電測儀表自動(dòng)化校驗(yàn)系統(tǒng)研發(fā)及相關(guān)問題探討

引言：文章主要論述電測儀表自動(dòng)化系統(tǒng)的內(nèi)容和容易產(chǎn)生的問題及常見處理手法。和校驗(yàn)DDS技術(shù)對(duì)智能化電測儀表的應(yīng)用。

一、電測儀表檢驗(yàn)自動(dòng)化系統(tǒng)

由于現(xiàn)在的電測指示儀表檢定方法接線復(fù)雜，檢定過程繁瑣，為了改善這種局面，只有通過提高檢定裝置的自動(dòng)化水平來實(shí)現(xiàn)。

電測儀表是一個(gè)比較特殊的專業(yè)，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，測量技術(shù)與儀器也發(fā)生了很大的變化。為有效降低測量人員的工作量，縮短計(jì)量測試工作周期，提高計(jì)量工作的自動(dòng)化和現(xiàn)代化水平。實(shí)現(xiàn)電測指示儀表自動(dòng)化測量和校驗(yàn)是非常必要的。

（一）光學(xué)成像

由遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)將被測儀表的表盤和指針圖像入射到CCD表面，面陣CCD在驅(qū)動(dòng)器的作用下將載有表盤和指針信息的視頻信號(hào)送給A/D數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行模數(shù)田轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)以矩形的形式存在于存儲(chǔ)器中，以便于計(jì)算機(jī)識(shí)別。

（二）微機(jī)控制系統(tǒng)

（1）以VC語方為操作平臺(tái)，結(jié)合數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)而完成整個(gè)系統(tǒng)控制軟件，由計(jì)算機(jī)設(shè)置被檢指針表的測試點(diǎn)，如10A的20%、40%、60%、80%、100%五點(diǎn)（相當(dāng)于2、4、6、8、10A時(shí)），然后，計(jì)算機(jī)向標(biāo)準(zhǔn)源發(fā)出命令使電流平滑上升，當(dāng)表盤20%（40%……60%）處的刻度線與指針擬合時(shí)，由計(jì)算機(jī)向標(biāo)準(zhǔn)源發(fā)出指令，計(jì)算機(jī)讀取標(biāo)準(zhǔn)源顯示值，然后和標(biāo)準(zhǔn)值2A比較，計(jì)算并儲(chǔ)存，測試完后打印測試結(jié)果。

（2）圖像處理軟件。計(jì)算機(jī)將把表盤刻度信號(hào)和指針信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，采用高斯濾波去掉信號(hào)噪聲，采用CANNY算子可抗噪聲干擾，提取準(zhǔn)確，亞象素細(xì)分定位采用灰度矩法，細(xì)分精度達(dá)到1/20-1/30；圖像擬合采用最小二乘法，使擬合精度達(dá)到更高。

二、儀表全自動(dòng)校驗(yàn)系統(tǒng)的誤差類型

（一）圖像采集的誤差

圖像采集質(zhì)量由系統(tǒng)的硬件設(shè)備及周圍環(huán)境決定，誤差主要來源于：

（1）照明現(xiàn)場噪聲：一類是隨時(shí)間而變化的隨機(jī)起伏噪聲，它由供電電源波動(dòng)以及光源本身發(fā)光的不穩(wěn)定而產(chǎn)生；另一類則是隨空間的起伏而變化，主要因?yàn)檎彰飨到y(tǒng)光源本身不同發(fā)光強(qiáng)度的線或面光源。

（2）電子噪聲：由于CCD攝像頭、A/D轉(zhuǎn)換器和采集系統(tǒng)電路中的電阻性器件的熱電子起伏產(chǎn)生熱電子噪聲。

（3）圖像采集設(shè)備性能對(duì)誤差的影響：圖像采集設(shè)備的分辨率。

（4）幾何畸變及量化引起的誤差：由于CCD攝像機(jī)光軸與表盤面不嚴(yán)格垂直，使得表盤刻意變形，成為非線性。

（二）圖像處理帶來的誤差

圖像處理算法對(duì)儀表校驗(yàn)帶來誤差主要有：

（1）圖像信息丟失誤差：圖像的平滑、濾波去噪、邊緣檢測以及閾值分割和細(xì)化等操作處理過程中造成的表盤圖像信息不完整，也可能發(fā)生在成像過程中。

（2）細(xì)化算法誤差：應(yīng)用某些細(xì)化算法時(shí)，并不是按照對(duì)稱細(xì)化，使得刻度線及指針的細(xì)化結(jié)果偏離中軸位置。

（三）模擬輸入信號(hào)的誤差

自動(dòng)校驗(yàn)系統(tǒng)中，輸入待測儀表的模擬量由計(jì)算機(jī)控制標(biāo)準(zhǔn)程控源給出，其誤差主要有兩部分組織：

（1）控制誤差：計(jì)算機(jī)先要通過圖像采集和處理識(shí)別當(dāng)前指針位置，才控制程控源輸出，整個(gè)過程有一定時(shí)間延遲，識(shí)別數(shù)度也存在一定誤差。

（2）程控源本身誤差：與器件穩(wěn)定度、電網(wǎng)波動(dòng)及其周圍環(huán)境因素變化有關(guān)的誤差。

三、電測儀表的系統(tǒng)與電路設(shè)計(jì)

（一）我們采用CL302C三相信號(hào)源作為標(biāo)準(zhǔn)源。該機(jī)采用最新的數(shù)字信號(hào)處理方法，超大規(guī)模（現(xiàn)場可編程門陣列）芯片和大屏幕LCD顯示模塊及高精度A/D轉(zhuǎn)換電路等一系列先進(jìn)元器件，結(jié)合中文菜單顯示。輸出電壓、電流實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，可保證低漂移及年穩(wěn)定度。

（二）帶有鬮饋控制的電壓、電流放大器；電壓、電流放大器是將交流基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行功率和幅值放大，使其能帶動(dòng)電流為25VA、電壓為30VA的負(fù)載。電源采用前饋控制技術(shù)，是一種無差調(diào)節(jié)技術(shù)。

四、常見問題的處理方法

（一）檢驗(yàn)完成后，無法通過詳細(xì)信息瀏覽檢定記錄時(shí)，應(yīng)檢查一下系統(tǒng)日期格式，在所有儀表的對(duì)話框中就可以看到，如果年份不是4位數(shù)，須將系統(tǒng)的日期格式改為長日期格式，這是因?yàn)橄到y(tǒng)無法正確識(shí)別短日期格式造成的。

（二）系統(tǒng)運(yùn)行速度下降，運(yùn)行速度下降的原因可能是：系統(tǒng)中同時(shí)運(yùn)行過多的程序，這些程序要消耗系統(tǒng)資源，建議工作時(shí)把不需要的程序關(guān)閉；操作是點(diǎn)擊速度過快，程序在運(yùn)行中出現(xiàn)紊亂；系統(tǒng)中感染了病毒也可能造成運(yùn)行速度下降，建議將數(shù)據(jù)庫進(jìn)行備份，然后找最新的殺毒軟件進(jìn)行殺毒。

（三）無法聯(lián)機(jī)時(shí)，首先檢查計(jì)算機(jī)的串行口是否與數(shù)據(jù)線連接，若沒有，在關(guān)機(jī)后將數(shù)據(jù)線接好。若數(shù)據(jù)線已接上，試著將線緊一下，應(yīng)重新啟動(dòng)；如果問題仍沒有解決，可將數(shù)據(jù)線換接計(jì)算機(jī)的另一個(gè)串行口試一下。

五、DSP技術(shù)在電測儀表中的應(yīng)用簡介

（一）以DSP為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)數(shù)字處理技術(shù)正在迅獨(dú)猛發(fā)展，DSP具有功能強(qiáng)、速度快、編程和開發(fā)方便等特點(diǎn)，現(xiàn)已成為信號(hào)處理系統(tǒng)開發(fā)的主流處理器，大量運(yùn)用于各領(lǐng)域 。

本文對(duì)DSP技術(shù)在電測儀表中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，提出了以NEC八位單片機(jī)為主CPU，以數(shù)字信號(hào)處理芯片為從CPU，集測量、控制、通信等功能于一體的高精度電度表設(shè)計(jì)方案。

（二）智能化電測儀表的應(yīng)用

電測儀表的自動(dòng)檢定裝置的數(shù)據(jù)接口的開發(fā)。使本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了目前電側(cè)儀表自動(dòng) 栓定裝置的數(shù)據(jù)可自動(dòng)上傳到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化程度。同時(shí)將條形碼技術(shù)應(yīng)用到電測儀表的管理，使得系統(tǒng)的可靠性和管理效率得到更進(jìn)一步的提高。

結(jié)束語

通過以上分析，得知電測儀表在使用過程中要注意以下幾點(diǎn)：

（1）必須要有正確接線，這是電測儀表使用中最重要一點(diǎn)；

（2）接線必須牢固，如果接線不牢固，容易導(dǎo)致導(dǎo)線接觸電阻過大、導(dǎo)線發(fā)熱或電流回路開路等不安全現(xiàn)象的發(fā)生；

（3）嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行使用，以防電測儀表內(nèi)部線圈開路或短路，而使儀表發(fā)生故障。

參考文獻(xiàn)

[1]電測儀表全自動(dòng)校驗(yàn)系統(tǒng)的誤差分析，趙書濤，河南電力，2004年8月第4期。

[2]電測儀表檢驗(yàn)自動(dòng)化系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用，閆萬芳，儀器儀表學(xué)報(bào)，2005年第4期。

[3]DSP技術(shù)在電測儀表中的應(yīng)用，蔡懷民，電測與儀表，2005年第12期。

[4]智能化電測儀表管理系統(tǒng)的應(yīng)用，唐凱，蔣濤，山東電力技術(shù)，2005年6月。

（作者單位：國網(wǎng)伊春供電公司）