本发明涉及仪器仪表领域，尤其涉及一种智能电能表的多表并行日计时自动调校装置。
背景技术：
电能表是一种用来测量电能的仪表，又称电度表、火表、千瓦小时表；目前使用的电能表已经从机械表过渡到电子式的新型智能电能表。电能表是电网进行用电量统计的仪表，关系到供电公司与电力用户之间的费用结算问题。因此供电公司要求入户端的电能表具有搞准确性和高稳定性。供电公司要求电网中安装的智能电表应当具有适应不同的环境的能力，以及较高的抗老化性能。其中，高低温日计时实验就是测试电能表性能稳定性的一种实验。高低温日计时实验模拟智能电能表在不同环境温度下工作，从而判断电能表在不同温度环境下时钟信号的误差。电能是通过功率对时间积分进行测量的，因此电能表时钟信号的误差过大的话，会显著影响最终计量结果的准确性。因此高低温日计时实验是每个电能表产品出厂前必须通过的性能实验。
以往智能电表做高低温日计时实验时，需研发人员全程跟踪实验，确保实验顺利进行。但由于高低温日计时实验所需温度结点多，测试智能电表数量大的问题，导致高低温日计时实验往往成为智能电表检测中最耗时与消耗人力资源的一个环节。因此，如何开发一种能够代替人工进行自动检测电能表高低温日计时误差的设备，并实现多个电能表的并行调校，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
技术实现要素：
为了解决现有技术下电能表高低温日计时实验过程繁琐，耗时耗力，效率低，无法并行调校的问题；本发明提供了一种智能电能表的多表并行日计时自动调校装置。
本发明采用以下技术方案实现：
一种智能电能表的多表并行日计时自动调校装置，该自动调校装置用于同时对多个电能表进行调校，并校正各个电能表在不同温度状态下的日计时误差；自动调校装置包括：高低温试验箱，第一温度传感器；高低温试验箱用于向多个电能表提供不同温度的试验环境；第一温度传感器用于实时检测高低温试验箱内的环境温度。
同时，自动调校装置还包括：与多个电能表相对应的多个第二温度传感器，蓝牙模块，控制模块，以及上位机。
其中，第二温度传感器用于测量各个电能表的表内温度。
蓝牙模块包括与多个电能表相对应的多个蓝牙从模块，以及与多个蓝牙从模块蓝牙通讯的蓝牙主模块；多个蓝牙从模块设置在高低温试验箱上。
控制模块包括第一处理单元和第一存储模块。
其中，第一处理单元用于：(ⅰ)采集环境温度，获取当前的一个测试温度，并根据测试温度向高低温试验箱发出温度调节指令；(ⅱ)获取多个电能表的表地址和多个蓝牙从模块的mac地址，在多个电能表和多个蓝牙从模块间建立一对一的通讯链路，并将反映通讯链路的对应关系的“表地址-mac地址对照表”存储在第一存储模块中；(ⅲ)采集表内温度，并在表内温度达到测试温度时，接收相应的电能表调校指令；(ⅳ)采集多个电能表在各个测试温度状态下的时钟信号，将时钟信号及其对应的电能表的表地址发送出去；(ⅴ)接收各个电能表的时钟信号误差，并根据建立的通讯链路，将时钟信号误差写入到对应的电能表的日计时误差寄存器中。
上位机包括第二处理单元、时钟仪和第二存储模块。
其中，蓝牙主模块位于上位机上；时钟仪用于在不同测试温度状态下分别产生一个相应的标准时钟信号；第二处理单元用于用于完成如下的电能表调校过程：
s1、通过蓝牙模块向控制模块发送当前调校步骤的测试温度。
s2、获取当前测试温度状态下各个电能表的时钟信号和时钟仪的标准时钟信号，分别计算每个电能表的时钟信号误差，判断时钟信号误差是否小于误差临界值；是则将该电能表标记为合格；否则将该电能表标记为待确认，并将时钟信号误差及其电能表的表地址发送给控制模块。
s3、将每次标记的反映电能表性能的特征状态存储在第二存储模块中，反映电能表性能的特征状态包括：合格、待确认和不合格。
s4、对标记为待确认的电能表重复进行不超过四次的时钟信号误差的测量和时钟信号误差的反馈；在该轮测试的电能表均被标记为合格或所有处于待确认状态的电能表的重复测量次数达到最大值时结束本轮测试，并将达到最大重复测量次数且时钟信号误差依然不小于误差临界值的电能表标记为不合格，将该电能表的特征状态写入到第二存储模块中。
s5、判断本轮测试是否结束，是则重新执行步骤s2-s4的过程进行一轮复核。
s6、继续通过蓝牙模块向控制模块发送下一调校步骤的测试温度，重新循环步骤s2-s5的过程，直至完成各个电能表在所有测试温度状态下的日计时误差的调校过程。
进一步地，控制模块通过485通讯模块/载波通讯模块与待调校的电能表实现双向通讯。
进一步地，蓝牙主模块和多个蓝牙从模块在首次匹配对接时通过人工确认的方式建立连接状态；连接状态确认后，蓝牙主模块将处于连接状态的所有蓝牙从模块的mac地址存储为mac地址表，并在下一次匹配对接时通过查表进行验证。
进一步地，上位机还在某个电能表被标记为合格时，将该电能表的表地址发送给控制模块，控制模块接收到该信号时，通过查询“表地址-mac地址对照表”确定该电能表对应的蓝牙从模块，并断开该蓝牙从模块与蓝牙主模块的连接状态，直到进入下一轮测试时，再重新将所有蓝牙从模块与蓝牙主模块连接。
进一步地，自动调校装置还包括指示灯模块，指示灯模块中包括与多个电能表一一对应的多个led灯；指示灯模块接收控制模块的控制指令并发出如下指示信号：
(1)在控制模块向电能表发送表地址抄读指令时，指示灯模块中各个led灯根据对应的电能表是否成功完成抄读表地址指令而发出不同的指示信号；
(2)在完成某个测试温度状态下的测试和复核过程时，指示灯模块中各个led灯根据对应的电能表是否被标记为合格而发出不同的指示信号。
进一步地，电能表的表内温度达到测试温度的判断条件为：
(1)对每个电能表进行不少于10次的连续测量，获取测量的温度值，将相邻两次测量的温度值两两作差，得到多个温度差值，计算所有温度差值的平均值，该平均值小于0.5℃；
(2)在满足(1)的情况下，获取所有电能表的温度值；将所有电能表的温度值两两作差，得到多个温度差值，计算所有温度差值的平均值，该平均值小于0.1℃。
进一步地，电能表中时钟信号误差δt的误差临界值为0.008；时钟信号误差δt的计算公式为：
δt＝|t-t0|，
其中，t表示电能表在当前测试温度状态下时钟信号；t0表示时钟仪在当前测试温度状态下的标准时钟信号的值。
进一步地，上位机判断电能表是否合格时，使用的时钟信号误差δt为连续测量的五次电能表时钟信号误差的平均值
进一步地，第一存储模块和第二存储模块均为随机存取存储器，其上存储的数据在每一轮的各个电能表完成所有测试温度下的调校过程后自动清除。
进一步地，高低温试验箱内设置多个安装电能表的工位；第二温度传感器选择接触温度传感器，接触式温度传感器的敏感元件安装的工位上，并在电能表安装在工位上时，敏感元件与电能表接触；485通讯模块或载波通讯模块中用于连接电能表的电路接口设置在工位上。
本发明提供的一种智能电能表的多表并行日计时自动调校装置，具有如下有益效果：
该型智能电能表的多表并行日计时自动调校装置可以在高低温试验箱内同时安装多个待检测的电能表，实现对不同电能表的并行检测和调校，从而大大提高了电能表高低温日计时误差的调校效率。同时，该型设备采用一对多的蓝牙主从模块实现上位机与不同电能表之间的通讯，克服了普通的日计时误差测试或调校设备的接口无法支持同时连接多个电能表并进行处理的问题；并且大大减少了设备中的线缆数量，降低因为线缆接错或接触不良导致实验过程被迫中断的问题。本发明的自动调校装置由一个控制模块实现蓝牙从模块和电能表之间的通讯链路的分配，并制定了一系列的控制策略，保证各个不同的电能表的的调校过程可以并行开展，且彼此之间不会发生相互干扰。
本发明中的智能电能表的多表并行日计时自动调校装置具有较高的自动化程度；应用该自动调校装置进行电能表的高低温日计时实验和误差调校时，整个过程可以完全由装置自动完成，无需专人进行操作或值守，从而降低了电能表日计时实验的实验成本。
附图说明
图1为本发明实施例1中智能电能表的多表并行日计时自动调校装置的模块示意图；
图2为本发明实施例1中智能电能表的多表并行日计时自动调校装置中，电能表日计时误差的调校过程的流程图；
图3为本发明实施例2中智能电能表的多表并行日计时自动调校装置的模块示意图；
图中标记为：
1、高低温试验箱；2、第一温度传感器；3、第二温度传感器；4、控制模块；5、蓝牙模块；6、上位机；7、指示灯模块；41、第一处理单元；42、第一存储模块；51、蓝牙主模块；52、蓝牙从模块；61、第二处理单元；62、第二存储模块；63、时钟仪。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种智能电能表的多表并行日计时自动调校装置，该自动调校装置用于同时对多个电能表进行调校，并校正各个电能表在不同温度状态下的日计时误差；自动调校装置包括：高低温试验箱1，第一温度传感器2；高低温试验箱1用于向多个电能表提供不同温度的试验环境；第一温度传感器2用于实时检测高低温试验箱1内的环境温度。
同时，自动调校装置还包括：与多个电能表相对应的多个第二温度传感器3，蓝牙模块5，控制模块4以及上位机6。
其中，第二温度传感器3用于测量各个电能表的表内温度。
蓝牙模块5包括与多个电能表相对应的多个蓝牙从模块52，以及与多个蓝牙从模块52蓝牙通讯的蓝牙主模块51；多个蓝牙从模块52设置在高低温试验箱1上。
控制模块4包括第一处理单元41和第一存储模块42。
其中，第一处理单元41用于：(ⅰ)采集环境温度，获取当前的一个测试温度，并根据测试温度向高低温试验箱1发出温度调节指令；(ⅱ)获取多个电能表的表地址和多个蓝牙从模块52的mac地址，在多个电能表和多个蓝牙从模块52间建立一对一的通讯链路，并将反映通讯链路的对应关系的“表地址-mac地址对照表”存储在第一存储模块42中；(ⅲ)采集表内温度，并在表内温度达到测试温度时，接收相应的电能表调校指令；(ⅳ)采集多个电能表在各个测试温度状态下的时钟信号，将时钟信号及其对应的电能表的表地址发送出去；(ⅴ)接收各个电能表的时钟信号误差，并根据建立的通讯链路，将时钟信号误差写入到对应的电能表的日计时误差寄存器中。
上位机6包括第二处理单元61、时钟仪63和第二存储模块62。
其中，蓝牙主模块51位于上位机6上；时钟仪63用于在不同测试温度状态下分别产生一个相应的标准时钟信号；第二处理单元61用于用于完成如下的电能表调校过程：
s1、通过蓝牙模块5向控制模块4发送当前调校步骤的测试温度。
s2、获取当前测试温度状态下各个电能表的时钟信号和时钟仪63的标准时钟信号，分别计算每个电能表的时钟信号误差，判断时钟信号误差是否小于误差临界值；是则将该电能表标记为合格；否则将该电能表标记为待确认，并将时钟信号误差及其电能表的表地址发送给控制模块4。
s3、将每次标记的反映电能表性能的特征状态存储在第二存储模块62中，反映电能表性能的特征状态包括：合格、待确认和不合格。
s4、对标记为待确认的电能表重复进行不超过四次的时钟信号误差的测量和时钟信号误差的反馈；在该轮测试的电能表均被标记为合格或所有处于待确认状态的电能表的重复测量次数达到最大值时结束本轮测试，并将达到最大重复测量次数且时钟信号误差依然不小于误差临界值的电能表标记为不合格，将该电能表的特征状态写入到第二存储模块62中。
s5、判断本轮测试是否结束，是则重新执行步骤s2-s4的过程进行一轮复核。
s6、继续通过蓝牙模块5向控制模块4发送下一调校步骤的测试温度，重新循环步骤s2-s5的过程，直至完成各个电能表在所有测试温度状态下的日计时误差的调校过程。
该智能电能表的多表并行日计时自动调校装置运行过程的逻辑框图如图2所示，简要总结可以将该过程总结为“蓝牙模块5匹配对接—通讯链路建立—测试温度控制—日计时误差调校”四大过程，其中“日计时误差调校”过程是先在某一测试温度下，对各个电能表的时钟误差进行多轮次的统计和修正，然后进行复核，完成复核后再进行下一测试温度状态的下统计、修正和复核过程，直到完成所有测试温度状态下的电能表调校过程。
本实施例中，控制模块4通过485通讯模块或载波通讯模块与待调校的电能表实现双向通讯。485通讯模块是一种通用的模块，应用相对广泛且成熟，而载波通讯是通过设备的电力线作为信号传输载体的新型通讯方式，采用中这种方式可以减少线缆的布设成本，最大化利用现有资源实现功能。在实际应用过程两种通讯方式可以根据需要进行选择。
本实施例中，蓝牙主模块51和多个蓝牙从模块52在首次匹配对接时通过人工确认的方式建立连接状态；连接状态确认后，蓝牙主模块51将处于连接状态的所有蓝牙从模块52的mac地址存储为mac地址表，并在下一次匹配对接时通过查表进行验证。
本实施例中，上位机6还在某个电能表被标记为合格时，将该电能表的表地址发送给控制模块4，控制模块4接收到该信号时，通过查询“表地址-mac地址对照表”确定该电能表对应的蓝牙从模块52，并断开该蓝牙从模块52与蓝牙主模块51的连接状态，直到进入下一轮测试时，再重新将所有蓝牙从模块52与蓝牙主模块51连接。在某个电能表经测试误差小于临界值，即表面该电能表无需进行调校，因此也就无需进行后续的多轮测试和复核过程。因此在本实施例中直接将相应的电能表对应的蓝牙从模块52与蓝牙主模块51的连接状态断开，这样一方面可以降低功耗，另一方面也降低了系统出现故障进而造成电能表中的相关指令或数据发生错误的可能性。
在本实施例中，电能表的表内温度达到测试温度的判断条件为：
(1)对每个电能表进行不少于10次的连续测量，获取测量的温度值，将相邻两次测量的温度值两两作差，得到多个温度差值，计算所有温度差值的平均值，该平均值小于0.5℃；
(2)在满足(1)的情况下，获取所有电能表的温度值；将所有电能表的温度值两两作差，得到多个温度差值，计算所有温度差值的平均值，该平均值小于0.1℃。
在本实施例中，为了保证每一个电能表在开始实验前均保持精确的统一温度状态，因此提高了实验开始条件的严苛性，只有在所有的电能表的温度状态保持稳定，同时每个电能表之间的温度差值极小时，才可以开始进行日计时误差测量和调校。这保证了同一批产品质量的高度一致性。
本实施例中，电能表中时钟信号误差δt的误差临界值为0.008；时钟信号误差δt的计算公式为：
δt＝|t-t0|，
其中，t表示电能表在当前测试温度状态下时钟信号；t0表示时钟仪63在当前测试温度状态下的标准时钟信号的值。
本实施例中，上位机6判断电能表是否合格时，使用的时钟信号误差δt为连续测量的五次电能表时钟信号误差的平均值
同时本实施例的每个电能表在进行调校时最多经过五轮测试，同时每轮测试中时钟信号均连续采集5次并取平均值，因此排除了偶然误差对调校结果的影响。同时，五轮测试过程使得每个表调校的次数增加了，这使得某些电能表在一开始不满足精度要求，但是经过多次调校之后可以变为合格的产品，从而提高筛选出合格产品的概率。
本实施例中的调校就是将获取的电能表的日计时误差的平均值写入到电能表的日计时寄存器，电能表根据日计时寄存器中写入的误差数据，采用预先设计的方法对自身进行补偿，从而将电能表的日计时误差消除掉。
本实施例中，第一存储模块42和第二存储模块62均为随机存取存储器，其上存储的数据在每一轮的各个电能表完成所有测试温度下的调校过程后自动清除。
本实施例中，高低温试验箱1内设置多个安装电能表的工位；第二温度传感器3选择接触温度传感器，接触式温度传感器的敏感元件安装的工位上，并在电能表安装在工位上时，敏感元件与电能表接触；485通讯模块或载波通讯模块中用于连接电能表的电路接口设置在工位上。
本实施例中，待检测的电能表安装在不同的工位上，并与工位上的电路接口连接，从而实现每一个电能表与每一个工位对应，进而在产品完成调校时，可以有针对性的将不合格的电能表挑选出来。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：本实施例中，如图3所示，自动调校装置还包括指示灯模块7，指示灯模块7中包括与多个电能表一一对应的多个led灯。指示灯模块7接收控制模块4的控制指令并发出如下指示信号：
(1)在控制模块4向电能表发送表地址抄读指令时，指示灯模块7中各个led灯根据对应的电能表是否成功完成抄读表地址指令而发出不同的指示信号；
(2)在完成某个测试温度状态下的测试和复核过程时，指示灯模块7中各个led灯根据对应的电能表是否被标记为合格而发出不同的指示信号。
通过添加指示灯模块7可以对设备运行过程的各类状态进行准确指示。例如：电能表的表地址能否成功读取表明了该电能表与控制模块4间的通讯链路是否通畅，因此采用指示灯模块7后，当通讯链路建立过程中出现故障时，根据指示灯模块7的指示，设备操作人员可以对设备进行检查，确定出现故障的相关电能表上的接口或线缆是否连接紧密，从而对故障进行排除。
在调校过程，指示灯模块7还可以对各个电能表的合格状态进行直观指示，便于操作人员将测试和调校后仍然不合格的产品挑选出来。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
