DBCS900智能电能表自动化测试系统设计

摘要： 为了解决智能电能表功能测试时间长，测试强度大，人工测试准确度低，测试项目不全面等诸多问题，提出了智能电能表功能自动化测试系统的设计。系统采用C#和SQL Server作为开发平台，利用面向对象的设计思想，将测试设备、测试方案、测试流程、通信规约等实体对象进行高度抽象，形成可灵活配置的测试方案，并以此来驱动系统自动完成各种测试任务。实验证明，该系统通过对测试方案及测试设备的灵活配置，达到了提高测试效率和测试准确性的目的。

关键词： DBCS900； 智能电能表； 自动化测试系统； 仪器仪表

中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）06?0073?03

随着工业自动化技术的不断应用和发展，越来越多的人工操作被自动化系统所代替，工作效率和工作质量不断提高，部分工序中的手工操作越来越成为快速流水线作业环节的瓶颈。如何打破这种生产制约的瓶颈，目前正在被越来越多的加工制造业所重视和研究。在目前的电能表加工行业，自动化生产线技术已经逐步走向普及和成熟，生产加工效率是5年前生产加工效率的几十倍甚至更高，然而测试手段和效率却未能跟上流水线生产的需要，已逐步成为加工流程中的一个瓶颈，DBCS900智能电能表自动化测试系统的诞生，正好解决了这一问题。

1 系统概述

1.1 初始概念

DBCS900智能电能表自动化测试系统旨在提高测试效率、解放人力资源、保障测试准确性。为了达到这一目的，通过采用精益研发理论和方法，进行研究计划、客户访谈、需求KJ，QFD表，最终确定系统的初始概念。表1为系统初始概念内容。

下面针对业务功能模块的各个功能进行简要说明：

（1）档案管理：对系统内的各种静态信息（项目档案、测试用例管理、电能表档案、辅助设备档案等档案信息）进行管理和维护。

（2）自动测试：自动测试部分又分为新建用例、方案配置、项目调度配置、执行测试4个功能子项。新建用例即新建测试用例，测试用例是最小的功能模块单元，若干的测试用例集合在一起形成测试方案。方案配置的过程即对测试用例任意选配的过程。项目调度配置是把已配置好的测试方案和被测电能表及辅助设备集合在一起的过程（如图2所示）。自动测试即进入自动化项目测试界面，点击“自动测试”按钮，系统即可按照配置好的测试方案进行全自动测试。

（3）手动测试：手动测试包含手动组帧测试，手动单功能测试2个测试子项。手动组帧测试可测试报文手动一次性发送，也可循环不间断发送。手动测试满足用户在实际测试过程中的慢测试需求，有利于针对测试问题的问题追踪及分析，操作灵活性较大。

（4）异常处理：系统异常情况及报警，主要对系统运行过程中出现的异常信息进行统计管理，方便用户进行问题追溯、分析和问题解决。

（5）数据统计：对测试数据（通信报文、测试数据、测试结果、测试报告等）进行存储和管理，使系统具有很高的历史数据追溯性和数据处理能力，并为报表导出提供源数据。

1.3 测试功能简介

DBCS900系统目前已经实现了电能表6大测试功能，分别为参数设置与查询、时区时段与费率切换、校时功能、电量冻结、电量结算、电能计量。下面简要介绍一下这些功能：

（1）参数设置与查询：主要指对电能表的基本参数的设置与查询。

（2）时区时段与费率切换[3]：为配合分时电价政策调整，在某一时刻同时启用新费率进行计量，电能表内置两套时区表、两套日时段表，与之对应的还有两套时区表切换时间和两套日时段表切换时间。两套时区表、两套日时段表可以任意编程，并可设定两套时区表、两套日时段表切换时间，定时在两套时区表、两套日时段表之间切换；全年最大可划分为14个时区， 每套时段表内最多有8 个日时段表，日时段数最大为14个，每个日时段可对应相应费率电价，电价费率可在尖、峰、平、谷四费率间任意切换（目前方案暂定4个费率），时段间隔应不小于15 min， 且应不小于电能表内设定的需量周期。

（3）校时功能：校时功能主要分为普通校时和广播校时2种，普通校时是指对单表进行校时的功能，广播校时是指发送广播命令，对多块电表同时校时的功能。测试流程为根据测试用例设置校时时间后，立刻读取电能表时间，核对设置的校时时间与读取到的电能表时间是否一致。

（4）电量冻结：电量冻结主要指在设定或指定的某一个时间点对电能表电量底度进行记录，并将该指定时间点的时间及相关参数进行记录存储。电量冻结包括：瞬时冻结、定时冻结、两套时区表切换冻结、两套时段表切换冻结、整点冻结和日冻结。

（5）电量结算：电量结算指在设定的时间周期内，对表计相关电能量进行电能结算的功能。

（6）电能计量：指计量电能表正向、反向有功电能量和四象限无功电能量，并可以依据相关组合模式字设置组合有功和组合无功电能量的功能。

2 系统关键技术

2.1 通信可靠性

DBCS900系统在实际运行过程中需要不断的处理多种不同类型的设备数据，如何保证这些设备安全、稳定的在程序控制下有序工作，是系统设计的关键。经过认真的分析研究，决定采用以下方式：

（1）串口服务器通信：为了保证通信实时性和可靠性，系统没有采用直接使用串口和设备进行通信，而是采用工业级的16口串口服务器作为通信通道，提高了通信的效率和抗干扰能力。

（2） 数据重发机制： DBCS900系统在与设备通信过程中，为了保证数据传输的准确性，增加重发机制来提高抗干扰能力。如果存在在规定的时间内数据交互失败的情况，程序就会自动进入数据重发流程进行数据重发，如果3次数据重发仍然失败，则视为本次通信失败，系统将把失败记录存入数据库中，并继续进行下一个测试项目进行测试。

（3） 增加通信校验：通信报文组帧过程中，在规约基本校验基础上又增加了CRC校验模式，进一步增加通信过程中的传输可靠性。

（4） 硬件抗干扰措施：系统运行所处的环境及设备对整个系统可靠性都会产生不同程度的影响，为了尽可能达到通信可靠，同时对通信线路（网线、9针串口线）、通信设备（串口服务器、电脑、辅助设备）等进行了各种抗干扰措施。

2.2 测试数据准确性判断

系统对每一个功能子项的测试数据与基准装置或者基准数据进行实时比对，并结合实际情况进行误差校正，以求达到测试结果的准确性。为了尽可能地保证数据的准确性，首先通过第2.1节通信可靠性手段保证召测数据的可靠性和准确性，然后通过准确的解析算法保证解析数据的正确性，然后将解析后的数据与基准设备（如标准表、脉冲计量工装等）进行比对，进而对测试数据进行判断并得出结论。针对由多个小项组成功能测试项目，首先对各个子项进行数据比对，各个子项比对结论全部合格后才视为整个大项合格，否则该大项目为不合格。总之由于结论的判断受多方面影响，系统在做好数据可靠性的同时，通过多种比对算法保证测试结果的准确性。

2.3 测试效率

由于系统测试的通信速率受到限制，目前电能表通信速率一般为1 200 b/s，2 400 b/s，9 600 b/s，通信速度比较低，对整个测试效率影响很大。为了提高测试效率，提高通信速度的方案显然行不通，只能通过其他方式来提高测试效率。

经过最终的分析研究确定下来2种方式进行测试效率优化，一种方式通过多线程通信方式对多个设备进行并行测试来解决，另一种方式通过增加多个被测试设备，将测试方案分解为多个测试方案并行测试的方式来提高测试效率。目前这2种方式均应用到测试系统中，用户可结合实际测试情况自由选择。

3 结 语

DBCS900电能表自动化测试系统经过一年的试运行和持续改进，已成功代替了人工测试，它有效地提高了测试效率和测试准确性，解放了更多的人力资源和时间。随着公司规模的不断扩大，产品种类和测试项目的不断增加，DBCS900电能表自动化系统在测试工作中将扮演越来越重要的角色，同时也面临着越来越多的不足和问题，等待去继续研究和完善。

参考文献

[1] 李晓喆，张晓辉，李祥胜.SQL Server 2000管理及应用系统开发[M].北京：人民邮电出版社，2002.

[2] 刘明亮，陆福敏，朱江淼，等.现代脉冲计量[M].北京：科学出版社，2010.

[3] 万国，赵珂，熊艳.基于ZigBee的远程电力抄表数据采集器设计[J].现代电子技术，2012，35（3）：65?67.

[4] 吴少雷.GPRS/CDMA无线数据通信技术应用浅析[J].安徽电力，2006（3）：58?60.

[5] 林绍文.GPRS网络技术在无线抄表系统中的应用[J].广西电业，2005（12）：87?89.

[6] 李世军，贾兆航，何乐生，等.基于GSM的无线抄表系统安全性的设计[J].现代电子技术，2011，34（1）：118?121.