堆芯绝缘自动化测量系统（合作方：中国核工业集团）

技术信息

语言技术
Python、自动化测试、前端、EmbeddedSystem系统类型
Windows、嵌入式硬件行业分类
智能硬件、企业服务

作品详情

行业场景

一、立项原因
本软件立项旨在解决核级线缆绝缘测试高度依赖人工的痛点：测试人员需逐根插拔航插、手动切换通道与量程、肉眼读数并手工登记，面对单套装置上百路通道、上千测点，效率低且极易漏测误判；高压下容性线缆若放电不充分即断开回路，还易引发电弧打火，损毁仪器甚至造成安全事故；数据散落纸面，难以追溯复用。故立项以"软件驱动硬件、自动执行、主动防呆"替代人工，实现全自动测试、统一判定与数据自动归档，解决效率、判读一致性与带电安全三大问题。

二、行业场景与业务背景
项目面向核工业检测，直接场景是核电站（XX一号）堆芯测量系统现场调试中的线路自动化绝缘测试，依据《堆芯测量系统自动化绝缘测试装置技术规格书》等文件。装置由控制柜、测试箱、接线适配器及 48 个 19 芯航插等构成，下位机经 RS-485 驱动继电器矩阵，上位机本软件通过 Modbus TCP 控制绝缘测试仪，完成"机箱—板卡—线缆"三级一键自动测试、芯线状态可视化监控与 Word/PDF 报告自动生成，并支持 MES/SCADA 远程集成。同类需求亦广泛存在于航空航天特种线缆检测、新能源汽车三电系统等测试节点密集、可靠性要求严苛的领域。

功能介绍

一、用户与权限管理
（一）登录认证：启动进入登录界面，密码以哈希方式存储。
（二）角色权限分级：设管理员与操作员两级角色，按角色启用或禁用相关功能控件。
二、测试配置与任务编排
（一）参数配置与持久化：测试电压、量程、速度、充放电时间、合格门限、报告路径等可设置，经 XML 文件保存并在启动时自动加载。
（二）三级测试编排：按机箱—板卡—线缆三级可视化勾选，一键生成批量测量任务。
（三）标准测试：按预设方案矩阵自动遍历各芯线，完成组合绝缘测量。
（四）复测模式：对判定不合格的芯线快速重测，无需重新配置测试范围。
三、高级测量与辅助功能
（一）高级自定义测量：以二维按钮矩阵自由配置任意正负极引脚组合并联测量，具备防短路设计。
（二）芯线详测定位：点击视图中标红芯线，自动跳转高级模式并预填对应引脚。
（三）板卡复位：对指定板卡下发硬件复位指令。
四、运行监控与安全
（一）实时可视化：以按钮图与芯线圆盘视图呈现带电状态，不合格芯线标红报警。
（二）分级日志：按结果、信息、详细三个级别输出运行与通信日志。
（三）安全联锁：周期性轮询仪器状态机，仅在稳态采样阶段读数，强制放电后方可切换，防止电弧打火。
五、数据与报告
（一）数据持久化：结果写入 SQLite 数据库三层关联表，支持历史数据追溯。
（二）快照复现：以 JSON 快照还原故障时刻的界面状态。
（三）报告自动生成：输出 Word 或 PDF 测试报告，含批次信息、逐条明细与不合格汇总。
六、通信与集成
（一）硬件通信驱动：经 Modbus/SCPI 控制绝缘测试仪，经 RS-485 十字节协议调度继电器板卡，含帧校验与超时保护。
（二）数据处理算法：连续采集 7 点、剔除最高最低值后取均值，抑制干扰导致的误判。
（三）远程监控与调度：通过 WebSocket/HTTP 看板推送状态与结果，接收启动、停止、急停指令。

项目实现

一、本人负责的具体任务
总体设计与开发：选定 Python + PySide6 技术路线，划分四层架构，主程序约 5250 行。
硬件驱动层：开发继电器板卡 RS-485 驱动（10 字节帧、地址过滤、引脚掩码、异或校验、超时异常）与绝缘仪 TCP + SCPI 驱动（互斥锁、缓冲区清理），并实现 MOCK 模拟模式。
界面实现：三级测试选择、芯线圆盘图、高级 16 组引脚矩阵、参数页与日志视图。
流程与算法：三级任务生成、充放电状态机等待、7 点采样去极值判定、复测分支与故障定位跳转。
数据与报告：SQLite 三表存储、JSON 界面快照复现；Word/PDF 报告自动生成。
远程端：WebSocket + HTTP 看板，推送状态与结果，接收启停与急停指令，支持界面镜像与远程点击。
测试交付：模拟模式联调验证、测试报告输出、PyInstaller 打包与操作手册编写。

二、技术栈与架构
语言 Python 3，界面 PySide6（Qt6）；通信 pyserial、TCP + SCPI、websockets；数据 SQLite3、XML、JSON；报告 python-docx、fpdf2；PyInstaller 打包。架构分 UI、业务、硬件抽象、数据四层解耦；采用主从多线程加 Qt 信号槽单向数据流，测量、配置、复位各占独立线程，对外通信在独立事件循环运行。

三、亮点与难点
亮点：三级全流程自动化编排；安全联锁，仅稳态采样阶段读数、放电确认后方可继续，超时即中断报警；去极值抗干扰判定；不合格单元追踪与一键定位；桌面与浏览器双端复用；模拟模式支持无硬件开发。
难点：界面响应与阻塞式串口、网络 I/O 的矛盾，靠线程分离与亚秒级超时解决；前后台共用一个连接的竞态与指令串线，以互斥锁将发送、等待、读取封装为原子事务并先排空缓冲区；高压放电安全时序兜底等技术与安全要求。