新型燃氣表檢定系統的研究

余玉聰，盧其倫，馮文靖

（1.廣州能源檢測研究院，廣東 廣州 511447；2.廈門大學，福建 廈門 361102）

0 序言

燃氣表作為燃氣的計量儀表，對數據的計量承擔著不可替代的作用。燃氣表檢定工作是計量基礎工作的傳統項目，涉及民生計量方面。燃氣表計量準確與否涉及廣大市民的基本權益。

根據《計量法》，用于貿易結算、醫療衛生等方面的列入強檢目錄的工作計量器具，實行強制檢定。未按照規定申請檢定或者檢定不合格的，不得使用。其中，用于民用的膜式燃氣表屬于強制檢定的工作計量器具的目錄范圍。依據國家計量檢定規程《膜式燃氣表（JJG577—2012）》[1]，對于最大流量qmax≤10m3/h且用于貿易結算的燃氣表只作首次強制檢定，限期使用，到期更換。以天然氣為介質的燃氣表使用期限一般不超過10年。以人工燃氣、液化石油氣等為介質的燃氣表使用期限一般不超過6年。現時，國家法定授權的計量檢定機構，需要對每臺送檢的燃氣表都進行檢定，龐大的樣品數量讓計量檢定工作變得非常繁重，傳統的人工計量模式已經無法滿足當前社會快速增長的燃氣表檢定需求。因此，設計一套燃氣表智能檢定系統，高效、準確、全自動化地完成燃氣表的檢定工作，顯得十分迫切。

1 國內檢定工作現狀

目前，國內現有的燃氣表檢定儀器設備一般為音速噴嘴式燃氣表檢定裝置或鐘罩式氣體流量標準裝置[2]。這些裝置都只是對燃氣表的“示值誤差”做檢定，對于其他項目還需要另外的儀器設備配合人工來完成。所以，整個燃氣表的檢定過程均需人工干涉，且使用到多種設備。

依據檢定規程，完成一組燃氣表的檢定工作需要用時大約35～40min。按照一天8h的工作時間計算，一個檢定員在高效的情況下能完成13組燃氣表的檢定量。不同地區和不同城市的燃氣表每年送檢量也不盡相同，但對于沿海發達城市來說，每年需要檢定數十萬臺燃氣表，當地的計量檢定機構則需要配備多臺燃氣表檢定裝置和多名檢定員。由此可見，人力成本和設備成本成為制約計量檢定機構發展的一個重要因素。

2 自動化流水線的設計

新型燃氣表檢定系統運用多種算法和技術。通過神經算法設計機械手運行軌跡，研發出柔性抱夾開箱、智能真空抓取開蓋的多功能機器人；運用區域卷積網絡算法實現動態圖像識別功能，準確、自動地采集燃氣表示值誤差數據；通過設計前置程序、流水線檢測程序和后置程序，實現所有檢測過程相關聯。

檢定燃氣表前的準備工作基本一致，主要包括拆包裝箱、取走箱內保護墊，提表、取走出入口的防塵帽、4h恒溫等。對于這部分工作，可以制定一套前置程序來完成。

在燃氣表檢定中包括外觀、密封性、壓力損失、示值誤差和附加裝置功能檢測5個項目，可以通過自動化流水線模式進行各項檢測。在流水線上可以設置多臺儀器設備，包括燃氣表密封性試驗裝置、音速噴嘴式燃氣表檢定裝置、綜合性能試驗裝置等。通過流水線的模式可以快速、不間斷地檢測燃氣表。

檢定完畢后，在燃氣表上粘貼合格證、蓋上防塵帽、放表進箱、放置保護墊，封箱、碼垛等工作也是日常檢定工作中的規范動作，將制定一套后置程序來完成。

2.1 工藝流程（見圖1）

圖1 自動化流水線工藝流程設計

2.2 前置程序設計

輔助檢定人員把待檢定的成垛燃氣表拆掉外包裝膜和包裝帶后，將每箱燃氣表放到傳輸帶上。箱體通過傳輸帶到達指定位置，結合神經算法和區域卷積網絡算法[3]，第一機器人打開紙箱，并把紙箱內的紙板吸取到放置臺上，然后把燃氣表逐一取出，放置到檢測自動化流水線上，準備一系列的檢測過程[4]。

2.3 流水線檢測設計

在檢測自動化流水線上，擬采用鋼制單倍速鏈條配合工裝板固定燃氣表位置，以完成外觀、密封性、壓力損失、示值誤差及附加裝置功能等檢定項目。首先，第二機器人通過智能柔性真空抓取技術把放置在燃氣表上的防塵帽取走；在外觀檢測過程中，第三機器人通過3D外觀掃描識別技術[5]結合全卷積神經網絡算法檢查燃氣表的外觀情況；在密封性試驗和附加裝置功能檢測中，第四機器人利用柔性真空吸盤技術產生負壓打開電池蓋并上電；在示值誤差檢定中，利用動態圖像識別技術實現燃氣表數據采集[6-10]。最終高效準確地實現全流程自動檢定。

2.4 后置程序設計

當燃氣表檢定完成后，第五機器人在檢定合格的燃氣表上粘貼檢定合格證；由第二機器人把防塵帽蓋回到燃氣表的出入氣孔上；再通過第一機器人把燃氣表逐一放回紙箱內，蓋上紙板，然后通過打包機自動打包，由傳輸帶傳送到指定位置堆疊成垛，完成一套燃氣表檢定全流程，如圖2所示。

圖2 燃氣表工裝板設計

3 結語

綜上所述，應用新系統可節省人工成本，減少人工失誤，大大地提高檢定工作效率和準確度。系統可實現無紙化檢測，使用電子化的原始記錄及證書報告，每年將節約大量的紙張成本。

把高效、準確的燃氣表智能檢定系統復制并推廣到其他檢定機構及生產廠家，將促進行業的創新發展，實現經濟效益和社會價值。