CN110702983A - 双芯智能电表 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种双芯智能电表。该智能电表的一具体实施方式包括：电表本体、设置于电表本体上的第一电力线接口、第二电力线接口和光纤接口，电表本体包括：计量模块、通信模块和控制模块，第一电力线接口与加载了电力载波信号的输入电力线连接，第二电力线接口与输出电力线连接。计量模块计量与用户用电相关的信息；通信模块，对所述输入电力线中加载的电力载波信号或光纤接口输入的光纤信号进行处理，并转换为以太网信息；控制模块，用于根据预设逻辑和所述计量信息确定出用户的用电信息，并将所述用电信息发送到上的终端或服务器。该实施方式实现了用户的用电信息的计量、远程抄表功能，同时为用户提供网络服务。

Description

双芯智能电表

技术领域

本申请涉及远程抄表技术领域，具体涉及一种双芯智能电表。

背景技术

电力表是电力管理部门用电管理的计量设备，智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能外，还可以实现自动抄表，自主缴费等功能，智能电表还是智能电网的终端设备。为了适应智能电网和新能源的使用，还具有双向多种费率计量功能的、多种数据传输模式的双向数据通信功能等智能化的功能。

目前智能电网的抄表应用中，有基于智能电表内置的无线通信模块及小区基站进行的远程无线抄表方法或装置，也有通过集中器的通信通道将电量信息发送到控制中心的服务器的远程无线抄表方法或装置。现有的上述抄表方法或装置需要另设光纤线缆或网络基站，对于一些居住分散的区域用户而言，固定投资较大、远程抄表的成本高。同时，对于具有上网需求，但是居住分散的区域用户而言，同时架设电力线和架设网络线会造成投资成本较高、使用效率低的问题。

发明内容

本申请的目的在于提出一种双芯双芯智能电表，解决以上背景技术部分提到的技术问题。即解决上述智能电网的远程抄表应用中，基于智能电表内置的无线通信模块或利用光纤线缆通信所造成的远程抄表，固定投资较大、远程抄表的成本高的问题，以及，在布设网络线成本高，效率低的区域用户的上网需求问题。

本申请提供了一种双芯智能电表，该双芯智能电表包括：上述双芯智能电表包括电表本体、设置于上述电表本体上的第一电力线接口、第二电力线接口和光纤接口，上述电表本体包括：计量模块、第一通信模块、第二通信模块和控制模块，上述第一电力线接口与加载了电力载波信号的输入电力线连接，上述第二电力线接口与输出电力线连接，上述光纤接口与光纤输入线连接；上述计量模块通过电力线连接于所述第一电力线接口、第二电力线接口之间，用于计量与用户用电相关的信息；上述通信模块与上述第一电力线接口连接，用于对上述输入电力线中加载的电力载波信号进行处理，并转换为以太网信息，上述第二通信模块连接到光纤接口，用于将光纤输入线的光信号转换为以太网信息；上述控制模块与上述计量模块、上述第一通信模块和第二通信模块连接，用于根据预设逻辑和上述计量信息确定出用户的用电信息，并将上述用电信息发送到上的终端或服务器。

在一些实施例中，上述计量模块包括电量计量单元、费用计算单元，上述电量计量单元的输入端通过上述第一电力线接口与上述数输入电力线连接，上述电量计量单元的输出端与上述费用计算单元的输入端连接，上述费用计算单元的输出端与上述控制模块连接，其中：上述电量计量单元，用于计量用户端负载的用电量；上述费用计算单元，用于根据上述用电量，计算在设定计费周期中的用电费用。

在一些实施例中，上述电表本体还包括温湿度模块，上述温湿度模块与上述控制模块连接，用于采集上述电表本体内壳中的温度和湿度，并将所采集的温度和湿度信息发送到上述控制模块。

在一些实施例中，上述通信模块包括信息收发单元和数据处理单元，上述信息收发单元连接上述输入电力线和上述数据处理单元的第一端，上述数据处理单元的第二端与终端用户连接，其中：上述信息收发单元，用于将所接收的电力载波信号发送到上述数据处理单元，或将上述数据处理单元的的数据加载到上述电力载波线上；上述数据处理单元，用于对接收到的数据进行调制或解调，实现电力载波信号与以太网信息的转换。

在一些实施例中，上述数据处理单元包括密钥子单元，上述密钥子单元利用预设逻辑生成加密算法，或生成解密算法，其中上述解密算法为解码根据上述加密算法加密的数据的算法。

在一些实施例中，上述数据处理单元包括加密子单元，上述加密子单元根据加密算法对待加密数据进行加密。

在一些实施例中，上述数据处理单元包括解密子单元，上述解密子单元根据解密算法对上述电力载波信号的分段数据进行解密。

在一些实施例中，上述信息收发单元包括与上述输入电力线耦合的耦合子单元，上述耦合子单元通过耦合方式接收来自上述输入电力线加载的电力载波信号。

在一些实施例中，上述耦合子单元包括线路阻波器、耦合电容器、结合滤波器和高频电缆，其中：上述线路阻波器的第一端通过上述第一电力线接口连接到上述收入电力线，上述线路阻波器的第二端连接到上述计量模块；上述耦合电容器第一端通过上述第一电力线接口连接到上述收入电力线，上述耦合电容器的第二端与上述结合滤波器串联后通过上述高频电缆连接到上述信息收发单元。

在一些实施例中，上述第二通信模块包括光电转换单元和网络交换机单元，其中：上述光电转换单元通过上述光纤接口连接到光纤输入线，将从上述光纤输入线所接收的网络光信息转换为网络电信息；上述网络交换机单元接收上述光电转换单元转换的上述网络电信息，并将上述网络电信息调制为以太网信息。

本申请提供的双芯智能电表，通过在双芯智能电表的本体内设置第一通信模块，可以将电力线中加载的电力载波信息进行处理，并转换为以太网信息，终端用户基于该以太网信息进行信息交互；第二通信模块，将所接收得光纤信号转换为以太网信息，终端用户基于该以太网信息进行信息交互；其中，终端用户可以选择使用第一通信模块或第二通信模块进行信息转换，实现基于电力载波信号或光纤信号进行网络交互；计量模块计量用户用电信息，控制模块将用户的用电信息发送到用户终端或控制中心，实现远程抄表。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请双芯智能电表实施例中的电表结构示意图；

图2是本申请的双芯智能电表的又一实施例的结构示意图；

图3是本申请中包含计量模块组成结构的示意图；

图4是本申请的包含第一通信模块组成结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参考图1，图1示出了可以应用本申请的双芯智能电表的实施例的结构示意图。

如图1所示，该双芯智能电表包括电表本体1、设置于该电表本体1上的第一电力线接口2、第二电力线接口3和光纤接口4，该电表本体1包括：计量模块10、第一通信模块11、第二通信模块12和控制模块13。上述第一电力线接口2与加载了电力载波信号的输入电力线连接，上述第二电力线接口3与输出电力线连接，上述光纤接口14与光纤输入线连接。

在本实施例中，电表本体1设置于智能电表的壳体之内，上述第一电力线接口2和上述第二电力线接口3为输入和输出电力线接口。其中，上述第一电力线接口2为进线口，连接入户线；上述第二电力线接口3为出线口，连接到用户的负载端。需要说明的是，上述第一电力线接口2所连接的入户线为加载了电力载波信号的输入电力线。上述光纤接口4为网络接口，连接的光纤输入线可以是通信光缆、电话线等可以用于网络通信的线缆。

本实施例中，上述计量模块10通过电力线连接于上述第一电力线接口2和上述第二电力线接口3之间，计量与用户用电相关的信息。这里，与用户用电相关的信息包括用户在计费周期的用电量、不同用电时段用电量和用电费用等信息。上述计量模块10还与上述控制模块13连接，将所计量的用户的用电信息上传或发送到上述控制模块13。

上述第一通信模块11通过上述第一电力线接口2连接到上述输入电力线，对上述输入电力线中加载的电力载波信号进行处理，并转换为以太网信息。在具体地应用中，上述第一通讯模块11可以是对电力载波信号进行调制、解调，实现电力载波信号与以太网信号转换的电力载波机。与上述第一通讯模块11连接的终端设备可以与服务器进行网络交互交互。上述第二通信模块12连接到上述光纤接口4，将光纤输入线的光信号转换为以太网信息，连接到上述第二通信模块11的终端用户基于该以太网信息可以与其他用户终端或服务器进行网络交互。这里，上述第一通信模块11或第二通信模块12的连接可以是在终端设备和服务器之间提供通信链路介质的网络连接，可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。终端设备可以是具有显示屏并且支持网络交互的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、便携计算机和台式计算机等等。终端设备上可以安装有各种通讯客户端应用，例如网页浏览器应用、搜索类应用、社交平台软件等。服务器可以提供各种服务的网络服务器，例如可以是电力管理应用的服务器，或者提供网页浏览或搜索应用类的服务器或数据中心。

上述控制模块13与上述计量模块10、第一通信模块11和第二通信模块12连接，并与上述计量模块10和第一通信模块11和第二通信模块12之间进行信息交换。上述控制模块12根据预设逻辑和上述计量信息确定出用户的用电信息，并将上述用电信息发送到上的终端或服务器。这里，预设逻辑为预先设置于电表内的运算程序或计量算法，可以根据用电量、用电时段等信息进行费用计算；还可以根据用户需求、或电网管理中心需求将用电信息发送到终端用户或服务器。需要说明书的是，上述第一通信模块11和第二通信模块12不可以同时运行，用户可以根据提供网络服务的线缆不同，利用电表中装设的选择开关接通第一通信模块11或第二通信模块12。具体地，例如，网络供应商通过光纤将网络接入时，用户通过选择开关接通第二通信模块12；如果网络供应商通过电力线加载电力载波信号将网络接入时，用户通过选择开关接通第一通信模块11。上述选择开关还可以通过上述控制模块13进行设置或控制。

进一步地，在本实施例的一些实现方式中，上述第二通信模块12包括光电转换单元和网络交换机单元。上述光电转换单元通过上述光纤接口连接到光纤输入线，将从上述光纤输入线所接收的网络光信息转换为网络电信息；上述网络交换机单元接收上述光电转换单元转换的上述网络电信息，并将上述网络电信息调制为以太网信息。具体地，终端用户通过网线或wifi的方式接入上述网络交换机单元，获取以太网信息进行网络交互。

进一步地，在一些优选地实现方式中，参考图2，图2示出了计量模块10的组成结构示意图，如图2所示，上述计量模块10包括电量计量单元100、费用计算单元101，上述电量计量单元100的输入端通过上述第一电力线接口2与上述输入电力线连接，上述电量计量单元100的输出端与上述费用计算单元101的输入端连接，上述费用计算单元101的输出端与上述控制模块13连接。其中，上述电量计量单元100用于统计和计量用户端负载的用电量，在一些具体地实现方式中，上述电量计量单元100可以为由·HLW8102单项交流电电量计量芯片以及外围电路组成的单元或模块，可以测量有功功率、电量、电压有效值、电流有效值等。上述费用计算单元101根据上述用电量信息，计算在设定计费周期中的用电费用。具体地，上述费用计算单元101统计各个时段的用电量，根据预设的计费逻辑，统计在不同计费规则时段的用电量及在各个不同计费规则时段的用电量产生的费用。上述费用计算单元101可以为由ADE7878计量芯片以及外围电路组成的具有费控功能的单元或模块。

进一步地，参考图3，图3示出了本申请双芯智能电表又一实施例的结构示意图，如图3所示，上述电表本体1还包括温湿度模块14，上述温湿度模块14与上述控制模块13连接，用于采集上述电表本体1内壳中的温度和湿度，并将所采集的温度和湿度信息发送到上述控制模块13。这里，温湿度模块14可以是由包括温度传感设备以及湿度传感设组成的模块，监测电表本体1所在壳体内环境的温度和湿度是否正常。上述控制模块13在温度或湿度出现异常时，通过第一通信模块11或第二通信模块12的网络通道向终端用户或电力网管理中心发送温度或湿度异常的警告信息；在必要的条件下(温度或湿度的值达到或超过设定阈值时)断开电力输入线的供电，保证负载端和/或电网的安全。

在一些优选地实现方式中，参考图4，图4示出了第一通信模块11的组成结构示意图。上述一通信模块11包括信息收发单元110和数据处理单元111。上述信息收发单元110连接上述输入电力线和上述数据处理单元111的第一端，上述数据处理单元110的第二端与终端用户连接。其中，上述信息收发单元110将所接收的电力载波信号发送到上述数据处理单元111，或将上述数据处理单元111的调制的数据加载到上述电力载波线上。上述数据处理单元111对接收到的数据进行调制或解调，实现电力载波信号与以太网信息的转换。

本实施例的上述实现方式中，上述信息收发单元110实现信息的收发，具体为：接收电力线加载的电力载波信号，或者接收用户终端发送的信息；向用户终端或服务器发送数据处理单元111的处理后的数据。可以理解，上述数据处理单元111处理后的数据可以使上述控制模块13输出的信息，或终端用户进行网络交互所产生的数据经上述数据处理单元111调制的数据，调制后的数据为电力载波信号，适合电力线传输。

上述数据处理单元111实现电力载波信号与以太网信号之间的转换。具体地，将从信息收发单元110接收到的电力载波信号经调制和解调后，转换为以太网信息，终端用户基于上述以太网信息进行网络交互。

进一步地，在一些优选地实现方式中，上述数据处理单元包括密钥子单元、加密子单元和解密子单元。其中，上述密钥子单元利用预设逻辑生成加密算法，或生成解密算法。这里的解密算法是与上述加密算法对应的算法，解码利用上述加密算法加密后的数据的一种算法。

上述加密子单元根据加密算法对待加密数据进行加密。控制模块中发送到电力网管理中心的数据，需要通过加载有电力载波信号的电力线进行传输。这里，上述加密子单元根据上述加密算法对发送到电力网管理中心的数据进行加密，进一步地，上述加密子单元对通过上述电力输入线发送到服务器或其他终端设备的数据进行加密。上述解密子单元根据解密算法对上述电力载波信号的分段数据进行解密。

本实施例的一些实现方式中，上述信息收发单元包括与上述输入电力线耦合的耦合子单元，上述耦合子单元通过耦合方式接收来自上述输入电力线加载的电力载波信号。

进一步地，上述耦合子单元包括线路阻波器、耦合电容器、结合滤波器和高频电缆，其中：上述线路阻波器的第一端通过上述第一电力线接口2连接到上述收入电力线，上述线路阻波器的第二端连接到上述计量模块10；上述耦合电容器第一端通过上述第一电力线接口2连接到上述输入电力线，上述耦合电容器的第二端与上述结合滤波器串联后通过上述高频电缆连接到上述信息收发单元110。

在上述实现方式中，上述耦合电容器连接于结合滤波器与电力线之间，具有承受高电压的性能。上述耦合电容器与结合滤波器在电力线与高频电缆之间传输电力载波信号，实现线路侧和载波侧的阻抗匹配。上述耦合电容器与上述结合滤波器组成带通滤波器，通过高频载波信号，并阻止电力线中工频高压和工频电流进入载波设备。上述线路阻波器阻塞线路高频信号的分流，可以由强流线圈、调谐元件和保护元件组成。在具体地使用中，分流损失不应超过2.6dB。

本申请实施例中，智能电表设有两个通信模块，其中，第一通信模块接电力载波线，将从电力线接收的电力载波信号转换为以太网信号，第二通信模块接光纤或光缆，将光纤中传输的信号转换为以太网信号，计量模块计量用户的用电信息，控制模块控制接收计量模块信息，并将用电信息发送到用户终端或电力网管理中心。与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：

可以通过光纤接口接入光纤信号或通过第一电力线接口接入电力载波线信号；

用户可以选择使用接入的光纤或电力载波线进行网络交互；

对一些居住人群不集中的区域，架设光缆不便的用户而言，无需另外架设光纤等通讯线缆，通过第一通信模块将输入电力线所加载的电力载波信号转换为以太网信号，实现用户端的终端设备与网络服务器的交互，降低用户上网成本；

基于该智能电表的通信模块转换的以太网信息，电力管理中心可以实现远程抄表，用户终端可以实时获取用电信息；

用户终端基于该以太网信息进行网络的交互，如网页浏览、搜索应用、邮箱服务、社交软件的应用等各类网络交互活动；

控制模块可以向用户终端或电力网管理中心发送的用电信息，还可以接收用户终端或电力网管理中心发送的指示性信息，如，切断向负载的供电等指令。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种双芯智能电表，其特征在于，所述双芯智能电表包括电表本体、设置于所述电表本体上的第一电力线接口、第二电力线接口和光纤接口，所述电表本体包括：计量模块、控制模块、第一通信模块和第二通信模块，所述第一电力线接口与加载了电力载波信号的输入电力线连接，所述第二电力线接口与输出电力线连接，所述光纤接口与光纤输入线连接；

所述计量模块通过电力线连接于所述第一电力线接口、第二电力线接口之间，用于计量与用户用电相关的信息；

所述第一通信模块与所述第一电力线接口连接，用于对所述输入电力线中加载的电力载波信号进行处理，并转换为以太网信息，所述第二通信模块连接到光纤接口，用于将光纤输入线的光信号转换为以太网信息；

所述控制模块与所述计量模块、所述第一通信模块和第二通信模块连接，用于根据预设逻辑和所述计量信息确定出用户的用电信息，并将所述用电信息发送到上的终端或服务器。

2.根据权利要求1所述的双芯智能电表，其特征在于，所述计量模块包括电量计量单元、费用计算单元，所述电量计量单元的输入端通过所述第一电力线接口与所述数输入电力线连接，所述电量计量单元的输出端与所述费用计算单元的输入端连接，所述费用计算单元的输出端与所述控制模块连接，其中：

所述电量计量单元，用于计量用户端负载的用电量；

所述费用计算单元，用于根据所述用电量，计算在设定计费周期中的用电费用。

3.根据权利要求2所述的双芯智能电表，其特征在于，所述电表本体还包括温湿度模块，所述温湿度模块与所述控制模块连接，用于采集所述电表本体内壳中的温度和湿度，并将所采集的温度信息和湿度信息发送到所述控制模块。

4.根据权利要求1所述的双芯智能电表，其特征在于，所述第一通信模块包括信息收发单元和数据处理单元，所述信息收发单元连接所述输入电力线和所述数据处理单元的第一端，所述数据处理单元的第二端与终端用户连接，其中：

所述信息收发单元，用于将所接收的电力载波信号发送到所述数据处理单元，或将所述数据处理单元的的数据加载到所述电力载波线上；

所述数据处理单元，用于对接收到的数据进行调制或解调，实现电力载波信号与以太网信息的转换。

5.根据权利要求4所述的双芯智能电表，其特征在于，所述数据处理单元包括密钥子单元，所述密钥子单元利用预设逻辑生成加密算法，或生成解密算法，其中所述解密算法为解码根据所述加密算法加密的数据的算法。

6.根据权利要求5所述的双芯智能电表，其特征在于，所述数据处理单元包括加密子单元，所述加密子单元根据加密算法对待加密数据进行加密。

7.根据权利要求5所述的双芯智能电表，其特征在于，所述数据处理单元包括解密子单元，所述解密子单元根据解密算法对所述电力载波信号的分段数据进行解密。

8.根据权利要求4所述的双芯智能电表，其特征在于，所述信息收发单元包括与所述输入电力线耦合的耦合子单元，所述耦合子单元通过耦合方式接收来自所述输入电力线加载的电力载波信号。

9.根据权利要求8所述的双芯智能电表，其特征在于，所述耦合子单元包括线路阻波器、耦合电容器、结合滤波器和高频电缆，其中：

所述线路阻波器的第一端通过所述第一电力线接口连接到所述收入电力线，所述线路阻波器的第二端连接到所述计量模块；

所述耦合电容器第一端通过所述第一电力线接口连接到所述收入电力线，所述耦合电容器的第二端与所述结合滤波器串联后通过所述高频电缆连接到所述信息收发单元。

10.根据权利要求1所述的双芯智能电表，其特征在于，所述第二通信模块包括光电转换单元和网络交换机单元，其中：

所述光电转换单元通过所述光纤接口连接到光纤输入线，将从所述光纤输入线所接收的网络光信息转换为网络电信息；

所述网络交换机单元接收所述光电转换单元转换的所述网络电信息，并将所述网络电信息调制为以太网信息。

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