電能計(jì)量器具智能化直配管理新模式與成套設(shè)備設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

章鹿華，丁恒春，徐占河，胡涵清，徐　劍

（1.國網(wǎng)冀北電力有限公司，北京　100053；2.北京工業(yè)大學(xué)，北京　100124；3.普華訊光（北京）科技有限公司，北京　100160）

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電能計(jì)量器具智能化直配管理新模式與成套設(shè)備設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

章鹿華1，丁恒春1，徐占河1，胡涵清2，徐劍3

（1.國網(wǎng)冀北電力有限公司，北京100053；2.北京工業(yè)大學(xué)，北京100124；3.普華訊光（北京）科技有限公司，北京100160）

以國家電網(wǎng)公司省級計(jì)量中心試點(diǎn)建設(shè)為依托，結(jié)合冀北地區(qū)實(shí)際特點(diǎn)和需求，將“智能化、自動化、信息化”管控手段拓展至電能計(jì)量器具“集檢統(tǒng)配”全業(yè)務(wù)流程中，制定統(tǒng)一直配庫房建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，基于現(xiàn)代物流技術(shù)和自動化技術(shù)設(shè)計(jì)研發(fā)應(yīng)用大容量RFID識別通道機(jī)、一體化工作站等成套直配點(diǎn)庫房倉儲設(shè)備，創(chuàng)新建立電能計(jì)量器具支配管理新模式，重塑庫房管理業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)庫存狀態(tài)全景展示、存儲環(huán)境實(shí)時監(jiān)控、庫存預(yù)警業(yè)務(wù)聯(lián)動、配送在途全程監(jiān)控等全景庫房配送監(jiān)控，打到“整體式授權(quán)、自動化檢定、智能化倉儲、物流化配送”的目標(biāo)，減少資產(chǎn)流轉(zhuǎn)過程中的人為干預(yù)，有效提升計(jì)量資產(chǎn)流轉(zhuǎn)效率并降低差錯率，提高計(jì)量管理工作的實(shí)時性和準(zhǔn)確性。

直配點(diǎn)管理；電能計(jì)量器具；集檢統(tǒng)配

1　引言

近年來，國家電網(wǎng)公司大規(guī)模安裝應(yīng)用智能電能表，加快推進(jìn)采集系統(tǒng)建設(shè)，對計(jì)量工作管理的質(zhì)量效率提出了更高要求。國網(wǎng)系統(tǒng)現(xiàn)有的計(jì)量管理模式，生產(chǎn)和倉儲設(shè)施建設(shè)差異大，統(tǒng)一配送范圍受限，資源相對分散，工作效率較低，運(yùn)營成本較高，難以滿足智能電能表快速推廣應(yīng)用的需求。同時為了滿足計(jì)量器具全壽命周期的集約化管理的要求，計(jì)量器具的“統(tǒng)一配送”成為新的計(jì)量管理業(yè)務(wù)，新業(yè)務(wù)帶來的不僅是管理規(guī)范、業(yè)務(wù)流程的調(diào)整，更對基礎(chǔ)設(shè)施、信息系統(tǒng)和新技術(shù)推廣提出了更高的要求。正是在這個背景下，冀北電力有限公司結(jié)合自身實(shí)際，在服務(wù)區(qū)域內(nèi)創(chuàng)新建立電能計(jì)量器具的專屬物流配送體系，提升計(jì)量管理整體工作水平，率先全面完成國家電網(wǎng)公司省級計(jì)量中心試點(diǎn)建設(shè)任務(wù)。

冀北電力有限公司按照“業(yè)務(wù)集約化、管理專業(yè)化、機(jī)構(gòu)扁平化”的思路，通過管理變革和流程再造建立智能化直配管理新模式，一是統(tǒng)籌規(guī)劃，在營業(yè)區(qū)內(nèi)合理布局直配點(diǎn)庫房。制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，按照“先試點(diǎn)、后推廣”的原則，穩(wěn)步推進(jìn)市縣公司直配點(diǎn)庫房升級改造。二是以科技創(chuàng)新為驅(qū)動，攻克復(fù)雜環(huán)境下RFID的批量識別技術(shù)難題，成功研發(fā)大容量RFID識別通道機(jī)，結(jié)合研制的一體化工作站、自動（半自動）堆高車等設(shè)備，有效降低了設(shè)備存取過程的人工勞動強(qiáng)度，提升了工作效率。三是按照“按需申請、分級管理、二級緩存、跨區(qū)共享”的原則，將直配點(diǎn)庫房管理與計(jì)量生產(chǎn)調(diào)度平臺、營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)完美融合，以“中心零庫存、地市有緩存”為目標(biāo)，重塑業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)了計(jì)量資產(chǎn)“存儲與流轉(zhuǎn)”的精益化管理。四是集RFID識別、視頻監(jiān)控、GPS定位、線路優(yōu)化等技術(shù)于一體，通過環(huán)境監(jiān)測、庫存預(yù)警、車輛監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了基于數(shù)字地圖的全景庫房和配送過程監(jiān)控。

2　業(yè)務(wù)現(xiàn)狀與問題

冀北電力有限公司所轄市縣公司的電能計(jì)量資產(chǎn)在庫房內(nèi)大多采用“成箱堆垛”方式儲存，個別公司具有少量的立體貨架或流利架、密集柜，人工利用掃描槍采集計(jì)量資產(chǎn)條形碼信息，上傳至營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行管理。這種成排成列儲存箱的“成箱堆垛”存放方式，由于堆垛高度受到限制，儲位動態(tài)管理難度大，庫房資產(chǎn)有效存儲容量大大降低。目前地市公司倉儲面積在100-600m2不等，儲存容量為5-10萬只電能表，縣級公司倉儲容量在2-8千只電能表。有的公司沒有固定庫房，資產(chǎn)存放隨意性非常大。主要問題包括：

（1）智能電能表儲存不符合要求。儲存環(huán)境干燥、通風(fēng)等條件不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，為提高儲存容量“成垛堆放”高度超過5箱。

（2）智能電能表出入庫管理精益化程度低。僅采用條碼技術(shù)，未能充分利用電子標(biāo)簽采用批量識別技術(shù)進(jìn)行資產(chǎn)管理。目前，部分資產(chǎn)的入庫仍根據(jù)供應(yīng)商提供的條碼光盤錄入，出庫則根據(jù)校表明細(xì)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、可靠性差。

（3）庫存實(shí)物資產(chǎn)存取工作效率低。計(jì)量實(shí)物資產(chǎn)在庫房的存取工作均由人工操作完成，勞動強(qiáng)度大，工作效率低，容易出現(xiàn)差錯。經(jīng)常出現(xiàn)庫存實(shí)物管理與信息系統(tǒng)資產(chǎn)維護(hù)不同步現(xiàn)象。

（4）庫存報(bào)廢實(shí)物資產(chǎn)的鑒定、處理周期過長，造成庫房有效儲存容量減小，嚴(yán)重影響合格計(jì)量資產(chǎn)的有序流轉(zhuǎn)。

3　統(tǒng)一直配庫房建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

（1）功能區(qū)域設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。原則上將庫房劃分為存儲區(qū)和作業(yè)區(qū)兩大功能區(qū)域，面積大于100m2或其結(jié)構(gòu)適宜的庫房，可采用隔斷物理隔離存儲區(qū)和作業(yè)區(qū)。

存儲區(qū)主要有立體貨架區(qū)和托盤存放區(qū)，采用條形碼技術(shù)，依據(jù)計(jì)量生產(chǎn)調(diào)度平臺的信息編碼規(guī)則，按資產(chǎn)類型和狀態(tài)實(shí)現(xiàn)庫區(qū)儲位上電能表、互感器、采集終端等的動態(tài)管理。

作業(yè)區(qū)主要有操作區(qū)、設(shè)備掃描區(qū)和搬運(yùn)、堆高設(shè)備存放區(qū)。

（2）設(shè)備配置標(biāo)準(zhǔn)化。制定了大容量RFID識別通道機(jī)、一體化工作站、自動（半自動）堆高車、立體貨架4種設(shè)備，以及庫房環(huán)境溫濕度和視頻監(jiān)控等的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保直配點(diǎn)庫房業(yè)務(wù)有序開展和設(shè)備安全。

庫房作業(yè)區(qū)配置槍機(jī)視頻監(jiān)控和LED顯示屏設(shè)備，存儲區(qū)配置云臺視頻監(jiān)控設(shè)備，庫房配置環(huán)境溫濕度監(jiān)控設(shè)備，其中面積大于150m2的庫房存儲區(qū)配置2臺云臺監(jiān)控。庫房主要設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)配置如圖1所示。

圖1　庫房主要設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)配置圖

4　研制應(yīng)用特色庫管設(shè)備

4.1大容量RFID識別通道機(jī)

針對復(fù)雜環(huán)境下計(jì)量設(shè)備電子標(biāo)簽的大批量識別問題，研制大容量RFID快速識別裝置，是提升直配庫房出入庫工作效率、降低勞動強(qiáng)度的主要措施之一。首先箱體采用封閉式剛性結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)抗外界磁場干擾能力；其次利用箱體內(nèi)部射頻識別空腔效應(yīng)，同時通過傳動模塊驅(qū)動和控制天線位置和角度，解決直線遮擋電子標(biāo)簽的識讀問題；三是通過優(yōu)化過濾算法，有效剔除非法數(shù)據(jù)。一托盤360只電能表+30個周轉(zhuǎn)箱+1個托盤共422個電子標(biāo)簽的識別時間僅需10min，節(jié)省了電能表拆搬時間，提高了出入庫效率，降低了勞動強(qiáng)度。大容量RFID識別通道機(jī)實(shí)物如圖2所示。

圖2　大容量RFID識別通道機(jī)

4.2一體化工作站

充分利用有限空間，解決庫房信息設(shè)備分散、安裝布線凌亂等問題，集成工控機(jī)、硬盤錄像機(jī)、手持機(jī)、溫濕度傳感器、路由器、打印機(jī)等設(shè)備研制一體化工作站，集中實(shí)現(xiàn)設(shè)備出入庫管理、業(yè)務(wù)單據(jù)管理、視頻和溫濕度監(jiān)控等功能，為直配點(diǎn)庫房的信息化管理提供整體解決方案。一體化工作站主要功能體現(xiàn)在以下五個方面：（1）建立、維護(hù)本地?cái)?shù)據(jù)庫，與營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；（2）接收存儲通道機(jī)掃描的表計(jì)信息數(shù)據(jù)；（3）同步傳輸手持機(jī)采集的設(shè)備儲位信息；（4）存儲和調(diào)用視頻和溫濕度監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)；（5）配置庫房LED顯示屏輸出信息。

5　重塑庫房管理業(yè)務(wù)流程

電能計(jì)量器具的統(tǒng)一配送模式，由以前的“省計(jì)量中心à地市公司à縣公司”轉(zhuǎn)變?yōu)椤笆∮?jì)量中心à地市（縣）公司”的直配管理模式，強(qiáng)化了對計(jì)量資產(chǎn)“存儲與流轉(zhuǎn)”環(huán)節(jié)的精益化管理：一是壓縮了計(jì)量配送管理層級，實(shí)現(xiàn)“扁平化”配送管理；二是直配點(diǎn)庫房作為省中心庫房的緩存庫存在，對公司計(jì)量資產(chǎn)進(jìn)行供需平衡；三是各直配點(diǎn)庫房實(shí)現(xiàn)資源共享，方便跨區(qū)調(diào)撥，提高應(yīng)急處置能力。

通過計(jì)量生產(chǎn)調(diào)度平臺、營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)與庫房軟件之間接口程序的開發(fā)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在各系統(tǒng)之間的無縫連接，重塑的業(yè)務(wù)流程主要包括配送入庫、配送出庫、儲位變更、業(yè)擴(kuò)出庫等。

6　實(shí)現(xiàn)全景庫房配送監(jiān)控

6.1庫存狀態(tài)全景展示

直配點(diǎn)庫房全面應(yīng)用RFID識別、GPS定位等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將直配點(diǎn)庫房業(yè)務(wù)管理與計(jì)量生產(chǎn)調(diào)度平臺和營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)完美融合，依托計(jì)量生產(chǎn)調(diào)度平臺實(shí)現(xiàn)對每個直配點(diǎn)庫存情況的有效監(jiān)控，并將直配點(diǎn)庫房的倉儲信息（包括各類設(shè)備的庫存數(shù)量、狀態(tài)等）和視頻信息有效整合，建立全景庫房展示平臺，方便工作人員及時、準(zhǔn)確、直觀地對直配點(diǎn)進(jìn)行管理和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)庫存狀態(tài)信息的高度共享、直觀展示，為“集檢統(tǒng)配”工作有序開展提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

通過全景庫房可查看各直配點(diǎn)庫房的地理位置信息和基本情況（如圖3所示）；通過庫房燈光圖標(biāo)變化可直觀跟蹤各庫房的庫存預(yù)警情況，實(shí)現(xiàn)對每個庫房的庫存監(jiān)控、庫位監(jiān)控和庫齡監(jiān)控等。

依據(jù)全景庫房，管理人員可從整體上把握計(jì)量資產(chǎn)的分布情況，第一時間了解各直配點(diǎn)的庫存情況，以此制定檢定、配送計(jì)劃，并可根據(jù)實(shí)際情況合理進(jìn)行計(jì)量資產(chǎn)的跨區(qū)調(diào)撥，確保計(jì)量資產(chǎn)流轉(zhuǎn)及時到位，不再出現(xiàn)此處“堆積如山”，彼處卻“彈盡糧絕”的現(xiàn)象。

圖3　直配點(diǎn)庫房基本情況監(jiān)控圖

6.2存儲環(huán)境實(shí)時監(jiān)控

計(jì)量設(shè)備的庫房管理是計(jì)量資產(chǎn)全壽命周期管理的重要環(huán)節(jié)之一，直配點(diǎn)庫房嚴(yán)格按照計(jì)量設(shè)備的存儲、運(yùn)行要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)，對每個庫房實(shí)施全維度視頻和溫濕度監(jiān)控。

一是各庫房分別設(shè)置作業(yè)區(qū)和存儲區(qū)視頻監(jiān)控，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)本地存儲30天，計(jì)量生產(chǎn)調(diào)度平臺可隨時調(diào)取各庫房的實(shí)時或者歷史視頻。二是各庫房設(shè)置溫濕度傳感器，每15min將溫濕度數(shù)據(jù)傳送至計(jì)量生產(chǎn)調(diào)度平臺，形成各庫房溫濕度監(jiān)控曲線，一旦溫濕度超標(biāo)，系統(tǒng)立即報(bào)警。視頻和溫濕度監(jiān)控如圖4所示。

圖4　視頻和溫濕度監(jiān)控圖

6.3庫存預(yù)警業(yè)務(wù)聯(lián)動

直配點(diǎn)庫房建立了基于低庫存、超周期等多維度的庫存預(yù)警機(jī)制，通過實(shí)時庫存統(tǒng)計(jì)分析和邊界閥值進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警判斷，有效提升直配點(diǎn)庫房管理水平。

分類設(shè)置庫存預(yù)警：一是設(shè)置設(shè)備庫存數(shù)量預(yù)警，達(dá)到預(yù)警值自動觸發(fā)并發(fā)出預(yù)警信息（黃色：低庫存），提醒啟動緊急配送流程，確保不影響現(xiàn)場工作；二是設(shè)置庫存周期預(yù)警，按月統(tǒng)計(jì)庫存周期，達(dá)到預(yù)警值自動觸發(fā)并發(fā)出預(yù)警信息（紅色：超周期），提醒對超過檢定有效期的計(jì)量器具進(jìn)行重新檢定。

6.4配送在途全程監(jiān)控

為配送車輛配備GPS全球定位系統(tǒng)，結(jié)合線路優(yōu)化引擎和算法自動生成最優(yōu)配送線路，依托計(jì)量生產(chǎn)調(diào)度平臺實(shí)時監(jiān)控車輛狀態(tài)，更有效掌控資產(chǎn)流轉(zhuǎn)情況，保障配送的準(zhǔn)確性和及時性。基于GIS的配送在途監(jiān)控如圖5所示。

圖5　基于GIS的配送在途監(jiān)控圖

7　結(jié)論

冀北電力有限公司按照“智能化、自動化、信息化”的要求開展電能計(jì)量器具智能化直配點(diǎn)建設(shè)工作，通過研發(fā)并合理配置計(jì)量資產(chǎn)存放貨架、自動或半自動存取設(shè)備、RFID物聯(lián)網(wǎng)識別或定位傳感器等設(shè)備對現(xiàn)有庫房進(jìn)行升級改造，改善了計(jì)量資產(chǎn)存放環(huán)境條件，減少資產(chǎn)流轉(zhuǎn)過程中的人為干預(yù)，提升公司計(jì)量管理整體水平，主要創(chuàng)新成果包括：

（1）提出并建成標(biāo)準(zhǔn)化直配點(diǎn)庫房。一是統(tǒng)一庫房建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)籌規(guī)劃庫房功能區(qū)域和設(shè)備配置，建立庫容核算模型，形成標(biāo)準(zhǔn)化直配點(diǎn)庫房建設(shè)方案；二是重塑庫房管理業(yè)務(wù)流程，形成“按需申請、分級管理、二級緩存、跨區(qū)共享”的計(jì)量資產(chǎn)流轉(zhuǎn)體系，減少人為干預(yù)，提高工作效率，提升計(jì)量管理水平。

（2）特色庫房管理設(shè)備研發(fā)與應(yīng)用。開展技術(shù)創(chuàng)新，著力解決制約庫房高效運(yùn)轉(zhuǎn)的突出問題，一是研發(fā)大容量RFID識別通道機(jī)，攻克復(fù)雜環(huán)境下表計(jì)批量識別技術(shù)難題；二是研制一體化工作站，充分利用有限空間，實(shí)現(xiàn)直配點(diǎn)庫房集中信息化管理。

（3）直配點(diǎn)庫房全景全程集中監(jiān)控。將直配點(diǎn)庫房業(yè)務(wù)管理與計(jì)量生產(chǎn)調(diào)度平臺和營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)完美融合，對53個直配點(diǎn)庫房進(jìn)行集中管理，實(shí)現(xiàn)庫存狀態(tài)、存儲環(huán)境、庫存預(yù)警、配送全程等多維度數(shù)據(jù)的高度共享和直觀展示，為“集檢統(tǒng)配”工作開展提供有力數(shù)據(jù)支撐。

New Management Mode and Outfit Equipment Design and Realization in Intelligent Direct Distribution of Electricity Measuring Devices

Zhang Luhua1，Ding Hengchun1，Xu Zhanhe1，Hu Hanging2，Xu Jian3
（1. State Grid Jibei Power Co.， Ltd.， Beijing 100053； 2. Beijing University of Technology， Beijing 100124；3.Powersmart （Beijing） Technology Co.， Ltd.， Beijing 100160， China）

In this paper， relying on the pilot construction of the state grid province level econometric center and in view of the practicalcharacteristics and demand of the Jibei region， we extended the intelligent， automatic and information- based management system to thewhole operational process of the electricity measuring devices， formulated a uniform direct distribution warehouse construction standard，anddesigned the outfit equipment for the direct distribution warehouse based on modern logistics technologies and automation technologies.

direct distribution point management； electricity measuring device； collection， inspection， scheduling and distribution

TM73

A

1005-152X（2016）01-0152-04

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.01.040

2015-10-14

章鹿華（1980-），碩士，高級工程師，研究方向：電能計(jì)器具自動化檢定、智能化倉儲相關(guān)技術(shù)。