DBCS900智能電能表自動化測試系統設計

摘要： 為了解決智能電能表功能測試時間長，測試強度大，人工測試準確度低，測試項目不全面等諸多問題，提出了智能電能表功能自動化測試系統的設計。系統采用C#和SQL Server作為開發平臺，利用面向對象的設計思想，將測試設備、測試方案、測試流程、通信規約等實體對象進行高度抽象，形成可靈活配置的測試方案，并以此來驅動系統自動完成各種測試任務。實驗證明，該系統通過對測試方案及測試設備的靈活配置，達到了提高測試效率和測試準確性的目的。

關鍵詞： DBCS900； 智能電能表； 自動化測試系統； 儀器儀表

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）06?0073?03

隨著工業自動化技術的不斷應用和發展，越來越多的人工操作被自動化系統所代替，工作效率和工作質量不斷提高，部分工序中的手工操作越來越成為快速流水線作業環節的瓶頸。如何打破這種生產制約的瓶頸，目前正在被越來越多的加工制造業所重視和研究。在目前的電能表加工行業，自動化生產線技術已經逐步走向普及和成熟，生產加工效率是5年前生產加工效率的幾十倍甚至更高，然而測試手段和效率卻未能跟上流水線生產的需要，已逐步成為加工流程中的一個瓶頸，DBCS900智能電能表自動化測試系統的誕生，正好解決了這一問題。

1 系統概述

1.1 初始概念

DBCS900智能電能表自動化測試系統旨在提高測試效率、解放人力資源、保障測試準確性。為了達到這一目的，通過采用精益研發理論和方法，進行研究計劃、客戶訪談、需求KJ，QFD表，最終確定系統的初始概念。表1為系統初始概念內容。

下面針對業務功能模塊的各個功能進行簡要說明：

（1）檔案管理：對系統內的各種靜態信息（項目檔案、測試用例管理、電能表檔案、輔助設備檔案等檔案信息）進行管理和維護。

（2）自動測試：自動測試部分又分為新建用例、方案配置、項目調度配置、執行測試4個功能子項。新建用例即新建測試用例，測試用例是最小的功能模塊單元，若干的測試用例集合在一起形成測試方案。方案配置的過程即對測試用例任意選配的過程。項目調度配置是把已配置好的測試方案和被測電能表及輔助設備集合在一起的過程（如圖2所示）。自動測試即進入自動化項目測試界面，點擊“自動測試”按鈕，系統即可按照配置好的測試方案進行全自動測試。

（3）手動測試：手動測試包含手動組幀測試，手動單功能測試2個測試子項。手動組幀測試可測試報文手動一次性發送，也可循環不間斷發送。手動測試滿足用戶在實際測試過程中的慢測試需求，有利于針對測試問題的問題追蹤及分析，操作靈活性較大。

（4）異常處理：系統異常情況及報警，主要對系統運行過程中出現的異常信息進行統計管理，方便用戶進行問題追溯、分析和問題解決。

（5）數據統計：對測試數據（通信報文、測試數據、測試結果、測試報告等）進行存儲和管理，使系統具有很高的歷史數據追溯性和數據處理能力，并為報表導出提供源數據。

1.3 測試功能簡介

DBCS900系統目前已經實現了電能表6大測試功能，分別為參數設置與查詢、時區時段與費率切換、校時功能、電量凍結、電量結算、電能計量。下面簡要介紹一下這些功能：

（1）參數設置與查詢：主要指對電能表的基本參數的設置與查詢。

（2）時區時段與費率切換[3]：為配合分時電價政策調整，在某一時刻同時啟用新費率進行計量，電能表內置兩套時區表、兩套日時段表，與之對應的還有兩套時區表切換時間和兩套日時段表切換時間。兩套時區表、兩套日時段表可以任意編程，并可設定兩套時區表、兩套日時段表切換時間，定時在兩套時區表、兩套日時段表之間切換；全年最大可劃分為14個時區， 每套時段表內最多有8 個日時段表，日時段數最大為14個，每個日時段可對應相應費率電價，電價費率可在尖、峰、平、谷四費率間任意切換（目前方案暫定4個費率），時段間隔應不小于15 min， 且應不小于電能表內設定的需量周期。

（3）校時功能：校時功能主要分為普通校時和廣播校時2種，普通校時是指對單表進行校時的功能，廣播校時是指發送廣播命令，對多塊電表同時校時的功能。測試流程為根據測試用例設置校時時間后，立刻讀取電能表時間，核對設置的校時時間與讀取到的電能表時間是否一致。

（4）電量凍結：電量凍結主要指在設定或指定的某一個時間點對電能表電量底度進行記錄，并將該指定時間點的時間及相關參數進行記錄存儲。電量凍結包括：瞬時凍結、定時凍結、兩套時區表切換凍結、兩套時段表切換凍結、整點凍結和日凍結。

（5）電量結算：電量結算指在設定的時間周期內，對表計相關電能量進行電能結算的功能。

（6）電能計量：指計量電能表正向、反向有功電能量和四象限無功電能量，并可以依據相關組合模式字設置組合有功和組合無功電能量的功能。

2 系統關鍵技術

2.1 通信可靠性

DBCS900系統在實際運行過程中需要不斷的處理多種不同類型的設備數據，如何保證這些設備安全、穩定的在程序控制下有序工作，是系統設計的關鍵。經過認真的分析研究，決定采用以下方式：

（1）串口服務器通信：為了保證通信實時性和可靠性，系統沒有采用直接使用串口和設備進行通信，而是采用工業級的16口串口服務器作為通信通道，提高了通信的效率和抗干擾能力。

（2） 數據重發機制： DBCS900系統在與設備通信過程中，為了保證數據傳輸的準確性，增加重發機制來提高抗干擾能力。如果存在在規定的時間內數據交互失敗的情況，程序就會自動進入數據重發流程進行數據重發，如果3次數據重發仍然失敗，則視為本次通信失敗，系統將把失敗記錄存入數據庫中，并繼續進行下一個測試項目進行測試。

（3） 增加通信校驗：通信報文組幀過程中，在規約基本校驗基礎上又增加了CRC校驗模式，進一步增加通信過程中的傳輸可靠性。

（4） 硬件抗干擾措施：系統運行所處的環境及設備對整個系統可靠性都會產生不同程度的影響，為了盡可能達到通信可靠，同時對通信線路（網線、9針串口線）、通信設備（串口服務器、電腦、輔助設備）等進行了各種抗干擾措施。

2.2 測試數據準確性判斷

系統對每一個功能子項的測試數據與基準裝置或者基準數據進行實時比對，并結合實際情況進行誤差校正，以求達到測試結果的準確性。為了盡可能地保證數據的準確性，首先通過第2.1節通信可靠性手段保證召測數據的可靠性和準確性，然后通過準確的解析算法保證解析數據的正確性，然后將解析后的數據與基準設備（如標準表、脈沖計量工裝等）進行比對，進而對測試數據進行判斷并得出結論。針對由多個小項組成功能測試項目，首先對各個子項進行數據比對，各個子項比對結論全部合格后才視為整個大項合格，否則該大項目為不合格。總之由于結論的判斷受多方面影響，系統在做好數據可靠性的同時，通過多種比對算法保證測試結果的準確性。

2.3 測試效率

由于系統測試的通信速率受到限制，目前電能表通信速率一般為1 200 b/s，2 400 b/s，9 600 b/s，通信速度比較低，對整個測試效率影響很大。為了提高測試效率，提高通信速度的方案顯然行不通，只能通過其他方式來提高測試效率。

經過最終的分析研究確定下來2種方式進行測試效率優化，一種方式通過多線程通信方式對多個設備進行并行測試來解決，另一種方式通過增加多個被測試設備，將測試方案分解為多個測試方案并行測試的方式來提高測試效率。目前這2種方式均應用到測試系統中，用戶可結合實際測試情況自由選擇。

3 結 語

DBCS900電能表自動化測試系統經過一年的試運行和持續改進，已成功代替了人工測試，它有效地提高了測試效率和測試準確性，解放了更多的人力資源和時間。隨著公司規模的不斷擴大，產品種類和測試項目的不斷增加，DBCS900電能表自動化系統在測試工作中將扮演越來越重要的角色，同時也面臨著越來越多的不足和問題，等待去繼續研究和完善。

參考文獻

[1] 李曉喆，張曉輝，李祥勝.SQL Server 2000管理及應用系統開發[M].北京：人民郵電出版社，2002.

[2] 劉明亮，陸福敏，朱江淼，等.現代脈沖計量[M].北京：科學出版社，2010.

[3] 萬國，趙珂，熊艷.基于ZigBee的遠程電力抄表數據采集器設計[J].現代電子技術，2012，35（3）：65?67.

[4] 吳少雷.GPRS/CDMA無線數據通信技術應用淺析[J].安徽電力，2006（3）：58?60.

[5] 林紹文.GPRS網絡技術在無線抄表系統中的應用[J].廣西電業，2005（12）：87?89.

[6] 李世軍，賈兆航，何樂生，等.基于GSM的無線抄表系統安全性的設計[J].現代電子技術，2011，34（1）：118?121.