CN103914966B - 集中抄表系统、预付费售电抄表系统、购电系统及分体式预付费电表 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了集中抄表系统、预付费售电抄表系统、购电系统及其分体式预付费电表。电表和户内终端采用MBUS通讯，MBUS是一种二线制通讯方式，同时主机也通过2根通讯线为从机供电。空闲时MBUS总线为24V，代表高电平。主机通过拉低总线电平至12V来发送数据位0.从机通过增加总线电流40mA来发送数据位0，从机常态平均电流为10mA，如果从机负载波动比较大，就会出现误发送数据位0。从机部分增加一个限流电路，将从机的冲击电流限制在40mA以内，增加从机通讯成功率。
Description
技术领域
本发明涉及公用事业能耗计量及管理技术，更特定言之，在本发明的一个总体概观中，设计一种分体式预付费计量或购电系统，针对于公用事业商品(例如水，电，液化气或生活供热)的耗用量，基于M-BUS总线加以通讯，进一步地，设计出远程购电，电话业务购电或预付费售电系统加以应用。
背景技术
目前常规售电系统是利用接触式IC卡或者键盘式的预付费电能表。接触式的IC卡表的缺陷是用户容易接触到表计的计量单元。用户购电必须接触到表计，形成窃电漏洞或者表计遭到人为破坏。因此，使用分体式的RF卡式电能表的优点是，表计计量单元在电力局的表箱内安装。用户只能接触到人家交换单元，并且大容量RF卡可以携带大量的用户信息及电力局的操作指令进行信息的交互。
进一步地，目前常规做法是控制M－BUS的从机负载冲击，缺点是导致从机的负载有很大限制，MBUS的通讯适用范围小，通讯成功率不高。利用这种限流电流可以很好的解决从机短时的重负载对MBUS通讯的影响，可以使MBUS通讯适用各种负载条件的从机。
发明内容
本发明创造可以实现多种途径的购电操作。用户可以通过网络、短信、POS机等途径进行远程的购电操作，同时可以实现本地的RF卡购电。购电时用户不需要接触电能表。防止用户因为触表操作而对电力局的表箱及其他设施造成的破坏。
技术方案1：集中抄表系统，基于M-BUS总线进行数据交互，在所述的M-BUS总线上提供直流电源，所述直流电源包括+12V直流电源和+24V直流电源，其中+12V直流电源为M-BUS总线上装设的设备提供逻辑“0”总线电压，24V直流电源为之提供逻辑“1”总线电压，其特征在于在M-BUS总线上装设有：用户终端，装设于公用事业商品用户家庭室内，设有显示部，用于为用户指示能耗信息和费用信息，以及通讯部，用于此用户终端与外部设备的电气交互，进一步设有数据处理部，连接并控制所述显示部和通讯部；有源仪表，装设于公用事业商品用户家庭室外，设有通讯部，用于与用户终端之间的通讯，以及处理器，连接所述通讯部以获取数据信息；以及无源仪表，装设于公用事业商品用户家庭室外，设有通讯部，用于与有源仪表之间的通讯，以及处理器，连接所述通讯部以获取数据信息。
在一个实施例中，所述有源仪表的电气组件进一步被限定于一个本体部内，所述本体包括组合在一起的多个分隔容纳部，这些分隔容纳部通过卡接的方式组合成不同形状的本体部。
在一个实施例中，在所述分隔容纳部内分别装设电气组件，各个电气组件之间以插拔方式加以相互电连接，其中在以不同组合方式组成一个本体部之后，又以一个底座加以限定其立体形状。
技术方案2：预付费售电抄表系统，包括权利要求2所述的集中抄表系统，其特征在于所述有源仪表进一步包括：GPRS或ZIGBEE通讯部，它与有源仪表远端的POS设备或售电服务器加以通讯，其中所述GPRS或ZIGBEE通讯部是设置在一个分隔容纳部中，以可拆装的方式与所述有源仪表的电气组件加以电连接。
在一个实施例中，在所述远端POS设备或售电服务器上设有无极性的M-BUS总线电源，在所述有源仪表上设有电源部，所述电源部包括了：整流电路，接收所述M-BUS总线电源并整流为+24V直流电压，通过节点HV提供给有源仪表；接设于所述整流电路与节电之间的限流电路，动态控制此节点HV的直流电压稳定。
在一个实施例中，所述的限流电路设有：设置于所述整流电路与节点HV之间的双向开关器件，以及与之耦合的基准源，根据所述基准源的电压来开启或关断所述双向开关器件，从而控制直流电压的稳定。
在一个实施例中，设计所述电源部以进行稳定节点HV输出的直流电压的自动操作：通过所述整流电路将M-BUS总线电源整流为+24V直流电源，通过节点HV为有源仪表供电；通过测试基准源两端电压是否大于0.7V来控制所述双向开关器件的通断，从而实现限流以控制有源仪表的负载冲击对MBUS总线通讯的干扰；其中
当节点HV处消耗电流小于35mA时，基准源的两端电压为0.7V，双向开关器件之一者截止，另一者处于放大状态；当节点HV处消耗的电流大于35mA时，基准源两端电压大于0.7V，所述双向开关器件处电压下降，流过基准源的电流减小，负反馈到基准源，使其电流减小。
在一个实施例中，所述双向开关器件选用三极管；所述基准源选用电阻。
技术方案3:购电系统，包括权利要求2所述的集中抄表系统，其特征在于所述有源仪表进一步包括：RF通讯部，它与所述有源仪表外部的卡式设备加以通讯，其中所述RF通讯部是设置在一个分隔容纳部中，以可拆装的方式与所述有源仪表的电气组件加以电连接，其中所述RF通讯部是与一个外部S70射频卡在结构上完全隔离且红外接触。
在一个实施例中，在用户终端上设有无极性的M-BUS总线电源，在所述有源仪表上设有电源部，所述电源部包括了：整流电路，接收所述M-BUS总线电源并整流为+24V直流电压，通过节点HV提供给有源仪表；接设于所述整流电路与节电之间的限流电路，动态控制此节点HV的直流电压稳定。
在一个实施例中，所述的限流电路设有：设置于所述整流电路与节点HV之间的双向开关器件，以及与之耦合的基准源，根据所述基准源的电压来开启或关断所述双向开关器件，从而控制直流电压的稳定。
在一个实施例中，设计所述电源部以进行稳定节点HV输出的直流电压的自动操作：通过所述整流电路将M-BUS总线电源整流为+24V直流电源，通过节点HV为有源仪表供电；通过测试基准源两端电压是否大于0.7V来控制所述双向开关器件的通断，从而实现限流以控制有源仪表的负载冲击对MBUS总线通讯的干扰；其中
当节点HV处消耗电流小于35mA时，基准源的两端电压为0.7V，双向开关器件之一者截止，另一者处于放大状态；当节点HV处消耗的电流大于35mA时，基准源两端电压大于0.7V，所述双向开关器件处电压下降，流过基准源的电流减小，负反馈到基准源，使其电流减小。
在一个实施例中，所述双向开关器件选用三极管；所述基准源选用电阻。
技术方案4:购电系统，包括权利要求2所述的集中抄表系统，其特征在于所述有源仪表进一步包括：3G通讯部，它与所述有源仪表外部的基站设备加以通讯，其中所述3G通讯部是设置在一个分隔容纳部中，以可拆装的方式与所述有源仪表的电气组件加以电连接，其中通过所述3G通讯部与外部用户手机或PDA设备进行通讯，并发送加密数据信息。
在一个实施例中，在用户终端上设有无极性的M-BUS总线电源，在所述有源仪表上设有电源部，所述电源部包括了：整流电路，接收所述M-BUS总线电源并整流为+24V直流电压，通过节点HV提供给有源仪表；接设于所述整流电路与节电之间的限流电路，动态控制此节点HV的直流电压稳定。
在一个实施例中，所述的限流电路设有：设置于所述整流电路与节点HV之间的双向开关器件，以及与之耦合的基准源，根据所述基准源的电压来开启或关断所述双向开关器件，从而控制直流电压的稳定。
在一个实施例中，设计所述电源部以进行稳定节点HV输出的直流电压的自动操作：通过所述整流电路将M-BUS总线电源整流为+24V直流电源，通过节点HV为有源仪表供电；通过测试基准源两端电压是否大于0.7V来控制所述双向开关器件的通断，从而实现限流以控制有源仪表的负载冲击对MBUS总线通讯的干扰；其中
当节点HV处消耗电流小于35mA时，基准源的两端电压为0.7V，双向开关器件之一者截止，另一者处于放大状态；当节点HV处消耗的电流大于35mA时，基准源两端电压大于0.7V，所述双向开关器件处电压下降，流过基准源的电流减小，负反馈到基准源，使其电流减小。
在一个实施例中，所述双向开关器件选用三极管；所述基准源选用电阻。
技术方案5:分体式预付费电表，其特征在于包括了：室内用户终端，设有显示部，用于为用户指示或查询能耗信息和费用信息，以及通讯部，用于此用户终端与外部设备的电气交互，进一步设有数据处理部，连接并控制所述显示部和通讯部；以及室外电力计量终端，设有通讯部，用于与用户终端之间进行用电数据的传输，以及处理器，用于计量用户用电数据且连接所述通讯部以获取数据信息，其中：用户通过S70射频卡与所述室内用户终端的通讯部加以结构隔离接触，以传输用户资产信息。
在一个实施例中，进一步与所述室外电力计量终端通过M-BUS总线连接多个无源仪表，通过所述室外电力计量终端为无源仪表提供直流电源，所述直流电源包括+12V直流电源和+24V直流电源，其中+12V直流电源为M-BUS总线上装设的设备提供逻辑“0”总线电压，+24V直流电源为之提供逻辑“1”总线电压。
电表和户内终端采用MBUS通讯，MBUS是一种二线制通讯方式，同时主机也通过2根通讯线为从机供电。空闲时MBUS总线为24V，代表高电平。主机通过拉低总线电平至12V来发送数据位0.从机通过增加总线电流40mA来发送数据位0.从机常态平均电流为10mA，如果从机负载波动比较大，就会出现误发送数据位0。现在从机部分增加一个限流电路。将从机的冲击电流限制在40mA以内。增加从机通讯成功率。
附图说明
图1示意性绘示出本发明系统电表的结构原理图；
图2为本发明电表的结构示意图；
图3为本发明总线限流电路的电路图。
具体实施方式
实施例1：集中抄表系统是基于M-BUS总线进行数据交互，在所述的M-BUS总线上提供直流电源，包括+12V直流电源和+24V直流电源，其中+12V直流电源为M-BUS总线上装设的设备提供逻辑“0”总线电压，+24V直流电源为之提供逻辑“1”总线电压，其特征在于在M-BUS总线上装设有：用户终端，装设于公用事业商品用户家庭室内，设有显示部，用于为用户指示能耗信息和费用信息，以及通讯部，用于此用户终端与外部设备的电气交互，进一步设有数据处理部，连接并控制所述显示部和通讯部；有源仪表，装设于公用事业商品用户家庭室外，设有通讯部，用于与用户终端之间的通讯，以及处理器，连接所述通讯部以获取数据信息；以及无源仪表，装设于公用事业商品用户家庭室外，设有通讯部，用于与有源仪表之间的通讯，以及处理器，连接所述通讯部以获取数据信息。
在一个实施例中，有源仪表选用预付费式智能电表，如图1所示，较佳地包括处理器，选用西门子公司MSP430F6736型高速芯片，并且为之配备内部存储器，电池管理部(秒脉冲输出单元)，继电器驱动及检测部，GPRS及ZIGBEE通讯部以及上下电检测，窃电事件检测部，较佳地为硬件或软件触发器，与变压器和线性稳压部共同接出至230V交流电网，同时，通过UART端口接出至近红外通讯和用户终端，对于液晶显示部和LED脉冲输出部而言，可以选用常规技术加以实施。
在一个实施例中，如图2所示，所述电表的这些电气组件进一步被限定于一个本体部1内，所述本体1包括组合在一起的多个分隔容纳部4，这些分隔容纳部4通过相互卡接的方式组合成不同形状的本体部1。也就是说，本体部1的形状的其中一种是图2中所示的常规态样，但并不仅限于此，例如可以更窄，更短。
在一个实施例中，在分隔容纳部4内分别装设前述电气组件(例如图中所示的电池，GPRS通讯卡或无线模块3)，各个电气组件之间以插拔方式加以相互电连接，其中在以不同组合方式组成一个本体部1之后，又以一个底座和外盖板2加以套设限定其立体形状结构。
技术方案2：具有预付费售电功能的抄表系统，包括权利要求2所述的集中抄表系统，其特征在于所述有源仪表进一步包括：GPRS或ZIGBEE通讯部，它与有源仪表远端的POS设备或售电服务器加以通讯，其中所述GPRS或ZIGBEE通讯部是设置在一个分隔容纳部中，以可拆装的方式与所述有源仪表的电气组件加以电连接。
在一个实施例中，在所述远端POS设备或售电服务器上设有无极性的M-BUS总线电源，在所述有源仪表上设有电源部，如图3所示，所述电源部包括了：整流电路，接收所述M-BUS总线电源并整流为+24V直流电压，通过节点HV提供给有源仪表；接设于所述整流电路与节电之间的限流电路，动态控制此节点HV的直流电压稳定。
在一个实施例中，所述的限流电路设有：设置于所述整流电路与节点HV之间的双向开关器件，以及与之耦合的基准源，根据所述基准源的电压来开启或关断所述双向开关器件，从而控制直流电压的稳定。
在一个实施例中，设计所述电源部以进行稳定节点HV输出的直流电压的自动操作：通过所述整流电路将M-BUS总线电源整流为+24V直流电源，通过节点HV为有源仪表供电；通过测试基准源两端电压是否大于0.7V来控制所述双向开关器件的通断，从而实现限流以控制有源仪表的负载冲击对MBUS总线通讯的干扰；其中
当节点HV处消耗电流小于35mA时，基准源的两端电压为0.7V，双向开关器件之一者截止，另一者处于放大状态；当节点HV处消耗的电流大于35mA时，基准源两端电压大于0.7V，所述双向开关器件处电压下降，流过基准源的电流减小，负反馈到基准源，使其电流减小。
在一个实施例中，所述双向开关器件选用三极管；所述基准源选用电阻。
技术方案3:购电系统，包括权利要求2所述的集中抄表系统，其特征在于所述有源仪表进一步包括：RF通讯部，它与所述有源仪表外部的卡式设备加以通讯，其中所述RF通讯部是设置在一个分隔容纳部中，以可拆装的方式与所述有源仪表的电气组件加以电连接，其中所述RF通讯部是与一个外部S70射频卡在结构上完全隔离且红外接触。
在一个实施例中，在用户终端上设有无极性的M-BUS总线电源，在所述有源仪表上设有电源部，所述电源部包括了：整流电路，接收所述M-BUS总线电源并整流为+24V直流电压，通过节点HV提供给有源仪表；接设于所述整流电路与节电之间的限流电路，动态控制此节点HV的直流电压稳定。
在一个实施例中，所述的限流电路设有：设置于所述整流电路与节点HV之间的双向开关器件，以及与之耦合的基准源，根据所述基准源的电压来开启或关断所述双向开关器件，从而控制直流电压的稳定。
在一个实施例中，设计所述电源部以进行稳定节点HV输出的直流电压的自动操作：通过所述整流电路将M-BUS总线电源整流为+24V直流电源，通过节点HV为有源仪表供电；通过测试基准源两端电压是否大于0.7V来控制所述双向开关器件的通断，从而实现限流以控制有源仪表的负载冲击对MBUS总线通讯的干扰；其中
当节点HV处消耗电流小于35mA时，基准源的两端电压为0.7V，双向开关器件之一者截止，另一者处于放大状态；当节点HV处消耗的电流大于35mA时，基准源两端电压大于0.7V，所述双向开关器件处电压下降，流过基准源的电流减小，负反馈到基准源，使其电流减小。
在一个实施例中，所述双向开关器件选用三极管；所述基准源选用电阻。
技术方案4:基于电话业务的购电系统，包括权利要求2所述的集中抄表系统，其特征在于所述有源仪表进一步包括：3G通讯部，它与所述有源仪表外部的基站设备加以通讯，其中所述3G通讯部是设置在一个分隔容纳部中，以可拆装的方式与所述有源仪表的电气组件加以电连接，其中通过所述3G通讯部与外部用户手机或PDA设备进行通讯，并发送加密数据信息。
在一个实施例中，在用户终端上设有无极性的M-BUS总线电源，在所述有源仪表上设有电源部，所述电源部包括了：整流电路，接收所述M-BUS总线电源并整流为+24V直流电压，通过节点HV提供给有源仪表；接设于所述整流电路与节电之间的限流电路，动态控制此节点HV的直流电压稳定。
在一个实施例中，所述的限流电路设有：设置于所述整流电路与节点HV之间的双向开关器件，以及与之耦合的基准源，根据所述基准源的电压来开启或关断所述双向开关器件，从而控制直流电压的稳定。
在一个实施例中，设计所述电源部以进行稳定节点HV输出的直流电压的自动操作：通过所述整流电路将M-BUS总线电源整流为+24V直流电源，通过节点HV为有源仪表供电；通过测试基准源两端电压是否大于0.7V来控制所述双向开关器件的通断，从而实现限流以控制有源仪表的负载冲击对MBUS总线通讯的干扰；其中
当节点HV处消耗电流小于35mA时，基准源的两端电压为0.7V，双向开关器件之一者截止，另一者处于放大状态；当节点HV处消耗的电流大于35mA时，基准源两端电压大于0.7V，所述双向开关器件处电压下降，流过基准源的电流减小，负反馈到基准源，使其电流减小。
在一个实施例中，所述双向开关器件选用三极管；所述基准源选用电阻。
技术方案5:分体式预付费电表，其特征在于包括了：室内用户终端，设有显示部，用于为用户指示或查询能耗信息和费用信息，以及通讯部，用于此用户终端与外部设备的电气交互，进一步设有数据处理部，连接并控制所述显示部和通讯部；以及室外电力计量终端，设有通讯部，用于与用户终端之间进行用电数据的传输，以及处理器，用于计量用户用电数据且连接所述通讯部以获取数据信息，其中：用户通过S70射频卡与所述室内用户终端的通讯部加以结构隔离接触，以传输用户资产信息。
在一个实施例中，进一步与所述室外电力计量终端通过M-BUS总线连接多个无源仪表，通过所述室外电力计量终端为无源仪表提供直流电源，所述直流电源包括+12V直流电源和+24V直流电源，其中+12V直流电源为M-BUS总线上装设的设备提供逻辑“0”总线电压，+24V直流电源为之提供逻辑“1”总线电压。
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。
Claims (6)
1.具有预付费售电功能的抄表系统，包括集中抄表系统，其特征在于有源仪表包括：GPRS或ZIGBEE通讯部，它与有源仪表远端的POS设备或售电服务器加以通讯，其中所述GPRS或ZIGBEE通讯部是设置在一个分隔容纳部中，以可拆装的方式与所述有源仪表的电气组件加以电连接；
在所述远端POS设备或售电服务器上设有无极性的M-BUS总线电源，在所述有源仪表上设有电源部，所述电源部包括了：整流电路，接收所述M-BUS总线电源并整流为+24V直流电压，通过节点HV提供给有源仪表；接设于所述整流电路与节电之间的限流电路，动态控制此节点HV的直流电压稳定；
所述的限流电路设有：设置于所述整流电路与节点HV之间的双向开关器件，以及与之耦合的基准源，根据所述基准源的电压来开启或关断所述双向开关器件，从而控制直流电压的稳定；
设计所述电源部以进行稳定节点HV输出的直流电压的自动操作：
通过所述整流电路将M-BUS总线电源整流为+24V直流电源，
通过节点HV为有源仪表供电；通过测试基准源两端电压是否大于0.7V来控制双向开关器件的通断，从而实现限流以控制有源仪表的负载冲击对MBUS总线通讯的干扰；其中
当节点HV处消耗电流小于35mA时，基准源的两端电压为0.7V，双向开关器件之一者截止，另一者处于放大状态；当节点HV处消耗的电流大于35mA时，基准源两端电压大于0.7V，所述双向开关器件处电压下降，流过基准源的电流减小，负反馈到基准源，使其电流减小。
2.根据权利要求1所述的具有预付费售电功能的抄表系统，其特征在于：所述双向开关器件选用三极管；所述基准源选用电阻。
3.购电系统，包括集中抄表系统，其特征在于有源仪表包括：RF通 讯部，它与所述有源仪表外部的卡式设备加以通讯，其中所述RF通讯部是设置在一个分隔容纳部中，以可拆装的方式与所述有源仪表的电气组件加以电连接，其中所述RF通讯部是与一个外部S70射频卡在结构上完全隔离且红外接触；在用户终端上设有无极性的M-BUS总线电源，在所述有源仪表上设有电源部，所述电源部包括了：整流电路，接收所述M-BUS总线电源并整流为+24V直流电压，通过节点HV提供给有源仪表；接设于所述整流电路与节电之间的限流电路，动态控制此节点HV的直流电压稳定；
所述的限流电路设有：设置于所述整流电路与节点HV之间的双向开关器件，以及与之耦合的基准源，根据所述基准源的电压来开启或关断所述双向开关器件，从而控制直流电压的稳定；
设计所述电源部以进行稳定节点HV输出的直流电压的自动操作：
通过整流电路将M-BUS总线电源整流为+24V直流电源，
通过节点HV为有源仪表供电；通过测试基准源两端电压是否大于0.7V来控制双向开关器件的通断，从而实现限流以控制有源仪表的负载冲击对MBUS总线通讯的干扰；其中
当节点HV处消耗电流小于35mA时，基准源的两端电压为0.7V，双向开关器件之一者截止，另一者处于放大状态；当节点HV处消耗的电流大于35mA时，基准源两端电压大于0.7V，所述双向开关器件处电压下降，流过基准源的电流减小，负反馈到基准源，使其电流减小。
4.根据权利要求3所述的购电系统，其特征在于：所述双向开关器件选用三极管；所述基准源选用电阻。
5.基于电话业务的购电系统，包括集中抄表系统，其特征在于有源仪表包括：3G通讯部，它与所述有源仪表外部的基站设备加以通讯，其中所述 3G通讯部是设置在一个分隔容纳部中，以可拆装的方式与所述有源仪表的电气组件加以电连接，其中通过所述3G通讯部与外部用户手机或PDA设备进行通讯，并发送加密数据信息；
在用户终端上设有无极性的M-BUS总线电源，在所述有源仪表上设有电源部，所述电源部包括了：整流电路，接收所述M-BUS总线电源并整流为+24V直流电压，通过节点HV提供给有源仪表；接设于所述整流电路与节电之间的限流电路，动态控制此节点HV的直流电压稳定；
所述的限流电路设有：设置于所述整流电路与节点HV之间的双向开关器件，以及与之耦合的基准源，根据所述基准源的电压来开启或关断所述双向开关器件，从而控制直流电压的稳定；
设计所述电源部以进行稳定节点HV输出的直流电压的自动操作：
通过整流电路将M-BUS总线电源整流为+24V直流电源，
通过节点HV为有源仪表供电；通过测试基准源两端电压是否大于0.7V来控制双向开关器件的通断，从而实现限流以控制有源仪表的负载冲击对MBUS总线通讯的干扰；其中
当节点HV处消耗电流小于35mA时，基准源的两端电压为0.7V，双向开关器件之一者截止，另一者处于放大状态；当节点HV处消耗的电流大于35mA时，基准源两端电压大于0.7V，所述双向开关器件处电压下降，流过基准源的电流减小，负反馈到基准源，使其电流减小。
6.根据权利要求5所述的基于电话业务的购电系统，其特征在于：所述双向开关器件选用三极管；所述基准源选用电阻。
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