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专利名称：智能电表的自动测试采集装置及方法
技术领域：
本发明涉及智能电表 领域，特别涉及ー种智能电表的自动测试采集装置及方法。
背景技术：
智能电表是以微处理器应用和网络通信技术为核心的智能化仪表，具有自动计量/測量、数据处理、双向通信和功能扩展等能力，能够实现双向计量、远程/本地通信、实时数据交互、多种电价计费、远程断供电、电能质量监测、水气热表抄读、与用户互动等功能，承担着原始电能数据采集、计量和传输的任务，是实现信息集成、分析优化和信息展现的基础。由于智能电表在国内还处于推广阶段，在使用期间出现暴露了很多可靠性问题，而这方面的研究还十分薄弱。研究智能电表可靠性问题，一个有效的方法是对其进行加速试验，得到智能电表内部器件的退化信息，从退化信息分析出智能电表的易失效元器件，并且可以预测整表的寿命。在进行加速试验的时候，试验的关键就在于获取其内部元器件的退化信息，因为只有准确及时的记录这些信息才能分析出智能电表的可靠性问题，给出可靠性评价。目前在此领域，没有一套能实现这样专用功能的自动测试设备。

发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供ー种智能电表的自动测试采集装置及方法，实现在可进行加速试验情况下，对接受测试的智能电表进行自动测试的智能电表内部信号测试采集平台。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案ー种智能电表的自动测试采集装置，包括环境试验箱，用于完成对智能电表的测试项目，并将测试得到的数据上传；数据采集卡，用于采集智能电表的测试数据，并将所述测试数据上传；控制电脑，用于控制所述环境试验箱执行智能电表的测试项目，通过所述数据采集卡采集智能电表的测试数据并保存。ー种智能电表的自动测试方法，包括控制电脑设置智能电表的测试项目，将测试參数发送给环境试验箱；环境试验箱根据接收到的不同的测试项目的信号，完成对智能电表的测试；控制电脑通过设置待采集信息，控制数据采集卡对智能电 表测试数据的采集。ー种智能电表测试数据的自动采集方法，包括执行测试项目的智能电表将内部元器件的测试数据的电压信号上传给数据采集卡;数据采集卡将所述测试数据的电压信号处理后上传给控制电脑；控制电脑将接收到的测试数据传递给数据存储�？楸４妗１痉⒚鞯募际醴桨妇哂幸韵掠诺�
本发明提供了ー种专门针对智能电表加速试验的平台，市面上只存在针对智能电表性能测试的试验平台，本发明填补了这方面的空白。对智能电表进行加速试验，一般试验时间要在几个月，测试设备要不间断进行性能测试，完全依靠试验值班人员进行人工操作会带来极大的不便利，并且测试时间精度不能保证。本发明设计的平台可以对试验剖面进行提前设置，测试过程可以脱离人工操作，充分满足了试验对自动测试性要求。本发明测试的是智能电表的内部信号，现存试验设备并没有测试这类信号的功能，而从底层元器件层面的性能上进行监测，更能直接掲示加速试验的效果。



图I为本发明实施例提供的智能电表的自动测试采集装置结构框图；图2为本发明实施例提供的数据采集卡的结构框图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进ー步的详细描述。本实施例提出了一种针对智能电表可靠性试验的自动测试平台，针对智能电表可靠性试验能够自动采集电表内部信号。该测试平台包括环境试验箱、数据采集卡、以及控制电脑。通过给上位机制订试验剖面(环境试验箱根据试验剖面对箱体内部智能电表施加应力)和数据采集方式(采样时间和采样频率)，上位机把制订好的剖面信息传递给试验箱，然后根据制订好的数据采集方式对试验过程中的智能电表内部信号进行采集，最后把信息记录在控制电脑内供试验人员进行分析。本实施例主要应用于对智能电表进行加速试验、强化试验等可靠性试验，弥补了此领域试验设备的空白。本实施例提供的智能电表的自动测试采集装置如图I所示，包括

控制电脑，用于控制环境试验箱执行智能电表的测试项目，通过数据采集卡采集智能电表的测试数据并保存。控制电脑与数据采集卡的连接通过USB线。所述测试项目是给环境试验箱内的智能电表在规定的时间内和规定的时间节点加温度和湿度。数据采集卡，用于在控制电脑的控制下，采集智能电表的测试数据，并发送给控制电脑。环境试验箱，用于在控制电脑的控制下，完成对智能电表的测试项目，并将测试得到的数据上传给数据采集卡。其中，控制电脑具体包括 试验箱參数配置模块，用于完成对试验箱测试參数的设定。设置包括智能电表エ作电压、工作电流、额定频率、可计量电能、电能表类型等，这些參数发送给试验箱。针对电网公司对电表测试的不同要求，测试试验项目可以分为全性能试验、抽样试验等，相应在试验箱中进行配置，配置之后，分别对试验表进行操作，使其进行不同的工作状态。采集信息配置�？椋�用于完成对智能电表测试项目中待采集信息的配置。包括设置采样频率、采样方式(差分方式、RSE (參考单端)方式或者NRSE (非參考单端)方式)及采样幅值；并根据试验人员所需要的测试数据长度设置采集时间长度和定时测量时间。配置完之后控制电脑将采集信息发送到数据采集卡。数据存储�？椋�用于将采集得到数据存储。以TDMS格式保存。通讯�？椋�用于完成与数据采集卡及环境试验箱的通讯。分为USB通讯和串ロ通讯，USB通讯用于接受从采集卡上得到的数据，串ロ通讯用于实现控制电脑对环境试验箱的操作。 数据采集卡的结构如图2所示，具体包括时钟电路，用于通过晶振给单片机提供工作时钟。电源电路，用于给整个数据采集卡提供工作电源。单片机，与时钟电路和电源电路相连，用于根据控制电脑发送的控制信号调用内置程序实现对智能电表的测试并采集测试数据。USB控制器，与单片机相连，用于控制单片机通过USB线与外部通信。FIFO (先入先出数据缓存器)，与单片机相连，用于将采集到的测试数据缓存。模数转换器，与FIFO相连，用于将从智能电表采集到的电压模拟信号转变为单片机能处理的数字信号。多路选择开关，与单片机和模数转换器相连，用于接受单片机控制，根据设置的采样通道来来选择相应的采集信号通道。信号调理电路，与多路选择开 关相连，用于将采集到的测试数据的输入电压控制在模数转换器的输入范围之内。本实施例中的信号调理电路分为三部分，分别为滤波电路、偏置电路和反向电路。采集到的数据首先通过滤波电路滤掉不必要的杂波信号，接着通过偏置电路和反向电路，把电压控制为模数转换器所容许的电压幅度。保护电路，与信号调理电路相连，用于保护数据采集卡的电路免于被偶然输入的过大的电压损坏。保护电路中主要构成为自恢复保险丝，能防止智能电表过大的工作电流由于故障而进入数据采集卡，从而防止此类意外造成采集系统损坏。环境试验箱，用于在控制电脑的控制下，完成对智能电表的测试，并将测试的数据上传。环境试验箱中包括智能电表平台，具有专门放置智能电表的表架，提供智能电表工作电压的电压源，提供模拟智能电表工作时电流的电流源，能通过485接ロ让每块智能电表与控制电脑进行通信，以及采集智能电表输出的脉冲信号。当控制电脑执行某项测试项目的时候，将对环境试验箱进行控制，使智能电表工作在某个测试项目下。当控制电脑控制数据采集卡和环境试验箱测试智能电表的时候，通过控制电脑设置试验项目之后，參数经通讯�？榇�ロ发送给环境试验箱进行实验；环境试验箱根据接收到的不同的试验项目的信号，分别对其中的电流源、电压源以及485通讯�？榻�行控制，使智能电表运行不同的功能；通过控制电脑设置待采集信息之后，控制信号经过USB通讯�？榉⑺透�数据采集卡中的USB控制器，USB控制器将信号传递给单片机，单片机对模数转换器配置采样频率和工作时间，同时对FIFO进行配置，控制其存储精度以及是否开始存储。当进行测试数据采集的时候，正在执行试验项目的智能电表将内部元器件的电压信号传递给数据采集卡；电压信号经过保护电路和信号调理电路处理成为标准信号；经过调整之后的电压信号被模数转换器转换为数字信号，数字信号在FIFO存储之后，通过USB控制器的控制上传给控制电脑的通讯模块；通讯�？榻�接收到的信号传递给数据存储�？楸４�。
本实施例针对智能电表可测试的项目包含如下表

权利要求
1.ー种智能电表的自动测试采集装置，其特征在于，包括 环境试验箱，用于完成对智能电表的测试项目，并将测试得到的数据上传； 数据采集卡，用于采集智能电表的测试数据，并将所述测试数据上传； 控制电脑，用于控制所述环境试验箱执行智能电表的测试项目，通过所述数据采集卡采集智能电表的测试数据并保存。
2.根据权利要求I所述的智能电表自动测试采集装置，其特征在于，所述环境试验箱具体包括 智能电表平台，具有专门放置智能电表的表架，提供智能电表工作电压的电压源，以及提供智能电表工作时电流的电流源； 485接ロ，用于实现智能电表与控制电脑的通信，以及采集智能电表输出的电压信号。
3.根据权利要求2所述的智能电表自动测试采集装置，其特征在于，所述数据采集卡具体包括 时钟电路，用于通过晶振给单片机提供工作时钟； 电源电路，用于提供工作电源； 单片机，与所述时钟电路和电源电路相连，用于根据控制电脑发送的控制信号实现对智能电表的测试并采集测试数据； USB控制器，与所述单片机相连，用于控制单片机通过USB线与外部通信； 先入先出数据缓存器FIFO，与所述单片机相连，用于将采集到的测试数据缓存； 模数转换器，与所述FIFO相连，用于将从智能电表采集到的测试数据的电压模拟信号转变为单片机能处理的数字信号； 多路选择开关，与所述单片机和模数转换器相连，用于接受单片机控制，选择采集到的测试数据的信号通道； 信号调理电路，与所述多路选择开关相连，用于将采集到的测试数据的电压控制在模数转换器的输入范围之内； 保护电路，与所述信号调理电路相连，用于保护数据采集卡的电路免于被偶然输入的过大的电压损坏。
4.根据权利要求1、2或3所述的智能电表自动测试采集装置，其特征在于，所述控制电脑具体包括 试验箱參数配置�？椋�用于完成对试验箱测试參数的设定； 采集信息配置模块，用于完成对智能电表测试项目中待采集信息的设定； 数据存储�？椋�用于将采集得到的测试数据存储； 通讯模块，用于完成与数据采集卡及环境试验箱的通讯。
5.—种智能电表的自动测试方法,其特征在于,包括 控制电脑设置智能电表的测试项目，将测试參数发送给环境试验箱； 环境试验箱根据接收到的不同的测试项目的信号，完成对智能电表的测试； 控制电脑通过设置待采集信息，控制数据采集卡对智能电表测试数据的采集。
6.根据权利要求5所述的智能电表的自动测试方法，其特征在于，所述对智能电表的测试步骤具体包括 环境试验箱分别对电流源、电压源以及485通讯�？榻�行控制，使智能电表运行不同的功能。
7.根据权利要求5或6所述的智能电表的自动测试方法，其特征在于，所述控制数据采集卡对智能电表测试数据的采集的步骤具体包括 控制电脑的控制信号发送给数据采集卡中的USB控制器，USB控制器将所述控制信号发送给单片机，单片机对模数转换器配置采样频率和工作时间，同时对FIFO进行配置，控制存储精度以及是否开始存储。
8.ー种智能电表测试数据的自动采集方法，其特征在于，包括 执行测试项目的智能电表将内部元器件的测试数据的电压信号上传给数据采集卡； 数据采集卡将所述测试数据的电压信号处理后上传给控制电脑； 控制电脑将接收到的测试数据传递给数据存储�？楸４�。
9.根据权利要求8所述的智能电表测试数据的自动采集方法，其特征在于，所述数据采集卡将所述测试数据的电压信号的处理步骤具体包括 所述电压信号经过保护电路和信号调理电路处理成为标准信号； 所述标准信号被模数转换器转换为数字信号，在FIFO存储之后，通过USB控制器的控制上传给控制电脑的通讯�？椤�
全文摘要
本发明公开了一种智能电表的自动测试采集装置及方法，属于智能电表领域。所述装置包括环境试验箱、数据采集卡及控制电脑。测试方法包括控制电脑设置智能电表的测试项目，将测试参数发送给环境试验箱；环境试验箱根据接收到的不同的测试项目的信号，完成对智能电表的测试；控制电脑通过设置待采集信息，控制数据采集卡对智能电表测试数据的采集。采集方法包括执行测试项目的智能电表将内部元器件的测试数据的电压信号上传给数据采集卡；数据采集卡将测试数据的电压信号处理后上传给控制电脑；控制电脑将接收到的测试数据传递给数据存储�？楸４�。本发明主要应用于对智能电表进行加速试验、强化试验等可靠性试验，弥补了此领域试验设备的空白。
文档编号G01R35/04GK102692616SQ20121016477
公开日2012年9月26日 申请日期2012年5月24日 优先权日2012年1月11日
发明者刘影, 周丽霞, 周晖, 宋伟, 巨汉基, 康锐, 易忠林, 朱晓蕾, 李敏, 王思彤, 甘霖, 陈云霞 申请人:北京航空航天大学, 华北电网有限公司计量中心