CN104969081A - 借助于光学设备的具有预付费及数据采集功能的电力测量系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种借助于充值光学设备的具有预付费及数据采集功能的电力测量系统及方法，其包括具有电源连接/断开组件的预付费电表、充值光学设备、电力买入卖出组件、安装有测量数据采集及充值管理软件的服务器以及远程通信网络。
Description
技术领域及背景技术
日益增长的电力需求促使了大量煤和气的燃烧，而这导致了二氧化碳排放量的增加，尽管当前国际组织存在着巨大的减少此类排放的压力。电力的有效管理在减少消耗中起着重要的作用，从而有助于缩小供应与需求间的差距，以及减少二氧化碳的排放量。在一些国家，法律要求应与消费者进行及时的信息交流以通过贯通测量和通信技术来减轻他们的消耗管理。
相对于传统的系统，上述所要求使用的电力测量方案是多用途、精准、可靠且智能的，从而，当前有必要的是，除了依靠登记用户消耗量以进行计较的计量器，还应使用允许执行不同类型价格的系统；考虑到预付费系统的实现，允许植入有效的需求控制，且尤其是允许包括客户的控制功耗的服务信息，从而使得用户更为有意识。在这方面，电力由智能设备以及它们的通信系统进行测量，允许执行不同的电力供应管理方案，其中包括预付费系统。
电子式预付费电表是一种智能计量表，其是按着将电力消耗预付费至公用事业公司的方式进行操作，其中，该电表将提供不同方式的付费信息。电表中的余额确保了预付费的电力消耗流动到用户处。
有不同的符合国家操作的预付费方法、系统及设备，例如：
专利W003/101143公开了一种面向公共事业公司的预付费方案的远程测量系统，其可应用到用水或用气服务中。该系统使用了分开计量概念(“分表”)，其中，计量表和计量表的控制元件设置在远离用户处，在极点水平，从而用户无法访问连接和断开开关，避免了可能的干预并减少了计量表不当处理的风险。所述分表还具有一设置于终端用户处的用户界面。所述用户界面包括键盘和显示单元(显示器)，其允许用户执行预付费并监控可用余额。所述用户界面和计量表通过有线通信通道相互连接。一些计量表可封装在一橱柜中，在其中还可集成一具有通信功能的网络控制器。所述网络控制器包括一组伺服控制开关。其中一个开关触点连接到计量表，而其它触点连接到用户界面。此外，网络控制器组通过通信信道，其可以是GSM，WAM无线电，PLC或这些远程通信技术的结合，连接至主站。所述网络控制器执行每个所连接的计量表的周期性监控并上传预定义数据至计量表。此外，所述网络控制器还具有存储来自于几个计量表的测量数据的能力。所述主站，就其本身而言，执行计量表的自动读数，定期访问每个网络控制器并存储它们的测量数据。与本发明中所讨论的系统及预付费方法不同的是，该专利不包括含有具有电力连接/断开设备并能与双向光通信设备通信连接的电子式预付费计量表的电子电力预付费系统。其也不包括利用双向光学射线设备进行电力余额充值的方法，以及实施包括该双向光通信设备的电子电路。
专利US 4240030公开了用于电力消耗的智能计量表，其配备有一特殊的电路以及组件，其操作过程是插入一磁卡以调节电力供应，在一另外的屏幕上显示千瓦时，以及当前付款期的相应币值。与本发明中所讨论的系统及预付费方法不同的是，该专利不包括含有具有电力连接/断开设备并能与双向光通信设备通信连接的电子式预付费计量表的电子电力预付费系统。其也不包括利用双向光学射线设备进行电力余额充值的方法，以及实施包括双向光通信设备的电子电路。
专利US 7840493公开了一种使用非接触式智能卡和自动连接和断开设备的用于电力计量的预付费系统，以及一种电力预付费方法，其包括以下元素：i)预付费非接触式智能卡包括微控制器和存储预付电量的余额值的存储器；ii)电量电子仪表，其包括设置于电表内的非接触式智能卡读写器以及存储器；以及iii)一网络，其包括具有两个安全组件的销售终端点，一服务器通过通信界面与数据数据采集系统相连以保持用户的金额信息，且该信息存储在供应商数据库。与本发明中所讨论的系统及预付费方法不同的是，该专利不包括含有具有电力连接/断开设备并能与双向光通信设备通信连接的电子式预付费计量表的电子电力预付费系统。其也不包括利用双向光学射线设备进行电力余额充值的方法，以及实施包括双向光通信设备的电子电路。
专利申请US 20070083479公开了一种包括电表、电力预付费设备、基于键盘的用户界面单元以获得预付和收入管理系统的预付费系统的方法、装置以及存储设备。所述电表与电力预付费设备相互连接，其包括一控制连接/断开用户的电力服务的开关，其还包括用户预付电量的使用的管理和控制，以及与该电表的使用关联的数据。与本发明中所讨论的系统及预付费方法不同的是，该专利不包括含有具有电力连接/断开设备并能与双向光通信设备通信连接的电子式预付费计量表的电子电力预付费系统。其也不包括利用双向光学射线设备进行电力余额充值的方法，以及实施包括双向光通信设备的电子电路。
发明概述
本发明的目的在于提供一种电力预付费系统及方法，其使用具有自动连接/断开供电设备和双向光通信设备的智能预付费电表。
本发明的另一目的在于提供一种用于电力余额充值的具有双向光通信的设备。
本发明的再一目的在于提供一种双向光通信设备和智能电力预付费电表间的交互方法。
附图说明
图1示出了本发明借助于光学设备的具有预付费和数据采集功能的电力测量系统的功能结构图。图中，1为具有电源连接/断开组件的预付费电表；2为充值光学设备；4为电力买入卖出组件；5为远程通信网络，以及6为安装有充值管理以及测量数据采集软件的服务器主机。
图2示出了本发明的整合了借助于光学设备的具有预付费和数据采集功能的电力测量系统的电表的内部结构的等距视图。
图3示出了本发明的整合了借助于光学设备的具有预付费和数据采集功能的电力测量系统中的电表的内部结构的方框图。图中，12为控制、测量和处理模块；19为数字和字母数字信息显示模块；17为供电连接/断开模块；16为用于触发连接/断开模块的电源驱动器；15为电源模块，其具有用于触发连接/断开模块的电压复制器和电力电容器；20为经由光学端口的通信模块；21为加速度检测模块；以及14为电流传感器。
图4示出了作为本发明借助于光学设备的具有预付费及数据采集功能的电力测量系统的一部分的、用于电量充值以及传输数据的双向光通信电子设备的等距视图；
图5示出了作为本发明借助于光学设备的具有预付费及数据采集功能的电力测量系统的一部分的、用于电量充值以及传输数据的双向光通信电子设备的结构方框图。图中，28为控制和处理模块；30为信息存储模块；29为经由光学端口的通信模块；31为组件激活模块；以及32为供电模块。
图6示出了作为本发明借助于光学设备的具有预付费及数据采集功能的电力测量系统的电量充值设备的一部分的、组件激活模块的结构方框图。图中，33为磁开关，以及34为压力开关。
图7示出了作为本发明借助于光学设备的具有预付费及数据采集功能的电力测量系统的一部分的、销售点的充值组件的结构方框图。图中，38为个人电脑，其包括用于销售电量的软件；以及39为销售点充值组件；
图8示出了作为本发明借助于光学设备的具有预付费及数据采集功能的电力测量系统的一部分的、电力买入卖出组件的结构方框图。图中，35为通用串行总线USB端口模块；36为光学端口，以及37为磁性激活元件。
图9示出了作为本发明借助于光学设备的具有预付费及数据采集功能的电力测量系统的一部分的、电量余额充值方法的流程框图。
具体实施方式
参照附图，作为本发明的目的之一，本发明提供了一种借助于光学设备的具有预付费及数据采集功能的电力测量系统，其包括具有电源连接/断开组件的预付费电表1、充值光学设备2、电力买入卖出组件4、安装有充值管理及测量数据采集软件的服务器6以及远程通信网络5。
所述具有供电连接/断开组件的电量预付费电表1包括以下功能模块：控制、测量和处理模块12、数字和字母数字信息显示模块19、供电连接/断开模块17、用于触发连接/断开模块的电源驱动器16、具有用于触发连接/断开模块的电压复制器和电力电容器的电源模块15、经由光学端口的通信模块20、存储模块13、加速度检测模块21、处理测量和处理模块中数据包的加密/解密模块12以及电流传感器14。
所述充值光学设备2包括以下功能模块：控制和处理模块28、信息存储模块30、光学通信端口模块29、组件激活模块31、电源模块32以及包含在控制和处理模块中的特定的加密密钥28。
所述组件激活模块31包括以下功能模块：磁开关33以及压力开关34；二者均保持电源模块32与电路的其它部分断开以节省电力。
所述电力买入卖出组件4包括以下功能模块：个人电脑38，其包括用于销售电量的软件；以及39为销售点充值组件，其包括以下主要元件：通用串行总线USB端口模块35、光学端口36以及磁性激活元件37。
自动切断电力供应的方法由电量预付费电表1的控制、测量及处理模块12执行：通过持续读取电流传感器14以及连接22中的电压来测量电量消耗；执行相应的数学运算以获得电量的消耗值；定期将所获得的消耗值存储于存储模块13中，并使用这些所存储的数据持续显示在数字和字母数字信息显示模块19上；根据所消耗的电量，自动减去额度以执行电量余额的减量；当电量的预付余额达到预定阈值时，执行自动切断用户的电力供应，所述预定阈值可以是需要继续接收服务的最小余额或是在预付储值余额用完后允许用户的最大透支额度。其等待确认信息、测量信息读取、充值余额、运行参数读取、连接/切断电力供应、设置和运行参数重置以及远程固件更新。这些信息来自于充值光学设备2且通过其光学端口通信模块20接收。
通过充值光学设备2进行电量余额充值的方法包括以下步骤：1)用户将充值光学设备2运送至一具有电力买入卖出组件4的地方；2)将充值光学设备2置于销售点充值组件39处，所述销售点充值组件通过其磁激活开关37，触发磁性开关33以激活充值光学设备2；4)充值光学设备2被识别，且通过安装在个人电脑38中的电量销售软件提取存储在其中的来自于电量预付费电表1的关联加密数据包；5)通过远程通信网络5向安装有管理软件的服务器6发送电量销售请求，所述电量销售请求具有用户请求的电量，充值光学设备2及其关联的电表1的识别信息以及从充值光学设备2提取的加密数据包；6)服务器6中的管理软件生成并利用特定的加密代码将加密数据包发送给关联的预付费电表1，该数据包中包括基于所请求电量的余额充值指令。此外，安装在服务器6中的管理软件生成并发送不同的加密信息以用于设别、测量信息读取、运行参数读取、电源连接/切断、设置和运行参数重置以及远程固件更新；7)所述电力买入卖出组件4接收所述加密数据包并通过销售点充值组件39将其记录在充值光学设备2的信息存储模块30中；8)用户将充值光学设备2通过电表1的光学端口20放置在关联的通信模块处，并按下充值光学设备2的压力开关34将余额电量充值到他的电表1中；9)充值光学设备2通过规定的协议将加密数据包发送给电量预付费电表1；10)所述电量预付费电表1通过特定的加密密钥解密所接收到的数据包。如果解密处理的结果是正确的，其将从充值光学设备处接收到的预付电量余额增加到电表1当前的电量余额中，另外，其执行测量信息读取、运行参数读取、连接/切断电力供应、设置和运行参数重置以及远程固件更新的指令；11)充值光学设备2请求与消耗电量测量关联的信息以及来自于电表1加密的检测，并通过充值光学设备2，利用其特定的加密密钥发送含有所请求信息的数据包。
Claims (8)
1.借助于充值光学设备的具有预付费及数据采集功能的电力测量系统，其包括具有电力连接/断开组件的预付费电表、充值光学设备、电力买入卖出组件、安装有充值管理和测量数据采集软件的服务器以及远程通信网络。
2.根据权利要求1所述的借助于充值光学设备的具有预付费及数据采集功能的电力测量系统，其特征在于：所述充值光学设备为独立的智能电子组件，并在电表和公共事业公司间双向通信传输信息，所述充值光学设备附接到电表上，而无需连接到电表的光学端口的连接电缆。
3.根据权利要求1和2所述的借助于充值光学设备的具有预付费及数据采集功能的电力测量系统，其特征在于：所述充值光学设备包括以下功能模块：控制及数字处理模块、非易失性数字信息存储模块、光学端口通信模块、组件激活模块、电源模块以及包含在控制及处理模块中的特定的加密密钥。
4.根据权利要求1、2和3所述的借助于充值光学设备的具有预付费及数据采集功能的电力测量系统，其特征在于：所述充值光学设备由组件激活模块激活，且所述组件激活模块包括磁开关和压力开关，二者保持电源模块与电路的其它部分断开以节省电池能量。
5.根据权利要求1所述的借助于充值光学设备的具有预付费及数据采集功能的电力测量系统，其特征在于：所述电力买入卖出组件包括个人电脑以及销售点充值组件，所述销售点充值组件包括：通用串行总线USB端口模块、光学端口模块以及激活充值设备的磁性元件。
6.根据权利要求1所述的借助于充值光学设备的具有预付费及数据采集功能的电力测量系统，其特征在于：所述电量预付费电表的固件的远程更新通过充值光学设备的电量余额充值进行。
7.用于预付费电表的电量充值光学设备，其特征在于包括以下功能模块：控制及处理模块、信息存储模块、经过光学端口的通信模块、组件激活模块、电源模块以及包含在控制及处理模块中的特定的加密密钥；其中所述组件激活模块包括磁开关和压力开关，二者保持电源模块与电路的其它部分断开以节省能量。
8.通过光学设备进行预付费、数据采集以及远程固件更新的电力测量方法，包括以下步骤：
a)将充值光学设备置于销售点充值组件上；
b)利用个人电脑中的电量销售软件通过规定的协议识别充值光学设备；
c)通过远程通信网络向安装有管理软件的服务器发送电量销售请求，在所述电量销售请求中具有用户请求的电量以及充值光学设备及其关联的电表的识别信息；
d)服务器中的管理软件生成并发送利用特定的加密密钥加密的数据包以用于关联的预付费电表，所述数据包中包括基于所请求的电量的余额充值指令；
e)接收加密数据包并通过销售点充值组件记录在充值光学设备中；
f)当将关联的充值光学设备经由电表的光学端口放置在通信模块处并按下充值光学设备的压力开关时，充值光学设备通过规定的协议将加密数据包发送给电量预付费电表；
g)通过特定的加密密钥解密所接收到的数据包，如果解密处理的结果是正确的，则将所接收到的预付电量余额增加到电表当前的电量余额中。
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