CN1866309A - 一种无线分体式计量表装置 - Google Patents

Abstract

一种能更好地适应环境和防止攻击、破坏，具有安全、方便、实用、美观特点的无线分体式计量表装置。技术方案是：由微控制器、计量模块、AC－DC电源、射频收发模块、电池、硬件时钟、SAM模块、通断控制模块和指示灯构成需要安全防护的计量控制装置，前四项是必备的基本功能单元，后五项是可选的附加功能单元；由微控制器、LCD模块、AC－DC电源、电池、射频收发模块、IC卡接口、按键和蜂鸣器构成不必特别安全防护的用户接口装置，前五项是必备的基本功能单元，后三项是可选的附加功能单元。计量控制装置和用户接口装置之间可以短距离双向无线通信，共同组成一种无线分体式计量表装置，适合一户一表、一户多表和一表多户应用模式。

Description

一种无线分体式计量表装置

技术领域

本发明属于计量器具及其应用领域，尤其是涉及到一种无线分体式计量表装置，包括单费率或复费率的普通机电式或全电子式水、电、气和热量计量表以及IC卡(预付费或可控的后付费)水、电、气和热量计量表。其特征是将计量表的功能分割成有安全防护要求的“计量控制装置”和没有安全防护要求的“用户接口装置”两部分，计量控制装置和用户接口装置之间可以通过工作在ISM(Industry Science Medicine)频带的射频收发(RF Transceiver)模块进行短距离双向数据通讯。

背景技术

水表、电表、气表和热量表(以下统称计量表)是人们日常生活中常用的计量器具。传统的水、电、气计量表是一种机械式电量或流量(水、气)计量装置，通过机械或脉冲驱动的字轮(也称字车、度轮、计度器)显示计量数据；热量表是一种新兴的机电式计量表，一般通过机械测量流量和电子测量温度计算和显示所消耗的热量。

随着电子技术的发展，为了降低计量表的成本和提高计量精度，或者为了实现远程抄表和(或)分时付费和(或)阶梯付费功能要求，出现了机电式和全电子式计量表(在此统称为电子式计量表)。其中，仍然普遍应用的机电式计量表采用传感器(Sensor)将机械基表的计量信号(例如电量、流量)转换成计量电信号；已经普遍应用的全电子式电表通过计量芯片(例如AD7755芯片)对电流和电压信号进行采样和运算处理后输出计量电信号；将会得到普遍应用的全电子水、气、热量表通过采用超声波和其他电子流量测量技术输出计量电信号。通用或专用微控制器对以上计量电信号进行数据采集和运算处理，最后在LED或LCD显示器上显示出计量表相关的运行信息。

普通电子式计量表通过人工抄表进行收费(先使用后付费)，还有一些电子式计量表通过远程自动抄表进行计费和收费(一般仍然是先使用后付费)，在此称之为远传计量表，另有一些电子式计量表通过IC卡实现用户自助的离线付费(预付费或可控的后付费)以及不完全的数据采集功能，在此称之为IC卡计量表。根据特殊需要也可以将远传和IC卡付费功能相结合，构成一种远传IC卡计量表。目前常见的远传计量表主要有如下四种信号或数据传输方案：

(1)电力线载波远传：是最方便实现的远传电表技术方案。但是由于载波器件和电网噪声等方面的原因在国内还没有得到普遍应用，比较可靠的应用方式是计量表和不远处(例如居民小区物业部门)的计费系统进行载波通讯，或者和设置在类似场所的集中器进行载波通讯，集中器再通过常规的有线(例如电话线)或无线(例如GSM通讯网络)和远端的后台计费系统进行数据交换。

(2)计量信号远传：主要针对小范围内价格敏感水、气远传计量表。是将计量表(一般只包括基表和传感电路)的计量信号(例如计量脉冲信号)传输到后台计费系统。这种信号远传抄表方式是单向的信号传输，传输距离有限，容易丢失计量信号或者遭受不易察觉的人为攻击和破坏。

(3)有线或短距离无线数据远传：是目前比较常见的水、气表远传计量表的实现方案。是指计量表通过有线(例如485总线)或者ISM频段的短距离无线通讯方式和不远处的计费系统或集中器进行通讯。其中有线通讯方式因为需要综合布线会增加系统成本，特别是对于已经使用普通计量表的用户需要另外布线才能使用这种远传表；短距离无线远传计量表适用于对已经使用普通计量表的用户进行改造，但是由于传输距离有限，不适用于较远距离的远程抄表，而且由于存在通讯可靠性和信号干扰，难以满足随时、准确远程抄表的要求。

(4)远距离无线数据远传：是在远传计量表内嵌入包括GSM模块在内的移动通讯模块和移动通讯网络覆盖范围内的远端后台计费系统进行数据交换，真正实现远程抄表和控制的目的。但是由于移动通讯模块成本和功耗较高，而且存在通讯费用的问题，尚不适用于普通居民用户的计量表。目前已有在工业和商业用户电表(特别是三相电表)或者变压器负荷控制系统上使用移动通讯无线抄表的应用，在国外(例如瑞典)由于支付能力强也有计划针对居民用户使用这种无线抄表技术。

为了解决欠费问题，近年来出现了以IC卡作为电子支付手段的IC卡计量表，同时可以实现不完全的(非实时的)数据采集功能。为了保证用户按时按量付费，一般还需要设置继电器开关(电表)或电控阀门(水、气、热量表)。早期的IC卡计量表是在传统的机械基表(水、电、气)或电子式表头(电表)的计量信号单元的基础上增加IC卡付费控制单元改造而成的。计量信号单元通过较短的信号线向IC卡付费控制单元提供计量电信号。这种IC卡计量表也算是一种有线分体式IC卡表，但这里分体的含义是指计量信号单元和IC卡付费控制单元的分体，是一种产品过渡阶段的实施方案。

目前常见的电子式计量表，不论是机电式还是全电子式计量表，也不论是普通电子式计量表、远传计量表或者IC卡计量表，通常都是将计量信号单元和电子控制单元部分在结构上组成一个精巧的整体，一体化的电子式计量表成为产品主流。

然而，一体化计量表在应用过程中存在一些难以克服的问题，举例说明如下：

(1)由于电子式计量表存在LED或LCD显示窗口，另外IC卡计量表特别是接触式IC卡计量表存在插卡口，难于做到严格密封，对于温度、湿度、盐份、油腻等环境条件比较敏感；

(2)由于电表包括IC卡电表通常放置在楼道等公共空间，很容易被外界接触到，发生跳线(bypass)、接地等偷电行为和其他一些恶意的攻击和破坏，包括向IC卡口内灌水、插铁片、用高压点火器冲击等数十种攻击和破坏的方法，而且管理方很难抓这些攻击和破坏者。除了采用进线套管和电表箱之外，目前还没有其他更好的防护手段。这些人为的攻击和破坏一方面造成了较大的费用偷漏，另一方面也显著增加了设备的安装、维护和管理成本。

(3)目前常见的电子式计量表通常采用LED数码或LCD液晶显示，LED显示耗电相对较高且信息量不足，LCD显示又存在低温和亮度方面的问题。LCD显示尽管是一种发展方向，但是在寒冷的地区，采用具有良好低温特性的LCD无疑会增加计量表的成本，而且LCD显示要求较好的环境亮度，采用带背光的LCD也会显著增加计量表的成本。

(4)目前的各种机械式或电子式计量表，受其结构和功能限制，在外观设计上无论怎样改进仍然难以像家电一样美观，所以人们往往希望将它们放置在一个不显眼的角落，或者干脆将他们包在柜体内部。

(5)目前的IC卡计量表通常放置在室外或其他角落，需要用户有意识地留意计量表的显示和报警信息并及时充值，否则很容易出现自动切断水、电、气、热供应的情况，给用户日常生活带来不便。

(6)目前的IC卡计量表即便在技术层面上能够使用一张用户IC卡实现水、电、气和热量表的付费，但是各计量表本身仍然是独立的，没有可以共享的软硬件资源，一方面带来投资浪费，另一方面也不方便用户的使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够更好地适应环境条件和防止外界攻击和破坏，并具有安全、方便、实用、美观特点的无线分体式计量表装置及其应用方法，克服以上技术背景分析中所提出的普通计量表存在的问题。

为了实现以上目的，本发明的基本思路是根据计量表的功能特点将其分割成需要安全防护的“计量控制装置”和不需要安全防护的“用户接口装置”两个相对独立的部分，在这两个装置内分别设置射频收发模块，共同构成一种可以短距离双向无线通讯的分体式计量表装置。

其中，计量控制装置需要安全防护但是没有按键、显示和IC卡等用户接口，可以制成类似黑盒子的密封结构并置于不易触及的地方(例如室外)，为描述方便起见，以下也称计量控制装置为室外装置。用户接口装置没有安全防护要求，可以制成小巧、美观的类似开关面板的结构并置于环境良好且使用方便的地方(例如室内)，为描述方便起见，以下也称用户接口装置为室内装置。

本发明所涉及的计量控制装置和用户接口装置与短距离无线远传计量表和集中器(后台计费系统)有形式上的相似之处，但在功能特点和应用方式上有很大的区别，具体分析说明如下：

首先，在功能上远传计量表是一种具有无线通讯、计量和显示等功能的完整的计量表，而本发明所涉及的计量控制装置只需具有最基本的计量和通讯功能，本身不算是一个完整的计量表，其显示和其他用户接口功能是通过与用户接口装置之间的无线数据交换实现的。远传计量表的通讯功能是在其本身的计量和显示功能之外增加的一种服务功能，远端集中器不属于用户计量表的一部分，本发明所涉及的计量控制装置和用户接口装置配合构成一个完整的，面向最终用户使用的计量表装置。

其次，远传计量表的通讯对象是收费管理方的集中器，后台计算机系统通过集中器采集众多用户的远传计量表的计量信息并提供计费和收费服务，典型的工作方式是一个集中器作为主动方(host)对多个作为被动方(slave)的远传计量表的一点对多点的数据通讯，为了避免通讯冲突，原则上远传计量表不应主动向集中器发送数据。本发明所涉及的计量控制装置和用户接口装置之间典型的通讯方式是点对点互为主机，通常情况下由计量控制装置根据计量运行情况向用户接口装置发送最新的计量信息，也可以通过插卡或按键触发用户接口装置向计量控制装置发送充值、更新显示、参数设置等命令请求。

再次，本发明所涉及的无线分体式计量表装置是针对某一个单一用户的，其中用户接口装置放置在用户室内并由该用户唯一使用，根据需要，某一个用户接口装置可以由该用户的多个(例如单相和三相)电能计量控制装置或多种(例如水、电、气)计量控制装置共用。由于该用户的用户接口装置和计量控制装置的距离较近(例如室内和室外)，相对于无线远传表和集中器的较远距离，可以更好地保证数据通讯的准确性和可靠性。

再次，远传计量表的主要功能是远程抄表，本身一般没有必要使用IC卡付费。本发明所涉及的无线分体式计量表装置，既可以实现特定的计量显示功能，也可以实现IC卡付费和通断控制功能，通常情况下，用户接口装置是插在用户市内的电源插座上由交流市电经过整流稳压后供电，市电断电时可以通过可更换的电池临时供电。另外，可以利用用户IC卡存储可编程的操作流程命令序列，使得用户接口装置具有通用性和互换性，用户可以随时更换有故障的用户接口装置，甚至可以用自己的IC卡到邻居家的用户接口装置上插卡对自家的计量控制装置进行充值操作。这些功能和应用方式，是目前的无线远传表没有实现的。

下面分别阐述本发明所涉及的计量控制装置和用户接口装置的实现方案。

(1)计量控制装置

我们知道，对于电子式计量表，其最主要的功能是计量功能，计量功能单元也最需要防止外界攻击和破坏。所以我们将实现计量和无线通讯功能的微控制器(Micro Controller Unit，MCU)、计量模块、AC-DC电源、射频收发模块组成计量控制装置的基本功能单元，对于水、气表等不方便使用交流供电的情况，使用内置或外置电池供电。除此之外，为了实现IC卡付费、复费率计费、安全数据交换和方便检修维护，根据需要可选增加以下附加的功能单元：通断控制模块、SAM模块、硬件时钟、备用电池和指示灯。

●MCU用来实现通讯、运算和对其他功能单元的控制，可以是独立的通用芯片，也可以选择和计量、时钟等功能单元集成到一起的专用芯片，也有和射频收发功能单元集成在一起的MCU芯片可以选用；

●计量模块是指电表的计量芯片(例如AD7755)或者水、气表的计量信号脉冲转换电路(例如干簧管或光电开关电路)；

●AC-DC电源包括电表中的变压器、整流(例如硅桥)以及直流稳压电路(例如7805)，为了安全和方便起见，水、气和热量表一般使用内置或外置电池供电；

●射频收发模块是指数字信号单片射频收发芯片(RF Transceiver)，例如挪威Nordic公司的nRF403芯片或Chipcon公司的CC1020芯片加上少量外围器件构成，和MCU的I/O接口连接，一般射频芯片采用FSK调制方式，工作于ISM频段，采用简单透明的数据传输。

在以上基本计量功能单元的基础上，对于IC卡计量表，另外一个必要的并需要安全防护的附加功能单元是通断控制单元，包括控制IC卡电表的继电器或通过继电器控制负荷开关在必要时切断或接通供电，或者控制IC卡水、气和热量表的阀门在必要时的关闭或打开。同时，由于涉及到IC卡付费的数据安全性，宜于在计量控制装置中采用SAM(Secure Access Module)安全存取模块作为IC卡计量表的附加功能单元，用来存储计量控制装置的敏感数据并实现IC卡和计量控制装置(SAM模块)之间的安全报文数据交换。为了方便对封闭的计量控制装置进行故障检修，可以使用本人在另外一个专利申请中提出的使用双界面IC卡芯片做成的SAM模块，通过便携设备对计量控制装置进行非接触数据操作。为了方便指示普通电子式计量表或IC卡计量表的工作状态，可以设置一个或多个LED状态指示灯指示计量控制装置的上电、计量、通讯等工作状态。

对于支持复费率普通电子式或IC卡计量表，硬件时钟以及保持时钟连续工作的内置电池也是计量控制装置的必要的附加功能单元。其中硬件时钟有很多成熟的芯片可以选择，集成了计量功能的电表专用微控制器往往也包含了硬件时钟电路；内置电池对于电表而言一般采用焊接在电路板上的锂电池并和以上所述的电源模块配合，在市电断电时给时钟芯片供电，在市电上电时对后备电池充电，对于使用内置电池供电的水、气表，时钟芯片可共用相同的内置电池，对于使用可更换外置电池的水、气表，时钟芯片需要单独配置备用内置电池。

(2)用户接口装置

用户接口装置放置在用户室内容易查看和使用的地方，其最基本的功能是显示来自计量控制装置的计量信息。由于显示是动态刷新的，没有特殊的安全防护要求。我们将实现显示和无线通讯功能的MCU、LCD显示、AC-DC电源、电池和射频收发模块组成用户接口装置的基本功能单元。

●MCU的主要功能是显示和通讯，可以采用低端廉价的通用芯片实现特定的应用功能，最大限度地降低成本。

●LCD显示采用定制的LCD液晶显示器，工作在常温条件下，最大限度地降低成本。为了提供用户接口装置的通用性或实现一户多表，可以在LCD显示器上定制水、电、气、热量多个和多种计量表数据项，包括剩余量、累计用量、时间、费率及其他与一个(种)或多个(种)计量表的运行、付费和管理相关的信息。

●AC-DC电源和电池，AC-DC电源实现交流(AC)到直流(DC)的转换以及，电池一般采用可更换的外置电池，在有交流市电供电的情况下，可以将用户接口装置连接室内电源使用，在市电断电的情况下由用户自行安装和更换电池供电。

●射频收发模块与计量控制装置中的射频收发模块配对使用，在微控制器的控制下实现和计量控制装置之间的数据交换。

除此之外，根据功能需要可选配置其他附加功能单元：包括实现功能设置、触发或切换的简易按键，实现IC卡付费的IC卡接口，实现提醒报警功能的蜂鸣器。

由于IC卡和计量控制装置之间的身份认证和数据交换可以使用安全报文透明传输，也即使用IC卡付费的用户接口装置也只是实现IC卡的数据传输，本身并不需要特别的安全防护。对于使用IC卡的用户接口装置，MCU的应用程序可以是通用的，计量控制装置和用户接口装置的工作参数和工作流程，以及两者之间的数据交换流程可以通过IC卡的数据文件存储和改写。

此外，后台系统对于IC卡的发行、充值和数据采集操作可以和目前的一体化IC卡表系统兼容，而且，由于用户接口装置在用户室内，用户IC卡可以在完成相关操作后从用户接口装置中拔出，也可以长时间插在用户接口装置中，不存在插卡等待时间长短的问题，不像安装在公共空间的一体化IC卡表，因为在完成IC卡操作后需要拔出IC卡另外存放，所有要求尽量缩短用户插卡等待时间，同时避免操作中途拔卡出现数据误操作。

由于计量控制装置减少了按键、显示器和IC卡接口，在用户接口装置中增加这些功能单元并没有增加成本，反而可以因为采用常温特性的LCD显示器和降低IC卡插口防护要求而减少了部分器件成本。

本发明的无线分体式计量表装置的典型应用模式是一户一表，一个用户接口装置和一个计量控制装置配套使用的，计量控制装置完成单用户的水、电、气和热量其中之一项的计量和无线数据通讯功能，根据需要可以在计量控制装置内配置开关或阀门通断控制单元，在用户接口装置内配置IC卡接口实现IC卡付费功能。

为了进一步降低由于增加了射频收发模块和用户接口装置中的微控制器所带来的成本的增加，本发明也适用于一户多表和一表多户的应用模式。其中，一户多表是指一个用户接口装置和该用户的一个(种)以上的计量控制装置配套使用，每个(种)计量控制装置完成单一的计量和无线数据通讯功能，根据需要可以在计量控制装置内配置开关或阀门通断控制模块，在用户接口装置内配置IC卡接口使用一张或多张IC卡实现付费功能。一表多户是指导一个以上的用户接口装置分别和一个多用户计量控制装置配套使用，所述的多用户计量控制装置可以同时完成多用户计量功能，共用一个射频收发模块分别和其中一个用户接口装置进行无线数据通讯，根据需要可以在所述的多用户计量控制装置内配置多个开关或阀门通断控制模块，在每个用户接口装置内配置IC卡接口实现IC卡付费功能。

下面结合附图和实施例对本发明的技术实现做进一步的说明。

附图说明

附图1是本发明实施例1的分体式复费率IC卡一户多表计量表装置的电路结构图；

附图2是本发明实施例2的分体式复费率IC卡一表多户计量表装置的电路结构图。

具体实施方式

在具体描述实施例之前，简单说明一下相关概念：所谓“复费率”主要是指“分时”电价和“阶梯”水价，气表通常没有复费率的概念；所谓“分体式计量表装置”是指以无线通讯方式进行数据交换的“用户接口装置”和“计量控制装置”所构成的计量表装置；所谓的“一户”是指使用一个“用户接口装置”的用户；所谓“多表”既可以指该用户的水、电、气多种“计量控制装置”，也可以是该用户的水、电、气其中一种“计量控制装置”之中的多个。“一户多表”应用模式的实施特例，是由一个“用户接口装置”和其中一个“计量控制装置”所构成的“一户一表”的应用模式，所谓“一表多户”是指一个计量控制装置具有多用户计量控制功能，共用一个射频收发模块，分别和该用户的用户接口装置进行数据交换。

实施例1：

如图1所示是分体式复费率IC卡一户多表计量表装置的电路结构图，包括一个用户接口装置1和面向电量计量的计量控制装置1和面向水量计量的计量控制装置2所构成“一户多表”的应用模式，具体应用中可能只有其中一个计量控制装置，也可能有更多的包括气、热量计量的计量控制装置。

(1)用户接口装置

用户接口装置的基本功能是显示通过无线通讯方式接收到的来自计量控制装置的计量信息，由微控制器01、LCD模块02、AC-DC电源03、用户可更换的电池04和射频收发模块05构成用户接口装置1的必备的基本功能单元；用户接口装置1的附加功能提供IC卡付费、功能切换和报警提示功能，由IC卡接口06、按键07和蜂鸣器08构成用户接口装置1的可选的附加功能单元。具体说明如下：

微控制器01可以采用低成本的8051内核或PIC系列单片机，在复位电路、晶体时钟电路和其他一些电阻、电容器件的配合下工作，其主要功能是控制射频收发模块05和计量控制装置进行无线通讯并对相关数据进行运算和处理，控制LCD显示模块02显示计量和其他运行状态信息，通过IC卡接口6操作用户IC卡，通过查询或中断方式获取按键7的状态，启动或切换相关控制功能，通过蜂鸣器8提供报警和提示信息。

LCD模块02定制了与水、电、气、热量计量和付费相关的显示数据项，包括剩余量、累计用量、费率、金额、时间及其他运行状态信息，LCD模块02通过串行或并行接口和微控制器01连接。

AC-DC电源03完成交流(AC)市电到直流(DC)电源的变换，典型实现方案包括变压器以及整流和稳压电路。在市电断电的情况下由用户可更换的电池04供电。

射频收发模块05可以选用多种成熟的射频收发芯片，例如Chipcon公司的CC1020单片射频收发芯片，配合一些包括电阻、电容、电感和晶振在内的周边器件及天线电路，CC1020芯片通过PCLK、PDI、PDO、DIO、DCLK等数字接口端和微控制器01的通用I/O接口连接。

IC卡接口06可以由微控制器01的通用I/O接口通过软件时序实现IC卡同步通讯协议(对于存储卡)和(或)T＝0和(或)T＝1的异步通讯协议(对于CPU卡)，也可以通过微控制器01的串行接口(UART)或者由微控制器01控制专用IC卡接口芯片实现和CPU卡的异步通讯。CPU卡还需要提供专门的时钟(例如3.57MHz)，一般在1-5MHz范围内也可以共用(或分频)微控制器01的时钟。

按键07和微控制器01的连接方式有直接查询、中断查询、矩阵查询等多种实现方式，按键数量较少的时候可以采用直接查询或中断查询；蜂鸣器08通常可以由微控制器01的I/O接口通过三极管驱动蜂鸣器工作。

(2)计量控制装置

本实施例给出了计量控制装置1和计量控制装置2两种功能比较全面的实施方案，分别面向复费率的电量和水量计量和控制，构成单个用户接口装置和多个计量控制装置配套使用的一户多表的应用模式，作为一户多表应用模式的特例，实际应用中更典型的是一个用户接口装置和一个计量控制装置配套使用的一户一表的应用模式。计量控制装置可以只实现包括计量和通讯的基本功能，也可以实现其他部分或全部的附加功能。

计量控制装置1由微控制器11、计量模块12、AC-DC电源13、射频收发模块14构成实现计量和通讯功能的必备的基本功能单元；由电池15、硬件时钟16、SAM模块17、开关控制18和状态指示灯19构成可选的附加功能单元。

对于计量控制装置1的基本功能单元，微控制器11可以选用具有良好电磁兼容性(EMC)和可靠性的微控制器芯片，例如STM公司ST72系列微控制器；计量模块12选用最常用的AD7755计量芯片，也可以选用其升级芯片例如AD7756或其他兼容芯片和微控制器11的通用和(或)专用接口连接；AC-DC电源13为整个装置供电，由变压器、整流电路和稳压电路组成；射频收发模块14和用户接口装置1配套，采用Chipcon公司的CC1020单片射频收发芯片加上包括电阻、电容、电感、晶振、天线在内的周边器件组成，和微控制器11的通用接口连接。

计量控制装置1的附加功能单元主要用来实现复费率、数据安全和断电控制功能，其中电池15是给硬件时钟16提供备用电源的，可采用内置锂电池并配置相应的充、放电电路；硬件时钟16有多种成熟的时钟芯片可供选择，需要配置晶体或RC谐振电路，一般通过I²C接口和微控制器11连接；由于涉及到IC卡付费的数据安全性，采用SAM模块17存储敏感数据并实现IC卡和计量控制装置1之间的安全报文数据交换，SAM模块17由带有CPU的IC卡芯片基于芯片操作系统(COS)构成，通过通用I/O接口和(或)硬件串行通讯接口和微控制器11连接；开关控制18是指继电器或通过继电器控制负荷开关在必要时切断或接通供电，由微控制器11的I/O接口加上适当的驱动电路和开关控制18连接；另外，为了方便查看计量控制装置1的工作状态，可以设置一个或多个LED状态指示灯19指示计量控制装置的上电、计量、通讯等工作状态。

计量控制装置2由微控制器21、脉冲转换22、电池23、射频收发模块24构成实现计量和通讯功能的必备的基本功能单元；由硬件时钟25、SAM模块26、阀门控制27和状态指示灯28构成可选的附加功能单元。

计量控制装置2和计量控制装置1的不同之处主要有三个方面，其一是考虑安全和方便，采用电池23给整个装置供电；其二是计量信号来源于基表，经过脉冲转换22产生可供微控制器21使用的电脉冲信号；其三是通断控制是由微控制器21通过带功率驱动的阀门控制27实现电控阀门的开通或关断。其他有关硬件时钟25、SAM模块26和状态指示灯28的功能以及和微控制器21的接口和计量控制装置1的相应单元类似。

实施例2：

如图2所示是分体式复费率IC卡一表多户计量表装置的电路结构图，为了描述方便，本实施例给出了用户接口装置2和用户接口装置3分别和计量控制装置3配套应用的情况。实际应用中可能有一个、两个或多个用户接口装置，相应的在计量控制装置3中也有相同数量的计量和控制功能单元。实际应用中一般只有电量计量存在多用户表的情况，对于特殊应用情况，例如农电用户，使用多用户计量控制装置可以进一步降低成本。

(1)用户接口装置

本实施例的用户接口装置2由微控制器31、LCD模块32、AC-DC电源33、用户可更换的电池34和射频收发模块35构成用户接口装置2的必备的基本功能单元；用户接口装置2的附加功能提供IC卡付费、功能切换和报警提示功能，由IC卡接口36、按键37和蜂鸣器38构成用户接口装置2的可选的附加功能单元；

本实施例的用户接口装置3由微控制器41、LCD模块42、AC-DC电源43、用户可更换的电池44和射频收发模块45构成用户接口装置3的必备的基本功能单元；用户接口装置3的附加功能提供IC卡付费、功能切换和报警提示功能，由IC卡接口46、按键47和蜂鸣器48构成用户接口装置3的可选的附加功能单元。

本实施例的用户接口装置2、用户接口装置3与实施例1中的用户接口装置1在功能和实现方案是一致的，在此不予详述。

(2)计量控制装置

本实施例的计量控制装置3可以实现两个用户的计量、控制和通讯功能，实际应用中可以有两个以上用户的计量、控制和通讯功能，其中计量和控制功能对于某一个用户而言是独立的，通讯功能可以共用同一个射频收发模块。

计量控制装置3由微控制器51、计量模块521、计量模块522、AC-DC电源53、射频收发模块54构成实现计量和通讯功能的必备的基本功能单元；由电池55、硬件时钟56、SAM模块57、开关控制581、开关控制582和状态指示灯59构成可选的附加功能单元。

本实施例的计量控制装置3和实施例1中的计量控制装置1的区别在于有一个以上的计量模块和一个以上的开关控制模块，其他功能模块的实施例1中的计量控制装置1相同，在此不必赘述。

Claims (7)

1、一种面向最终用户使用的无线分体式计量表装置，其特征包括：

(1)由微控制器、计量模块、AC-DC电源、射频收发(RF Transceiver)模块、构成的计量控制装置；

(2)由微控制器、LCD模块、AC-DC电源、电池、射频收发模块构成的用户接口装置，其中AC-DC电源和电池可以同时存在，在市电断电的情况下由电池供电，也可以只使用AC-DC电源或电池供电；

(3)所述的计量控制装置和用户接口装置之间通过ISM频带短距离双向无线通讯，实现水、电、气和热量的分体式计量和显示，其中对于电能计量控制装置而言，计量模块通常采用机械式基表的计量脉冲转换电路或者电子式计量芯片，对于水、气、热量计量控制装置，通常采用基表脉冲转换电路。

2、根据权利要求1所述的无线分体式计量表装置，其特征是所述的计量控制装置还包括电池、硬件时钟、SAM(Secure Access Module)安全存取模块、通断控制模块和状态指示灯，所述的用户接口装置还包括IC卡接口、按键和蜂鸣器，以实现水、电、气、热量的分体式计量、显示、通断控制和IC卡付费功能，其中对于电能计量控制装置，通断控制模块通常采用继电器开关控制电路，对于水、气、热量计量控制装置，通常采用电机或电磁阀门控制电路。

3、根据权利要求1或2所述的无线分体式计量表装置，其特征是用户接口装置和计量控制装置在结构是分体的，由单个用户接口装置和一个或多个计量控制装置配套使用，每个计量控制装置完成单用户的水、电、气和热量其中一项的计量和无线数据通讯功能，根据需要在计量控制装置内配置开关或阀门通断控制模块，在用户接口装置内配置IC卡接口，通过一张或多张用户IC卡实现付费功能。

4、根据权利要求1或2所述的无线分体式计量表装置，其特征是一个以上的用户接口装置和一个多用户计量控制装置配套使用，所述的多用户计量控制装置共用一个射频收发模块，分别和其中一个用户接口装置进行无线数据通讯。

5、根据权利要求4所述的无线分体式计量表装置，其特征是在所述的多用户计量控制装置内配置多个开关或阀门通断控制模块，在每个用户接口装置内配置IC卡接口实现IC卡付费功能。

6、根据权利要求1和2所述的无线分体式计量表装置，其特征是配套使用的计量控制装置和用户接口装置之间以互为主机(host)的通讯方式进行数据交换，由计量控制装置根据计量运行情况向用户接口装置发送最新的计量信息或在用户接口装置上插入用户IC卡或按键启动用户接口装置向计量控制装置发送充值、更新显示、参数设置和其他数据交换请求。

7、根据权利要求1和2所述的无线分体式计量表装置，其特征是对于计量控制装置和用户接口装置的功能和数据交换流程是固定或灵活可编程方式，对于功能固定的情况，分别由计量控制装置和用户接口装置中微控制器应用程序设计计量、通讯、显示、付费和控制功能；可编程功能适用于在用户接口装置中使用IC卡付费的情况，用户接口装置本身是通用和可互换的，通过插入用户IC卡和特定的计量控制装置进行数据交换，其功能、参数和数据交换流程由IC卡数据文件定义，为了保证数据存储和传输的安全性，在所述的计量控制装置中配置SAM安全存取模块实现敏感数据存储以及和用户IC卡的安全报文数据交换。

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