CN105184981A - 智能费控多功能电能表 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种智能费控多功能电能表，具有计量模块（1）和高速数据处理器（2）。计量模块（1）接有电压采样电路（17）和电流采样电路（18）。高速数据处理器（2）接有存储模块（4）、射频卡驱动模块（5）、远程控制模块（6）、载波通讯模块（7）、红外通讯模块（8）、LED显示模块（11）、继电器驱动模块（12）及缺相检测电路（16）。该电能表能实施电能量精确计量、信息及时存储及科学处理、实时监测用电状态、自动控制、信息交互。实现多用户共一个电表或单个用户使用多个电表且单独计量收费，用电信息远程双向互通和购电预收费、电价实时调控。

Description

智能费控多功能电能表

技术领域

本发明属于电能测量仪表技术领域，具体涉及一种用于对用户单独计量收费，同时实现用电信息远程双向互通和远控预付电费、电价实时调控、双向计量的智能费控多功能电能表。

背景技术

经历了感应式电能表、机电式电能表和电子式电能表三个发展阶段后，电能表已经解决了电力部门计量、收费的难题。然而目前使用的电能表存在很多问题，例如感应式电能表，其功能单一，仅能计量；预付费电能表仅能回收电费，实际上也只具备计量功能；而已知的智能电能表，不能一表适用多卡、一卡适用多种功能即辖区一卡通，更不能实现实时结算。由于城镇化建设的步伐加快，城镇流动人口不断增加，大批量大规模夜市与娱乐场所在我们的周围涌现，临时用电难、电费回收困难、安全隐患大的问题就接踵而来，如何解决这突如其来的一道道难题，就成了摆在广大用户、当地政府及供电企业面前的当务之急。因此，研究一种既能满足双向电能传输和计量、双向通信、负荷开关控制、费控，又能满足农村抗旱、城市夜市、城乡健身娱乐场所、小区电动车充电、农村建房等临时用电和公共场所用电的需求的智能费控多功能电能表是一项亟待解决的难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的缺陷，设计一种智能费控多功能电能表，使用该电能表可以多个用户共一个电表，或多个电表供一个用户，且电表与用户一对一计量收费。同时用电信息远程双向远控互通、电价实时调控电费按期回收或购电预付费、双向计量及电力部门集抄全覆盖。

本发明的技术方案是：所设计的智能费控多功能电能表，参见图1，具有一个计量模块1和一个高速数据处理器2。其中所述计量模块1接有电压采样电路17和电流采样电路18。该电压采样电路17的信号输出端和电流采样电路18的信号输出端并联连接所述计量模块1的信号输入端；所述高速数据处理器2具有一个在线升级接口3，同时该高速数据处理器2还接有存储模块4、射频卡驱动模块5、远程控制模块6、载波通讯模块7、红外通讯模块8、通讯模块9、脉冲输出接口10、LED显示模块11、继电器驱动模块12、工作电源13、功能按键14、实时时钟15及缺相检测电路16。其中所述在线升级接口3与所述高速数据处理器2的信号接口相连。所述存储模块4的信号接口和远程控制模块6的信号接口并联连接所述高速数据处理器2的另一信号接口。所述实时时钟15的信号接口连接所述高速数据处理器2的第三信号接口。所述射频卡驱动模块5的信号接口连接所述高速数据处理器2的第四信号接口。而所述载波通讯模块7的信号输入端、红外通讯模块8的信号输入端、通讯模块9的信号输入端、脉冲输出接口10的信号输入端、LED显示模块11的信号输入端及继电器驱动模块12的信号输入端并联连接所述高速数据处理器2的信号输出端。所述功能按键14的信号输出端、缺相检测电路16的信号输出端和所述计量模块1的信号输出端并联连接所述高速数据处理器2的另一信号输入端。此外上述电压采样电路17的另一信号输出端连接该缺相检测电路16的信号输入端。上述工作电源13的输出端接所述高速数据处理器2的电源输入端。

由此构成的本发明的智能费控多功能电能表使用时，通过上述射频卡驱动模块5感应、读取插入高速数据处理器2的CPU（英文全称为“CentralProsessingUnit”的缩写，中文译文为“中央处理器”。）卡的数据，将所读数据传输给高速数据处理器2处理后输送到存储模块4进行储存和输出，依次识别不同CPU卡的数据，对经过识别的数据加以处理，高速据处理器2通过电压采样电路17、电源采样电路18经计量模块1把用电数据和相关信息通过载波通讯模块7与远程控制模块6进行数据传输和交换。该智能费控多功能电能表采用射频卡驱动模块5，由射频和大规模集成电路构成，可完成读写器与IC卡之间的各种交互功能，包括调制/解调、加密/解密、认证、读写、加/减，并具有同高速数据处理器2联通的接口。射频卡与读写器的通信内容包括复位应答、防冲突、选择卡片、相互认证、对数据块的操作和中止。通过射频卡驱动模块5接收由微机程序输出的用户购电信息，并将该用户购电信息存储并加密发送给高速数据处理器2，高速数据处理器2通过存储模块4识别唯一身份识别码、购电量、购电单价、历史记录、累计用电量、剩余电量。高速数据处理器2通过电压采样电路17和电流采样电路18对用户用电信息进行实时监控和数据处理。高速数据处理器2把用电数据和信息通过载波通讯模块7与远程控制模块6进行数据传输和交换，实现用电信息远程双向互通和远控，从而实现多个用户共有一个电表或者一个用户使用多个电表，且每个电表对每个用户进行单独计量收费，与此同时，还可实现用电信息远程双向互通和远控以及购电预收费、电价实时调控、双向计量的新型智能费控多功能。

本发明的有益效果是：能成功实施电能量精确计量、信息及时存储及科学处理、实时监测用电状态、自动控制、信息交互。可实现多个用户共一个电表或者单个用户使用多个电表，而且每个电表对每个用户单独计量收费。与此同时还实现了用电信息远程双向互通和双向远控以及购电预收费、电价实时调控、双向计量。

附图说明

图1为本发明智能费控多功能电能表一个具体实施例的结构框图，图中标示为：

1—计量模块，

2—高速数据处理器，

3—在线升级接口，

4—存储模块，

5—射频卡驱动模块，

6—远程控制模块，

7—载波通讯模块，

8—红外通讯模块，

9—通讯模块，

10—脉冲输出接口，

11—LED显示模块，

12—继电器驱动模块，

13—工作电源，

14—功能按键，

15—实时时钟，

16—缺相检测电路，

17—电压采样电路，

18—电流采样电路。

具体实施方式

参见附图1，图1所示为本发明智能费控多功能电能表一个具体的实施例。该实施例的计量模块1采用市售上海产BL6523B型多功能电子电能计量芯片，输入动态工作范围(3,000:1)内非线性测量误差小于0.1%，输出频率波动小于0.1%。该实施例的高速数据处理器2采用市售ATmega128L型高速数据处理器,该处理器具有133条功能强大的指令,大部分指令在单时钟周期内执行;有32b×8个通用工作寄存器;片内带有执行时间为2个时钟周期的硬件乘法器，同时还具有128KB在线可重复编程Flash、4KB的E2PROM以及4KB内部SRAM；在其BOOT区具有独立的加密位,可通过片内的引导程序实现在系统编程,写操作时真正可读；具有JTAG接口:通过JTAG接口对Flash、E2PROM熔丝位和加密位编程，带内部振荡器的可编程看门狗定时器；可上电复位和可编程的低电压检测;内部可校准的RC振荡器;五种睡眠模式,即空闲模式、ADC噪声抑制模式、省电模式、掉电模式、待命模式和扩展待命模式;可通过软件选择时钟频率;通过1个熔丝选定ATmega103兼容模式;全局上拉禁止。存储模块4采用具有10万亿次读写次数，其总线速度可达1MHz的市售FM24C64型存储器。射频卡驱动模块5采用其主控部件为AT89C52型单片机，内有8K字节无需外接程序的市售EPROM快速擦写存储器。远程控制模块6采用市售低功耗、高性能AT89S52型控制器。载波通讯模块7采用市售TCC082C型载波芯片，该芯片具备通信中继能力，可自动实现载波节点侦听网络功能、主动上报网络功能，其串口可连接电表节点和电量显示模块以完成物理层、数据链路层、网络层、传输层四层网络功能。红外通讯模块8的红外发射管采用市售AT205B型红外发射管，红外接收管采用市售AT138RV3型红外接收管。通讯模块9采用市售MAX485型接口芯片，该芯片是Maxim公司的一种RS－485芯片，是用于RS-485与RS-422通信的低功耗收发器，可实现最高250kbps的无差错数据传输，其驱动器摆率不受限制，可实现最高2.5Mbps的传输速率。LED显示模块11采用市售PCF8576CT型LED驱动芯片。继电器驱动模块12采用具有先进的复位储能、置位释能技术且功耗低的市售通用继电器。工作电源13采用市售NCP1014型单片高压开关稳压器，功能特性包括软启动、频率抖动、短路保护、跳周期和最大峰值电流设定点。实时时钟15采用内置32.768KHz晶体单元的市售RX8025T型时钟，具有定时报警、固定周期定时中断、时间更新、闰年自动更新功能，宽范围接口电压：2.2V到5.5V，宽范围时间保持电压：1.8V到5.5V。缺相检测电路16采用市售通用缺相检测电路，电压采样电路17采用市售通用电压采样电路，电流采样电路18采用市售通用电流采样电路。按照上述技术方案并参照图1所示，本发明智能费控多功能电能表的该实施例的高速数据处理器2还具有一个在线升级接口3和脉冲输出接口10、功能按键14。在线升级接口3与高速数据处理器2的信号接口相连。存储模块4的信号接口和远程控制模块6的信号接口并联连接高速数据处理器2的另一信号接口。实时时钟15的信号接口连接高速数据处理器2的第三信号接口。射频卡驱动模块5的信号接口连接高速数据处理器2的第四信号接口。载波通讯模块7的信号输入端、红外通讯模块8的信号输入端、通讯模块9的信号输入端、脉冲输出接口10的信号输入端、LED显示模块11的信号输入端及继电器驱动模块12的信号输入端并联连接高速数据处理器2的信号输出端。功能按键14的信号输出端、缺相检测电路16的信号输出端和计量模块1的信号输出端并联连接高速数据处理器2的另一信号输入端。电压采样电路17的另一信号输出端连接缺相检测电路16的信号输入端。工作电源13的输出端接高速数据处理器2的电源输入端。

本例智能费控多功能电能表经试制试用被证明效果良好、安全可靠，完全达到设计要求。

Claims (1)

1.一种智能费控多功能电能表，具有一个计量模块（1）和一个高速数据处理器（2），其特征在于，所述计量模块（1）接有电压采样电路（17）和电流采样电路（18），该电压采样电路（17）的信号输出端和电流采样电路（18）的信号输出端并联连接所述计量模块（1）的信号输入端；所述高速数据处理器（2）具有一个在线升级接口（3），同时该高速数据处理器（2）还接有存储模块（4）、射频卡驱动模块（5）、远程控制模块（6）、载波通讯模块（7）、红外通讯模块（8）、通讯模块（9）、脉冲输出接口（10）、LED显示模块（11）、继电器驱动模块（12）、工作电源（13）、功能按键（14）、实时时钟（15）及缺相检测电路（16），其中所述在线升级接口（3）与所述高速数据处理器（2）的信号接口相连，所述存储模块（4）的信号接口和远程控制模块（6）的信号接口并联连接所述高速数据处理器（2）的另一信号接口，所述实时时钟（15）的信号接口连接所述高速数据处理器（2）的第三信号接口，所述射频卡驱动模块（5）的信号接口连接所述高速数据处理器（2）的第四信号接口，而所述载波通讯模块（7）的信号输入端、红外通讯模块（8）的信号输入端、通讯模块（9）的信号输入端、脉冲输出接口（10）的信号输入端、LED显示模块（11）的信号输入端及继电器驱动模块（12）的信号输入端并联连接所述高速数据处理器（2）的信号输出端，所述功能按键（14）的信号输出端、缺相检测电路（16）的信号输出端和所述计量模块（1）的信号输出端并联连接所述高速数据处理器（2）的另一信号输入端，此外上述电压采样电路（17）的另一信号输出端连接该缺相检测电路（16）的信号输入端，上述工作电源（13）的输出端接所述高速数据处理器（2）的电源输入端。