用于电能计量设备的便携式检测装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于电能计量设备的便携式检测装置及方法，对通信信道进行整合，支持多系统的APP软件模块应用，支持场强值测试和GPS地理信息，采集电能计量设备的参数、数据、场强值、GPS地理定位等信息；测试设备的各项功能、对时，软件升级，极大的方便了对电能计量设备状态的检测和维护工作，效果明显，具有良好的应用前景。
【专利说明】用于电能计量设备的便携式检测装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及了一种便携式远方/本地对电能计量设备的检测装置及方法，属于低压用电【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着电力技术的快速发展，电能计量设备，基本上具备GPRS/CDMA等远方信道、红夕卜、RS232、USB等本地信道，同时还支持通过USB接ロ扩展WIF1、蓝牙等信道方式。当前电能计量设备已高度标准化，但是在进行电能计量设备维护的检测装置，不方便便携式、应用软件參差不齐，一般利用红外掌上电脑等设备进行实现，品种繁杂、无法实现互換、功能简单、接ロ単一、人机界面较差、数据应用较差且多不支持场强测试、GPS定位等，效率低下，给电能计量设备现场运维的检测人员带来一定的烦恼。
【发明内容】
[0003]本发明的目的克服现有技术中的电能计量设备维护的检测装置，不方便便携式、应用软件參差不齐，人机界面较差、不支持场强测试、GPS定位、效率低下的问题。本发明的用于电能计量设备的便携式检测装置及方法，对通信信道进行整合，支持多系统的APP应用，支持场强值测试和GPS地理信息，极大的方便了对电能计量设备状态的检测和维护エ作，效果明显，具有良好的应用前景。
[0004]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:
一种用于电能计量设备的便携式检测装置，其特征在干:包括便携式智能終端、网站和客户端，所述便携式智能終端通过GPRS/WIFI信道与电能计量设备进行数据通信，所述便携式智能终端将电能计量设备发送的数据通过GPRS/WIFI信道自动上传到网站，并保存到网站内的数据库服务器；所述网站通过web服务器将数据发送到客户端，用于数据发布；所述网站还与电能计量设备无线通信连接。
[0005]前述的用于电能计量设备的便携式检测装置，其特征在干:便携式智能終端与电能计量设备的数据通信类型包括參数的设置查询；数据的采集、存储、分析和输出；场强测试，用于确定电能计量设备的安装位置；GPS地理信息采集，用于确定电能计量设备的地理位置；电能计量设备的档案维护；通信功能测试；抄表功能测试；计量功能测试；事件及エ况信息处理。
[0006]前述的用于电能计量设备的便携式检测装置，其特征在干:所述便携式智能終端为具备GPRS/WIFI信道的手持智能电子设备，内安装有用于电能计量设备测试的应用的APP软件模块，所述APP软件模块采用C/S架构，支持Android平台、ios平台和WindowsPhone平台，所述APP软件模块基于MVC模式开发。
[0007]前述的用于电能计量设备的便携式检测装置及方法，其特征在于:所述APP软件模块包括
产品中心単元，用于对电能计量设备及采集方案3D建模，全角度旋转3D模型，全角度展示电能计量设备的技术參数和使用说明；
常显页面単元，采用表盘化显示采集的电能计量设备的数据信息；
采集管理単元，用于用户及其电能计量设备的档案信息管理、抄表參数管理、限值參数管理、数据采集、事件采集、GPS信息采集；
运行管理単元，用于便携式智能終端对时、场强测试、抄表测试、接线检查、交采数据查核、表号捜索、告警提醒；
设备管理単元，用于便携式智能终端软件升级、数据下载/上传、报文显示/解析、任务调度、帮助；
系统管理単元，用于档案维护、參数设定、设备參数、用户权限；
前述的用于电能计量设备的便携式检测装置，其特征在于:所述网站为分布式多层结构，包括数据层、服务层、业务层和表现层，
数据层，用于实现海量信息的存储、访问、整理，提供数据的管理支持，通过大型关系型数据库实现；
服务层，用于提供全局通用的业务服务、安全服务支持，并实现专用的业务逻辑服务，为业务层提供支撑；
业务层，用于实现业务逻辑，业务层包括采集子层、业务子层、对外接ロ ；
表现层，采用B/S体系架构，基于Struts — MVC框架开发，采用MVC模式。
[0008]前述的用于电能计量设备的便携式检测装置及方法，其特征在干:所述网站与客户端采用B/S架构，通过人机交互获取数据。
[0009]基于上述的用于电能计量设备的便携式检测装置的检测方法，其特征在干:包括以下步骤，
步骤(I )，在便携式智能終端对现场的电能计量设备进行数据采集前，通过GPRS信道登录到网站，下载现场的电能计量设备对应的用户档案、设备档案、抄表參数、通信參数、限值參数、GPS信息、采集时间、采集周期；
步骤(2)，便携式智能終端通过WIFI信道连接到现场的电能计量设备，查询现场的电能计量设备的用户档案和设备档案网站下载的信息进行比对，若存在不一致，则进行告警，并请求网站授权后进行设置，直到比对一致；
步骤(3)，便携式智能終端根据在网站中下载的采集时间和采集周期现场的电能计量设备的实时数据、当前数据、历史日数据、历史月数据、事件记录数据，进行分类存储，并通过图表或曲线的形式进行分类显示；
步骤(4)，便携式智能終端对接收的数据，进行完整性检查、合理性检查、异常查询，若发现异常数据或数据不完整时自动进行补采，提供数据异常事件记录和告警；
步骤(5)，便携式智能終端将接收的数据上传至网站；
步骤(6)，网站将接收的数据存储到数据库服务器中，并通过web服务器将数据发送到客户端，用于数据发布；
步骤(7)，主站运行人员通过访问客户端，跟踪使用便携式智能终端的当前工作人员的位置，根据人员分布情况，就近调度人员參与执行相关任务，減少任务响应时间。
[0010]前述的用于电能计量设备的便携式检测装置的检测方法，其特征在于:步骤(5)便携式智能终端选择通过GPRS信道上传到网站，若接收的数据大，选择通过WIFI信道进行上传。
[0011]本发明的有益效果是:本发明的用于电能计量设备的便携式检测装置及方法，对通信信道进行整合，支持andriod/ios/windows phone多系统的APP应用，支持场强值测试和GPS地理信息，采集电能计量设备的參数、数据、场强值、GPS地理定位等信息；测试设备的各项功能、对时，软件升级，极大的方便了对电能计量设备状态的检测和维护工作，效果明显，具有良好的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的用于电能计量设备的便携式检测装置的系统框图。
[0013]图2是本发明的APP软件模块的系统框图。
[0014]图3是本发明的网站的系统框图。
[0015]图4是本发明的用于电能计量设备的便携式检测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合说明书附图，对本发明作进ー步的说明。
[0017]如图1所示，本发明的用于电能计量设备的便携式检测装置，包括便携式智能终端、网站和客户端，便携式智能終端通过GPRS/WIFI信道与电能计量设备进行数据通信，便携式智能终端将电能计量设备发送的数据通过GPRS/WIFI信道自动上传到网站，并保存到网站内的数据库服务器；网站通过web服务器将数据发送到客户端，用于数据发布，网站与客户端采用B/S架构，通过人机交互获取数据；所述网站还通过GPRS信道与电能计量设备无线通信连接。
[0018]便携式智能終端与电能计量设备的数据通信类型包括參数的设置查询；数据的采集、存储、分析和输出；场强测试，用于确定电能计量设备的安装位置；GPS地理信息采集，用于确定电能计量设备的地理位置；电能计量设备的档案维护；通信功能测试；抄表功能测试；计量功能测试；事件及エ况信息处理，
电能计量设备安装在箱变内或杆变上，设备地点的不明确，查找比较困难，其内部装内置GPS芯片，可将GPS定位信息下发到便携式智能終端，后上传网站或直接上传网站，用户再次维护设备时可通过GPS信息方便的定位到，极大的減少了查找设备花费的时间。
[0019]电能计量设备安装时会充分考虑到设备及其天线的安装位置，通过装置自带的场强检测模块可确定安装位置的场强信号，以确定最佳的安装位置，減少后期的因通信信号问题造成的维护工作；
接线检查功能，可快速检查电表的485接线是否存在问题、电表的通信规约是否正确、电表的表号是否正确等，减轻了现场排查485接线的工作量。利用装置抄读用采设备的交采数据与考核表进行校核，很容易排查出用电的线损、精度或可能存在的窃电等异常情况；
便携式智能終端在出现抄表故障、通信故障时，可利用便携式智能終端及时将用采设备的运行日志导出进行分析，准确的分析通信故障的原因(如SM卡欠费、信号弱、通信模块坏等)和抄表故障的原因(如表号问题、规约问题、电表停电等)，极大的提升了用采设备维护的效率和准确度； 通过GPS信息，显示电能计量设备当前位置一定范围内的设备列表清単。设备监测信息从采集系统或者其他系统获取，对于有异常的设备可及时进行排查。
[0020]通过视频联动，应用移动电能计量设备自带的多媒体功能，现场的视频可实时传给主站，主站工作人员可在互联网上实时查看工作现场情况，指导和监瞀现场工作。
[0021]所述便携式智能終端为具备GPRS/WIFI信道的手持智能电子设备，通信接ロ支持远程的GPRS/CDMA信道，也支持WIF1、蓝牙、红外及RS232等本地信道，便携式智能终端内安装有用于电能计量设备测试的应用的APP软件模块，所述APP软件模块采用C/S架构，支持Android平台、ios平台和Windows Phone平台，APP软件模块基于MVC模式开发，即模型-视图-控制器模式，描述如下:
MVC能将多个协作对象的大型群组划分为独立的子系统:模型、视图和控制器，APP软件模块中的每个对象都应该符合且仅符合以下子系统之ー:
模型:模型由为APP软件模块提供功能和信息存储的对象组成，模型包含处理，APP软件模块数据的所有规则与实体类。保证模型的独立而不依赖于视图或者控制器非常关键，在APP软件模块中需要处理的数据都需要为之建立模型，如常显数据模型，从终端获取到常显数据后经过处理再存储在常显数据模型中，并根据需要是否将其持久化于设备，或者从设备读取已存储的数据到模型进行处理；
视图:视图子系统用于展示从模型中收集的信息，并为用户提供与此信息交互的方式，理解视图的关键是要知道总是有大量视图存在，如产品中心视图，常显视图，实时数据视图，历史数据视图等，終端用户所能感知的只有视图，模型与控制器对其并不可见；
控制器:控制器的目的是解除模型和视图之间的耦合。用户与视图交互的结果是向控制器发出请求，可能会进ー步请求改变模型中的信息。控制器还要处理数据的转换和格式，以呈现给用户。例如，模型中可能以浮点存储数据，但根据用户的需要，控制器会将数据转换为整型。模型可能将对象存储在无序集合中，但控制器可能会先为这些对象排序，然后再转到视图中展示给用户。
[0022]MVC能够实现了解除模型子系统和视图之间的耦合，这样它们就可以独立变化。
[0023]如图2所示，所述APP软件模块包括
产品中心単元，用于对电能计量设备及采集方案3D建模，全角度旋转3D模型，工作过程为，渲染电能计量设备的图像序列帧并导入到项目文件中，用户通过手势操控产品时，根据手势的方向连续的顺序更新序列帧，使之形成ー个连贯的动画效果，同时全角度展示各计量设备关键技术參数和使用说明，本建模和渲染工作在3DMAX软件中完成；
常显页面単元，采用表盘化显示采集的电能计量设备的数据信息，APP软件模块和电能计量设备通过WIFI连接时，会和设备间建立Socket连接，并组织所需数据项的请求报文从设备获取数据并显示在APP上，数据交互格式遵守国网新规范376.1-2013通信协议，表盘化展示应用IOS Quartz Core Frame Work技术,绘制仪表盘并根据要显示的具体数据项(如电流电压等)，计算出刻度间的距离以及每个刻度首和尾的坐标，经过数学运算得到所有这些坐标后，调用相关API开始绘制刻度，进而完成整个表盘的绘制工作，根据从便携式智能终端获取的数值把指针指向正确的位置，因为刻度角度的对应关系已经固定，通过弧度角度的转换后，加上动画效果把指针转动相应的弧度后指到正确的刻度，同时拥有指针和数字显示双向切換功能； 采集管理単元，用于用户及其电能计量设备的档案信息管理、抄表參数管理、限值參数管理、数据采集、事件采集、GPS信息采集，工作原理为当进入采集管理的一个子菜单时，APP软件模块会和电能计量设备间建立Socket连接，并组织将子菜单所需数据的请求报文发送到終端，收到设备的返回报文后，对报文进行解析就获得了所需的数据，并以图表和曲线的方式直接显示，图表和曲线可互相转换，针对采集回的数据，可进行二次数据加工和智能分析(编辑和叠加处理等);
运行管理単元，用于便携式智能終端对时、场强测试、抄表测试、接线检查、交采数据查核、表号捜索、告警提醒，工作主要原理为当进入运行管理的一个子菜单时，APP软件模块会和电能计量设备间建立Socket连接，并组织将子菜单所需数据的请求报文发送到終端，收到设备的返回报文后，对报文进行解析就获得了所需的数据，在用户做设置、控制操作吋，都需要到网站验证操作权限。
[0024]设备管理単元，用于便携式智能终端软件升级、数据下载/上传、报文显示/解析、任务调度、帮助，数据下载/上传和任务调度采用Web Service与主站进行交互，数据交互格式使用XML格式；
系统管理単元，用于档案维护、參数设定、设备參数、用户权限，档案维护使用WebService与主站进行交互。
[0025]如图3所示，所述网站为分布式多层结构，包括数据层、服务层、业务层和表现层， 数据层，用于实现海量信息的存储、访问、整理，提供数据的管理支持，通过大型关系型
数据库实现；
服务层，用于提供全局通用的业务服务、安全服务支持，并实现专用的业务逻辑服务，为业务层提供支撑；
业务层，用于实现业务逻辑，业务层包括采集子层、业务子层、对外接ロ ；
表现层，采用B/S体系架构，基于Struts — MVC框架开发，采用MVC模式。
[0026]如图4所示，基于上述的用于电能计量设备的便携式检测装置的检测方法包括以下步骤，
步骤(I )，在便携式智能終端对现场的电能计量设备进行数据采集前，通过GPRS信道登录到网站，下载现场的电能计量设备对应的用户档案、设备档案、抄表參数、通信參数、限值參数、GPS信息、采集时间、采集周期；
步骤(2)，便携式智能終端通过WIFI信道连接到现场的电能计量设备，查询现场的电能计量设备的用户档案和设备档案网站下载的信息进行比对，若存在不一致，则进行告警，并请求网站授权后进行设置，直到比对一致；
步骤(3)，便携式智能終端根据在网站中下载的采集时间和采集周期现场的电能计量设备的实时数据、当前数据、历史日数据、历史月数据、事件记录数据，进行分类存储，并通过图表或曲线的形式进行分类显示；
步骤(4)，便携式智能終端对接收的数据，进行完整性检查、合理性检查、异常查询，若发现异常数据或数据不完整时自动进行补采，提供数据异常事件记录和告警；
其中完整性检查，包括历史日数据检查、历史月数据检查和实时数据检查；
合理性检查，APP软件模块自动对采集数据的合理性进行检查，当发现数据异常吋，生成相关事件记录，数据合理性检查项目包括:抄表数据异常；曲线数据、历史日数据、历史月数据有超大值、非法值、逆序数据、读数不走字；日断相次数有变化(与上日比较)、表计时钟与标准时钟误差、日/月抄表数据分时电量合计与总电量比较误差异常、负荷超变压器容量异常、功率电量全为零异常、供电时间异常、复位次数异常、功率因数异常；电压缺相(失压)、电压断相(拆分为两类异常)、电压不平衡、电流缺相、电流不平衡、功率异常、电表停走等;
异常查询:可根据时间、采集点查询历史异常事件，也可查询相关数据(负荷、电量等);步骤(5)，便携式智能終端将接收的数据上传至网站，便携式智能终端选择通过GPRS信道上传到网站，若接收的数据大，选择通过WIFI信道进行上传；
步骤(6)，网站将接收的数据存储到数据库服务器中，并通过web服务器将数据发送到客户端，用于数据发布；
步骤(7)，主站运行人员通过访问客户端，跟踪使用便携式智能终端的当前工作人员的位置，根据人员分布情况，就近调度人员參与执行相关任务，減少任务响应时间，工作人员通过装置自身的任务声音提醒功能，及时查看工作任务，确认是否接受，若遇特殊情况无法执行该任务时，可通过XMPP等信息推送机制和语音等方式即时将原因说明并将该任务单退回；若接受该任务，由便携式智能終端通过网站向客户端获取待办“任务单”数据，在执行现场工作，执行完成后直接在便携式智能終端上填写結果，并可即时将执行结果数据上装到客户端。
[0027]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。
【权利要求】
1.用于电能计量设备的便携式检测装置，其特征在于:包括便携式智能終端、网站和客户端，所述便携式智能終端通过GPRS/WIFI信道与电能计量设备进行数据通信，所述便携式智能终端将电能计量设备发送的数据通过GPRS/WIFI信道自动上传到网站，并保存到网站内的数据库服务器；所述网站通过web服务器将数据发送到客户端，用于数据发布；所述网站还与电能计量设备无线通信连接。
2.根据权利要求1所述的用于电能计量设备的便携式检测装置，其特征在于:便携式智能終端与电能计量设备的数据通信类型包括參数的设置查询；数据的采集、存储、分析和输出；场强测试，用于确定电能计量设备的安装位置；GPS地理信息采集，用于确定电能计量设备的地理位置；电能计量设备的档案维护；通信功能测试；抄表功能测试；计量功能测试；事件及エ况信息处理。
3.根据权利要求1所述的用于电能计量设备的便携式检测装置，其特征在于:所述便携式智能終端为具备GPRS/WIFI信道的手持智能电子设备，内安装有用于电能计量设备测试的应用的APP软件模块，所述APP软件模块采用C/S架构，支持Android平台、ios平台和Windows Phone平台，所述APP软件模炔基于MVC模式开发。
4.根据权利要求3所述的用于电能计量设备的便携式检测装置，其特征在于:所述APP软件模块包括 产品中心単元，用于对电能计量设备及采集方案3D建模，全角度旋转3D模型，全角度展示电能计量设备的技术參数和使用说明； 常显页面単元，采用表盘化显示采集的电能计量设备的数据信息； 采集管理単元，用于用户及其电能计量设备的档案信息管理、抄表參数管理、限值參数管理、数据采集、事件采集、GPS信息采集； 运行管理単元，用于便携式智能終端对时、场强测试、抄表测试、接线检查、交采数据查核、表号捜索、告警提醒； 设备管理単元，用于便携式智能终端软件升级、数据下载/上传、报文显示/解析、任务调度、帮助； 系统管理単元，用于档案维护、參数设定、设备參数、用户权限。
5.根据权利要求1所述的用于电能计量设备的便携式检测装置，其特征在于:所述网站为分布式多层结构，包括数据层、服务层、业务层和表现层， 数据层，用于实现海量信息的存储、访问、整理，提供数据的管理支持，通过大型关系型数据库实现； 服务层，用于提供全局通用的业务服务、安全服务支持，并实现专用的业务逻辑服务，为业务层提供支撑； 业务层，用于实现业务逻辑，业务层包括采集子层、业务子层、对外接ロ ； 表现层，采用B/S体系架构，基于Struts — MVC框架开发，采用MVC模式。
6.根据权利要求1所述的用于电能计量设备的便携式检测装置，其特征在于:所述网站与客户端采用B/S架构，通过人机交互获取数据。
7.基于权利要求1的用于电能计量设备的便携式检测装置的检测方法，其特征在于:包括以下步骤， 步骤(I )，在便携式智能終端对现场的电能计量设备进行数据采集前，通过GPRS信道登录到网站，下载现场的电能计量设备对应的用户档案、设备档案、抄表參数、通信參数、限值參数、GPS信息、采集时间、采集周期； 步骤(2)，便携式智能終端通过WIFI信道连接到现场的电能计量设备，查询现场的电能计量设备的用户档案和设备档案网站下载的信息进行比对，若存在不一致，则进行告警，并请求网站授权后进行设置，直到比对一致； 步骤(3)，便携式智能終端根据在网站中下载的采集时间和采集周期现场的电能计量设备的实时数据、当前数据、历史日数据、历史月数据、事件记录数据，进行分类存储，并通过图表或曲线的形式进行分类显示； 步骤(4)，便携式智能終端对接收的数据，进行完整性检查、合理性检查、异常查询，若发现异常数据或数据不完整时自动进行补采，提供数据异常事件记录和告警； 步骤(5)，便携式智能終端将接收的数据上传至网站； 步骤(6)，网站将接收的数据存储到数据库服务器中，并通过web服务器将数据发送到客户端，用于数据发布； 步骤(7)，主站运行人员通过访问客户端，跟踪使用便携式智能终端的当前工作人员的位置，根据人员分布情况，就近调度人员參与执行相关任务，減少任务响应时间。
8.根据权利要求7所述的用于电能计量设备的便携式检测装置的检测方法，其特征在于:步骤(5)便携式智能终端选择通过GPRS信道上传到网站，若接收的数据大，选择通过WIFI信道进行上传。
【文档编号】G01R35/04GK103499806SQ201310445531
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】范洁, 黄奇峰, 李新家, 陈霄, 周玉, 卢树峰, 陈刚, 易永仙, 孙海峰, 仲跻高 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司电力科学研究院