阅读说明：本技术 一种用于多种计量仪表的数据仿真装置 ([db:专利名称-en]) 是由 刘宣 唐悦 卢继哲 阿辽沙·叶 李然 郑国权 窦健 郄爽 任毅 章宏伟 常蕾 于 2019-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于多种计量仪表的数据仿真装置,所述装置包括：上位机系统和虚拟表工装；所述上位机系统用于向所述虚拟表工装发送测试指令；所述虚拟表工装根据接收到的所述测试指令,通过虚拟表发送虚拟计量信号,所述被检设备对所述虚拟表的虚拟计量信号进行计量,获取计量结果,并将所述计量结果发送至上位机系统。([db:摘要-en])

一种用于多种计量仪表的数据仿真装置

技术领域

本发明涉及电子计量技术领域，更具体地，涉及一种用于多种计量仪表的数据仿真装置。

背景技术

随着用电采集系统深化应用的推广，除集中器、采集器、专变采集终端等传统产品设备外，越来越多细分市场的新产品孕育而生，如用于四表集抄的通信接口转换器。中国电科院计量中心承担着对所有用电采集设备产品的检测入网工作，随着新产品的增多，如果仍然依靠在测试过程中搭建实际实验环境，检测任务和工作量会成倍甚至几倍地增加。例如通信接口转换器实验环境是用真实的电能表、水表、燃气表和热力表，再加上使其工作的电流源、电压源及脉冲发生器等设备来搭建实验环境，设备多占地大，接线多，实验环境参数设置复杂等，实验准备环节占用了很大一部分时间，严重影响实验的效率。

因此，需要一种设备，以实现用于多种计量仪表的数据仿真技术。

发明内容

本发明技术方案提供一种用于多种计量仪表的数据仿真装置，以实现如何对多种计量仪表的进行数据仿真的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于多种计量仪表的数据仿真装置，所述装置包括：

上位机系统和虚拟表工装；

所述上位机系统用于向所述虚拟表工装发送测试指令；

所述虚拟表工装根据接收到的所述测试指令，通过虚拟表发送虚拟计量信号，所述被检设备对接收到的所述虚拟计量信号进行计量，获取计量结果，并将所述计量结果发送至上位机系统。

优选地，所述虚拟表工装发送的虚拟计量信号，包括：

水量虚拟计量信号、电量虚拟计量信号、气量虚拟计量信号和热量虚拟计量信号。

优选地，所述虚拟计量信号的模式包括：单步走字模式、周期走字模式和仿真走字模式。

优选地，通过所述虚拟表进行状态量输入，模拟出电能表的开合闸状态；

所述通过所述虚拟表工装对所述被检设备的遥信功能进行测试，其中合闸状态的操作包括按键实时合闸模式和持续合闸模式。

优选地，所述虚拟计量信号为脉冲信号，所述脉冲信号包括5种频率，脉冲输出数量为3档，脉冲信号的脉冲数量范围为2至9999999。

优选地，所述虚拟表工装为32位，对24路RS485、8路MBUS、4路载波以及2路低功耗无线四类通信信道进行排列组合。

优选地，所述虚拟表的类型包括：包括单相电能表、三相三线电能表、三相四线电能表、水表、气表和热力表。

优选地，所述虚拟表的通信协议包括：DL/T645-2007通信协议和DL/T698.45-2017通信协议。

优选地，根据所述虚拟表的类型以及被检设备，设置所述虚拟表的地址，所述地址包括自适应地址和固定地址。

优选地，所述装置还用于对所述虚拟表进行投入或切出。

本发明技术方案提供一种用于多种计量仪表的数据仿真装置，上位机系统和虚拟表工装；上位机系统用于向虚拟表工装发送测试指令；虚拟表工装根据接收到的测试指令，通过虚拟表发送虚拟计量信号，所述虚拟表的虚拟计量信号进行计量，获取计量结果，并将计量结果发送至上位机系统。本发明技术方案提供的一种用于多种计量仪表的数据仿真装置，它将代替人工搭建实验环境、人工调试；全自动调试工装包含上位机系统和虚拟表工装两大部分。上位机通过发送指令控制虚拟表工装的运行，可以快速满足用电信息采集设备的调试和检测。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明优选实施方式的用于多种计量仪表的数据仿真装置结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明优选实施方式的用于多种计量仪表的数据仿真装置结构图。本申请实施方式采用虚拟表装置+上位机系统的方式实现，其中上位机系统包括测试软件和内网服务器，测试软件一方面通过无线公网或以太网测试被检设备各项功能，另一方面通过以太网控制虚拟表运行状态；虚拟表工装包括各种虚拟表计单元，通过其处理器能够快速实现虚拟表计走字、事件等功能。本申请通过上位机系统和虚拟工装配合完成水电气热计量数据采集终端的相关测试。本申请用于模拟水、电、气、热四类表的走字、通信、历史数据、分段费率、事件记录等功能，各类数据设置便捷，可通过键盘、鼠标任意设置，符合日常使用习惯。通信方式包括485、MBUS、电力线载波以及LPRF低功耗无线。如图1所示，本申请提供一种用于多种计量仪表的数据仿真装置，装置包括：

上位机系统和虚拟表工装；

上位机系统用于向虚拟表工装发送测试指令；

虚拟表工装根据接收到的测试指令，通过虚拟表发送虚拟计量信号，被检设备对接虚拟表的的虚拟计量信号进行计量，获取计量结果，并将计量结果发送至上位机系统。

优选地，虚拟表工装发送的虚拟计量信号，包括：

水量虚拟计量信号、电量虚拟计量信号、气量虚拟计量信号和热量虚拟计量信号。

优选地，虚拟计量信号的模式包括：单步走字模式、周期走字模式和仿真走字模式。

优选地，通过虚拟表工装对被检设备进行状态量输入，模拟出电能表的开合闸状态；

通过虚拟表工装对被检设备的遥信功能进行测试，其中合闸状态的操作包括按键实时合闸模式和持续合闸模式。

优选地，虚拟计量信号为脉冲信号，脉冲信号包括5种频率，脉冲输出数量为3档，脉冲信号的脉冲数量范围为2至9999999。

优选地，虚拟表工装为32位，对24路RS485、8路MBUS、4路载波以及2路低功耗无线四类通信信道进行排列组合。

优选地，虚拟表的类型包括：包括单相电能表、三相三线电能表、三相四线电能表、水表、气表和热力表。

优选地，虚拟表的通信协议包括：DL/T645-2007通信协议和DL/T698.45-2017通信协议。

优选地，根据虚拟表的类型以及被检设备，设置虚拟表的地址，地址包括自适应地址和固定地址。

优选地，装置还用于对虚拟表进行投入或切出。

如图1，全自动调试装置包括上位机系统和虚拟表工装两部分。其中上位机系统包括测试软件和内网服务器，测试软件一方面通过无线公网或以太网测试被检设备各项功能，另一方面通过以太网控制虚拟表运行状态；虚拟表工装包括各种虚拟表计单元，通过其处理器能够快速实现虚拟表计走字、事件等功能，同时遵循灵活、易于扩展的设计原则。本申请减少测试接线工作，同时减少测试操作步骤，设备精简(减少了之前测试搭建环境需要的大量实体表计)、减少走表时间(测试效率大幅提升)、表计数据智能化(兼容多种表计类型)，提高测试工作的安全可靠性和自动化程度。

从系统架构框图上能看出，此仿真装置就是将上位机系统、虚拟表工装各自独立设计，它适合多套被检设备快速调试，虚拟表工装亦可单独用于辅助性能检测。

本装置由工控机、控制器、以太网转RS232模组，辅助模块及各类输出模块组成。输出模块包含：按键模块、继电器输出模块、脉冲输出模块、RS232转RS485模块、RS232转从M-Bus模块、单、三相载波模块(接口)、低功耗表计通信单元(接口)；各输出模块采用模块化设计，根据应用及需求的不同可做增减配置；本模拟装置通过工控机软件设置、配置底层设备，能够实现集“水、电、气、热”于一体的虚拟表系统，以满足实验室特定环境下的测试环境搭建需求，能够用来代替实体表，实现免接线或少接线，设备精简化、减少走表时间、表计数据智能化，用以提高测试工作的安全可靠性和自动化程度。

装置具备的主要功能及外观展示如下：

1、通过处理器能够快速实现水、电、气、热虚拟表计的走字，减少走表时间，走字模式可自行设定为单步走字、周期走字和仿真走字三种模式，走字步长、周期均可设定，方便使用。除基本走字功能外，还具备分时段计量、分时费率、时间记录等功能。

2、具备遥信模拟测试功能：通过虚拟表装置进行状态量输入，模拟出电能表的开合闸状态，对被测终端的遥信功能进行测试。其中合闸状态的操作有“按键实时合闸”和“持续合闸”两种模式。

3、具备遥控模拟测试功能：装置背部IO信号输入检测模块能够检测到所接终端的电控模块的状态变化，并能够对终端的电控模块的状态变化进行记录，记录其最近一次的状态变化时间。与测试系统配合，能够判断终端的遥控功能是否正常。

4、具备模拟脉冲输出功能：装置背部IO信号输出模块能够模拟输出脉冲信号，具备计量功能的终端通过对脉冲进行统计与计算，获取到脉冲信号所模拟出的功率和电量。与测试系统配合，可以完成对此类终端的具备计量功能的检测，并判断终端的计量功能是否符合规范要求。脉冲输出信号有5种频率可选，脉冲输出数量3档可选，并允许在2-9999999范围内自定义脉冲数量。

5、32表位虚拟表配置：装置最多可模拟出32表位虚拟表，允许对24路RS485、8路MBUS、4路载波以及2路低功耗无线四类通信信道进行排列组合。在配置功能中，配置项目包括通信信道、波特率(通信速率)、虚拟表类型、表计通信协议、表地址、地址匹配以及表位是否启用。各表位选择通道时，鉴于四类通信信道硬件接口的数量，每种通道的数量不能超过其硬件接口的数量；波特率的设置要与被测试设备相匹配，有1200/2400/4800/9600bps四档位可供选择；虚拟表类型包括单相电能表、三相三线电能表、三相四线电能表、水表、气表和热力表；表计通信协议包括电能表所用的DL/T645-2007、DL/T698.45-2017通信协议和水、气、热表接口转换器所用的CJ/T-188通信协议；表地址的设置可根据所选表类型及被测设备，设置相应的表地址；根据所选通信信道及被测设备的不同，可对各表位设置地址匹配方式，包括自适应地址和固定地址两种选择；以上各项设置完成之后，可以通过设置启用选项，来完成此表位虚拟表的投入或切出。

6、装置在运行过程中，若一段时间没有操作，则会进入轮显界面，将所启用的虚拟表按照表位先后顺序，轮流显示在屏幕上，轮显配置内容包括每屏显示的窗口数量、每屏显示的保持时间以及无操作触发轮显的时间。电能表和其他类型表计的显示内容可自由选择(水、气、热表轮显可选项目相同)。

7、RS485负载能力测试：装置接入被测终端的RS485通信接口，不断改变接入线路的电阻值，直到装置与被测设备之间485通信中断，记录此时接入的电阻值r，通过与电能表485线路标准阻值R进行计算(n块电能表的485接口通过并联的方式接入终端的485通信接口)，得到等效的挂载电能表数量：

8、所有启用的虚拟表均会以表位号及表类型为名称，在其界面提供数据实时查看及修改功能，界面内所有数据均支持手动修改，且装置掉电数据不丢失，保证使用的连续性。

本申请的脉冲菜单：显示和设置脉冲数量、频率及状态。

固定脉冲数的选择与取消：任意界面下按动【脉冲100】、【脉冲1000】、【脉冲2000】中的一个，其按键灯常亮，【当前脉冲个数】显示为已选择的脉冲个数，此时已经选择好了脉冲数量，再次按动此脉冲数按键，可取消此脉冲数选择，同时此按键灯灭；当误按时，只需重新按动正确的脉冲数按键，即可选择到正确的脉冲数。

任意脉冲数的设置(范围2-9999999内的整数)：在【脉冲】菜单界面，左键点击【自定义个数】数据框，通过键盘退格键【backspace】和数字键输入想要的数量，然后按下回车键，自定义脉冲数即设置完成(此时【当前脉冲个数】仍为【无选择】)。

脉冲频率选择(脉冲触发过程中，请勿修改脉冲频率)：鼠标操作：在【脉冲】菜单界面，左键点击【频率选择】后对应的图标，图标颜色变深，即选定此脉冲频率。

按键操作：在【脉冲】菜单界面，按动【确认】键进入频率选择状态，图标闪动的位置即为光标的位置，通过左、右移按键，将光标移动到所需频率对应的图标上，然后按下确认键，频率图标颜色变深，表示此频率设置已经完成。

脉冲开始、停止与计数完毕：脉冲数量和频率设置完毕后，按下【脉冲】按键，其按键灯保持常亮，脉冲开始计数，界面中【脉冲】计数显示倒数计数，【当前工作状态】显示为【正在触发】(若设置了自定义脉冲数，则【当前脉冲个数】会显示【自定义】)；脉冲触发过程中，再次按下

【脉冲】按键，即停止脉冲触发，此时【脉冲】按键和【脉冲数】按键灯熄灭，【脉冲】菜单栏内各状态栏恢复初始显示状态；脉冲计数完毕时，与脉冲停止现象相同。脉冲默认值：频率-2Hz，自定义脉冲数-500。

脉冲例1：固定脉冲数的设置、触发与停止(2000个脉冲，5Hz频率)，在【脉冲】菜单界面，按动【确认】键，移动光标至频率选择的【5】图标处，再次按动【确认】键，选定【5】Hz脉冲频率，此时频率选择【5】图标颜色已经变深，然后按动【脉冲2000】按键，【脉冲2000】按键灯保持常亮，“当前脉冲个数”显示为“脉冲：2000”，再按动【脉冲】键，【脉冲】按键灯保持常亮，脉冲开始触发，“脉冲”计数显示倒数计数，“当前工作状态”显示为“正在触发”。

脉冲触发过程中，按动【脉冲】键，脉冲触发停止，此时【脉冲】按键和【脉冲数】按键灯熄灭，【脉冲】菜单栏内各状态栏恢复初始显示状态。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。