本實用新型涉及一種抄報系統，尤其涉及一種計量表抄報系統。

背景技術：

發電廠、變電站等電力現場中存在大量的不同類型的電氣設備表計，如常見的氧化鋅避雷器接地電流表、SF6密度表、水壓表、各種流量表等。表計通過監測對應電氣設備的有關參數，反映電氣設備的運行狀態，顯示內部的相關數據，從而幫助判別系統裝置是否處于安全狀態。電氣設備表計所反映的數據能否準確、及時傳達給工作人員，也將直接關系到發電廠、變電站等的安全運行。因此，對電氣設備表計進行定期或實時抄報具有重要意義。

目前，電力現場中多采用傳統的人工抄報方法，需要工作人員定時去巡視記錄和統計現場中各類電氣設備的監測表計的讀數。然而，人工抄報方法存在諸多不足：首先，隨著電力系統規模的不斷增大，電力現場中電氣設備的監測表計數量隨著設備數量的增加而逐漸增多，這種人工抄表的計量方式將極大地增加電力工作人員的工作量；其次，人工抄報中工作人員記錄的數據只是孤立的表計讀數，缺乏對照物，追溯性差，表盤讀數也可能受人員主觀因素影響而出現誤讀、漏讀、誤記等問題；另外，對于某些電氣設備故障發生初期，監測表計的變化幅度不明顯，到故障較為嚴重時，表計讀數會在較短時間內明顯增加，這種情況下，必須在最短時間內將性能變劣的電氣設備退出運行以避免事故發生，而人工抄報的巡視間隔周期相對較長，往往無法及時有效地發現這類電氣故障；除此以外，對于部分處于地下或密閉環境內的設備，其監測表計將隨之處于工作人員不便觀察的位置，人工抄報在這類環境下不僅記錄困難，而且大大增加發生人員意外的可能；而且，所抄的數據還要經過人工輸入才能進入計算機管理系統，降低了現代化管理系統的先進性。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種計量表抄報系統，其能夠實現計量表讀數的智能抄報，從而節約人力物力，同時提高抄報數據的時效性與準確性，實現對計量表讀數的有效監控，進而實現對計量表測量的設備的運行狀態的有效監控。

為了實現上述目的，本實用新型提出了一種計量表抄報系統，其包括：

若干個圖像采集終端，其分布式地對應設置于若干個計量表附近，其中各圖像采集終端均包括圖像傳感器和與圖像傳感器連接的緩存器，所述圖像傳感器采集各計量表的讀數圖像，并將該讀數圖像傳輸給緩存器保存；

若干個無線通信裝置，其分別與各所述圖像采集終端對應連接；

無線中繼路由器，其與所述無線通信裝置無線數據連接，將無線通信裝置傳輸的數據進行打包、封裝和標記；

數據協調器，其與所述無線中繼路由器無線數據連接；

監控裝置，其與數據協調器連接，以接收數據協調器傳輸的數據并對各計量表進行監控。

本實用新型所述的計量表抄報系統可用于計量表讀數的有效監控，進而實現對計量表測量的設備的運行狀態的有效監控。

本實用新型采用分布式分層結構，至上而下包括監控裝置、數據協調器、無線中繼路由器、以及若干個圖像采集終端和與其分別對應連接的若干個無線通信裝置。由于圖像采集終端通常是分布式的安裝在各個電力設備的監測表計處，因此相互之間的空間距離較大，若采用傳統有線傳輸方式則需要在現場布設大量通信線纜，既費時費力，施工過程也可能影響電力現場原有布局，造成安全隱患，因此本實用新型優先采用無線通信方式實現各個組成部分之間的組網與數據通信。

本實用新型通過若干個圖像采集終端采集并以數據形式存儲計量表的讀數圖像，通過若干個無線通信裝置以數據形式無線傳輸所述計量表的讀數圖像，通過無線中繼路由器將無線通信裝置傳輸的數據基于數據所對應的計量表種類進行打包、封裝和標記，通過數據協調器將無線中繼路由器打包、封裝和標記的數據上傳至監控裝置，并通過監控裝置基于接收的數據對各計量表進行監控。所述監控裝置通常是帶監控軟件的工業級計算機。

本實用新型通過對各個組成部分進行組網聯接，可實現設備上電后自動入網、節點地址自動分配、傳輸路徑節點智能選擇、數據傳輸任務排隊協調等功能。

進一步地，本實用新型所述的計量表抄報系統中，所述圖像采集終端還包括照明裝置，其對計量表進行補光照明。

上述方案中，所述圖像采集終端通過其圖像傳感器判斷是否需要補光照明，需要的情況下開啟所述照明裝置對計量表進行補光照明。

進一步地，本實用新型所述的計量表抄報系統中，所述若干個圖像采集終端和若干個無線通信裝置被設置為按照計量表的種類分為N組，其中每一組無線通信裝置與一個所述無線中繼路由器對應連接。

上述方案適用于同一種類的計量表之間的距離不是太大的情況，比如符合Zigbee無線傳輸距離。上述方案的優點是可以直接以圖像采集終端和無線通信裝置所屬的組來識別其傳輸的數據分別對應的計量表的種類，完成對無線通信裝置傳輸的數據的打包、封裝和標記。

進一步地，本實用新型所述的計量表抄報系統中，所述若干個圖像采集終端和若干個無線通信裝置被設置為按照計量表之間的距離分為N個節點，其中每個節點的無線通信裝置與一個所述無線中繼路由器對應連接。

上述方案適用于同一種類的計量表之間的距離比較大的情況，比如超出了Zigbee無線傳輸距離，則采取以相互距離不是太大的一組計量表及其對應的圖像采集終端和無線通信裝置作為一個節點，分為N個節點。

進一步地，本實用新型所述的計量表抄報系統中，各所述無線中繼路由器之間無線數據連接。

上述方案中，無線中繼路由器通過智能選擇傳輸路徑節點將位于各節點的無線通信裝置傳輸的數據基于數據所對應的計量表種類進行打包、封裝和標記。

進一步地，本實用新型所述的計量表抄報系統中，各所述無線中繼路由器中的一部分相互之間無線數據連接，另一部分相互之間有線數據連接。

進一步地，本實用新型所述及上述的計量表抄報系統中，所述無線數據連接為Zigbee無線數據連接。

進一步地，本實用新型所述及上述的計量表抄報系統中，所述無線數據連接為Zigbee數據連接和GPRS數據連接。

上述方案是基于，可根據現場實際情況，對于ZigBee通信方式較難實現的計量表，選用GPRS與ZigBee無線通信相結合的通信方式進行數據傳輸。對于部分特殊場合也可將無線通信與有線通信結合起來應用。

進一步地，本實用新型所述的計量表抄報系統中，還包括報警裝置，其與所述監控裝置連接，以根據監控裝置發送的報警信號發出報警。

上述方案中，所述監控裝置基于其上運行的監控軟件的判斷發出報警信號。

進一步地，本實用新型所述的計量表抄報系統中，所述圖像傳感器為CMOS(互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器。

與人工抄報相比，本實用新型的計量表抄報系統具有以下優點：

(1)極大地減少電力工作人員的工作量；

(2)同一種類的計量表數據打包處理，從而具有對照性、追溯性；

(3)數據完整準確；

(4)及時發現故障；

(5)代替人工進行危險和觀察困難區域的計量表抄報；

(6)不需要人工輸入計算機管理系統，提高了現代化管理系統的先進性。

附圖說明

圖1為本實用新型所述的計量表抄報系統在一種實施方式下的拓撲結構圖。

圖2為本實用新型所述的計量表抄報系統在另一種實施方式下的拓撲結構圖。

圖3為本實用新型所述的計量表抄報系統在一種實施方式下的監控裝置的工作流程圖。

圖4為本實用新型所述的計量表抄報系統在一種實施方式下的圖像采集終端的工作流程圖。

具體實施方式

下面將結合說明書附圖和具體的實施例對本實用新型所述的計量表抄報系統作出進一步的解釋和說明。

圖1示意了本實用新型所述的計量表抄報系統在一種實施方式下的拓撲結構；圖2示意了本實用新型所述的計量表抄報系統在另一種實施方式下的拓撲結構。

如圖1和圖2所示，本實用新型的兩種實施例均包括：若干個圖像采集終端，其分布式地對應設置于若干個計量表附近，其中各圖像采集終端均包括圖像傳感器和與圖像傳感器連接的緩存器，圖像傳感器采集各計量表的讀數圖像，并將該讀數圖像傳輸給緩存器保存；若干個無線通信裝置，其分別與各圖像采集終端對應連接；無線中繼路由器，其與無線通信裝置無線數據連接，將無線通信裝置傳輸的數據進行打包、封裝和標記；數據協調器，其與無線中繼路由器無線數據連接；監控裝置，其與數據協調器連接，以接收數據協調器傳輸的數據并對各計量表進行監控。

上述兩種實施例中，圖像采集終端還包括作為照明裝置的LED閃光燈，其對計量表進行補光照明；計量表的種類包括氧化鋅避雷器監測表計、SF₆密度表計以及壓力監測表計；圖像采集終端采用鋰電池供電，圖像傳感器為CMOS圖像傳感器，緩存器為FIFO緩存，圖像采集終端還包括控制該FIFO緩存進行數據處理的處理器；監控裝置是帶監控軟件的工業級計算機。

如圖1所示，本實用新型的第一種實施例中，同一種類的計量表之間的距離不是太大，可與無線中繼路由器組成Zigbee無線傳輸終端網絡組，因此將若干個圖像采集終端和若干個無線通信裝置設置為按照計量表的種類分為N組，其中每一組無線通信裝置與一個無線中繼路由器對應連接，即將與第1～N類計量表分別對應的圖像采集終端和無線通信裝置設置為第1～N組，該第1～N組分別對應無線中繼路由器1～N，其中無線通信裝置與無線中繼路由器之間通過Zigbee協議傳輸；無線中繼路由器1～N之間以及無線中繼路由器1～N與數據協調器之間通過GPRS進行數據傳輸；數據協調器與監控裝置之間通過RS232進行數據傳輸。該實施例中，無線中繼路由器直接以圖像采集終端和無線通信裝置所屬的組來識別其傳輸的數據分別對應的計量表的種類，完成對無線通信裝置傳輸的數據的打包、封裝和標記。

如圖2所示，本實用新型的第二種實施例中，同一種類的計量表之間的距離比較大，因此不分種類而是直接將距離較近的計量表與無線中繼路由器組成Zigbee無線傳輸終端網絡節點，因此若干個圖像采集終端和若干個無線通信裝置設置為按照計量表之間的距離分為N個節點，其中每個節點的無線通信裝置與一個所述無線中繼路由器對應連接，即將與距離較近的計量表分別對應的圖像采集終端和無線通信裝置設置為節點1～N，該節點1～N分別對應無線中繼路由器1～N，其中無線通信裝置與無線中繼路由器之間通過Zigbee協議傳輸；無線中繼路由器1～N之間以及無線中繼路由器1～N與數據協調器之間通過GPRS進行數據傳輸；數據協調器與監控裝置之間通過RS232進行數據傳輸。該實施例中，無線中繼路由器通過智能選擇傳輸路徑節點將位于各節點的無線通信裝置傳輸的數據基于數據所對應的計量表種類進行打包、封裝和標記。

圖3示意了本實用新型所述的計量表抄報系統在一種實施方式下的監控裝置的工作流程；圖4示意了本實用新型所述的計量表抄報系統在一種實施方式下的圖像采集終端的工作流程。

本實用新型的上述兩種實施例中：

監控裝置和圖像采集終端均通過在其上運行相應的軟件完成相應的工作流程，同時通過對各個組成部分進行組網聯接，實現設備上電后自動入網、節點地址自動分配、傳輸路徑節點智能選擇、數據傳輸任務排隊協調。

監控裝置的工作流程如圖3所示，監控裝置通過人機交互界面接收操作人員對各類表計的巡檢命令，開始巡檢，通過無線網絡向圖像采集終端發送采集命令，收到圖像采集終端返回的圖像數據后，基于打包數據的封裝和標記判斷圖像對應的表計類型，同時自動選擇對應的識別算法讀取表計讀數，并將其記錄并儲存入數據庫中。

圖像采集終端的工作流程如圖4所示，單個圖像采集終端在完成組網后可獨立完成目標計量表的圖像數據采集工作，圖像采集終端在啟動后自動完成組網，在未收到采集命令時，進入待機模式以降低功耗，當收到采集命令后，圖像采集終端開始喚醒，由圖像傳感器判斷是否需要LED閃光燈進行補光，并對目標完成圖像采集任務，將圖像數據存入FIFO緩存中，處理器從FIFO緩存中讀取圖片數據并通過無線網絡上傳至監控裝置；當與監控裝置通信不佳，或者上傳失敗時，圖像數據存在FIFO緩存中，等待收到下次采集命令。

監控裝置采用工業級計算機后作為運行平臺，其上運行的后臺監控軟件是基于Visual Studio2010開發，并基于SQL SEVER 2010建立數據庫開發的操作簡單、功能齊全、人機交互友好的軟件。后臺監控軟件主要功能是處理圖像采集終端采集的圖像數據，實現計量表讀數的智能抄報，并將抄報讀數、診斷結果等數據通過數字、波形、指示燈等形式顯示在人機界面上。在某些實施方式中，還包括報警裝置，其與監控裝置連接，以根據監控裝置發送的報警信號發出報警；當后臺監控軟件判斷某處避雷器監測表計讀數存在異常狀態，則通過報警裝置以聲光方式報警提醒工作人員盡快進行現場故障排查。操作者可通過軟件配置參數，設定系統定時巡檢間隔，也可根據國標相關規定或現場運行要求設置避雷器監測運行參數預警值。后臺監控軟件將包括巡檢時間、抄報讀數、診斷結果等歷次巡檢數據作為歷史數據整理存入數據庫中，用戶可根據讀數類型、測量時間等作為檢索范圍查詢歷史數據。對于超過閾值發出報警的故障情況，將整理并建立故障數據庫，為故障診斷專家系統提供參考依據。用戶可在后臺監控軟件中進行歷史數據、診斷報表等信息打印操作，或以EXCEL電子表格形式導出。

上述故障診斷專家系統屬于后臺監控軟件的一個子系統，用于基于參考相關國家標準及現場運行實際數據建立的分級預警規則進行故障自動診斷。以SF₆密度表為例，該表計是反映SF₆氣體在斷路器密封容器內的密度值。因為SF₆斷路器的絕緣和滅弧性能在很大程度上取決于SF₆氣體的純度和密度，所以對SF₆氣體純度的檢測和密度的監視顯得特別重要。參考GB/T22065——2008《中華人民共和國國家壓力式六氟化硫氣體密度控制器標準》頒布的行業規范，以及現場運行實際參數，建立如表1所示的SF₆氣體密度分級預警規則：

表1 SF₆氣體密度預警規則

評價SF₆氣體密度的主要電氣參數是測量的SF₆氣體密度與設備額定的SF₆密度之比。當密度比高于0.9時，一般認為該設備SF₆氣密性良好，處于正常工作狀態，即視為“綠燈”狀態；當該密度比低于0.9但高于0.8時，我們認為設備可能發生SF₆氣密性劣化，但設備暫時還能正常運行，即處于“黃燈”狀態，此時監測系統通過后臺軟件發出警告，建議工作人員對該設備進行檢測，排除現有故障或潛在故障風險；當密度比低于0.8時，系統認為該設備已發生故障，即處于的“紅燈”狀態，將以聲光報警等方式，提醒工作人員將故障設備盡快退出運行，并及時進行檢修。

本實用新型的上述兩種實施例能夠實現計量表讀數的智能抄報，從而節約人力物力，同時提高抄報數據的時效性與準確性，實現對計量表讀數的有效監控，進而實現對計量表測量的設備的運行狀態的有效監控。

要注意的是，以上列舉的僅為本實用新型的具體實施例，顯然本實用新型不限于以上實施例，隨之有著許多的類似變化。本領域的技術人員如果從本實用新型公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應屬于本實用新型的保護范圍。