CN106324548B - 一种基于自带主动干扰源的自适应智能电表系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于自带主动干扰源的自适应智能电表系统，包括依次连接的前端感应电路、前端射频开关、射频滤波器、中频滤波器、低频滤波器、前端预处理电路、电能采集电路、接口电路、嵌入式处理器模块、调制解调电路、无线收发模块、低频滤波衰减电路和窄带天线；电能采集电路又依次连接有时钟射频开关、射频采样时钟、中频采样时钟和低频采样时钟。此技术方案，利用微小功率的干扰源对整体系统进行主动干扰测试、实现自适应调整前端滤波电路配置和电能采集电路的匹配采样时钟配置，继而实现智能电表系统的自适应抗干扰调整，极大地提高了智能电表测量的可靠性、准确性和抗干扰能力。

Description

一种基于自带主动干扰源的自适应智能电表系统

技术领域

本发明涉及电表系统技术领域，具体涉及一种基于自带主动干扰源的自适应智能电表系统。

背景技术

电子电能表具有测量精度高、性能稳定、功耗低、体积小和重量轻等优点，除此之外，它还具有更多其他的功能，如复费率、最大需量、功率因数测量、事件记录、有功和无功电能记录、负荷曲线记录、电压合格率统计和串行数据通信等。但目前由于电能的开发及利用速度、效率的加快，对于电能的管理及电能表的性能就有了更多更高的要求。随着不断扩大的电力系统及在电能的合理利用方面的探索，电能表出现了一些缺点，像性能一致性较差、准确度低、适用频率范围窄、功能单一等。随着信息化的飞速发展，多功能电子式电能表在许多领域都有应用，电能表现存的缺点亟待从技术根本上进行解决。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种利用微小功率的干扰源对整体系统进行主动干扰测试、实现自适应调整前端滤波电路配置和电能采集电路的匹配采样时钟配置，继而实现智能电表系统的自适应抗干扰调整，极大地提高了智能电表测量的可靠性、准确性和抗干扰能力的基于自带主动干扰源的自适应智能电表系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种基于自带主动干扰源的自适应智能电表系统，包括依次连接的前端感应电路、前端射频开关、射频滤波器、中频滤波器、低频滤波器、前端预处理电路、电能采集电路、接口电路、嵌入式处理器模块、调制解调电路、无线收发模块、低频滤波衰减电路和窄带天线；电能采集电路又依次连接有时钟射频开关、射频采样时钟、中频采样时钟和低频采样时钟；嵌入式处理器模块又依次连接有编码驱动显示电路、图像采集模块、图像识别模块、图像信号传输模块、高频滤波衰减电路和宽带天线连接；嵌入式处理器模块又依次连接有锁相环、射频放大器、中频放大器、低频放大器和功率射频开关；嵌入式处理器模块又分别连接有电能采集电路、图像信号传输模块、无线收发模块、微扰锁存器、常规锁存器、状态锁存器、射频采样时钟、中频采样时钟、低频采样时钟、功率射频开关、前端射频开关和时钟射频开关；前端感应电路的信号输出端口、功率射频开关的信号输出端口、前端射频开关的信号输入端口进行线与连接。

前端感应电路：用于感应电压和电流、并转化成前端电参量信息输入前端射频开关。

前端射频开关：具有一个数据信号输入端口、一个控制信号输入端口和三个数据信号输出端口；用于在控制信号输入端口接收嵌入式处理器模块的控制指令下，将数据信号输入端口接收的感应数据信号输出到三个数据输出端口中的一个对应控制指令的数据输出端口；三个输出端口分别连接射频滤波器输入端口、中频滤波器输入端口和低频滤波器输入端口。

射频滤波器：用于对射频频段的信号进行滤波处理。

中频滤波器：用于对中频频段的信号进行滤波处理。

低频滤波器：用于对低频频段的信号进行滤波处理。

前端预处理电路：用于接收滤波处理后的前端电参量信息、并进行衰减和滤波。

电能采集电路：用于采集前端预处理电路输出的信号，基于不同频率的采样时钟，通过计算和查找表方式，转换成电参量信号。

接口电路：用于接收电参量信号，并进行电平和频率的编码转换，形成嵌入式处理器模块可接收的标准接收电平模式的电能参量信号。嵌入式处理器模块可接收的标准接收电平模式的电能参量信号，以下简称为“电平模式电能参量信号”。

嵌入式处理器模块：用于对接口电路输入的信号、调制解调电路输入的信号、无线收发模块输入的信号、图像信号传输模块输入的信号、微扰锁存器输入的信号、常规锁存器输入的信号、状态锁存器输入的信号进行处理；并向电能采集电路输入控制信号、向时钟射频开关输入控制信号、向前端射频开关输入控制信号、向功率射频开关输入控制信号、向射频采样时钟输入控制信号、向中频采样时钟输入控制信号、向低频采样时钟输入控制信号、向锁相环输入控制信号、向微扰锁存器输入控制信号、向常规锁存器输入控制信号、向状态锁存器输入控制信号、向编码驱动显示电路输入控制信号、向调制解调电路输入数据信号、向无线收发模块输入控制信号、向图像信号传输模块输入控制信号。

调制解调电路：用于将嵌入式处理器模块输入的信号进行载波调制，送入无线收发模块；用于将无线收发模块输入的信号进行载波解调，转化成数字信号输入嵌入式处理器模块。

无线收发模块：用于将调制后的信号进行载波放大后、再输出发射；用于将接收的信号进行放大后、再输入调制解调电路进行解调。无线收发模块受嵌入式处理器模块的控制，并在完成无线发射处理后向嵌入式处理器模块返回操作完成信号。

低频滤波衰减电路：用于对低频信号进行谐波和噪声过滤、同时进行功率衰减的电路。

窄带天线：用于发射低频无线信号；用于接收低频无线信号。

编码驱动显示电路：用于接收嵌入式处理器模块输入的电能参量信号，进行转换编码和驱动放大后进行显示。

图像采集模块：用于采集显示模块的显示信息的图像。

图像识别模块：用于识别图像采集模块采集到的图像中的显示模式电能参量信号，并将识别后的数据进行电平和频率的编码转换后，输入到图像信号传输模块。

图像信号传输模块：用于图像识别模块输入的处理后的电能参量信号，进行高频载波调制后输入高频滤波衰减电路进行图像信号传输。图像信号传输模块受嵌入式处理器模块的控制，并在完成图像信号传输处理后向嵌入式处理器模块返回操作完成信号。

高频滤波衰减电路：用于对高频信号进行谐波和噪声过滤、同时进行功率衰减的电路。

宽带天线：用于发射高频无线信号。

射频采样时钟：用于产生针对前端感应电路感应到的具有射频频段分量电参数的电流电压进行具备最匹配采样频率的工作时钟信号。

中频采样时钟：用于产生针对前端感应电路感应到的具有中频频段分量电参数的电流电压进行具备最匹配采样频率的工作时钟信号。

低频采样时钟：用于产生针对前端感应电路感应到的具有低频频段分量电参数的电流电压进行具备最匹配采样频率的工作时钟信号。

时钟射频开关：具有一个数据信号输出端口、一个控制信号输入端口和三个数据信号输入端口；用于在控制信号输入端口接收嵌入式处理器模块的控制指令下，接收三个数据输入端口中的一个对应控制指令的数据输入端口输入的时钟数据信号，并直接通过数据信号输出端口进行输出；三个数据信号输入端口分别连接射频采样时钟输出端口、中频采样时钟输出端口和低频采样时钟输出端口。

功率射频开关：具有一个数据信号输出端口、一个控制信号输入端口和三个数据信号输入端口；用于在控制信号输入端口接收嵌入式处理器模块的控制指令下，接收三个数据输入端口中的一个对应控制指令的数据输入端口输入的功率数据信号，并直接通过数据信号输出端口进行输出；三个数据信号输入端口分别连接射频放大器输出端口、中频放大器输出端口和低频放大器输出端口。

锁相环：用于在嵌入式处理器模块的控制指令下，产生射频频段信号、中频频段信号和低频频段信号三种频段信号中对应指令的频率稳定、功率恒定的主动干扰源，以利用微小功率的干扰源对整体系统进行主动干扰测试、从而自适应调整前端滤波电路配置和电能采集电路的匹配采样时钟配置。

射频放大器：用于对射频频段的信号进行固定功率放大处理。

中频放大器：用于对中频频段的信号进行固定功率放大处理。

低频放大器：用于对低频频段的信号进行固定功率放大处理。

功率射频开关：具有一个数据信号输出端口、一个控制信号输入端口和三个数据信号输入端口；用于在控制信号输入端口接收嵌入式处理器模块的控制指令下，接收三个数据输入端口中的一个对应控制指令的数据输入端口输入的数据信号，并直接通过数据信号输出端口进行输出；三个数据信号输入端口分别连接射频放大器输出端口、中频放大器输出端口和低频放大器输出端口。

微扰锁存器：用于在嵌入式处理器模块的控制指令下，锁存主动干扰工作方式启动条件下的电能参量最终测量值。

常规锁存器：用于在嵌入式处理器模块的控制指令下，锁存主动干扰工作方式未启动条件下的电能参量最终测量值。

状态锁存器：用于在嵌入式处理器模块的控制指令下，锁存嵌入式处理器模块的状态标示数值，共16个状态，即数值“0，1，2，3，4，5，6，7，9，10，11，12，13，14，15”；初始值为“0”；“12，13，14，15”为无效值。

作为优选的，嵌入式处理器模块自适应工作流程包括以下步骤：

第1步，嵌入式处理器模块待机工作方式工作时检测低频无线信号的采集指令，若没有接收到采集指令，状态锁存器的状态标示数值为0，则重复第1步；若接收到采集指令，则进入第2步；

第2步，嵌入式处理器模块接收到采集指令，则进行电能参量信号的采集工作，向电能采集电路发送电参量采集指令，设置状态锁存器的状态标示数值为1，完成后进入第3步；

第3步，嵌入式处理器模块启动常规电参量测量工作方式，向射频前端开关发送指令、开启输出连接通道中的中频滤波器通道开关，向时钟射频开关发送指令、开启输入连接通道中的中频采样时钟通道开关，向功率射频开关发送指令、关闭所有输入连接通道，设置状态锁存器的状态标示数值为1，完成后进入第4步；

第4步，嵌入式处理器模块检测状态锁存器的状态标示数值；

第5步，嵌入式处理器模块接收接口电路输入的电平模式电能参量信号，完成后进入第6步；

第6步，嵌入式处理器模块将常规电参量测量工作方式下的电平模式电能参量信号经过编码处理，转换成常规电参量测量工作方式的测量数值数据锁存于常规锁存器，设置状态锁存器的状态标示数值为2，完成后进入第4步；

第7步，嵌入式处理器模块开启微扰测试测量工作方式，向功率射频开关发送指令、开启输入连接通道中的低频放大器通道开关，进入第8步；

第8步，嵌入式处理器模块接收接口电路输入的电平模式电能参量信号，则完成后进入第9步；

第9步，嵌入式处理器模块将微扰测试测量工作方式下的电平模式电能参量信号经过编码处理，转换成微扰测试测量工作方式的测量数值数据锁存于微扰锁存器，设置状态锁存器的状态标示数值为3，完成后进入第4步；

第10步，嵌入式处理器模块将锁存于微扰锁存器的微扰测试测量工作方式的测量数值、与锁存于常规锁存器的常规电参量测量工作方式的测量数值进行对比；

第11步，嵌入式处理器模块控制无线收发模块开启数据发射工作方式，完成后进入第12步；

第12步，嵌入式处理器模块检测无线收发模块是否发送操作完成信号，如果无线收发模块发送操作完成信号，则进入第15步；如果无线收发模块未发送操作完成信号，则返回第11步；

第13步，嵌入式处理器模块控制图像信号传输模块开启数据发射工作方式，完成后进入第14步；

第14步，嵌入式处理器模块检测图像信号传输模块是否发送操作完成信号，如果图像信号传输模块发送操作完成信号，则进入第15步；如果图像信号传输模块未发送操作完成信号，则返回第13步；

第15步，嵌入式处理器模块检测无线收发模块和图像信号传输模块是否全部发送操作完成信号，如果未检测到全部发送操作完成信号，则重复第15步；如果检测到全部发送操作完成信号，设置状态锁存器的状态标示数值为0，则返回第4步；

第16步，嵌入式处理器模块开启微扰测试测量工作方式，向功率射频开关发送指令、开启输入连接通道中的中频放大器通道开关，进入第17步。

第17步，嵌入式处理器模块接收接口电路输入的电平模式电能参量信号，则完成后进入第18步；

第18步，嵌入式处理器模块将微扰测试测量工作方式下的电平模式电能参量信号经过编码处理，转换成微扰测试测量工作方式的测量数值数据锁存于微扰锁存器，设置状态锁存器的状态标示数值为5，完成后进入第4步；

第19步，嵌入式处理器模块开启微扰测试测量工作方式，向功率射频开关发送指令、开启输入连接通道中的射频放大器通道开关，进入第20步；

第20步，嵌入式处理器模块接收接口电路输入的电平模式电能参量信号，则完成后进入第21步；

第21步，嵌入式处理器模块将微扰测试测量工作方式下的电平模式电能参量信号经过编码处理，转换成微扰测试测量工作方式的测量数值数据锁存于微扰锁存器，设置状态锁存器的状态标示数值为6，完成后进入第4步；

第22步，嵌入式处理器模块启动常规电参量测量工作方式，向射频前端开关发送指令、开启输出连接通道中的低频滤波器通道开关，向时钟射频开关发送指令、开启输入连接通道中的低频采样时钟通道开关，向功率射频开关发送指令、关闭所有输入连接通道，设置状态锁存器的状态标示数值为8，完成后进入第4步；

第23步，嵌入式处理器模块启动常规电参量测量工作方式，向射频前端开关发送指令、开启输出连接通道中的射频滤波器通道开关，向时钟射频开关发送指令、开启输入连接通道中的射频采样时钟通道开关，向功率射频开关发送指令、关闭所有输入连接通道，设置状态锁存器的状态标示数值为10，完成后进入第4步；

第24步，嵌入式处理器模块生成故障代码，进行故障报警信息的发送，进入第11步和第13步。

本发明的优点是：本发明通过锁相环、功率射频开关和相关链路电路设计了一种具备三种频段的频率稳定、功率恒定的微小功率主动干扰源，在嵌入式处理器模块的控制指令下主动干扰源输出干扰测试信号对前端感应电路进行线与连接后的信号叠加后送入后续电路进行电能参量的测量，在这种微扰信号模式下，智能电表获得微扰测试测量工作方式的测量数值。嵌入式处理器模块将微扰测试测量工作方式的测量数值与常规电参量测量工作方式的测量数值进行对比，如果两者的差值在误差允许范围以内，则证明智能电表系统处于可靠测量状态；如果两者的差值在误差允许范围以外，则根据差值的数据属性，调整前端滤波电路配置和电能采集电路的匹配采样时钟配置，使得两者的差值在误差允许范围以内，从而利用微小功率的干扰源对整体系统进行主动干扰测试、实现自适应调整前端滤波电路配置和电能采集电路的匹配采样时钟配置，继而实现了智能电表系统的自适应抗干扰调整，极大地提高了智能电表测量的可靠性、准确性和抗干扰能力。

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例的系统结构示意图；

图2为本发明实施例的嵌入式处理器模块自适应工作方式流程图。

具体实施方式

参见图1和图2，本发明公开的一种基于自带主动干扰源的自适应智能电表系统，包括依次连接的前端感应电路、前端射频开关、射频滤波器、中频滤波器、低频滤波器、前端预处理电路、电能采集电路、接口电路、嵌入式处理器模块、调制解调电路、无线收发模块、低频滤波衰减电路和窄带天线；电能采集电路又依次连接有时钟射频开关、射频采样时钟、中频采样时钟和低频采样时钟；嵌入式处理器模块又依次连接有编码驱动显示电路、图像采集模块、图像识别模块、图像信号传输模块、高频滤波衰减电路和宽带天线连接；嵌入式处理器模块又依次连接有锁相环、射频放大器、中频放大器、低频放大器和功率射频开关；嵌入式处理器模块又分别连接有电能采集电路、图像信号传输模块、无线收发模块、微扰锁存器、常规锁存器、状态锁存器、射频采样时钟、中频采样时钟、低频采样时钟、功率射频开关、前端射频开关和时钟射频开关；前端感应电路的信号输出端口、功率射频开关的信号输出端口、前端射频开关的信号输入端口进行线与连接。

前端感应电路：用于感应电压和电流、并转化成前端电参量信息输入前端射频开关。

前端射频开关：具有一个数据信号输入端口、一个控制信号输入端口和三个数据信号输出端口；用于在控制信号输入端口接收嵌入式处理器模块的控制指令下，将数据信号输入端口接收的感应数据信号输出到三个数据输出端口中的一个对应控制指令的数据输出端口；三个输出端口分别连接射频滤波器输入端口、中频滤波器输入端口和低频滤波器输入端口。

射频滤波器：用于对射频频段的信号进行滤波处理。

中频滤波器：用于对中频频段的信号进行滤波处理。

低频滤波器：用于对低频频段的信号进行滤波处理。

前端预处理电路：用于接收滤波处理后的前端电参量信息、并进行衰减和滤波。

电能采集电路：用于采集前端预处理电路输出的信号，基于不同频率的采样时钟，通过计算和查找表方式，转换成电参量信号。

接口电路：用于接收电参量信号，并进行电平和频率的编码转换，形成嵌入式处理器模块可接收的标准接收电平模式的电能参量信号。嵌入式处理器模块可接收的标准接收电平模式的电能参量信号，以下简称为“电平模式电能参量信号”。

嵌入式处理器模块：用于对接口电路输入的信号、调制解调电路输入的信号、无线收发模块输入的信号、图像信号传输模块输入的信号、微扰锁存器输入的信号、常规锁存器输入的信号、状态锁存器输入的信号进行处理；并向电能采集电路输入控制信号、向时钟射频开关输入控制信号、向前端射频开关输入控制信号、向功率射频开关输入控制信号、向射频采样时钟输入控制信号、向中频采样时钟输入控制信号、向低频采样时钟输入控制信号、向锁相环输入控制信号、向微扰锁存器输入控制信号、向常规锁存器输入控制信号、向状态锁存器输入控制信号、向编码驱动显示电路输入控制信号、向调制解调电路输入数据信号、向无线收发模块输入控制信号、向图像信号传输模块输入控制信号。

调制解调电路：用于将嵌入式处理器模块输入的信号进行载波调制，送入无线收发模块；用于将无线收发模块输入的信号进行载波解调，转化成数字信号输入嵌入式处理器模块。

无线收发模块：用于将调制后的信号进行载波放大后、再输出发射；用于将接收的信号进行放大后、再输入调制解调电路进行解调。无线收发模块受嵌入式处理器模块的控制，并在完成无线发射处理后向嵌入式处理器模块返回操作完成信号。

低频滤波衰减电路：用于对低频信号进行谐波和噪声过滤、同时进行功率衰减的电路。

窄带天线：用于发射低频无线信号；用于接收低频无线信号。

编码驱动显示电路：用于接收嵌入式处理器模块输入的电能参量信号，进行转换编码和驱动放大后进行显示。

图像采集模块：用于采集显示模块的显示信息的图像。

图像识别模块：用于识别图像采集模块采集到的图像中的显示模式电能参量信号，并将识别后的数据进行电平和频率的编码转换后，输入到图像信号传输模块。

图像信号传输模块：用于图像识别模块输入的处理后的电能参量信号，进行高频载波调制后输入高频滤波衰减电路进行图像信号传输。图像信号传输模块受嵌入式处理器模块的控制，并在完成图像信号传输处理后向嵌入式处理器模块返回操作完成信号。

高频滤波衰减电路：用于对高频信号进行谐波和噪声过滤、同时进行功率衰减的电路。

宽带天线：用于发射高频无线信号。

射频采样时钟：用于产生针对前端感应电路感应到的具有射频频段分量电参数的电流电压进行具备最匹配采样频率的工作时钟信号。

中频采样时钟：用于产生针对前端感应电路感应到的具有中频频段分量电参数的电流电压进行具备最匹配采样频率的工作时钟信号。

低频采样时钟：用于产生针对前端感应电路感应到的具有低频频段分量电参数的电流电压进行具备最匹配采样频率的工作时钟信号。

时钟射频开关：具有一个数据信号输出端口、一个控制信号输入端口和三个数据信号输入端口；用于在控制信号输入端口接收嵌入式处理器模块的控制指令下，接收三个数据输入端口中的一个对应控制指令的数据输入端口输入的时钟数据信号，并直接通过数据信号输出端口进行输出；三个数据信号输入端口分别连接射频采样时钟输出端口、中频采样时钟输出端口和低频采样时钟输出端口。

功率射频开关：具有一个数据信号输出端口、一个控制信号输入端口和三个数据信号输入端口；用于在控制信号输入端口接收嵌入式处理器模块的控制指令下，接收三个数据输入端口中的一个对应控制指令的数据输入端口输入的功率数据信号，并直接通过数据信号输出端口进行输出；三个数据信号输入端口分别连接射频放大器输出端口、中频放大器输出端口和低频放大器输出端口。

锁相环：用于在嵌入式处理器模块的控制指令下，产生射频频段信号、中频频段信号和低频频段信号三种频段信号中对应指令的频率稳定、功率恒定的主动干扰源，以利用微小功率的干扰源对整体系统进行主动干扰测试、从而自适应调整前端滤波电路配置和电能采集电路的匹配采样时钟配置。

射频放大器：用于对射频频段的信号进行固定功率放大处理。

中频放大器：用于对中频频段的信号进行固定功率放大处理。

低频放大器：用于对低频频段的信号进行固定功率放大处理。

功率射频开关：具有一个数据信号输出端口、一个控制信号输入端口和三个数据信号输入端口；用于在控制信号输入端口接收嵌入式处理器模块的控制指令下，接收三个数据输入端口中的一个对应控制指令的数据输入端口输入的数据信号，并直接通过数据信号输出端口进行输出；三个数据信号输入端口分别连接射频放大器输出端口、中频放大器输出端口和低频放大器输出端口。

微扰锁存器：用于在嵌入式处理器模块的控制指令下，锁存主动干扰工作方式启动条件下的电能参量最终测量值。

常规锁存器：用于在嵌入式处理器模块的控制指令下，锁存主动干扰工作方式未启动条件下的电能参量最终测量值。

状态锁存器：用于在嵌入式处理器模块的控制指令下，锁存嵌入式处理器模块的状态标示数值，共16个状态，即数值“0，1，2，3，4，5，6，7，9，10，11，12，13，14，15”；初始值为“0”；“12，13，14，15”为无效值。

整体工作方式可分为：(1)待机工作方式，(2)常规电参量测量工作方式，(3)微扰测试测量工作方式，(4)自适应工作方式，(5)数据发射工作方式。

(1)待机工作方式

由窄带天线接收低频无线信号，输入到低频滤波衰减电路，然后对低频信号进行谐波和噪声过滤、同时进行功率衰减处理，无线收发模块在获得嵌入式处理器模块的控制指令后，将接收的信号进行放大后、再输入调制解调电路进行载波解调，转化成数字信号输入嵌入式处理器模块。

(2)常规电参量测量工作方式

前端感应电路感应电压和电流、并通过前端射频开关和滤波器滤波后、转化成电参量信息输入前端预处理电路，之后进行衰减和滤波后输入电能采集电路，电能采集电路通过比例计算和查找表方式，将电参量信息转换成电能参量信号，送入接口电路进行电平和频率转换，形成嵌入式处理器模块可接收的标准接收电平模式的电能参量信号，即电平模式电能参量信号，输入嵌入式处理器模块，由嵌入式处理器模块根据工作条件将数据锁存于常规锁存器。

(3)微扰测试测量工作方式

在嵌入式处理器模块的控制指令下，锁相环产生射频频段信号、中频频段信号和低频频段信号三种频段信号中对应指令的频率稳定、功率恒定的主动干扰源，通过放大器和功率射频开关传输到前端感应电路的输出端口进行线与连接和信号叠加，之后通过前端射频开关和滤波器滤波后、转化成电参量信息输入前端预处理电路，之后进行衰减和滤波后输入电能采集电路，电能采集电路通过比例计算和查找表方式，将电参量信息转换成电能参量信号，送入接口电路进行电平和频率转换，形成嵌入式处理器模块可接收的标准接收电平模式的电能参量信号，即电平模式电能参量信号，输入嵌入式处理器模块，由嵌入式处理器模块根据工作条件将数据锁存于微扰锁存器。

(4)自适应工作方式

见图2，图2中步骤旁的尖括号，代表步骤编号，如“<1>”，代表“第一步”；流程图中步骤旁的圆括号，代表状态标示数值，如“(1)”，代表“状态标示数值为1”；流程图中箭头旁的圆括号代表状态标示数值，代表步骤转移索要满足的条件。具体包括以下步骤：

第1步，嵌入式处理器模块待机工作方式工作时检测低频无线信号的采集指令，若没有接收到采集指令，状态锁存器的状态标示数值为0，则重复第1步；若接收到采集指令，则进入第2步；

第2步，嵌入式处理器模块接收到采集指令，则进行电能参量信号的采集工作，向电能采集电路发送电参量采集指令，设置状态锁存器的状态标示数值为1，完成后进入第3步；

第3步，嵌入式处理器模块启动常规电参量测量工作方式，向射频前端开关发送指令、开启输出连接通道中的中频滤波器通道开关，向时钟射频开关发送指令、开启输入连接通道中的中频采样时钟通道开关，向功率射频开关发送指令、关闭所有输入连接通道，设置状态锁存器的状态标示数值为1，完成后进入第4步；

第4步，嵌入式处理器模块检测状态锁存器的状态标示数值；结果存在以下可能：

如果数值为0，则进入第1步；

如果数值为1，则进入第5步；

如果数值为2，则进入第7步；

如果数值为3，则进入第10步；

如果数值为4，则进入第16步；

如果数值为5，则进入第19步；

如果数值为6，则进入第11步和第13步；

如果数值为7，则进入第22步；

如果数值为8，则进入第10步；

如果数值为9，则进入第23步；

如果数值为10，则进入第10步；

如果数值为11，则进入第24步；

第5步，嵌入式处理器模块接收接口电路输入的电平模式电能参量信号，完成后进入第6步；

第6步，嵌入式处理器模块将常规电参量测量工作方式下的电平模式电能参量信号经过编码处理，转换成常规电参量测量工作方式的测量数值数据锁存于常规锁存器，设置状态锁存器的状态标示数值为2，完成后进入第4步；

第7步，嵌入式处理器模块开启微扰测试测量工作方式，向功率射频开关发送指令、开启输入连接通道中的低频放大器通道开关，进入第8步；

第8步，嵌入式处理器模块接收接口电路输入的电平模式电能参量信号，则完成后进入第9步；

第9步，嵌入式处理器模块将微扰测试测量工作方式下的电平模式电能参量信号经过编码处理，转换成微扰测试测量工作方式的测量数值数据锁存于微扰锁存器，设置状态锁存器的状态标示数值为3，完成后进入第4步；

第10步，嵌入式处理器模块将锁存于微扰锁存器的微扰测试测量工作方式的测量数值、与锁存于常规锁存器的常规电参量测量工作方式的测量数值进行对比；结果存在以下可能：

可能一：如果两者的差值在误差允许范围以内，且检测状态锁存器的状态标示数值为3，则设置状态锁存器的状态标示数值为4，完成后进入第4步；

可能二：如果两者的差值在误差允许范围以内，且检测状态锁存器的状态标示数值为4，则设置状态锁存器的状态标示数值为5，完成后进入第4步；

可能三：如果两者的差值在误差允许范围以内，且检测状态锁存器的状态标示数值为5，则设置状态锁存器的状态标示数值为6，完成后进入第11步和第13步；

可能四：如果两者的差值在误差允许范围以外、为正值，且检测状态锁存器的状态标示数值不为8，则设置状态锁存器的状态标示数值为7，完成后进入第4步；

可能五：如果两者的差值在误差允许范围以外、为正值，且检测状态锁存器的状态标示数值为8，则设置状态锁存器的状态标示数值为11，完成后进入第4步；

可能六：如果两者的差值在误差允许范围以外、为负值，且检测状态锁存器的状态标示数值不为10，则设置状态锁存器的状态标示数值为9，完成后进入第4步；

可能七：如果两者的差值在误差允许范围以外、为负值，且检测状态锁存器的状态标示数值为10，则设置状态锁存器的状态标示数值为11，完成后进入第4步；

第11步，嵌入式处理器模块控制无线收发模块开启数据发射工作方式，完成后进入第12步；

第12步，嵌入式处理器模块检测无线收发模块是否发送操作完成信号，如果无线收发模块发送操作完成信号，则进入第15步；如果无线收发模块未发送操作完成信号，则返回第11步；

第13步，嵌入式处理器模块控制图像信号传输模块开启数据发射工作方式，完成后进入第14步；

第14步，嵌入式处理器模块检测图像信号传输模块是否发送操作完成信号，如果图像信号传输模块发送操作完成信号，则进入第15步；如果图像信号传输模块未发送操作完成信号，则返回第13步；

第15步，嵌入式处理器模块检测无线收发模块和图像信号传输模块是否全部发送操作完成信号，如果未检测到全部发送操作完成信号，则重复第15步；如果检测到全部发送操作完成信号，设置状态锁存器的状态标示数值为0，则返回第4步；

第16步，嵌入式处理器模块开启微扰测试测量工作方式，向功率射频开关发送指令、开启输入连接通道中的中频放大器通道开关，进入第17步；

第17步，嵌入式处理器模块接收接口电路输入的电平模式电能参量信号，则完成后进入第18步；

第18步，嵌入式处理器模块将微扰测试测量工作方式下的电平模式电能参量信号经过编码处理，转换成微扰测试测量工作方式的测量数值数据锁存于微扰锁存器，设置状态锁存器的状态标示数值为5，完成后进入第4步；

第19步，嵌入式处理器模块开启微扰测试测量工作方式，向功率射频开关发送指令、开启输入连接通道中的射频放大器通道开关，进入第20步；

第20步，嵌入式处理器模块接收接口电路输入的电平模式电能参量信号，则完成后进入第21步；

第21步，嵌入式处理器模块将微扰测试测量工作方式下的电平模式电能参量信号经过编码处理，转换成微扰测试测量工作方式的测量数值数据锁存于微扰锁存器，设置状态锁存器的状态标示数值为6，完成后进入第4步；

第22步，嵌入式处理器模块启动常规电参量测量工作方式，向射频前端开关发送指令、开启输出连接通道中的低频滤波器通道开关，向时钟射频开关发送指令、开启输入连接通道中的低频采样时钟通道开关，向功率射频开关发送指令、关闭所有输入连接通道，设置状态锁存器的状态标示数值为8，完成后进入第4步；

第23步，嵌入式处理器模块启动常规电参量测量工作方式，向射频前端开关发送指令、开启输出连接通道中的射频滤波器通道开关，向时钟射频开关发送指令、开启输入连接通道中的射频采样时钟通道开关，向功率射频开关发送指令、关闭所有输入连接通道，设置状态锁存器的状态标示数值为10，完成后进入第4步；

第24步，嵌入式处理器模块生成故障代码，进行故障报警信息的发送，进入第11步和第13步。

(5)数据发射工作方式

在“自适应工作方式”的基础上，调制解调电路将嵌入式处理器模块输入的信号进行载波调制，送入无线收发模块。无线收发模块在获得嵌入式处理器模块的控制指令后，将调制解调电路调制后的信号进行载波放大后、再输入到低频滤波衰减电路。无线收发模块在完成无线发射处理后向嵌入式处理器模块返回操作完成信号。低频滤波衰减电路对低频信号进行谐波和噪声过滤、同时进行功率衰减处理，最后输入到窄带天线进行发射。

同时，在“自适应工作方式”的基础上，编码驱动显示电路接收嵌入式处理器模块输入的电能参量信号，进行转换编码和驱动放大后进行显示。图像采集模块采集显示模块的显示信息的图像，将图像输入图像识别模块对图像采集模块采集到的图像中的信号进行识别，并将识别后的数据进行电平和频率的编码转换后输入到图像信号传输模块。

图像信号传输模块受嵌入式处理器模块的控制，对图像识别模块输入的信号进行编码，再进行高频载波调制后输入高频滤波衰减电路进行图像信号传输，并在完成图像信号传输处理后向嵌入式处理器模块返回操作完成信号。高频滤波衰减电路对高频信号进行谐波和噪声过滤、同时进行功率衰减处理，最后输入到宽带天线进行发射。

本发明通过锁相环、功率射频开关和相关链路电路设计了一种具备三种频段的频率稳定、功率恒定的微小功率主动干扰源，在嵌入式处理器模块的控制指令下主动干扰源输出干扰测试信号对前端感应电路进行线与连接后的信号叠加后送入后续电路进行电能参量的测量，在这种微扰信号模式下，智能电表获得微扰测试测量工作方式的测量数值。嵌入式处理器模块将微扰测试测量工作方式的测量数值与常规电参量测量工作方式的测量数值进行对比，如果两者的差值在误差允许范围以内，则证明智能电表系统处于可靠测量状态；如果两者的差值在误差允许范围以外，则根据差值的数据属性，调整前端滤波电路配置和电能采集电路的匹配采样时钟配置，使得两者的差值在误差允许范围以内，从而实现了智能电表系统的自适应抗干扰调整，极大地提高了智能电表测量的可靠性、准确性和抗干扰能力。

上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于自带主动干扰源的自适应智能电表系统，其特征在于：包括依次连接的前端感应电路、前端射频开关、射频滤波器、中频滤波器、低频滤波器、前端预处理电路、电能采集电路、接口电路、嵌入式处理器模块、调制解调电路、无线收发模块、低频滤波衰减电路和窄带天线；电能采集电路又依次连接有时钟射频开关、射频采样时钟、中频采样时钟和低频采样时钟；嵌入式处理器模块又依次连接有编码驱动显示电路、图像采集模块、图像识别模块、图像信号传输模块、高频滤波衰减电路和宽带天线连接；嵌入式处理器模块又依次连接有锁相环、射频放大器、中频放大器、低频放大器和功率射频开关；嵌入式处理器模块又分别连接有电能采集电路、图像信号传输模块、无线收发模块、微扰锁存器、常规锁存器、状态锁存器、射频采样时钟、中频采样时钟、低频采样时钟、功率射频开关、前端射频开关和时钟射频开关；前端感应电路的信号输出端口、功率射频开关的信号输出端口、前端射频开关的信号输入端口进行线与连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于自带主动干扰源的自适应智能电表系统，其特征在于：所述前端感应电路：用于感应电压和电流、并转化成前端电参量信息输入前端射频开关；前端射频开关：具有一个数据信号输入端口、一个控制信号输入端口和三个数据信号输出端口；用于在控制信号输入端口接收嵌入式处理器模块的控制指令下，将数据信号输入端口接收的感应数据信号输出到三个数据输出端口中的一个对应控制指令的数据输出端口；三个输出端口分别连接射频滤波器输入端口、中频滤波器输入端口和低频滤波器输入端口；射频滤波器：用于对射频频段的信号进行滤波处理；中频滤波器：用于对中频频段的信号进行滤波处理；低频滤波器：用于对低频频段的信号进行滤波处理；前端预处理电路：用于接收滤波处理后的前端电参量信息、并进行衰减和滤波；电能采集电路：用于采集前端预处理电路输出的信号，基于不同频率的采样时钟，通过计算和查找表方式，转换成电参量信号；接口电路：用于接收电参量信号，并进行电平和频率的编码转换，形成嵌入式处理器模块可接收的标准接收电平模式的电能参量信号；嵌入式处理器模块：用于对接口电路输入的信号、调制解调电路输入的信号、无线收发模块输入的信号、图像信号传输模块输入的信号、微扰锁存器输入的信号、常规锁存器输入的信号、状态锁存器输入的信号进行处理；并向电能采集电路输入控制信号、向时钟射频开关输入控制信号、向前端射频开关输入控制信号、向功率射频开关输入控制信号、向射频采样时钟输入控制信号、向中频采样时钟输入控制信号、向低频采样时钟输入控制信号、向锁相环输入控制信号、向微扰锁存器输入控制信号、向常规锁存器输入控制信号、向状态锁存器输入控制信号、向编码驱动显示电路输入控制信号、向调制解调电路输入数据信号、向无线收发模块输入控制信号、向图像信号传输模块输入控制信号；调制解调电路：用于将嵌入式处理器模块输入的信号进行载波调制，送入无线收发模块；用于将无线收发模块输入的信号进行载波解调，转化成数字信号输入嵌入式处理器模块；无线收发模块：用于将调制后的信号进行载波放大后、再输出发射；用于将接收的信号进行放大后、再输入调制解调电路进行解调，无线收发模块受嵌入式处理器模块的控制，并在完成无线发射处理后向嵌入式处理器模块返回操作完成信号；低频滤波衰减电路：用于对低频信号进行谐波和噪声过滤、同时进行功率衰减的电路；窄带天线：用于发射低频无线信号和用于接收低频无线信号；编码驱动显示电路：用于接收嵌入式处理器模块输入的电能参量信号，进行转换编码和驱动放大后进行显示；图像采集模块：用于采集显示模块的显示信息的图像；图像识别模块：用于识别图像采集模块采集到的图像中的显示模式电能参量信号，并将识别后的数据进行电平和频率的编码转换后，输入到图像信号传输模块；图像信号传输模块：用于图像识别模块输入的处理后的电能参量信号，进行高频载波调制后输入高频滤波衰减电路进行图像信号传输；图像信号传输模块受嵌入式处理器模块的控制，并在完成图像信号传输处理后向嵌入式处理器模块返回操作完成信号；高频滤波衰减电路：用于对高频信号进行谐波和噪声过滤、同时进行功率衰减的电路；宽带天线：用于发射高频无线信号；射频采样时钟：用于产生针对前端感应电路感应到的具有射频频段分量电参数的电流电压进行具备最匹配采样频率的工作时钟信号；中频采样时钟：用于产生针对前端感应电路感应到的具有中频频段分量电参数的电流电压进行具备最匹配采样频率的工作时钟信号；低频采样时钟：用于产生针对前端感应电路感应到的具有低频频段分量电参数的电流电压进行具备最匹配采样频率的工作时钟信号；时钟射频开关：具有一个数据信号输出端口、一个控制信号输入端口和三个数据信号输入端口；用于在控制信号输入端口接收嵌入式处理器模块的控制指令下，接收三个数据输入端口中的一个对应控制指令的数据输入端口输入的时钟数据信号，并直接通过数据信号输出端口进行输出；三个数据信号输入端口分别连接射频采样时钟输出端口、中频采样时钟输出端口和低频采样时钟输出端口；功率射频开关：具有一个数据信号输出端口、一个控制信号输入端口和三个数据信号输入端口；用于在控制信号输入端口接收嵌入式处理器模块的控制指令下，接收三个数据输入端口中的一个对应控制指令的数据输入端口输入的功率数据信号，并直接通过数据信号输出端口进行输出；三个数据信号输入端口分别连接射频放大器输出端口、中频放大器输出端口和低频放大器输出端口；锁相环：用于在嵌入式处理器模块的控制指令下，产生射频频段信号、中频频段信号和低频频段信号三种频段信号中对应指令的频率稳定、功率恒定的主动干扰源，以利用微小功率的干扰源对整体系统进行主动干扰测试、从而自适应调整前端滤波电路配置和电能采集电路的匹配采样时钟配置；射频放大器：用于对射频频段的信号进行固定功率放大处理；中频放大器：用于对中频频段的信号进行固定功率放大处理；低频放大器：用于对低频频段的信号进行固定功率放大处理；微扰锁存器：用于在嵌入式处理器模块的控制指令下，锁存主动干扰工作方式启动条件下的电能参量最终测量值；常规锁存器：用于在嵌入式处理器模块的控制指令下，锁存主动干扰工作方式未启动条件下的电能参量最终测量值；状态锁存器：用于在嵌入式处理器模块的控制指令下，锁存嵌入式处理器模块的状态标示数值，共16个状态。

3.根据权利要求2所述的一种基于自带主动干扰源的自适应智能电表系统，其特征在于：嵌入式处理器模块自适应工作流程包括以下步骤：

第1步，嵌入式处理器模块待机工作方式工作时检测低频无线信号的采集指令，若没有接收到采集指令，状态锁存器的状态标示数值为0，则重复第1步；若接收到采集指令，则进入第2步；

第2步，嵌入式处理器模块接收到采集指令，则进行电能参量信号的采集工作，向电能采集电路发送电参量采集指令，设置状态锁存器的状态标示数值为1，完成后进入第3步；

第3步，嵌入式处理器模块启动常规电参量测量工作方式，向射频前端开关发送指令、开启输出连接通道中的中频滤波器通道开关，向时钟射频开关发送指令、开启输入连接通道中的中频采样时钟通道开关，向功率射频开关发送指令、关闭所有输入连接通道，设置状态锁存器的状态标示数值为1，完成后进入第4步；

第4步，嵌入式处理器模块检测状态锁存器的状态标示数值；

第5步，嵌入式处理器模块接收接口电路输入的电平模式电能参量信号，完成后进入第6步；

第6步，嵌入式处理器模块将常规电参量测量工作方式下的电平模式电能参量信号经过编码处理，转换成常规电参量测量工作方式的测量数值数据锁存于常规锁存器，设置状态锁存器的状态标示数值为2，完成后进入第4步；

第7步，嵌入式处理器模块开启微扰测试测量工作方式，向功率射频开关发送指令、开启输入连接通道中的低频放大器通道开关，进入第8步；

第8步，嵌入式处理器模块接收接口电路输入的电平模式电能参量信号，则完成后进入第9步；

第9步，嵌入式处理器模块将微扰测试测量工作方式下的电平模式电能参量信号经过编码处理，转换成微扰测试测量工作方式的测量数值数据锁存于微扰锁存器，设置状态锁存器的状态标示数值为3，完成后进入第4步；

第10步，嵌入式处理器模块将锁存于微扰锁存器的微扰测试测量工作方式的测量数值、与锁存于常规锁存器的常规电参量测量工作方式的测量数值进行对比；

第11步，嵌入式处理器模块控制无线收发模块开启数据发射工作方式，完成后进入第12步；

第12步，嵌入式处理器模块检测无线收发模块是否发送操作完成信号，如果无线收发模块发送操作完成信号，则进入第15步；如果无线收发模块未发送操作完成信号，则返回第11步；

第13步，嵌入式处理器模块控制图像信号传输模块开启数据发射工作方式，完成后进入第14步；

第14步，嵌入式处理器模块检测图像信号传输模块是否发送操作完成信号，如果图像信号传输模块发送操作完成信号，则进入第15步；如果图像信号传输模块未发送操作完成信号，则返回第13步；

第15步，嵌入式处理器模块检测无线收发模块和图像信号传输模块是否全部发送操作完成信号，如果未检测到全部发送操作完成信号，则重复第15步；如果检测到全部发送操作完成信号，设置状态锁存器的状态标示数值为0，则返回第4步；

第16步，嵌入式处理器模块开启微扰测试测量工作方式，向功率射频开关发送指令、开启输入连接通道中的中频放大器通道开关，进入第17步；

第17步，嵌入式处理器模块接收接口电路输入的电平模式电能参量信号，则完成后进入第18步；

第18步，嵌入式处理器模块将微扰测试测量工作方式下的电平模式电能参量信号经过编码处理，转换成微扰测试测量工作方式的测量数值数据锁存于微扰锁存器，设置状态锁存器的状态标示数值为5，完成后进入第4步；

第19步，嵌入式处理器模块开启微扰测试测量工作方式，向功率射频开关发送指令、开启输入连接通道中的射频放大器通道开关，进入第20步；

第20步，嵌入式处理器模块接收接口电路输入的电平模式电能参量信号，则完成后进入第21步；

第21步，嵌入式处理器模块将微扰测试测量工作方式下的电平模式电能参量信号经过编码处理，转换成微扰测试测量工作方式的测量数值数据锁存于微扰锁存器，设置状态锁存器的状态标示数值为6，完成后进入第4步；

第22步，嵌入式处理器模块启动常规电参量测量工作方式，向射频前端开关发送指令、开启输出连接通道中的低频滤波器通道开关，向时钟射频开关发送指令、开启输入连接通道中的低频采样时钟通道开关，向功率射频开关发送指令、关闭所有输入连接通道，设置状态锁存器的状态标示数值为8，完成后进入第4步；

第23步，嵌入式处理器模块启动常规电参量测量工作方式，向射频前端开关发送指令、开启输出连接通道中的射频滤波器通道开关，向时钟射频开关发送指令、开启输入连接通道中的射频采样时钟通道开关，向功率射频开关发送指令、关闭所有输入连接通道，设置状态锁存器的状态标示数值为10，完成后进入第4步；

第24步，嵌入式处理器模块生成故障代码，进行故障报警信息的发送，进入第11步和第13步。