CN203747502U - 一种用于用电信息采集终端的停电上报装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的用于用电信息采集终端的停电上报装置，包括控制电路和后备电池，后备电池分别与控制电路、用电信息采集终端电连接，控制电路包括掉电监测电路、后备电池供电电源电路、后备电池电源输出电路以及控制器，掉电监测电路的输入端接入用电信息采集终端的主电源输出端，掉电监测电路的输出端连接控制器的输入端，后备电池电源输出电路输入端与控制器的输出端电连接，后备电池电源输出电路输出端分别与后备电池、后备电池电源输出电路电连接；掉电监测电路包括MAX709芯片。其实现了用电信息采集终端外部电源停电后，进行监测调整控制启动后备电池保障用电信息采集终端继续数据上报作业，使用电信息采集系统工作更稳定，保证系统可靠运行。

Description

一种用于用电信息采集终端的停电上报装置

技术领域

本实用新型涉及电力设备制造领域，尤其涉及一种用于用电信息采集终端的停电上报装置。

背景技术

用电信息采集终端是一种用电信息的终端采集设备，其主要用于负责各信息采集点的电能信息的采集、数据管理、数据传输以及执行或转发主站下发的控制命令，用电信息采集终端在电力系统内系统架构（参见图1）：

用电信息采集终端和主站、系统通建立通信连接（即互联），实现了用电信息数据的远距离自动传输，改变了供电公司传统的人工抄表模式，提高了抄表效率，消除了数据获取不及时、人为误差等弊端。

用电信息采集终端的主要工作流程为：在用电信息采集终端有交流电的情况下，用电信息采集终端按照主站设置的表地址和抄表间隔，定时抄收电表数据（如电表表码，电压、电流、有功、无功等瞬时数据），并把抄收的数据存储到终端内部RAM，当用电信息采集终端满足任务上报条件时，就把抄收的数据通过GPRS上送到主站。用电信息采集终端对交流电进行检测，当用电信息采集终端检测到停电后，就给主站上报一条停电信息后，就关闭终端后备电池，此时用电信息采集终端进入停电状态，直到下次上电后，上报一次来电记录，又按照原有的流程开始工作。

现有用电信息采集终端可有效进行数据采集、存储、统计、按照策略执行闭环控制，但是目前使用的终端保证正常工作的前提是要有稳定的外部交流电源，当外部交流电源（变压器）停止供电时，用电信息采集终端通过终端后备电池上报一条停电信息后，就会关闭终端后备电池进入停电状态。尤其在有些安装用电信息采集终端的部分地区，因频繁停电或间歇用电（如农村灌溉）造成用电信息采集终端因停电而无法上送数据到主站，影响系统采集率。如恰逢抄表例日用电信息采集终端停电，因终端数据不能主动上传，主站程序不能自动获取数据，其电能表数据仍需人工抄录。

因此，如何解决用电信息采集终端停电后数据不能上传是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于用电信息采集终端的停电上报装置，以解决上述问题。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型提供了一种用于用电信息采集终端的停电上报装置，包括控制电路和后备电池，所述后备电池分别与控制电路以及用电信息采集终端电连接，其中：

所述控制电路包括掉电监测电路、后备电池供电电源电路、后备电池电源输出电路以及控制器，所述掉电监测电路的输入端接入用电信息采集终端的主电源输出端，所述掉电监测电路的输出端连接控制器的输入端，所述后备电池电源输出电路输入端与控制器的输出端电连接，所述后备电池电源输出电路输出端分别与所述后备电池、以及后备电池电源输出电路电连接；

所述掉电监测电路包括MAX709芯片。

优选的，所述后备电池为锂离子电池。

优选的，所述后备电池为电池容量为2500毫安时电池。

优选的，所述控制器包括CPU和掉电后数据不丢失的存储芯片；

所述存储芯片为EEPROM存储器。

与现有技术相比，本实用新型实施例的优点在于：

本实用新型提供的一种用于用电信息采集终端的停电上报装置，在本实用新型实施例提供的用于用电信息采集终端的停电上报装置结构中，分析上述控制电路结构及其原理可知：掉电监测电路对交流电进行检测，如主电源持续供电（即外部交流电供应主电源工作）则控制电路不工作。当交流电停电，则控制电路工作。控制电路工作后，启动后背电池。最后可以保障后备电池提供电源输出。其中，最为重要的是掉电监测电路，这样一来即便是当用电信息采集终端的主电源没有交流电输出时，所述掉电监测电路中的MAX709芯片根据其特性，即MAX709能够在加电、掉电的情况下向控制器202（即控制板包括CPU等器件）提供复位信号将已经抄收电表数据转存在EEPROM中，然后进入掉电工作模式；在此模式中，控制器可以定时触发时钟信号，激活用电信息采集终端，并触发后备电池工作（间接由后备电池供电电源电路和后备电池电源输出电路完成），此段时间用电信息采集终端的工作电源由后备电池提供，即可在掉电情况下，依然保障用电信息采集终端继续后续上传电表数据工作，不受到掉电的影响。

附图说明

图1为现有技术中用电信息采集系统的系统架构原理图；

图2为本实用新型实施例提供的用于用电信息采集终端的停电上报装置的结构原理图；

图3为本实用新型实施例提供的用于用电信息采集终端的停电上报装置中的MAX709芯片结构原理图；

图4为本实用新型实施例提供的用于用电信息采集终端的停电上报装置中的MAX709芯片结构中的掉电监测电路接线图；

图5为本实用新型实施例提供的用于用电信息采集终端的停电上报装置中的MAX709芯片结构中的控制器电路接线图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

参见图2，本实用新型实施例提供了一种用于用电信息采集终端的停电上报装置，包括控制电路和后备电池100，所述后备电池100分别与控制电路以及用电信息采集终端电连接，其中：

所述控制电路包括掉电监测电路201、后备电池供电电源电路203、后备电池电源输出电路204以及控制器202（即CPU），所述掉电监测电路201的输入端接入用电信息采集终端的主电源输出端，所述掉电监测电路201的输出端连接控制器202的输入端，所述后备电池电源输出电路204输入端与控制器202的输出端电连接，所述后备电池电源输出电路204输出端分别与所述后备电池100、以及后备电池电源输出电路204电连接；

所述掉电监测电路201包括MAX709芯片（参见图3以及图4）。

需要说明的是，本实用新型实施例提供的用于用电信息采集终端的停电上报装置结构中，分上述控制电路（即控制电路）的结构及工作原理是：第一步：掉电监测电路对交流电进行检测，如主电源持续供电（即外部交流电供应主电源工作）则控制电路不工作。当交流电停电，则控制电路工作。第二步：控制电路工作后，启动后背电池。第三步：后备电池提供电源输出。其中，最为重要的是掉电监测电路，这样一来即便是当用电信息采集终端的主电源没有交流电输出时，所述掉电监测电路中的MAX709芯片根据其特性，即MAX709能够在加电、掉电的情况下向控制器202（即控制板包括CPU等器件）提供复位信号将已经抄收电表数据转存在EEPROM中，然后进入掉电工作模式；在此模式中，控制器可以定时触发时钟信号，激活用电信息采集终端，并触发后备电池工作（间接由后备电池供电电源电路和后备电池电源输出电路完成），此段时间用电信息采集终端的工作电源由后备电池提供，即可在掉电情况下，依然保障用电信息采集终端继续后续上传电表数据工作，不受到掉电的影响。

需要说明的是，掉电监测电路能够检测到电源电压的下降,在它还没有降到危及系统正常工作的电压以前就及时发出警告信号，控制器（或单片机系统）在收到信号后，立即转入中断服务程序进行数据的保护和备用电源的切换工作，待干扰脉冲过去或系统重新上电后恢复被保护的数据。过去常用分立元件、后备电池和RAM构成这种电路。本实用新型实施例中采用MAX709不需要分立元件和调整，电路可靠性高，价格低廉。

与现有技术相比，本实用新型增加停电上报装置，以实现终端主电源（外部电器提供的交流电源）停电后数据的定时报送，保证主站数据的及时采集，解决终端停电后数据不能上传的困扰，尤其解决停电终端的自动抄表问题。同时，本实用新型实施例不改变原终端的内部结构、程序和功能，即只做添加不做改动。

在本实用新型实施例中，优先地，控制电路触发时钟使用用电信息采集终端内部时钟，以保证数据的准确统一。对于局部要求时钟频繁调整的亦可采用外接时钟继电器替代。

下面对本实用新型实施例提供的用于用电信息采集终端的停电上报装置的具体结构做进一步说明：

如图2所示，在一个具体的实施例中，用于用电信息采集终端的停电上报装置包括：后备电池100和控制电路，其中：

上述后备电池100：当主电源停电时，控制电路工作，但每天零点（该时间可以设置，同时可以设置为多时间点触发），控制电路将给用电信息采集终端（后续简称终端）发送一个触发信号，激活终端进行数据上报，此段时间终端的工作电源由后备电池提供。

上述控制电路包括掉电监测电路201、控制器202（即包括集成有CPU或单片机、EEPROM的大规模集成电路板，对此不再一一赘述，可参见图5）、后备电池供电电源电路203、后备电池电源输出电路204；其中后备电池供电电源电路203、后备电池电源输出电路20均为现有的常见连接电路，对此本实用新型实施例不再一一赘述，其中：

1、掉电监测电路201：本实用新型的掉电监测电路201为使用MAX709芯片的掉电监测电路，MAX709能够在加电、掉电的情况下向控制器202提供复位信号。

当系统电源掉电时，MAX709的脚RESET产生负跳变，经反相后送入控制器202，控制器202进入中断服务程序保护数据已抄收的数据进行转存到EEPROM，然后进入掉电工作模式；此时控制器202处于休眠状态，不会对RAM产生误操作。当系统电源电压重新恢复正常时，MAX709的脚RESET产生的负跳变信号经反相后唤醒控制器202退出掉电工作方式，恢复数据，如果系统复位，可在程序开始时恢复数据。

需要说明的是，MAX709有8引脚的双列直插式封装(DIP)和小型(SO)封装两种封装形式；图3是MAX709的双列直插式封装管脚图。MAX709能够在加电、掉电以及降压情况下提供复位信号。当Vcc降到复位门限电压以下时，RESET变为低电平，在Vcc上升超过门限电压之后，能保持复位信号最少140ms，Vcc降至1V时，仍能保证复位输出处于正确的状态。MAX709不需要分立元件和调整,电路可靠性高，价格低廉。

MAX709有8个管脚，但实际只用到3个管脚。脚VCC连至+5V，+3.3V或3V电源电压；脚GND接地；脚RESET为复位输出,低电平有效。当Vcc低于复位门限电压时，复位输出保持低电压，在Vcc上升到复位门限之后，复位输出仍保持至少140ms，典型值280ms的低电压。

MAX709有五种不同的门限电压可供选择，这使得MAX709的应用灵活方便。在加电、掉电以及降压情况下向控制器202发出复位信号。

另外控制器202还可以选择多种CPU或是单片机，举例说明：例如：DS12887芯片，其主要性能及特点它内部有锂电池、114字节非易失性静态RAM、写保护电路和百年日历，无需外接晶振和备份电源，在掉电情况下能够自动切换到内部锂电池供电,保护存贮信息不丢失和时钟不停止。（上述结构只是一种优选的可实施方式，对于其他可能芯片结构，本实用新型实施例不再一一赘述）。

当系统电源电压瞬时欠压或意外掉电时，MAX709的脚RESET产生负跳变，经反相后送入控制器的外部中断输入脚，控制器进入中断服务程序保护数据到用电信息采集终端的RAM中，然后进入掉电工作方式，此时控制器时钟停止，振荡器关闭，地址/数据总线处于悬浮状态,不会对用电信息采集终端的RAM产生误操作。但同时掉电监测电路的MAX709唤醒了控制器工作；随后控制器（CPU）202给用电信息采集终端发送触发信号，激活终端，并触发后备电池供电电源电路203正常工作。与此同时，后备电池为用电信息采集终端供电，继续上报电表数据工作。

2、控制器202：本实用新型实施例中控制器（CPU）202由休眠状态转为数据上报状态的触发信号为时钟信号，因终端数据统计均以零点为基点，因此在本实施例中以每天零点为触发点，控制器（CPU）202给终端发送触发信号，激活终端，控制器触发后备电池供电电源电路203正常工作。其中，预设时间节点（定时触发控制电路或激活用电信息采集）为控制器的预设参数，属于本领域技术人员可以理解的公知常识（即程序部分属于现有技术，通过任何编程软件即可实现，不予保护），本实用新型实施例对此不再一一赘述。

3、后备电池供电电源电路203：控制器（CPU）202给终端发送触发信号，激活终端，控制器同时触发后备电池供电电源电路203正常工作。后备电池供电电源电路203对后备电池电源输出电路204提供电源。

4、后备电池电源输出电路204：终端将由休眠状态进入正常工作状态，后备电池电源输出电路204提供电源输出，把存放在EEPROM中的电表数据加载到RAM中，然后通过GPRS上送到主站。

用电信息采集终端将任务数据发送完后，控制器（CPU）202向后备电池供电电源电路203发送复位信号，后备电池供电电源电路203停止向后备电池电源输出电路204提供电源，直至控制器（CPU）202发送下一轮触发信号。

总的来说：

优选的，所述后备电池供电电源电路203可以在接收到控制器的触发信号后，启动工作，并对电连接的后备电池电源输出电路提供电源。

优选的，后备电池电源输出电路204在用电信息采集终端将由休眠状态进入正常工作状态后（即从掉电工作进入触发工作后），后备电池电源输出电路204提供电源输出，把存放在EEPROM中的电表数据加载到RAM中，然后通过GPRS上送到主站，继续完成电表数据上传操作。

优选的，所述后备电池为锂离子电池。所述后备电池为电池容量为2500毫安时（1Ah=1000mAh）电池。

需要说明的是，当主电源停电（即掉电）时，控制电路工作，此段时间用电信息采集终端的工作电源由后备电池提供。因用电信息采集终端工作时间较短，所以使用上述锂离子电池（或可持续向终端供电1个月以上）可保障终端停电上报长达6个月以上的时间。

优选的，所述控制器包括CPU和掉电后数据不丢失的存储芯片；其中，所述存储芯片为EEPROM存储器。

需要说明的是，EEPROM(Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory)，电可擦可编程只读存储器是一种掉电后数据不丢失的存储芯片。EEPROM可以专用设备上擦除已有信息，重新编程（即重写）。

需要说明的是，控制电路只在外部交流电停电时才工作。之所以调试到零点上报，是因为主站以零点上报数据进行整理统计，主站系统在抄表例日也是自动获取终端零点数据进行发行。终端在检测到停电后，对于已抄收的数据必须进行转存到EEPROM中，终端激活后，将存放在EEPROM中的电表数据加载到RAM中，然后通过GPRS上送到主站。

本实用新型实施例提供的用于用电信息采集终端的停电上报装置，通过控制电路实现了用电信息采集终端外部电源停电后，进行监测调整控制启动后备电池保障用电信息采集终端继续数据上报作业；该用于用电信息采集终端的停电上报装置结构简单，功能易行，不影响终端默认工作程序，使用电信息采集系统工作更加稳定，保证系统安全可靠运行。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于用电信息采集终端的停电上报装置，其特征在于，

包括控制电路和后备电池，所述后备电池分别与控制电路以及用电信息采集终端电连接，其中：

所述控制电路包括掉电监测电路、后备电池供电电源电路、后备电池电源输出电路以及控制器，所述掉电监测电路的输入端接入用电信息采集终端的主电源输出端，所述掉电监测电路的输出端连接控制器的输入端，所述后备电池电源输出电路输入端与控制器的输出端电连接，所述后备电池电源输出电路输出端分别与所述后备电池、以及后备电池电源输出电路电连接；

所述掉电监测电路包括MAX709芯片。

2.如权利要求1所述的用于用电信息采集终端的停电上报装置，其特征在于，

所述后备电池为锂离子电池。

3.如权利要求2所述的用于用电信息采集终端的停电上报装置，其特征在于，

所述后备电池为电池容量为2500毫安时电池。

4.如权利要求1所述的用于用电信息采集终端的停电上报装置，其特征在于，

所述控制器包括CPU和掉电后数据不丢失的存储芯片。

5.如权利要求4所述的用于用电信息采集终端的停电上报装置，其特征在于，

所述存储芯片为EEPROM存储器。