★廣州數(shù)控設(shè)備有限公司張俊昌，江文明，吳成濤

1 背景

燃氣表作為生活中常見的計量設(shè)備，其正常工作和有效精準的檢定關(guān)乎人民群眾利益。在日常檢定時，檢定方式的不合理和不科學極易導致檢定結(jié)果的不準確。隨著燃氣在家庭生活的不斷普及，燃氣表的正常應(yīng)用關(guān)乎人民群眾的生命財產(chǎn)安全。因此通過對燃氣表合理化、科學化的檢定，保證安全使用燃氣具有重要意義。

通過對燃氣表的精準檢定，可以保障燃氣表正常運行以獲得數(shù)據(jù)準確度，避免燃氣企業(yè)與燃氣用戶產(chǎn)生費用分歧和不必要的糾紛，最大程度保障消費者和燃氣企業(yè)的合法權(quán)益。否則，燃氣表精準度不高，亦或?qū)е鲁霈F(xiàn)安全隱患和社會矛盾安全風險，同時對燃氣使用量的統(tǒng)計也會產(chǎn)生不良影響，從而影響國家對于燃氣用量的數(shù)據(jù)分析和調(diào)控，因此對于燃氣表的準確檢定至關(guān)重要。

目前我國在線運行居民燃氣表約有1.5億臺，其中3000-4000萬臺為智能燃氣表，每年由廣州能源檢測研究院檢定的供廣州地區(qū)使用的民用智能燃氣表約40-50萬臺，檢定任務(wù)非常繁重。國家計量檢定規(guī)程JJG577-2012規(guī)定：以天然氣、液化石油氣為介質(zhì)的燃氣表使用期限一般不超過10年、6年，燃氣表強制更換、檢定工作量大。人工參與檢定作業(yè)，靠人眼對比數(shù)據(jù)，必定受到人為因素的影響，穩(wěn)定性、準確性難以一直保證。因此，研發(fā)一種機器人燃氣表智能檢定系統(tǒng)具有重要意義。

綜上所述，在燃氣表檢定作業(yè)領(lǐng)域，采用工業(yè)機器人替代人工作業(yè)是非常迫切的需要。工業(yè)機器人替代人工作業(yè)，不僅大大縮減了作業(yè)人員數(shù)量，且保證了檢定質(zhì)量的穩(wěn)定性及準確性，提高了生產(chǎn)效率，降低了對作業(yè)工人的技術(shù)要求及勞動強度，極大程度保障了作業(yè)人員的安全，不僅降低了用人成本，也解決了缺工或無工可用的困難。

2 案例實施與應(yīng)用

該系統(tǒng)的建設(shè)由供儲料自動循環(huán)系統(tǒng)、機器人自動化系統(tǒng)、工業(yè)自動化燃氣表智能檢定系統(tǒng)和實驗總控及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)四大部分組成。根據(jù)檢定規(guī)程，該系統(tǒng)可以對燃氣表的外觀、密封性、壓力損失、示值誤差以及附加裝置功能等要素進行檢測。從樣品送檢、碼垛拆箱、取表去帽、規(guī)程檢定、原始記錄、出具證書、打印張貼燃氣表合格標識、打包封箱、打印張貼箱體新標簽、碼垛纏膜等工作流程全部自動完成。該系統(tǒng)建設(shè)共投資五百萬，歷時10個月完成相應(yīng)設(shè)計、制造、裝調(diào)，一次性通過了專家組對該項目的驗收并投入使用。

采用工業(yè)機器人配套視覺技術(shù)、智能物流技術(shù)、傳感技術(shù)、實時監(jiān)控檢測技術(shù)等，采用音速噴嘴標準流量計比較法原理進行燃氣表檢定，很好地滿足了該系統(tǒng)所需的相應(yīng)功能性要求。在滿足對不同生產(chǎn)廠家的燃氣表進行檢定的前提下，系統(tǒng)突出智能無人檢定、自動化程度高、準確度高，范圍度寬等優(yōu)點。

該系統(tǒng)投入使用后，縮減了16名作業(yè)人員，節(jié)約了勞動力，檢測結(jié)果一致性更高，不再受人為主觀因素的影響。

自動線可以自動記錄日期、班次、操作者、表向、表型、初校、復校、密封性檢測的所有數(shù)據(jù)。并可查詢每道工序的工作時間、產(chǎn)量、合格率等數(shù)據(jù)。可以連接看板，可圖形化顯示統(tǒng)計數(shù)據(jù)；測試軟件在不同流量點的信號當量可分段設(shè)置。

圖1 整體項目布局示意圖

3 關(guān)鍵技術(shù)

機器人燃氣表智能檢定系統(tǒng)集機械設(shè)計與制造、圖像處理及分析、智能控制、物流管理等先進技術(shù)于一體，圍繞燃氣表檢定系統(tǒng)的信息化、智能化、無人化需求擬解決的關(guān)鍵技術(shù)如下：

（1）基于機器視覺技術(shù)，取代燃氣表計量檢定中的人工判斷工作，對燃氣表銘牌或表體上的制造商名稱（商標）、制造計量器具許可證標志和編號等品牌資質(zhì)，產(chǎn)品名稱、型號規(guī)格、出廠編號、制造年月等產(chǎn)品，準確度等級、流量范圍、最大工作壓力、回轉(zhuǎn)體積、適用環(huán)境溫度范圍、氣體流向箭頭或文字等技術(shù)指標信息，并判斷機械封印完整、指示裝置合規(guī)（計數(shù)器末位數(shù)碼體積、累積流量等）、附加裝置齊全，實現(xiàn)燃氣表外觀質(zhì)量與測量特性分析評價；

（2）基于智能控制技術(shù)，實現(xiàn)燃氣表的多規(guī)格、多工位智能調(diào)度，進行外觀、密封性、壓力損失、示值誤差、附加裝置功能檢測等5項檢測項目。相比于傳統(tǒng)的人工調(diào)度方式，本系統(tǒng)具有易于管理、生產(chǎn)效率高、安全性可靠且經(jīng)濟效益顯著等特點，可以在高危環(huán)境下實現(xiàn)全天候作業(yè)；

（3）基于物流管理技術(shù)，針對運輸整垛物料、運輸整箱物料、開箱封箱、打碼貼標過程實行智能化管理，實現(xiàn)物流過程中運輸、存儲、包裝、裝卸等環(huán)節(jié)的一體化和智能物流系統(tǒng)的層次化。如采用音速噴嘴標準流量計配套智能物流系統(tǒng)進行燃氣表檢定。依據(jù)有關(guān)的國家檢定規(guī)程，該檢定系統(tǒng)可對G1.6、G2.5和G4的民用膜式燃氣表進行首次檢定和周期檢定。

4 創(chuàng)新與指標實現(xiàn)

（1）該系統(tǒng)的創(chuàng)新如下:

· 研制我國第一套燃氣表智能檢定系統(tǒng)，實現(xiàn)多規(guī)格燃氣表的全流程自動化檢定；

· 基于視覺技術(shù)實現(xiàn)了燃氣表外觀缺陷和信息數(shù)據(jù)在線識別；

· 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)自動生成檢定證書，實現(xiàn)燃氣表生命周期跟蹤。

該系統(tǒng)達到的技術(shù)指標：

· 機器人燃氣表智慧檢定系統(tǒng)不確定度優(yōu)于0.5%；

· 機器人燃氣表智慧檢定系統(tǒng)不合格產(chǎn)品發(fā)現(xiàn)率不低于99.99%；·動態(tài)圖像識別功能正確率不低于99.99%；

· 機器人“取帽蓋帽”功能正確率不低于99.99%。該系統(tǒng)達到的經(jīng)濟指標：

· 為企業(yè)減負約1600萬元的檢定費用；

· 實現(xiàn)了使用節(jié)能低碳環(huán)保的無紙化電子記錄；

· 降低人力成本，每年可節(jié)約近160萬元；

· 該系統(tǒng)建設(shè)共投資500萬元，歷時10個月完成相應(yīng)設(shè)計、制造、裝調(diào)，一次性通過了專家組對該項目的驗收并投入使用。

圖2 項目現(xiàn)場使用實圖

5 成效與未來前景

機器人燃氣表智能檢定系統(tǒng)在廣州能源檢測研究院已通過相關(guān)專家組的驗收，同時憑借其檢測穩(wěn)定可靠、連續(xù)作業(yè)、自動化程度較高的特性，得到用戶和相關(guān)業(yè)內(nèi)人士的一致好評，具有良好的應(yīng)用前景：

（1）檢定效率提高12倍，高效完成每年燃氣表送檢量，企業(yè)減負約1600萬元。傳統(tǒng)燃氣表檢定裝置受人為工作時間和效率的影響，平均每年僅能完成業(yè)務(wù)量約400萬元，難以完成每年企業(yè)的燃氣表送檢量。本系統(tǒng)應(yīng)用后可實現(xiàn)7×24小時全天候作業(yè)，效率是傳統(tǒng)方式的12倍，可以完全解決每年企業(yè)燃氣表送檢量。按照廣州市的燃氣表百萬改造計劃，廣州每年燃氣表新安裝和更換量超過40萬只。雖然家用燃氣表被列入強制檢定的工作計量器具目錄范圍內(nèi)，屬于行政事業(yè)性收費免征，但按照原來每個燃氣表38元的檢定效益計算，預計每年能為企業(yè)減少1600萬元的強制檢定費用負擔。

（2）節(jié)約證書用紙，減少材料成本約60萬元。燃氣表智慧計量檢定系統(tǒng)建成后，通過互聯(lián)網(wǎng)把檢定數(shù)據(jù)同步到證書系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)原始記錄和檢定證書電子化，免除打印紙質(zhì)版記錄。按照每份原始記錄及證書報告紙質(zhì)成本共1.0元，每年檢定40萬個燃氣表計算，每年可以節(jié)約成本為40萬元。還有每年打印用的碳粉以及打印機損耗維護成本10萬元，每年在紙質(zhì)記錄和證書報告可節(jié)省開支50萬元；在紙張節(jié)約方面，按每份報告2頁紙，每張紙重100g，則每年可減少80噸紙的消耗量。

機器人燃氣表智能檢定系統(tǒng)未來可面向燃氣表的生產(chǎn)廠家及各地的檢測機構(gòu)推廣應(yīng)用。該系統(tǒng)既有利于豐富各地市場監(jiān)管系統(tǒng)內(nèi)對計量檢定系統(tǒng)智慧化、無人化方面的研究，也有助于完善國家計量基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，強化工業(yè)基礎(chǔ)。

 摘自《自動化博覽》2022年11月刊