一种电能计量设备可靠性寿命试验自动监测装置及方法与流程

本申请涉及电能计量设备技术领域，尤其涉及一种电能计量设备可靠性寿命试验自动监测装置及方法。

背景技术：

随着技术的发展，电能计量设备的普及率得到了极大提高，电能计量设备作为智能电网建设中的核心组件，它的可靠性直接影响整个系统的运转。可靠性试验是研究失效及其影响效果、为提高试验对象的可靠性或评价其可靠性而进行的各种试验的总称。因此，对电能计量设备进行可靠性试验是十分迫切且有必要的。

目前，电能计量设备可靠性试验常用的方法有加速寿命试验、加速退化试验以及高加速试验等。它们均是在高于正常工作应力的条件下进行的，试验时间由几天到几百天不等，试验数据一般24小时记录一次。其缺点在于会消耗大量人力，且由于24小时才记录一次数据，这会导致产品的真实失效时间不能及时被记录，失效不能得到及时修复，使电能计量设备的可靠性寿命数据存在误差。且在试验完成后，需要人工统计分析失效数据，并对其进行处理，进一步增加人力成本。

技术实现要素：

本申请提供了一种电能计量设备可靠性寿命试验自动监测装置及方法，使得能够实时监测电能计量设备可靠性试验过程、自动记录数据、对失效进行报警、自动分析处理试验后的数据。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种电能计量设备可靠性寿命试验自动监测装置，所述装置包括：

分别与监测终端相连的视频监控模块和数据采集模块；

所述视频监控模块设置于电能计量设备试验箱内，用于实时获取所述电能计量设备的视频数据，并将所述电能计量设备的视频数据传输至监测终端；

所述数据采集模块与电能计量设备相连，用于采集所述电能计量设备试验箱内各电能计量设备的脉冲信号、电信号以及载波信号，并将采集到的信号数据发送至所述监测终端；

所述监测终端用于分析处理来自所述视频监控模块以及所述数据采集模块的数据，并对故障数据进行报警；将所述故障数据按照不同的故障模式进行分类记录，记录所述不同的故障模式在对应的试验应力下的失效率。

可选的，所述视频监控模块包括摄像头以及与摄像头相连的供电模块以及存储模块；

所述摄像头用于获取所述电能计量设备的视频数据；

所述供电模块用于为所述视频监控模块提供稳定的电压；

所述存储模块用于存储所述摄像头采集的视频数据。

可选的，所述获取的视频数据包括铭牌外观、支架外观以及显示屏状态数据。

可选的，还包括gpib接口板，所述gpib接口板分别连接所述视频监控模块以及所述数据采集模块，并通过gpib总线与所述监测终端相连。

可选的，所述数据采集模块包括脉冲信号采集模块、电信号采集模块、载波信号采集模块；

所述脉冲信号采集模块用于采集所述电能计量设备的脉冲信号；

所述电信号采集模块用于采集所述电能计量设备的电信号；

所述载波信号采集模块用于采集所述电能计量设备的载波信号。

可选的，所述数据采集模块还包括串口接头；

所述串口接头与所述电能计量设备的输出端口相连，用于传输所述电能计量设备输出的数据。

可选的，所述监测终端包括数据处理模块、故障分类模块以及报警模块；

所述数据处理模块用于将来自所述视频监控模块以及所述数据数据采集模块的数据进行处理分析，判断是否出现故障数据；

所述故障分类模块用于将所述故障数据按照不同的故障模式进行分类记录，记录所述不同的故障模式在对应的试验应力下的失效率；

所述报警模块用于对所述故障数据对应的所述电能计量设备发出报警信号。所述报警模块用于对所述故障数据对应的所述电能计量设备发出报警信号。

本申请第二方面提供了一种电能计量设备可靠性寿命试验自动监测方法，所述方法包括：

获取电能计量设备试验箱内电能计量设备的视频数据、脉冲信号、电信号以及载

波信号数据；

分析处理获取到的数据，并对故障数据进行报警；将所述故障数据按照不同的故障模式进行分类记录，记录所述不同的故障模式在对应的试验应力下的失效率。

可选的，所述视频数据包括铭牌外观、支架外观以及显示屏状态数据。

可选的，还包括：

对所述故障数据对应的所述电能计量设备发出报警信号。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请中，提供了一种电能计量设备可靠性寿命试验自动监测装置及方法，装置包括分别与监测终端相连的视频监控模块和数据采集模块；视频监控模块设置于电能计量设备试验箱内，用于实时获取电能计量设备的视频数据，并将视频数据传输至监测终端；数据采集模块与电能计量设备相连，用于采集电能计量设备试验箱内各电能计量设备的脉冲信号、电信号以及载波信号，并将采集到的信号数据发送至监测终端；监测终端用于分析处理获取的数据，并对其中的故障数据进行报警；将故障数据按照不同的故障模式进行分类记录，记录不同的故障模式在对应的试验应力下的失效率。

本申请通过设置视频监控模块以及数据采集模块获取电能计量设备的实时运行数据，通过将实时的运行数据与原始的数据进行比对判断电能计量设备是否发生故障，对其中的故障数据进行分类并记录、对失效数据进行报警、对试验后的失效数据进行处理分析，从而节省大量的人力，并提高可靠性试验数据的准确性，对提升电能计量设备的可靠性有积极作用。

附图说明

图1为本申请一种电能计量设备可靠性寿命试验自动监测装置的一个实施例的装置结构图；

图2为本申请一种电能计量设备可靠性寿命试验自动监测装置的另一个实施例的装置结构图；

图3为本申请一种电能计量设备可靠性寿命试验自动监测方法的一个实施例的方法流程图；

图4为本申请一种电能计量设备可靠性寿命试验自动监测方法的另一个实施例的方法流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1为本申请一种电能计量设备可靠性寿命试验自动监测装置的一个实施例的装置结构图，图1中包括：

分别与监测终端101相连的视频监控模块102和数据采集模块103。

视频监控模块102设置于电能计量设备试验箱内，用于实时获取电能计量设备的视频数据，并将视频数据传输至监测终端101。

需要说明的是，视频监控模块102设置于电能计量设备试验箱内，具体的可以设置于可以清晰的看到电能计量设备上铭牌外观、支架外观、显示屏状态信息等外观的位置，用于采集清晰的电能计量设备的外观数据。

在一种具体的实施方式中，视频监控模块102包括摄像头以及与摄像头相连的供电模块以及存储模块；摄像头用于获取电能计量设备的视频数据；供电模块用于为视频监控模块提供稳定的电压；存储模块用于存储摄像头采集的视频数据。

需要说明的是，摄像头可以采用高清摄像头以便于采集到的清晰地电能计量设备的铭牌外观、支架外观、显示屏状态信息等外观数据；供电模块用于为电能计量设备提供稳定的电压，具体的可以连接220v的市电，为摄像头提供稳定的电压；存储模块用于存储摄像头采集的视频数据。

另外，本申请中视频监控模块102设置于电能计量设备试验箱内，并不直接与电能计量设备相连。视频监控模块102可以通过gpib(generalpurposeinterfacebus，通用接口总线)接头与连接监测终端101的gpib接口板相连，从而使得视频监控模块102采集的电能计量设备外观数据传输至监测终端101。

数据采集模块103与电能计量设备相连，用于采集电能计量设备试验箱内各电能计量设备的脉冲信号、电信号以及载波信号，并将采集到的信号数据发送至监测终端101。

需要说明的是，数据采集模块103与电能计量设备试验箱内的电能计量设备电连接，可以用于实时监测电能计量设备的信号波动，包括脉冲信号、电信号以及载波信号，并将采集到的信号实时反馈至监测终端101。

在一种具体的实施方式中，数据采集模块103包括脉冲信号采集模块、电信号采集模块、载波信号采集模块；脉冲信号采集模块用于采集电能计量设备的脉冲信号；电信号采集模块用于采集电能计量设备的电信号；载波信号采集模块用于采集电能计量设备的载波信号。

需要说明的是，数据采集模块103还包括串口接头以及gpib接头，数据采集模块103通过串口接头与电能计量设备试验箱内已编号完毕的电能计量设备的脉冲输出端口、通信端口等所有输出端口相连，从而采集电能计量设备可靠性试验的脉冲信号、电信号以及载波信号；数据采集模块103通过将gpib接头与连接监测终端101的gpib接口板相连，从而将采集到的的脉冲信号、电信号以及载波信号传输至监测终端101。

监测终端101用于分析处理来自所述视频监控模块102以及所述数据采集模块103的数据，并对其中的故障数据进行报警；将故障数据按照不同的故障模式进行分类记录，记录不同的故障模式在对应的试验应力下的失效率。

需要说明的是，监测终端101与视频监控模块102和数据采集模块103相连，将视频监控模块102和数据采集模块103传输来的数据进行分析处理比对，对数据中的故障数据进行报警，并将故障按不同的故障模式进行分类记录，在试验完成后本装置可根据记录数据自动分析各个故障模式在每种试验应力下的失效率，并可对整表失效率进行计算。

在一种具体的实施方式中，监测终端包括数据处理模块、故障分类模块以及报警模块；数据处理模块用于将来自视频监控模块以及数据数据采集模块的数据进行处理分析，判断是否出现故障数据；故障分类模块用于将故障数据按照不同的故障模式进行分类记录，记录不同的故障模式在对应的试验应力下的失效率；报警模块用于对故障数据对应的电能计量设备发出报警信号。

需要说明的是，监测终端包括数据处理模块、故障分类模块以及报警模块。

其中，数据处理模块用于将视频监控模块102传输来的视频数据进行处理分析，将视频监控模块102传递来的多个试验电能计量设备的外观数据与提前录入的正常外观进行图像识别处理，对明显异常数据(如缺划、黑白屏等)进行报警。同时，记录该故障的发生时间、发生该故障的电能计量设备的编号，报警后由人工对异常进行判别，确定其失效种类、失效原因、试验起始时间、所处的试验应力组合并记录。

监测终端101对数据采集模块103传输来的电能计量设备接口的脉冲信号、电信号以及载波信号进行分析处理，将脉冲信号采集模块、电信号采集模块、载波信号采集模块等采集到的数据经过数据处理模块进行处理分析，对电能计量设备的运行状态是否失效进行识别判断，对失效电能计量设备给出报警，记录该异常的发生时间、发生该异常的电能计量设备的编号，报警后由人工对异常进行判别，确定其失效种类、失效原因、试验开始的时间、所处的试验应力组合并记录。其中，故障分类模块用于将故障数据按照不同的故障模式进行分类记录，记录不同的故障模式在对应的试验应力下的失效率。

还需要说明的是，监测终端的试验数据处理方法为：按照gb/t17215.931的试验数据处理方法及公式在数据处理模块内提前编写好程序，对试验中记录的数据进行威布尔分布拟合度检验、加速因子求解、试验数据外推等处理，即可得到各个故障模式在每种试验应力下的失效率和整表的失效率。

在一种具体的实施方式中，本申请的电能计量设备可靠性寿命试验自动监测装置还包括gpib接口板，gpib接口板一端与视频监控模块和数据采集模块的gpib接头相连，另一端总线与监控终端相连，将实时的视频监控信息及采集模块的采集信息传输至监控终端。

本申请通过设置视频监控模块以及数据采集模块获取电能计量设备的实时运行数据，通过将实时的运行数据与原始的数据进行比对判断电能计量设备是否发生故障，对其中的故障数据进行分类并记录、对失效进行报警、对试验后的失效数据进行处理分析，从而节省大量的人力，并提高可靠性试验数据的准确性，对提升电能计量设备可靠性有积极的作用。

本申请还包括一种电能计量设备可靠性寿命试验自动监测装置的一个具体的实施例，可参考图2，具体包括：

在一种实施方式中，以电能计量设备可靠性加速寿命试验为例对本发明进行说明。在确定好加速寿命试验的试验应力组合及试验最小时间后，将电能计量设备205试验样品放入试验箱内，按照本申请图2的结构进行安装连接完成。

开始试验后，本监控装置的监测终端201通过视频监控模块203和数据采集模块204采集的信息在gpib接口板202进行数据汇总，并将汇总的数据在监测终端201的数据处理模块内进行外观分析，包括：液晶、背光显示情况；脉冲灯闪烁情况，包括闪烁频率、脉冲灯亮度；铭牌是否清晰、气泡现象；铅封螺钉是否有生锈等异常；显示屏是否正常显示，是否有缺划、黑白屏、不清晰等现象出现。

每日抄读当前组合有功总电能并记录，记录脉冲计数器脉冲数；抄读当前组合分费率电能，确认组合电能与分费率电能一致；每周抄读所有电能量相关数据，包括结算电量、日冻结、整点冻结数据；抄读负荷记录；事件记录：开盖记录、掉电记录、电源异常记录、负荷开关误动作记录；参数比对；载波通信检查。

在试验过程中，报警模块用于对故障数据进行报警，记录该故障的发生时间、发生该故障的电能计量设备的编号，报警后由人工对故障进行判别，确定其失效种类、失效原因、试验开始的时间、所处的试验应力组合并记录。失效数据记录表格包括的信息为编号、失效发生时间、试验起始时间、失效模式以及失效原因。

失效数据记录表格中的个数与试验应力组合的个数相同且按失效发生时间顺序记录。

故障分类模块用于将故障数据按照不同的故障模式进行分类记录，记录不同的故障模式在对应的试验应力下的失效率。其中，在同一组试验应力组合下，对失效数据记录表格中记录的失效数据按故障模式分类，然后按失效发生的时间顺序进行排序，具体分类的实验数据表包括编号、失效时间、故障前时间、故障模式以及不可靠度估计。需要说明的是，实验数据表中标出的故障模式仅为根据经验得到的故障模式，仅做说明用。

在获得上述记录数据后，数据处理模块会根据预先编写好的程序对数据进行处理，包括威布尔分布拟合度检验、加速因子求解、试验数据外推等，即可得到各个故障模式在每种试验应力下的失效率和整表的失效率。

以上是本申请的装置实施例，本申请还包括一种电能计量设备可靠性寿命试验自动监测方法的一个实施例，如图3所示，具体包括：

301、获取电能计量设备试验箱内电能计量设备的视频数据、脉冲信号、电信号以及载波信号数据。

需要说明的是，视频数据包括电能计量设备的铭牌外观、支架外观以及显示屏状态数据。

302、分析处理获取到的数据，并对故障数据进行报警；将故障数据按照不同的故障模式进行分类记录，记录不同的故障模式在对应的试验应力下的失效率。

需要说明的是，故障数据为获取的数据中，出现的明显与电能计量设备的原始数据偏差较大的数据。

在一种具体的实施方式中，还包括对故障数据对应的电能计量设备发出报警信号。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请还包括一种具体的实施方式，如图4所示，具体为：

开启电能计量设备(本实施例采用智能电表)加速寿命试验时，通过数据采集模块采集载波信号、脉冲信号以及电信号；通过视频监控模块采集智能电表的铭牌外观、显示屏数据、支架外观等数据；通过gpib家口板将数据采集模块以及视频监控模块采集到的数据进行汇总，并将汇总后的数据传输至监控终端；监控终端对数据进行失效判断、对故障进行报警、对故障数据按故障模式分类记录。

本申请中术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。