(jù)的電壓信號上傳給數(shù)據(jù)采集卡； 數(shù)據(jù)采集卡將所述測試數(shù)據(jù)的電壓信號處理后上傳給控制電腦； 控制電腦將接收到的測試數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)存儲模塊保存。
9.根據(jù)權利要求8所述的智能電表測試數(shù)據(jù)的自動采集方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集卡將所述測試數(shù)據(jù)的電壓信號的處理步驟具體包括 所述電壓信號經(jīng)過保護電路和信號調(diào)理電路處理成為標準信號； 所述標準信號被模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，在FIFO存儲之后，通過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)明公開了一種智能電表的自動測試采集裝置及方法，屬于智能電表領域。所述裝置包括環(huán)境試驗箱、數(shù)據(jù)采集卡及控制電腦。測試方法包括控制電腦設置智能電表的測試項目，將測試參數(shù)發(fā)送給環(huán)境試驗箱；環(huán)境試驗箱根據(jù)接收到的不同的測試項目的信號，完成對智能電表的測試；控制電腦通過設置待采集信息，控制數(shù)據(jù)采集卡對智能電表測試數(shù)據(jù)的采集。采集方法包括執(zhí)行測試項目的智能電表將內(nèi)部元器件的測試數(shù)據(jù)的電壓信號上傳給數(shù)據(jù)采集卡；數(shù)據(jù)采集卡將測試數(shù)據(jù)的電壓信號處理后上傳給控制電腦；控制電腦將接收到的測試數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)存儲模塊保存。本發(fā)明主要應用于對智能電表進行加速試驗、強化試驗等可靠性試驗，彌補了此領域試驗設備的空白。
文檔編號G01R35/04GK102692616SQ20121016477
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權日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 申請人:北京航空航天大學, 華北電網(wǎng)有限公司計量中心