研发时间同步装置自动测试系统

研发时间同步装置自动测试系统xx院电网技术中心“领航”QC小组小组概况xx院电网中心“领航”QC小组成立于2022年2月，小组由1名正高级工程师，5名高级工程师，3名中级工程师和1名助理工程师组成，组织结构合理、专业技术能力强，以下为小组成员的基本概况，如表1所示。表1QC小组概况小组名称国网xx电科院电网技术中心“领航”QC小组活动课题名称研发时间同步装置自动测试系统注册时间2022年3月课题类型创新型活动次数10出勤率98%小组成员姓名性别学历职务组内分工xx男硕士组长活动总体策划、活动组织、报告编制xx男硕士副组长课题设计、活动组织、全程技术指导xx男硕士督导技术分析与论证、管理支持xx男硕士组员需求分析、活动支持xx男硕士组员制定对策、成果应用xx男硕士组员对策实施、数据整理xx男硕士组员对策实施、数据整理xx男硕士组员整体调试、标准化xx女硕士组员数据调查、效果分析xx男硕士组员技术支持、效果分析小组获奖情况无。研发时间同步装置自动测试系统xx院电网技术中心“领航”QC小组一、选择课题课题背景时间同步系统是保障电力系统安全、稳定运行的重要组成部分，是满足系统调度、计量需求，精确分析故障的关键环节。时间同步系统有多种组合方式，其典型形式有单主钟和双主钟方式两种，一般各级调度机构、110kV及以上变电站以及大型发电厂均以采用双主钟方式为宜，以提高时间同步系统的冗余度，单主钟和双主钟的组成结构分别如图1、2所示。图1单主钟时间同步系统的组成图2双主钟时间同步系统的组成时间同步装置是为电力系统提供时间同步信号的主要来源。《电力系统的时间同步系统第1部分：技术规范》（DL/T1100.12018）对时间同步装置输出信号提出了若干项技术性要求，是否满足这些指标需要通过测试的方式一一进行验证。而现有的测试方式，普遍是在时间同步装置投运前逐个对其进行现场测试。需求分析电网安全稳定运行需求对时间同步装置进行现场测试需要将被测装置退出运行，这将导致时间同步系统冗余度降低，对故障分析、电能计量等产生不良影响，极端情况下可能会导致保护拒动等情况发生，严重影响电力系统的安全稳定运行。变电站运维单位效率提升需求根据相关规范要求，对时间同步装置输出信号进行测试将耗时12h以上。变电站运维单位负责站点多、涉及范围广，如果全部时间同步装置的性能均以现场测试方式进行验证，将耗费大量的人力、物力、财力，测试效率低下问题亟待解决。技术需要目前市场尚无针对时间同步装置的集成化测试设备，普遍的测试方式受测试人员、测试环境的影响，难以保持长时间的规范性、一致性，对测试结果容易造成不确定影响，急需一种规范化、易复制的测试模式。查询借鉴小组成员通过网上查询、现场走访、市场调研等多种途径向现有的理论、方法及工具进行技术借鉴，具体如表2所示。表2可借鉴成果分析表名称来源内容借鉴点《\t"/kns8/defaultresult/_blank"下一代自动测试系统体系结构与关键技术》中国知网现有通用自动测试系统虽然能够覆盖多种被测对象的测试需求，但受测试接口容量和测试软件运行模式的限制，不能同时对多台UUT(被测对象)进行测试。为提高测试吞吐量，在自动测试平台上实行并行测试非常必要。借鉴“并行测试”设计思路。《手机PCB板电流的自动测试系统及方法》专利PC机通过USB控制器以及USB端口与测试治具通信连接；外部电源分别与PC机及测试治具电连接。本发明实现测试流程完全自动化，提高测试效率。借鉴“通过专用主机控制测试模块对被测设备进行测试”系统架构。三相电能表检定装置检测设备PC机校验可按规程要求设定影响量试验方案，分别完成频率影响、电压影响、电压短时中断影响，电压逐渐变化影响等试验。借鉴“通过PC主机设定试验方案实现全流程自动测试”测试方案。确定课题名称创新构想小组通过整合借鉴方案并结合xx南网110kV及以上电压等级变电站一般配备两台时间同步装置的实际情况，提出一种时间同步装置自动测试系统构想：若一个测试系统能够同时对两台待测装置实现并行测试和状态感知，只经一次接线就可一键式完成全部预设的测试项目，同时在控制界面中可根据需要对测试项目进行自定义设置，还能对测试结果进行自动分析并出具报告，这样便能实现对时间同步装置的批量化、自动化测试。课题确认根据上述需求分析和广泛借鉴，小组成员最终确定本次活动课题为：研发时间同步装置自动测试系统。二、设定目标及目标可行性论证目标设定研发一种时间同步装置自动测试系统，能够同时对两台时间同步装置进行自动化测试，较人工测试方式将两台时间同步装置测试周期缩短一半以上。目标可行性论证为了确保课题目标可行，小组分别从理论、模拟实验和技术资金保障三方面进行论证。理论论证根据实际测试经验和行标要求，小组成员对时间同步装置测试项目进行了统计，如表3所示。表3时间同步装置测试项目接口类型信号类型光纤RS-485静态空接点RS-232以太网PPS/PPM/PPH③串口时间报文④B码①②NTP/PTP⑤测试项目守时精度⑥从表3中选出6项测试内容作为分析对象，假设以人工操作方式进行测试，对每项测试耗时分别进行估计，估计结果如表4所示。表4人工操作时测试项目耗时估计结果分析对象计时类型①②③④⑤⑥小计标准测试时间3min3min3min3min3min12h12h15min人员操作时间2min2min2min2min2min2min12min人员审核时间2min2min2min2min2min2min12min小计7min7min7min7min7min12h4min12h39min注：标准测试时间：根据行标要求，对装置进行测试所需时长。人员操作时间：测试人员对设备进行拆接线、参数设定等所需时长。人员审核时间：测试人员对测试结果进行判定、记录和存储等所需时长。通过开发时间同步装置自动测试系统，如果能够同时测试两台装置，其耗时估计如表5所示。表5自动测试时项目耗时估计结果分析对象计时类型①②③④⑤⑥小计标准测试时间3min3min3min3min3min12h12h15min人员操作时间4min4min人员审核时间4min4min合计—12h23min根据表4，在人工操作方式下对1台时间同步装置进行测试需要12h39min，若要测试2台装置，为简化计算，则认为其耗时是单台的2倍，即12h39min*2=25h18min。结合表5数据，同样是测试两台时间同步装置，自动测试与人工测试耗时之比为：(12*60+23)/(25*60+18)≈0.489，即自动测试周期缩短到不足人工测试周期的1/2。理论证明课题目标可行。模拟实验论证小组准备时间同步装置和测试设备各2台，根据理论论证方案分别进行人工测试和自动测试模拟实验。在相同环境下分别进行7次试验，每次操作和审核由固定成员轮流执行，模拟实验结果如图3所示。图3模拟实验耗时结果对每次模拟实验结果进行效率对比，结果如表6所示。表6模拟实验结果效率对比组次第1次第2次第3次第4次第5次第6次第7次平均Z/R48.71%48.73%48.73%48.76%48.78%48.73%48.78%48.76%注：Z/R为自动测试耗时对人工测试耗时的占比。由表6可知，自动测试耗时与人工测试耗时之比最高仅为48.78%，证明课题目标可行。技术和资金支持保障单位在技术和物资上给予小组大力支持，依托电网自动化实验室开展活动，小组得以利用良好的开发环境和完备的设施。同时，小组吸纳单位技术骨干作为活动全程指导人员，该骨干具有大量自动化、智能化试验仪器与设备的开发经验，小组推进活动有迹可循。另外，单位提供了数万元青年创新基金，帮助小组顺利开展活动。三、提出方案并确定最佳方案提出总体方案小组基于创新借鉴原理提取设计思路，运用头脑风暴法，经充分讨论后形成总体方案，如表7所示。表7总体方案表方案方案描述方案设计草图设计思路时间同步装置实验室自动测试系统自动测试管理系统通过与测试模块通讯，可接收其测试数据并实时显示、分析，也可下发测试方案及其它指令，测试模块收到指令后作出反馈并完成测试。开发自动测试管理系统并布置于测试专用主机，将其通过合适的通讯方案连接自动测试平台，实现与测试模块的交互，并通过控制测试模块实现对时间同步装置的并行式自动化测试。方案分析方案分解为满足课题需求，小组成员对需求进行分解，共分解出1项核心需求和5项隐含需求，如表8所示。表8方案分解表需求需求分析实现方法实现模块实现在实验室环境下对时间同步装置的自动化、标准化测试，将时间同步装置测试效率提升一倍以上核心需求：实验室环境下自动化测试，测试效率提升一倍以上借鉴三相电能表检定装置：设计专用测试主机进行自动化控制主机模块借鉴三相电能表检定装置：实现可视化界面和测试方案编辑人机交互模块借鉴论文：通过规定统一的网络通信协议实现对测试单元的并行控制数据传输模块隐含需求1：供电可靠借鉴专利：电源稳定可靠，可支持测试全过程稳定供电供电模块隐含需求2：测试环境稳定借鉴三相电能表检定装置：由监测设备实现对测试环境各项数据的监测环境监测模块隐含需求3：自动识别待测设备借鉴专利：通过识别待测设备特征实现设备识别模块隐含需求4：测试过程清晰可控借鉴三相电能表检定装置：基于专用系统对待测设备进行管理过程管理模块隐含需求5：测试结果准确借鉴三相电能表检定装置：使用合格的测试模块对待测装置进行测试测试模块通过方案分解，小组提出了具体的方案，由主机模块、人机交互模块、数据传输模块、供电模块、环境监测模块、设备识别模块、过程管理模块和测试模块共计八个模块共同实现，总体方案分解架构如图4所示。图4总体方案分解架构需求量化依据DL/T1100.12018《电力系统的时间同步系统第1部分：技术规范》及借鉴现有技术相关要求，将关键质量量化如表9所示。表9关键要素量化表模块关键质量要素技术规范及要求主机模块硬件性能CPU主频≥2.8GHz，RAM≥8GB，ROM≥512GB，网口数量≥1经济性费用小于5000元灵活性设备部件小于3件人机交互模块处理速度处理时间小于10ms仿真正确率仿真正确率100%数据传输模块传输速率传输速率≥100MB/s数据传输可靠性丢包率小于10E-3供电模块供电稳定程度输出电压允许波动范围小于±5%供电时间连续正常工作不小于24小时环境监测模块环境采集精度温度误差≤0.1℃，湿度误差≤3%RH，压力误差小于±0.2kPa@25℃101kPa环境采集频率采集频率≥2次/min设备识别模块识别准确率识别准确率100%识别速度识别时间小于1s过程管理模块性能内核≥2个，主频≥1GHz，缓存容量≥2MB功耗核心板功耗小于5W测试模块研发周期研发周期小于3个月经济性研发费用低于5万元通过小组分析，整理出时间同步装置自动测试系统的备选方案，如图5所示。图5备选方案分解确定最佳方案主机模块待选方案采用台式机采用笔记本电脑采用专用测试笔记本选择依据1.CPU主频≥3.2GHz，RAM≥8GB，ROM≥512GB，网口数量≥1；2.费用小于5000元；3.设备部件小于3件方案对比硬件性能满足需求；费用高于5000元；必要的设备部件包括主机、显示屏、鼠标、键盘共4件，大于3件。硬件性能满足需求；费用低于5000元；必要的设备部件包括本体、鼠标共2件，小于3件。多数专用测试笔记本RAM为6G，不满足硬件性能需求；费用高于5000元；必要的设备部件包括本体、鼠标共2件，小于3件。结论不采用采用不采用人机交互模块待选方案采用Linux系统采用Windows系统采用Android系统选择依据处理时间小于10ms；仿真正确率100%试验设计小组成员分别用Linux、Windows和Android语言编译了一段简单的输入-判断-输出程序，并进行了50次仿真，每次模拟传输发送1000个长度为32字节的数据包，统计输出结果，计算软件仿真正确率，统计平均耗时。试验结果平均每次接收1000，平均丢包0，丢包率0%。平均耗时2.9秒。平均每次接收998.5，平均丢包1.5，丢包率0.15%。平均耗时2.7秒。平均每次接收995.3，平均丢包4.7，丢包率0.47%。平均耗时3.2秒。结论采用不采用不采用数据传输模块待选方案光纤通信蓝牙传输串口通讯设计依据1.传输速率≥100Mbps；2.丢包率小于10E-3试验设计小组成员准备两台笔记本电脑，分别用光纤、蓝牙和串口通讯方式对同一段信息进行传输，每次模拟传输发送1000个长度为32字节的数据包，统计输出结果，计算传输丢包率，统计传输速率。试验结果传输速率1000Mbps；平均每次接收1000，丢失0，丢包率0%。传输速率24Mbps；平均每次接收991.3，丢失8.7，丢包率0.87%。传输速率80Mbps；平均每次接收999.1，丢失0.9，丢包率0.09%。结论采用不采用不采用供电模块待选方案采用直流电池采用交直流转换电源选择依据1.输出电压允许波动范围±5%；2.连续工作时间不少于24小时。试验分析以12V铅酸蓄电池为例，市场上常见电池容量为24AH，测试装置正常工作电压为220VDC，单台正常工作电流约0.65A。测试时需要用20个蓄电池串联供电，计算电池可使用时间为24/(0.65*2)=18.5h，不满足连续工作24小时的方案目标。同时，小组针对20台蓄电池串联时的输出电压随放电时间的变化情况进行统计，发现蓄电池输出电压随放电时间的增加而降低，电压偏差为：不满足电压波动范围小于±5%的要求。电源类型为接入220V交流市电，交直流转换模块可根据调节无级输出0~300V直流电，免维护。小组对交直流转换模块输出220V直流电时的输出电压随放电时间的变化情况进行统计，发现交直流转换模块输出电压随放电时间的变化而小幅波动，电压偏差为：满足电压波动范围小于±5%的要求。且满足连续工作24小时的要求。结论不采用采用环境监测模块待选方案采用环境监测传感器采用温湿度压力表计选择依据1.温度误差不大于±0.3℃，湿度误差不大于±1%RH，压力误差不大于±0.15kPa；2.采集频率≥1次/min。方案对比市场常见的环境监测传感器温度精准度为±0.2℃，湿度精准度为±1%RH@60%RH25℃，压力精准度为0.1kPa@25℃101kPa，满足对温度误差、湿度误差及压力误差的要求。环境监测传感器可通过以太网将监测数据实时传输至服务器，传输频率一般为2次/min，满足对采集频率的要求。市场常见的温湿度压力表计温度精准度为±0.3℃，湿度精准度为±5%RH@60%RH25℃，压力精准度为0.3kPa@25℃101kPa，不满足对湿度误差及压力误差的要求。使用温湿度压力表计需要人工记录数据，在12h以上的测试过程中保持每分钟1次的记录频率，较为困难，不满足对采集频率的要求。结论采用不采用设备识别模块待选方案图像识别MMS识别选择依据1.识别准确率100%；2.识别时间小于1s试验设计不同厂家生产的时间同步装置采用统一的4U标准尺寸，具体尺寸为482.6*177*290mm。各厂家会在装置正面特定位置添加特有标志，以示装置所属厂家及型号。小组成员收集11个型号的时间同步装置，共涉及7各厂家，在为每台装置拍摄正面照10张后，运用卷积神经网络图像识别技术，以拍摄的110张照片为样本对图像识别算法进行10000次训练。随后为11台装置分别拍摄新照片，使用算法对新照片进行识别300次，统计识别准确率及识别时间。MMS是由ISOTC184/SC5开发维护的网络环境下计算机或智能电子设备之间交换实时数与监控信息的一套通信协议，该协议使各个智能电子设备的通信行为规范化。小组成员采用MMS通信协议获取不同时间同步装置的信息模型，通过模型信息解析提取各时间同步装置的型号、名称、生产厂家等信息，并建立对应的信息数据库。随后，将11台时间同步装置分别连接主机进行识别，共重复300次，每台装置重复不少于25次，统计识别准确率及识别时间。试验结果正确识别次数289次，识别准确率96.3%，平均每次识别时间0.012s。正确识别次数300次，识别准确率100%，平均识别时间0.387s。结论不采用采用过程管理模块待选方案ARM架构X86架构选择依据1.内核≥2个，主频≥1GHz，缓存容量≥2MB；2.核心板功耗小于5W方案对比以i.mx6Quad核心板为例，其具有四个\t"/item/i.mx6x%E6%A0%B8%E5%BF%83%E6%9D%BF/_blank"内核，运行频率达1.2GHz，带有1MB\t"/item/i.mx6x%E6%A0%B8%E5%BF%83%E6%9D%BF/_blank"L2缓存，满足性能需求。核心板功耗2.425W，满足功耗需求。以研祥EC9-1501-ZX核心板为例，其具有2个内核，运行频率达到1.67GHz，带有2MBL2缓存，满足性能需求。核心板功耗7.0W，不满足功耗需求。结论采用不采用测试模块待选方案基于现有测试模块开发研发新型测试模块选择依据1.研发周期小于3个月；2.研发费用低于5万元方案对比基于现有测试模块开发可很大程度地缩短开发周期，在现有测试模块的基础上研究与过程管理模块的通信方法，经过过程管理模块实现向上层设备传输测试数据。小组成员通过查阅资料，预计开发时间2周，测试2周，送检1个月，总计约2个月，满足研发周期需求。开发过程大部分材料可利用现有测试模块，另外只需购买少量材料供研发试验使用，预计0.2万元，设备检测费2.3万元，总计2.5万元，满足研发费用要求。研发新型测试模块需要从功能架构、通讯模型、硬件结构、操作界面等多方面重新设计，小组成员通过调查咨询，预计开发时间6个月，测试2个月，送检1个月，总计9个月，不满足研发周期需求。开发过程需要购买核心板、内存芯片、原子钟等原材料，预计6万元，设备检测费2.3万元，总计8.3万元，不满足研发费用要求。结论采用不采用根据对备选方案的比对和选择，小组成员确定了课题最佳方案，如图6所示。图6最佳方案四、制定对策根据细化后的最佳方案，基于5W1H原则，制定了详细对策执行与责任认定，如表10所示。表10对策执行表序号对策目标措施地点负责人时间1主机模块的选择与评价1.选取满足费用要求内硬件配置相对最高的主机；2.能够满足在Linux环境下编译、运行程序的要求。1.调研市场上主流厂商满足需求的笔记本电脑，统计其型号参数、价格等信息；2.购置满足费用要求的硬件配置最高的笔记本电脑；3.编写一段简单指令测试主机能够正常运行。办公室/信息技术中心xx2022.05.05-2022.05.122基于Linux的人机交互系统的开发与测试能够实现对待测装置入库、识别、测试项目编辑、测试、数据显示、数据分析、出具报告及出库8个流程的自动管控。1.明确具体需求，制定操作流程图，编写程序代码；2.软件测试，验证是否满足目标。电网自动化实验室xx2022.05.13-2022.06.123光纤通信模块的选择与评价能够满足100Mbps数据传输速率，运行稳定且价格较低。1.比对相关品牌型号的路由器的数据传输速率、长时间运行效果，选择能够满足需求且价格较低者；2.效果检查，测试数据传输速率满足要求。电网自动化实验室xx2022.06.13-2022.06.174交直流转换装置的选择与评价1.输出电压允许波动范围±5%；2.连续工作时间不少于24小时。1.设计电源回路，购置交直流转换电源进行电源回路的组装；2.测试输出电压在允许波动范围内，测试交直流转换电源连续工作时间满足要求。智能二次设备实验室xx2022.06.18-2022.06.235环境监测传感器的选择与评价1.温度误差不大于±0.3℃，湿度误差不大于±1%RH，压力误差不大于±0.15kPa；2.传感器与主机通讯延时不大于10ms，采样率不小于1次/min。1.比对相关品牌型号的环境监测传感器精度、通讯方式，选择能够满足需求且价格较低者；2.组装环境监测模块，测试环境监测误差在允许范围内且采样率满足要求。电网自动化实验室xx2022.06.24-2022.06.306MMS识别功能的实现识别准确率100%。1.明确功能需求，设计程序流程图，编写程序代码；2.测试验证模块识别准确率达到100%。办公室xx2022.07.01-2022.07.087基于ARM架构的测试管理系统开发1.能够与人机交互系统稳定通讯；2.实现对测试模块的自动控制。1.设计硬件架构及功能架构，确定实现功能所需要的各部件数量；2.购置相应原材料进行研制；3.测试验证满足稳定通讯和自动控制要求。电网自动化实验室xx2022.07.09-2022.07.198基于现有测试模块开发1.能够与测试管理系统稳定通讯；2.测试精度满足标准要求。1.对现有测试模块统计进行拆改，保留可利用部分，统计需要用到的元件、通讯方式；2.购置相应原材料进行研制；3.测试验证满足通讯和测试进度要求。电网自动化实验室xx2022.07.20-2022.07.319装置整体调试，部署测试功能实现率100%1.装置整体组装；2.测试装置各项功能，功能实现率100%。电网自动化实验室xx2022.08.01-2022.08.30五、对策实施根据对策表安排，小组分工明确，对照对策目标，制定措施，逐项实施并验证效果。对策1：主机模块的选择与评价目标要求（1）选取满足费用要求内硬件配置相对最高、外部接口最丰富的主机；（2）能够满足在Linux环境下编译、运行程序的要求。实施过程小组成员调研市场上主流厂商满足需求的笔记本电脑共计5台，统计其型号参数、价格等信息，整理如表11所示。表11主机模块信息统计参数信息某产品A某产品B某产品C某产品D某产品E硬件配置R5-5625U，8G+256Gi5-12500H，8G+512GR7-5800H，8G+512Gi5-1240P，16G+512GR7-5800H，16G+512外部接口网口*1+USB*1+typeC*2网口*1+USB*1+typeC*2网口*1+typeC*2网口*1+USB*2+typeC*1网口*1+USB*2+typeC*2运行系统WindowsWindowsWindowsWindowsWindows相对费用次低最低居中最高次高根据调研结果，小组成员经讨论认为产品E的硬件及接口配置能够满足目标需求，同时相对费用在可接受范围内，最终决定选择产品E作为主机模块并进行购置。小组成员在产品到货后对其进行开箱检查，确认硬件配置正确、外观无破损后，通过为主机安装环境框架、Linux编译器，最后通过编写一段简单指令验证了主机能够生成Linux程序。实施目标检查（1）已购置在可选范围内硬件配置最高、外部接口最丰富的主机；（2）已验证主机能够在Linux环境下编译、运行程序。对策一目标达成！对策2：基于Linux人机交互系统的开发与测试目标要求能够实现对待测装置入库、识别、测试项目编辑、测试、数据显示、数据分析、出具报告及出库8个流程的自动管控。实施过程小组成员根据需求设计了系统架构并制定了相应的业务流程图，分别如图7、图8所示。最终小组通过编写代码实现上述功能。图7人机交互系统架构图8人机交互系统业务流程小组根据人机交互系统架构和业务流程图，基于Linux环境完成了人机交互系统的开发，经软件代码检查、软件功能运行测试后，确定人机交互系统能够完成预期功能，满足自动测试需求。相关测试界面如图9所示。图9人机交互系统测试界面实施目标检查小组开发的人机交互系统能够实现对待测装置入库、识别、测试项目编辑、测试、数据显示、数据分析、出具报告及出库8个流程的自动管控。对策二目标达成！对策3：光纤通信模块的选择与评价目标要求能够满足100Mbps数据传输速率，运行稳定且价格较低。实施过程小组成员通过查询资料、网上搜索了解到现有的光纤通信解决方案主要有集线器、路由器、交换机3种，并收集其技术参数整理成表12。表12光纤通信方案对比评价指标集线器路由器交换机工作原理信号转发地址解析网桥最大传输速率100Mbps1000Mbps1000Mbps适用范围局域网局域网/广域网局域网/广域网传输模式半双工全双工/半双工\t"/item/%E4%BA%A4%E6%8D%A2%E6%9C%BA%E5%8E%9F%E7%90%86/_blank"全双工/\t"/item/%E4%BA%A4%E6%8D%A2%E6%9C%BA%E5%8E%9F%E7%90%86/_blank"半双工运行可靠性长时间运行稳定长时间运行稳定需定期清扫检查价格低中高根据对比3种解决方案，小组成员认为路由器完全能够满足目标需求，同时运行可靠性和价格更具优势，最终决定购置路由器作为光纤通讯模块关键设备。小组成员通过将两台电脑与路由器连接，由其中一台电脑向另一台发送随机内容报文，持续24h，试验10次，统计数据传输速率均达到1000Mbps，丢包率0%，证明其运行稳定。实施目标检查路由器能够满足1000Mbps数据传输速率，运行稳定且价格较低。对策三目标达成！对策4：交直流转换电源的选择与评价目标要求（1）输出电压允许波动范围±5%；（2）连续工作时间不少于24小时。实施过程小组成员设计了电源回路，如图10所示。随后购置了技术参数满足要求的交直流转换电源进行组装。图10电源回路为检验输出电压稳定性，小组成员对交直流转换电源的输出电压进行试验，每次使电源持续运行100min，小组每10min对输出电压进行测量与记录，重复试验10次。小组成员绘制了输出电压直方图，如图11所示。图11交直流转换电源输出电压由直方图可以看出，交直流转换电源输出电压符合正态分布，其过程能力指数为：CP=3.434大于2，说明过程稳定。持续工作24h输出电压平均误差为0.5%。实施目标检查交直流转换电源输出电压稳定，平均误差0.5%，可持续工作24h以上。对策四目标达成！对策5：环境监测传感器的选择与评价目标要求（1）温度误差不大于±0.3℃，湿度误差不大于±1%RH，压力误差不大于±0.15kPa；（2）传感器与主机通讯延时不大于10ms，采样率不小于1次/min。实施过程小组成员通过市场调研收集到3款典型环境监测传感器技术参数，整理如表13所示。表13环境监测传感器参数对比评价指标传感器A传感器B传感器C温度精度/误差0.1℃/±0.4℃0.1℃/±0.5℃0.1℃/±0.5℃湿度精度/误差0.1%/±2%0.1%/±3%0.1%/±2%气压精度/误差0.1kPa/±0.15kPa0.1kPa/±0.15kPa0.1kPa/±0.15kPa采样率60次/min30次/min2次/min供电方式DC10~30VDC10~30V干电池数据传输方式以太网LORA无线模拟量相对费用中高低小组经讨论认为传感器A满足目标需求，决定购置其作为环境监测模块关键设备。小组将环境监测传感器与主机模块进行连接，设置好IP后环境参数实现自动上传，通讯延时为8ms，且采样率达到60次/min。在同一环境下，使其与高精度环境监测系统同时监测环境并记录其参数，经1h后对比检测结果发现，环境监测模块平均温度误差为0.2℃，平均湿度误差为1.7%，气压误差为0.1kPa，满足预期目标。实施目标检查环境监测模块平均温度误差为0.2℃，平均湿度误差为1.7%，气压误差为0.1kPa，能够与主机顺畅通讯，通讯延时为8ms，采样率达60次/min，均满足目标需求。对策五目标达成！对策6：MMS识别功能的实现目标要求识别准确率100%。实施过程小组成员经过讨论明确MMS识别功能的业务需求，设计相应的程序流程图，如图12所示。小组最终通过编写代码实现功能。图12MMS识别功能流程图经测试，MMS识别模块识别准确率为100%，实现预期目标。实施目标检查MMS识别模块识别准确率为100%。对策六目标达成！对策7：基于ARM架构的测试管理系统开发目标要求（1）能够与人机交互系统稳定通讯；（2）实现对测试模块的自动控制。实施过程小组成员经过讨论明确测试管理系统的硬件架构及功能架构，分别如图13、14所示。图13测试管理系统硬件架构图14测试管理系统功能架构小组统计所需元件数量如表14所示。表14测试管理系统元件需求元件类型型号数量DSP处理器OMAPL138-BZWT-A31FPGA集成电路板XC6SLX45-2CSG324I1ARM架构核心板MC\t"/article-new-c22/_self"IMX6Q5EYM10AD1内存芯片H5PS1G83EFR-Y5I5闪存芯片K9F4G08U0B-PIB02小组成员购置所需元件后，在专业人员协助下完成测试管理系统研制，最终主板成品如图15所示。图15主板成品经试验，测试管理系统能够持续稳定与上下级模块通讯，并能实现自动控制要求，试验过程如图16所示。图16测试管理系统试验过程实施目标检查测试管理系统能够与人机交互系统稳定通讯，并实现对测试模块的自动控制。对策七目标达成！对策8：基于现有测试模块开发目标要求（1）能够与测试管理系统稳定通讯；（2）测试精度满足标准要求。实施过程小组成员通过查询资料整理得到现有测试模块的内部数据流转图，如图17所示。根据数据流转路径，将现有测试模块中所有涉及元件进行拆卸保留。图17测试模块内部数据流转图小组成员将拆卸下来的元件与测试管理系统进行连接组装，并完成了测试验证。结果表明，基于现有测试装置开发的测试模块能够与测试管理系统稳定通讯且测试精度满足标准要求。实施目标检查基于现有测试装置开发的测试模块能够与测试管理系统稳定通讯且测试精度满足标准要求。对策八目标达成！对策9：装置整体调试与测试目标要求功能实现率100%。实施过程小组将自动测试系统连接组装并进行自测，结果未出现运行异常。随后，小组将自动测试系统的硬件、软件分别送具有相关检测资质的第三方机构检测，结果均为合格，软、硬件检测报告如图18所示。图18软、硬件检测报告实施目标检查自动测试系统功能实现率100%。对策九目标达成！六、效果检查2022年9月13日，根据生产工作计划对厂家送检的2台时间同步装置进行性能测试。本次测试采用人工测试和自动测试方式各进行一次，均由同一组测试