CN208092108U - 智能电表 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种智能电表，包括：电表本体、设置在电表本体上的光纤输入接口、第一电力线接口以及第二电力线接口，电表本体包括：电量计算模块、费用计算模块、用电信息采集通讯模块、报警模块、光电转换模块以及电力线上网通讯模块，电量计算模块与输入电力线连接，电量计算模块与费用计算模块连接，电量计算模块、费用计算模块以及报警模块分别与用电信息采集通讯模块连接，用电信息采集通讯模块通过输入电力线与控制中心连接，光电转换模块与光纤线连接，光电转换模块与电力线上网通讯模块连接，电力线上网通讯模块与输出电力线连接，光纤线输出光纤信号至光电转换模块，光电转换模块输出以太网信号至输出电力线，使用户独享光纤带宽。

Description

智能电表

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，具体而言，涉及一种智能电表。

背景技术

智能电表是智能电网的智能终端，它已经不是传统意义上的电能表，智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用它还具有双向多种费率计量功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能等智能化的功能，智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。

当前的电力线上网方式，是在变压器台区把光纤信号转成以太网信号，然后以太网信号和电力线进行耦合，通过电力线传给该台区下面的所有住户。这种模式下，所有住户共享该光纤带宽，并且由于传输路径较长而使网络不稳定，上网体验较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智能电表，以解决上述问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型实施例提供一种智能电表，包括：电表本体、设置在所述电表本体上的光纤输入接口、第一电力线接口以及第二电力线接口，所述电表本体包括：电量计算模块、费用计算模块、用电信息采集通讯模块、报警模块、光电转换模块以及电力线上网通讯模块，所述电量计算模块输入端通过所述第一电力线接口与输入电力线连接，所述电量计算模块输出端与所述费用计算模块输入端连接，所述费用计算模块输出端与所述报警模块输入端连接，所述电量计算模块输出端、所述费用计算模块输出端以及所述报警模块输出端分别与所述用电信息采集通讯模块输入端连接，所述用电信息采集通讯模块输出端通过所述输入电力线与控制中心连接，所述光电转换模块的输入端通过所述光纤输入接口与光纤线连接，所述光电转换模块的输出端与所述电力线上网通讯模块输入端连接，所述电力线上网通讯模块输出端通过所述第二电力线接口与输出电力线连接，所述光纤线输出光纤信号至所述光电转换模块，所述光电转换模块输出以太网信号至所述电力线上网通讯模块，所述电力线上网通讯模块将所述以太网信号输出至所述输出电力线。

可选地，所述电表本体还包括：温湿度采集模块，所述温湿度采集模块与所述报警模块输入端连接。

可选地，所述光电转换模块包括：光电检测器、前置放大器、均衡器以及判决再生电路，所述光电检测器的输入端与所述光纤线连接，所述光电检测器的输出端与所述前置放大器的输入端连接，所述前置放大器的输出端与所述均衡器连接，所述均衡器的输出端与所述判决再生电路的输入端连接，所述判决再生电路的输出端与所述电力线上网通讯模块输入端连接。

可选地，所述光电检测器为雪崩光电二极管。

可选地，所述光电转换模块还包括：电阻和电容，所述电阻的一端分别与所述光电检测器的输出端与所述电容的一端连接，所述电阻的另一端接地，所述电容的另一端与所述前置放大器的输入端连接。

可选地，所述光电转换模块还包括：主放大器，所述主放大器的输入端与所述前置放大器的输出端连接，所述主放大器的输出端与所述均衡器的输入端连接。

可选地，所述光电转换模块还包括：定时提取电路，所述定时提取电路输入端与所述主放大器输出端连接，所述定时提取电路输出端与所述判决再生电路输入端连接。

可选地，所述光电转换模块还包括：峰值检波器和增益控制器，所述峰值检波器的输入端与所述均衡器的输出端连接，所述峰值检波器的输出端与所述增益控制器的输入端连接，所述峰值检波器的输出端与所述主放大器连接。

可选地，所述光电转换模块还包括：三极管、第一稳压二极管以及第二稳压二极管，所述三极管的基极与所述增益控制器的输出端连接，所述第一稳压二极管的一端与所述光电检测器的输入端连接，所述第一稳压二极管的另一端与所述第二稳压二极管的一端连接，所第二稳压二极管的另一端接地，所述三极管的集电极分别与所述第一稳压二极管另一端和所述第二稳压二极管的一端连接，所述三极管的发射极与所述第二稳压二极管的另一端连接。

可选地，所述光电转换模块还包括：高压直流变换器，所述高压直流变换器与所述第一稳压二极管一端连接。

本实用新型实施例的有益效果是：

本实用新型实施例提供一种智能电表，包括：电表本体、设置在所述电表本体上的光纤输入接口、第一电力线接口以及第二电力线接口，所述电表本体包括：电量计算模块、费用计算模块、用电信息采集通讯模块、报警模块、光电转换模块以及电力线上网通讯模块，所述电量计算模块输入端通过所述第一电力线接口与输入电力线连接，所述电量计算模块输出端与所述费用计算模块输入端连接，所述费用计算模块输出端与所述报警模块输入端连接，所述电量计算模块输出端、所述费用计算模块输出端以及所述报警模块输出端分别与所述用电信息采集通讯模块输入端连接，所述用电信息采集通讯模块输出端通过所述输入电力线与控制中心连接，所述光电转换模块的输入端通过所述光纤输入接口与光纤线连接，所述光电转换模块的输出端与所述电力线上网通讯模块输入端连接，所述电力线上网通讯模块输出端通过所述第二电力线接口与输出电力线连接，所述光纤线输出光纤信号至所述光电转换模块，所述光电转换模块输出以太网信号至所述电力线上网通讯模块，所述电力线上网通讯模块将所述以太网信号输出至所述输出电力线。本实用新型能够使用户独享光纤带宽。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种智能电表的模块示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种电表本体的模块示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种电表本体的另一种模块示意图；

图4为本实用新型实施例提供的光电转换模块的模块示意图。

图标：100-智能电表；20-电表本体；11-第一电力线接口；12- 光纤输入接口；13-第二电力线接口；21-光电转换模块；22-电量计算模块；23-费用计算模块；24-温湿度采集模块；25-报警模块；27-电力线上网通讯模块；28-用电信息采集通讯模块；211-光电检测器； 212-前置放大器；213-主放大器；214-均衡器；215-判决再生电路；216-定时提取电路；217-峰值检波器；218-增益控制器；219-高压直流变换器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”、“第七”、“第八”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

实施例

图1为本实施例提供的一种智能电表100的模块示意图，图2 为本实用新型实施例提供的一种电表本体20的模块示意图，请参照图1及图2，所述智能电表100包括：电表本体20、设置在所述电表本体20上的光纤输入接口12、第一电力线接口11以及第二电力线接口13，所述电表本体包括：电量计算模块22、费用计算模块23、报警模块25、用电信息采集通讯模块28、光电转换模块21以及电力线上网通讯模块27，所述电量计算模块22输入端通过所述第一电力线接口11与输入电力线连接，其中，所述电量计算模块22用于统计与所述智能电表连接的负载的用电量，所述电量计算模块22将所述负载的用电量数据传输至与所述用电量计算模块22输出端连接的费用计算模块23，所述费用计算模块23基于所述用电量数据以及预设收费准则，计算出与所述用电量数据对应的电费，所述费用计算模块 23输出端与所述报警模块25输入端连接，在本实施例中，所述电量计算模块22可以为电量计量芯片ATT7022D，在其他实施例中，所述电量计算芯片也可以采用其他芯片，在本实施例中，所述费用计算模块23为费用计算芯片PXA270I，在其他实施例中，所述费用计算芯片也可以采用其他芯片，其中，所述费用计算芯片PXA270I内置费用计算算法，所述光电转换模块21的输入端通过所述光纤输入接口12与光纤线连接，所述光电转换模块21的输出端与所述电力线上网通讯模块27输入端连接，所述电力线上网通讯模块27通过所述第二电力线接口与输出电力线连接，所述输出电力线与负载连接，所述光纤线输出光纤信号至所述光电转换模块21输入端，所述光电转换模块21输出端输出以太网信号至所述电力线上网通讯模块27输入端，所述电力线上网通讯模块27输出端输出所述以太网信号至所述输出电力线，所述输出电力线输出以太网信号至所述负载，其中，在本实施例中，所述电力线上网通讯模块27为采用的芯片型号为 QCA6410，在其他实施中，所述所述电力线上网通讯模块27也可以为其他型号的电力线通信芯片，所述电量计算模块22输出端、所述费用计算模块23输出端以及所述报警模块25输出端分别与用电信息采集通讯模块28输入端连接，在本实施例中，所述用电信息采集通讯模块28可以采用的芯片型号为Hi3911CRQIV2和Hi3911TRNIV2，在其他实施中，所述用电信息采集通讯模块28可以采用其他型号的通信芯片，所述用电信息采集通讯模块28输出端通过所述输入电力线与控制中心连接，所述控制中心将用电量数据、费用数据发送至所述终端设备，所述费用计算模块23通过所述用电信息采集通讯模块 28将电费数据发送至所述控制中心，所述费用计算模块23输出端与所述报警模块25输入端连接，所述报警模块25输出端在所述费用计算模块23输出的费用数据满足预设条件时，即在用户欠费时，通过所述用电信息采集通讯模块28向所述控制中心发送报警提示信息，所述控制中心向相应的用户终端设备发送相应的数据，在本实施例中，所述终端设备可以为可以为个人电脑(personal computer，PC)、平板电脑、智能手机、个人数字助理(personal digitalassistant，PDA)、可穿戴设备等终端设备。

请参照图3，作为一种实施方式，所述电表本20还包括：温湿度采集模块24，所述温湿度采集模块24和所述报警模块25输入端连接，在本实施例中，所述温湿度采集模块24为温湿度传感器，所述温湿度传感器只是传感器其中的一种而已，通过将采集到的温湿度信号按一定规律变换成电信号或其他所需形式的信息输出至所述报警模块25，所述报警模块25用于在所述温湿度采集模块24输出的用于表征温湿度值的电压信号幅值满足预设条件时，发出报警信号。

请参照图4，作为一种实施方式，所述光电转换模块21包括：光电检测器211、前置放大器212、均衡器214以及判决再生电路215，所述光电检测器211的输入端与所述光纤线连接，其中，所述光电检测器211光检测器包括：光电倍增管、热电探测器、光电二极管，常见的半导体光检测器包括：PN型光电二极管、PIN型光电二极管和雪崩光电二极管，其基本原理均是将光纤信号转换为电信号，所述光电检测器211的输出端与所述前置放大器212的输入端连接，所述光电检器输出电信号至所述前置放大器212进行放大处理，所述前置放大器212的输出端与所述均衡器214连接，其中，所述前置放大器 212为低噪声、宽频带的放大器，所述前置放大器212输出一预放大信号至所述均衡器214，由于光纤信号在光纤中传输时，由于受到色散的影响，信号将发生畸变与展宽，使码元间相互影响，出现误码，因此，所述均衡器214基于所述预放大信号进行整形，以降低码间干扰的影响，通常所述均衡器214输出的信号波形为升余弦波，其中，均衡器214是一种可以分别调节各种频率成分电信号放大量的电子设备，通过对各种不同频率的电信号的调节来补偿扬声器和声场的缺陷，补偿和修饰各种声源及其它特殊作用，一般调音台上的均衡器 214仅能对高频、中频、低频三段频率电信号分别进行调节，所述均衡器214的输出端与所述判决再生电路215的输入端连接，所述判决再生电路215将所述均衡器214输出的电压信号与一预设判决电平进行比较，在判决时刻所述均衡器214输出的电压信号比判决电平高，则判断为“1”码，否则判断为“0”码，继而在判决再生电路215 的输出端输出一个由矩形脉冲组成的数字脉冲序列，所述判决再生电路215的输出端与所述输出电力线的输入端连接。

可选地，所述光电检测器211为雪崩光电二极管。其中，雪崩光电二极管是一种p-n结型的光检测二极管，它利用了载流子的雪崩倍增效应来放大光电信号以提高检测的灵敏度，这种器件具有小型、灵敏、快速等优点，适用于以微弱光信号的探测和接收。

作为一种实施方式，所述光电转换模块21还包括：电阻R和电容C，所述电阻R的一端分别与所述光电检测器211的输出端与所述电容C的一端连接，所述电阻R的另一端接地，所述电容C的另一端与所述前置放大器212的输入端连接，所述光电检测器211的输出端输出的输出的微弱电流信号，经所述电阻R建立信号电压，并经所述电容C进行滤波后由所述前置放大器212进行预防大。

作为一种实施方式，所述光电转换模块21还包括：主放大器213 和定时提取电路216，所述主放大器213的输入端与所述前置放大器 212的输出端连接，所述前置放大器212输出的预放大电压信号经所述主放大器213进行放大，提高所述预放大电压信号的增益，将所述前置放大器212的输出信号放大到适合所述判决再生电路215所需的电平，其中，所述前置放大器212的输出信号电平一般为mV量级，而主放大器213的输出信号电平一般为1～3V，所述主放大器213的输出端分别与所述均衡器214的输入端和所述定时提取电路216的输入端连接，所述定时提取电路216的输出端与所述判决再生电路215 的输入端连接。其中，为了精确地确定“判决时刻”，就需要定时提出电路从信号码流中提取准确的定时信息用来标定，以保证和发送端一致。

作为一种实施方式，所述光电转换模块21还包括：峰值检波器 217和增益控制器218，所述峰值检波器217的输入端与所述均衡器214的输出端连接，所述均衡器214输出的由升余弦波组成的数字脉冲信号传输至所述峰值检波器217进行检波处理，所述峰值检波器 217的输出端与所述增益控制器218的输入端连接，所述峰值检波器 217输出的信号经过所述增益控制器218进行放大处理，在本实施例中，所述增益控制器218为自动增益控制(Automatic Gain Control， AGC)放大器，所述AGC放大器输出一AGC电压信号，所述增益控制器218的输出端与所述主放大器213连接，其中，所述AGC电压信号一方面用于控制所述光电检测器211的反向偏置电压，另一方面用于调整所述主放大器213的工作点，以控制主放大器213的增益，从而使所述均衡器214输出幅度稳定的升余弦波，以保证码元判决的正确性。

作为一种实施方式，所述光电转换模块21还包括：三极管Q1、第一稳压二极管D1以及第二稳压二极管D2，所述三极管Q1的基极与所述增益控制器218的输出端连接，所述增益控制器218输出AGC 电压信号至所述三极管Q1，所述三极管Q1对所述AGC电压信号进行放大处理，所述第一稳压二极管D1的一端与所述光电检测器211 的输入端连接，所述第一稳压二极管D1的另一端与所述第二稳压二极管D2的一端连接，所第二稳压二极管D2的另一端接地，所述三极管Q1的集电极分别与所述第一稳压二极管D1另一端和所述第二稳压二极管D2的一端连接，所述三极管Q1的发射极与所述第二稳压二极管D2的另一端连接。其中，所述第一稳压二极管D1和所述第二稳压二极管D2均是利用PN结反向击穿特性所表现出的稳压性能制成的器件，其中，稳压二极管也称齐纳二极管或反向击穿二极管，在电路中起稳定电压作用，它是利用二极管被反向击穿后，在一定反向电流范围内反向电压不随反向电流变化这一特点进行稳压的。在反向电压较低时，稳压二极管截止；当反向电压达到一定数值时，反向电流突然增大，稳压二极管进入击穿区，此时即使反向电流在很大范围内变化时，稳压二极管两端的反向电压也能保持基本不变。

作为一种实施方式，所述光电转换模块21还包括：高压直流变换器219，所述高压直流变换器219与所述第一稳压二极管D1一端连接，所述高压直流变换器219用于将直流电压信号转换为幅值可变的直流电压信号，其中，直流变换器具有稳压精度高、输出噪声低、抗干扰能力强等优点。

综上所述，本实用新型提供的一种智能电表，所述智能电表包括：电表本体、设置在所述电表本体上的光纤输入接口、第一电力线接口以及第二电力线接口，所述电表表本体包括：电量计算模块、费用计算模块、用电信息采集通讯模块、报警模块、光电转换模块以及电力线上网通讯模块，所述电量计算模块输入端通过所述第一电力线接口与输入电力线连接，所述电量计算模块输出端与所述费用计算模块输入端连接，所述费用计算模块输出端与所述报警模块输入端连接，所述电量计算模块输出端、所述费用计算模块输出端以及所述报警模块输出端分别与所述用电信息采集通讯模块输入端连接，所述用电信息采集通讯模块输出端通过所述输入电力线与控制中心连接，所述光电转换模块的输入端通过所述光纤输入接口与光纤线连接，所述光电转换模块的输出端与所述电力线上网通讯模块输入端连接，所述电力线上网通讯模块输出端通过所述第二电力线接口与输出电力线连接，所述光纤线输出光纤信号至所述光电转换模块，所述光电转换模块输出以太网信号至所述电力线上网通讯模块，所述电力线上网通讯模块将所述以太网信号输出至所述输出电力线。本实用新型提供的智能电表具有独立的光纤输入，使得用户能够独享光纤带宽，并且由于光纤信号传输距离较近，使得网络传输稳更定，用户上网体验好。

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 (10)

1.一种智能电表，其特征在于，包括：电表本体、设置在所述电表本体上的光纤输入接口、第一电力线接口以及第二电力线接口，所述电表本体包括：电量计算模块、费用计算模块、用电信息采集通讯模块、报警模块、光电转换模块以及电力线上网通讯模块，所述电量计算模块输入端通过所述第一电力线接口与输入电力线连接，所述电量计算模块输出端与所述费用计算模块输入端连接，所述费用计算模块输出端与所述报警模块输入端连接，所述电量计算模块输出端、所述费用计算模块输出端以及所述报警模块输出端分别与所述用电信息采集通讯模块输入端连接，所述用电信息采集通讯模块输出端通过所述输入电力线与控制中心连接，所述光电转换模块的输入端通过所述光纤输入接口与光纤线连接，所述光电转换模块的输出端与所述电力线上网通讯模块输入端连接，所述电力线上网通讯模块输出端通过所述第二电力线接口与输出电力线连接，所述光纤线输出光纤信号至所述光电转换模块，所述光电转换模块输出以太网信号至所述电力线上网通讯模块，所述电力线上网通讯模块将所述以太网信号输出至所述输出电力线。

2.根据权利要求1所述的智能电表，其特征在于，所述电表本体还包括：温湿度采集模块，所述温湿度采集模块与所述报警模块输入端连接。

3.根据权利要求1-2任一权项所述的智能电表，其特征在于，所述光电转换模块包括：光电检测器、前置放大器、均衡器以及判决再生电路，所述光电检测器的输入端与所述光纤线连接，所述光电检测器的输出端与所述前置放大器的输入端连接，所述前置放大器的输出端与所述均衡器连接，所述均衡器的输出端与所述判决再生电路的输入端连接，所述判决再生电路的输出端与所述电力线上网通讯模块输入端连接。

4.根据权利要求3所述的智能电表，其特征在于，所述光电检测器为雪崩光电二极管。

5.根据权利要求3所述的智能电表，其特征在于，所述光电转换模块还包括：电阻和电容，所述电阻的一端分别与所述光电检测器的输出端与所述电容的一端连接，所述电阻的另一端接地，所述电容的另一端与所述前置放大器的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的智能电表，其特征在于，所述光电转换模块还包括：主放大器，所述主放大器的输入端与所述前置放大器的输出端连接，所述主放大器的输出端与所述均衡器的输入端连接。

7.根据权利要求6所述的智能电表，其特征在于，所述光电转换模块还包括：定时提取电路，所述定时提取电路输入端与所述主放大器输出端连接，所述定时提取电路输出端与所述判决再生电路输入端连接。

8.根据权利要求7所述的智能电表，其特征在于，所述光电转换模块还包括：峰值检波器和增益控制器，所述峰值检波器的输入端与所述均衡器的输出端连接，所述峰值检波器的输出端与所述增益控制器的输入端连接，所述增益控制器的输出端与所述主放大器连接。

9.根据权利要求8所述的智能电表，其特征在于，所述光电转换模块还包括：三极管、第一稳压二极管以及第二稳压二极管，所述三极管的基极与所述增益控制器的输出端连接，所述第一稳压二极管的一端与所述光电检测器的输入端连接，所述第一稳压二极管的另一端与所述第二稳压二极管的一端连接，所第二稳压二极管的另一端接地，所述三极管的集电极分别与所述第一稳压二极管另一端和所述第二稳压二极管的一端连接，所述三极管的发射极与所述第二稳压二极管的另一端连接。

10.根据权利要求9所述的智能电表，其特征在于，所述光电转换模块还包括：高压直流变换器，所述高压直流变换器与所述第一稳压二极管一端连接。