CN105869292B - 预付费扫码电能表 - Google Patents

Abstract

预付费扫码电能表，其具有表壳，表壳内装有电路基板，电路基板上装有MCU芯片、按键模块、图像处理模块、数据存储模块、模数转换模块、液晶显示屏、磁保持继电器、图像扫描模块、电压计量模块、电流计量模块、接线端子、电源模块、声光报警器和时钟模块，其中，图像扫描模块中的扫描头、液晶显示屏的显示面、按键模块中的按键、接线端子的接线端分别设在表壳的外表面；该电能表能实现用电营销管理的智能化管理，简化了用电营销的管理模式，节约人力和资源；还可代替普通电表使用，可实时显示用电量和用电总量。

Description

预付费扫码电能表

技术领域

本发明涉及电表装置，具体是提供了一种预付费扫码电能表。

背景技术

传统的用电营销管理较为繁琐，一般包括电表抄录、发票核算、催费通知、欠费停电、恢复供电等过程。随着城市化发展加速，交通拥堵、车位缺乏、网点排队交费等问题日益严峻，在供电部门的管理过程和用电客户的交费过程中，造成了越来越大的时间、精力、经济上的负担，同时也导致了社会资源、劳动总量的浪费和对环境的污染。所以，传统的用电营销管理方式已经不能满足当前及未来的社会、供电企业和客户的需求，亟需一种智能化设备简化用电营销管理模式。

发明内容

本发明的目的是：提供一种预付费扫码电能表，使用该电能表能简化用电营销管理模式，实现用电营销管理的智能化管理，节约人力、资源。

本发明的技术方案是：预付费扫码电能表，具有表壳，表壳内装有电路基板，其特征在于：电路基板上装有MCU芯片、按键模块、图像处理模块、数据存储模块、模数转换模块、液晶显示屏、磁保持继电器、图像扫描模块、电压计量模块、电流计量模块、接线端子、电源模块，其中，图像扫描模块中的扫描头、液晶显示屏的显示面、按键模块中的按键、接线端子的接线端分别设在表壳的外表面；MCU芯片的信号输入端分别与按键模块的信号输出端、图像处理模块的信号输出端、数据存储模块的信号输出端、模数转换模块的信号输出端信号线连接，MCU芯片的信号输出端分别与液晶显示屏的信号输入端、磁保持继电器的信号输入端、数据存储模块的信号输入端信号线连接；图像扫描模块的 信号输出端与图像处理模块的信号输入端信号线连接，模数转换模块的信号输入端分别与电压计量模块的信号输出端、电流计量模块的信号输出端信号线连接，电压计量模块的零线测量端通过电线与接线端子的零线输出端口电连接，电压计量模块的火线测量端通过电线与接线端子的火线输出端口A电连接，电流计量模块的火线测量端C通过电线与接线端子的火线输出端口A电连接；电流计量模块的火线测量端D通过电线与磁保持继电器的火线输入端口电连接，磁保持继电器的火线输出端口通过电线与接线端子的火线输出端口B电连接；电源模块的零线输入端通过电线与接线端子的零线输出端口电连接，电源模块的火线输入端通过电线与接线端子的火线输出端口A电连接,电源模块的电输出端分别与各用电部件电连接。

电路基板上还装有声光报警器，声光报警器的信号输入端与MCU芯片的信号输出端信号线连接。

电路基板上还装有时钟模块，时钟模块的信号输出端与MCU芯片的信号输入端信号线连接。

本发明的工作原理是：数据存储芯片中记录用户的用电量数据，MCU芯片读取该用电量数据并根据电压计量模块、电流计量模块提供的信号数据计算用户的用电量，并根据预先编制程序计算用电量和扣算余量，当数据存储芯片中的剩余用电量为零时，MCU芯片给磁保持继电器一个断电信号，磁保持继电器断开电路，停止供电，用户通过互联网在购买电量，并获得一个一次性的唯一的条形码，该条码可由电表表号、日期、绑定手机号码、充值金额等相关变量在特定加密公式下计算生成，用户将该二维码打印或显示在手机屏幕上让图像扫描模块的扫描头读入，经过图像处理模块将翻译的数字信号传送给MCU芯片，MCU芯片根据预设程序将用户购买的电量数值写入数据存储芯片中记录，并同时给 磁保持继电器一个通电信号，磁保持继电器开通电路，恢复供电。

本发明的优点是：通过所述的各部件，可实现用电营销管理的智能化管理，简化了用电营销的管理模式，节约人力和资源；声光报警器能在剩余电量不足时提前预警，防止停电给用户造成不便；时钟模块能为MCU芯片进行计时校对，确保计量精准，根据上述结构和工作原理，本发明预付费扫码电能表可代替普通电表使用，可实时显示用电量和用电总量。

附图说明

图1是本发明预付费扫码电能表的结构示意图；

图2是本发明预付费扫码电能表中电路基板的结构框图。

图中1表壳、2嗡鸣器、3发光管、4液晶显示屏、5电路基板、6扫描头、7按键、8接线端子、9磁保持继电器、10声光报警器。

具体实施方式

预付费扫码电能表，具有表壳1，表壳内装有电路基板5，电路基板上装有MCU芯片、按键模块、图像处理模块、数据存储模块、模数转换模块、液晶显示屏4、磁保持继电器9、图像扫描模块、电压计量模块、电流计量模块、接线端子8、电源模块，其中，图像扫描模块中的扫描头6、液晶显示屏的显示面、按键模块中的按键7、接线端子的接线端分别设在表壳的外表面；MCU芯片的信号输入端分别与按键模块的信号输出端、图像处理模块的信号输出端、数据存储模块的信号输出端、模数转换模块的信号输出端信号线连接，MCU芯片的信号输出端分别与液晶显示屏的信号输入端、磁保持继电器的信号输入端、数据存储模块的信号输入端信号线连接；图像扫描模块的信号输出端与图像处理模块的信号输入端信号线连接，模数转换模块的信号输入端分别与电压计量模块的信号输出端、电流计量模块的信号输出端信号线连接，电压计量模块的零线测量 端通过电线与接线端子的零线输出端口电连接，电压计量模块的火线测量端通过电线与接线端子的火线输出端口A电连接，电流计量模块的火线测量端C通过电线与接线端子的火线输出端口A电连接；电流计量模块的火线测量端D通过电线与磁保持继电器的火线输入端口电连接，磁保持继电器的火线输出端口通过电线与接线端子的火线输出端口B电连接；电源模块的零线输入端通过电线与接线端子的零线输出端口电连接，电源模块的火线输入端通过电线与接线端子的火线输出端口A电连接,电源模块的电输出端分别与各用电部件电连接。所述的电线和信号线也可采用印刷电路桥接各部件。

MCU芯片用于计算各模块汇集的数据信号，并根据预设程序分别发出相应的指令信号，MCU芯片是微控制单元(Microcontroller Unit；简称：MCU)，又称单片微型计算机或者单片机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器及其等周边接口整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，可为不同的应用场合提供不同组合控制。据存储模块(存储单元、存储芯片)用于存储用户用电量数据，该数据由MCU芯片读取和修改，该存储模块具有单独的加密单元，可使用硬件进行加密，防止内部存储信息被破解。

图像扫描模块用于将外部的条码图像通过扫描头(光学扫描元件、摄像头)的录入成图像信号，并将该图像信号输送给图像处理模块翻译成MCU芯片可识别的数字信号。图像处理模块用于将图像扫描模块上传的图像信号转换成MCU芯片可识别的数字信号。图像扫描模块和图像处理模块组合构成条码扫描器的前端构件(即扫码电路模块)。

电压计量模块用于检测电入户端的电压值，电流计量模块用于检测电入户端的电流量，模数转换模块(模数转换器)用于将电压计量模块、电流计量模块提供的模拟信号转换成数字信号给MCU芯片进行计算处理。

磁保持继电器用于根据MCU芯片的指令对入户电路进行连通或切断。电源模块用于为各用电模块供电，本实施例中，电源模块包括变压器、整流器、滤波器等基础部件。接线端子用于连接内外部电源电线，电网火线通过火线输入端口接入，电网零线通过零线输入端口接入，入户的火线输出通过火线输出端口B输出，入户的零线通过零线输出端口出输出，火线输出端口A至火线输出端口B之间的火线上装有磁保持继电器(作为自动开关)。

液晶显示屏用于显示剩余电量数值，方便用户查看。按键模块用于调取命令，通过MCU芯片的预存指令控制显示屏的显示内容，方便用户调查当月用电量、历史用电量、用电数值、维修电话等信息，按键模块和液晶显示屏的组合属本装置的人机接口。

电路基板上还装有声光报警器10，声光报警器的信号输入端与MCU芯片的信号输出端信号线连接。声光报警器中的发声部件为嗡鸣器2，发光部件为发光管3(LED灯)。声光报警器用于提示用户剩余电量值不足，MCU芯片根据用户的用电量平局值计算，当剩余电量值不能满足用户三天使用的时候，就通过声光报警器提示用户充值，防止停电给用户带来的不便。

电路基板上还装有时钟模块，时钟模块的信号输出端与MCU芯片的信号输入端信号线连接。时钟模块用于为MCU芯片提供校准时间的参考，时计量的数据数据更加准确无误。

本发明预付费扫码电能表的初始状态为：据存储模块中所记录的剩余电量为零，磁保持继电器中的控制电路处于断开状态，从而入户电路处于停电状态，此时液晶显示模块上显示据存储模块中所记录的剩余电量为零、当前累计总用电量为零、并显示交费提醒信息；如用户有用电需求，需要使用智能手机或电脑通过APP或互联网支付并购买一定数额的电量，获得一个条形码(一维条形 码或二维条形码，下同)；然后，将手机屏幕或者条形码打印件贴近图像扫描模块的扫描头，通过图像处理模块翻译此条形码，从而将此条形码中所展示的充值信息通过MCU芯片输入至据存储模块中。当据存储模块中的剩余电量从零变为一个大于零的数值时，MCU芯片给磁保持继电器发出信号，磁保持继电器控制电路被触发变为闭合状态，从而电路恢复为供电状态，此时液晶显示模块上显示本次充值后据存储模块中的剩余电量和当前累计总用电量。在正常供电的过程中，由模数转换模、电压检测模块、电流检测模块组成的电计量电路能够实时计量电路中所消耗的电量，MCU芯片根据模数转换模提供的数据信号与据存储模块中的电量余额进行差值运算，在此过程中液晶显示模块上实时显示据存储模块中的当前剩余电量和当前累计总用电量。当据存储模块中的剩余电量小于设定值时，声光报警器闪烁并发出周期蜂鸣音提示，此时液晶显示模块上显示据存储模块中的当前剩余电量、当前累计总用电量和交费提醒信息。当据存储模块中的剩余电量再次变为零时，磁保持继电器控制电路被触发变为断开状态，从而电路变为停电状态，此时液晶显示模块上显示据存储模块中的剩余电量为零、当前累计总用电量和交费提醒信息。MCU芯片在本发明的使用过程中起到计算和逻辑判断的作用；电源电路起到对本发明的供电作用；时钟电路起到计时作用；接线端子起到内部接线作用；按键电路起到显示内容的切换作用；外壳起到对本发明内部的保护作用。

本发明减少了传统用电营销管理过程中和用电客户电费交费过程中产生的资源浪费、经济浪费、时间浪费和对环境的污染问题。实现了无需抄表催费、客户自助交费和自动停复电等较先进的用电营销管理过程和十分便利的客户交费过程。符合社会的发展方向，满足全社会、供电企业和人民群众的实在需求。

Claims (3)

1.预付费扫码电能表，具有表壳，表壳内装有电路基板，其特征在于：电路基板上装有MCU芯片、按键模块、图像处理模块、数据存储模块、模数转换模块、液晶显示屏、磁保持继电器、图像扫描模块、电压计量模块、电流计量模块、接线端子、电源模块，其中，图像扫描模块中的扫描头、液晶显示屏的显示面、按键模块中的按键、接线端子的接线端分别设在表壳的外表面；MCU芯片的信号输入端分别与按键模块的信号输出端、图像处理模块的信号输出端、数据存储模块的信号输出端、模数转换模块的信号输出端信号线连接，MCU芯片的信号输出端分别与液晶显示屏的信号输入端、磁保持继电器的信号输入端、数据存储模块的信号输入端信号线连接；图像扫描模块的信号输出端与图像处理模块的信号输入端信号线连接，模数转换模块的信号输入端分别与电压计量模块的信号输出端、电流计量模块的信号输出端信号线连接，电压计量模块的零线测量端通过电线与接线端子的零线输出端口电连接，电压计量模块的火线测量端通过电线与接线端子的火线输出端口A电连接，电流计量模块的火线测量端C通过电线与接线端子的火线输出端口A电连接；电流计量模块的火线测量端D通过电线与磁保持继电器的火线输入端口电连接，磁保持继电器的火线输出端口通过电线与接线端子的火线输出端口B电连接；电源模块的零线输入端通过电线与接线端子的零线输出端口电连接，电源模块的火线输入端通过电线与接线端子的火线输出端口A电连接,电源模块的电输出端分别与各用电部件电连接。

2.根据权利要求1所述的预付费扫码电能表，其特征在于：电路基板上还装有声光报警器，声光报警器的信号输入端与MCU芯片的信号输出端信号线连接。

3.根据权利要求1或2所述的预付费扫码电能表，其特征在于：电路基板上还装有时钟模块，时钟模块的信号输出端与MCU芯片的信号输入端信号线连接。