CN101261494A - 基于gps技术对电表授时的方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及对电表进行校正授时的方法和装置，尤其涉及一种基于GPS技术对电表授时的方法及其装置。基于GPS技术对电表授时的方法，包括以下的步骤：a.使用GPS获取当前时间信息；b.定时校正当前时间；c.通过广播通信方式对电表进行授时。本发明另外还公开了基于GPS技术对电表授时的装置，包括GPS接收模块、MCU模块和广播通信模块。本发明可以保证电表时钟准确，还可以防止时间日期被非法伪造更改。同时，本发明具有结构简单，实施方便、成本低的特点。

Description

基于GPS技术对电表授时的方法及其装置
技术领域
本发明涉及对电表进行授时的方法和装置，尤其涉及一种基于GPS技术对电表授时的方法及其装置。
背景技术
当前居民用电中普遍实施峰谷电分段计价，要保证电费计量的准确性，就要保证计量所使用的复费率电表在使用寿命时间范围的时钟准确性，而电表基于晶振的内部时钟的准确性是不够的，所以必须要定期校正。现行电表时钟校正方法为：委派专人到达电表箱安装地点，采用红外抄表器对逐个电表时钟进行校正。但这种方法存在如下问题：
(1)电表数量庞大，而工作人员有限，所以每个电表得到一次校正周期较长，周期内累积产生时钟偏差较大。
(2)红外抄表器的时间准确度不够，通过它校正电表时钟，也会导致电表时钟偏差。
(3)红外抄表器的时间可以由操作人员设定，从而可以任意修改电表时钟，存在操作人员舞弊的漏洞。
(4)红外抄表器对单个电表的时钟校正报文为固定明文密钥，容易破译，破译者可非法修改电表时钟。
(5)红外抄表器对多个电表的时钟校正报文为固定明文广播，容易复制，虽然单次调整电表的时钟范围有限，但也有被非法利用以修改电表时钟的可能。
发明内容
为了解决上述复费率表使用中时存在的准确性和安全性不足够的问题，本发明的一个目的是提供一种基于GPS技术对电表授时的方法。本发明的另一个目的是提供一种基于GPS技术对电表授时的装置，这样不仅使电表时钟能够保持准确，还可以防止时钟被非法更改。
为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：
基于GPS技术对电表授时的方法，包括以下的步骤：
a、使用GPS获取当前时间信息；
b、定时校正当前时间；
c、通过广播通信方式对电表进行授时。
作为优选，上述的广播通信方式为红外或485通信方式。
为了实现上述的第二个目的，本发明采用了以下的技术方案：
基于GPS技术对电表授时的装置，包括GPS接收模块、MCU模块和广播通信模块，MCU模块定时向GPS接收模块发送查询命令，并对GPS接收模块发送的PPS进行处理和返回的报文进行解码，使其内部时钟与当前时间一致，当时间到达设定值后就通过MCU模块发送控制信号给广播通信模块，驱动广播通信模块对电表箱内电表进行授时。
作为优选，上述的广播通信模块使用红外或485通信方式对电表箱内电表进行授时。
作为优选，上述的MCU模块接收到GPS接收模块发出的PPS信号后触发中断，将内部的当前时间信息全部存储起来，当把GPS发送的报文信息全部解码出来后再把解码得到的时间信息加上触发后到解码完成所用的时间。这样即可保证MCU内部的时钟与GPS时钟保持比较高度的一致(误差在1us以内)。
作为优选，上述的MCU模块每隔一段时间向GPS模块发送一次查询时间的命令获取准确时间。通过上述的方法得到的时间信息调整MCU时钟，补偿晶振误差等因数引起的MCU时钟偏差。
作为优选，上述的广播通信模块使用红外通信对电表箱内的电表进行授时，广播通信模块包括多个红外LED，多个红外LED分别设置在装置各个方位。因为电表都集中放在电表箱中，装置只需保证红外LED发射功率足够，在多个方向安置红外LED，就可以依靠红外信号在电表箱中的反射保证每个电表都能接收到，达到统一校时的目的。
作为优选，所述的装置包括主机和从机，主机包含上述的GPS接收模块、MCU模块和广播通信模块并增加和从机通信的串行通信口，从机只包含MCU模块和广播通信模块并增加和主机通信的串行通信口；主机定时获取标准时间，再将时间信息发送给无GPS接收模块的从机，由从机对各自区域内的电表进行授时。这样对于一定距离范围内的多个电表箱内电表授时，只要使用一个带GPS接收模块的主机和多个不带GPS模块的从机即可，以利于节约系统成本。
本发明的有益效果是，可以保证电表时钟准确，还可以防止时钟被非法伪造更改。同时，本发明具有结构简单，实施方便、成本低的特点。
附图说明
图1是本发明的模块框图。
图2是本发明的程序流程图。
图3是主从机方式的工作示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。
如图1和图2所示，基于GPS技术对电表授时的装置，包括GPS接收模块、MCU模块和广播通信模块，MCU模块定时向GPS接收模块发送查询命令，并对GPS接收模块对发送的PPS进行处理和返回的报文进行解码，使其内部时钟与当前时间一致，当时间到达设定值后就通过MCU模块发送控制信号给广播通信模块，驱动广播通信模块对电表箱内电表进行授时。上述的广播通信模块包括多个红外LED，多个红外LED分别设置在装置各个方位。
在实际工作的时候，MCU模块定时向GPS接收模块发送查询命令校时一次，保证MCU模块内部时钟走时准确。当到达所设定的时间(如10点)，MCU模块向广播通信模块发送经过调制的控制信号，再通过装置上多个红外LED向各个方向发射广播校时命令，利用电表箱内密闭的环境进行反射，使所有电表都能正确接收到命令。
为保证授时的精度，不仅需要利用PPS消除MCU和GPS接收模块通信时间所产生的误差，还需利用固定的补偿值补偿MCU和电表通信时间所产生的延时。
具体实现为MCU接收到PPS信号后触发中断，将内部的当前时间信息全部存储起来，当把GPS发送的报文信息全部解码出来后再把解码得到的时间信息加上触发后到解码完成所用的时间即可保证MCU内部的时钟与GPS时钟保持比较高度的一致(误差在1us以内)。
对于MCU和电表通信时间所产生误差则可以通过计算得到通信所用的时间，再通过固定的补偿来消除这个延时。
通信时间＝1/波特率×一个字节的位数×所需要发送的字节数
假设通信时间为100ms，如果电表需要在10点校时，则MCU在9点59分59秒900毫秒的时候就发送校时命令(实际还需要考虑电表处理信号的时间)，这样可以保证比较高的授时精度。
当然，在电表红外授时系统的实际应用中，对于电表安装在多个表箱内的场所可以采用主从机方式。如图3所示，使用主从机工作方式中主机包含上述的GPS接收模块、MCU模块和广播通信模块并增加和从机通信的串行通信口，从机只包含MCU模块和广播通信模块并增加和主机通信的串行通信口。主机获取标准GPS时间，再将时间信息通过串行通信口发送给无GPS接收模块的从机。作为主机的电表红外授时系统带有GPS模块，定时获取标准时间，再将时间信息发送给各从机，由从机对各自区域内的电表进行授时，这样可以大大节省成本。

Claims (8)

1.基于GPS技术对电表授时的方法，其特征在于包括以下的步骤：
a、使用GPS获取当前时间信息；
b、定时校正当前时间；
c、通过广播通信方式对电表进行授时。
2.根据权利要求1所述的基于GPS技术对电表授时的方法，其特征在于：广播通信方式为红外或485通信方式。
3.基于GPS技术对电表授时的装置，其特征在于：包括GPS接收模块、MCU模块和广播通信模块，MCU模块定时向GPS接收模块发送查询命令，并对GPS接收模块发送的PPS进行处理和返回的报文进行解码，使其内部时钟与当前时间一致，当时间到达设定值后就通过MCU模块发送控制信号给广播通信模块，驱动广播通信模块对电表箱内电表进行授时。
4.根据权利要求3所述的基于GPS技术对电表授时的装置，其特征在于：广播通信模块使用红外通信或者485通信方式对电表箱内电表进行授时。
5.根据权利要求3或4所述的基于GPS技术对电表授时的装置，其特征在于：MCU模块接收到GPS接收模块发出的PPS信号后触发中断，将内部的当前时间信息全部存储起来，当把GPS发送的报文信息全部解码出来后再把解码得到的时间信息加上触发后到解码完成所用的时间。
6.根据权利要求5所述的基于GPS技术对电表授时的装置，其特征在于：MCU模块每隔一段时间向GPS模块发送一次查询时间的命令获取标准时间。
7.根据权利要求3所述的基于GPS技术对电表授时的装置，其特征在于：广播通信模块使用红外通信对电表箱内的电表进行授时，广播通信模块包括多个红外LED，多个红外LED分别设置在装置各个方位。
8.根据权利要求3或4所述的基于GPS技术对电表授时的装置，其特征在于：所述的装置包括主机和从机，主机包含上述的GPS接收模块、MCU模块和广播通信模块并增加和从机通信的串行通信口，从机只包含MCU模块和广播通信模块并增加和主机通信的串行通信口；主机定时获取标准时间，再将时间信息发送给无GPS接收模块的从机，由从机对各自区域内的电表进行授时。
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