专利名称：预付费电能表的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种计量设备，尤其涉及一种预付费电能表。
背景技术：
预付费电能表除了具有普通电能表的计量功能外，特别的是用户先买电，买电 后才能用电，若用完电后用户不继续卖电，则自动切断电源停止供电。预付费电能表的 电费预存方法有两种，一种为代码式，一种为写卡式。代码式原理为管理系统将用户信息和购电信息结合起来生成一组加密代码， 并交给用户自己输入到电表中，电表经过正确解密后得到预存电量或金额并保存。写卡式原理为将预购电量或金额写入专用电子卡(存储器)中，交给用户持电 子卡到对应电表上进行通讯，预购值自动送入电表中。其中，电子卡或称IC卡，也称购 电卡，都是由专用的IC芯片经过特殊封装后而成，常见购电卡按通讯方式分为接触式和 非接触式。在预付费电能表行业，其行业规范也已经开始国际化，IEC62055是2007年发布 的第一个关于预付费电能表方面的国际标准。IEC62055系列标准规定了付费电能表系统 的系统框架、表计、传输协议、介质、通信协议等，其核心内容在IEC62055-41部分。 该标准前身为NRS 009-6，NRS 009-7，相关产品早期在南非使用，后推广到其他国家， 后经过STS协会的努力，该标准被IEC采用，并于2007年正式发布，目前符合IEC62055 标准的电能表在非洲、南美、东南亚得到广泛使用，并有逐步扩大的趋势。IEC62055-41 标准名称为 “Electricity metering-Payment systems-Part 41 Standard transfer specification (STS) -Application layer protocolfor one-way token carrier systems”，现行版本为2007-05发布版本，内容主要源自NRS 009-6-6，NRS 009-6-7， NRS 009-7，规定了付费系统的应用层，包含数据分类及定义、加解密算法、加解密过 程、密钥分类及密钥更新、数据解析流程、错误信息码等。IEC62055-41实现了将预置电量加密为20个数字字符，电能表接收到这20个数
字字符后，经过解密得到实际的电量。电能表接收20个数字字符的主流方式目前是在电 能表正面使用数字键盘，用户通过按键的方式输入。IEC62055标准由STS协会维护，有些用户也将符合IEC62055的电能表称为STS
规范电能表。现行STS规范电能表的费率管理，主要在主站管理系统中完成，主站管理系统 将用户按用电类型分类，并使用TI(TariffIndex)标识，在售电时根据TI使用不同的费率 计算电费。对于电价不随时间改变的情况，这种计费方式是没问题的。但若供电公司想 使用分时计费，在一天中，不同的时间段使用不同的电价，如白天一个电价，晚上一个 电价，STS使用TI标识管理费率的方式就不能满足这类要求。在IEC62055标准之外，现有技术预付费电能表为满足不同电价收费需求，也出 现了电能表的分时复费率功能。需求的来源原因是，用电高峰期供电紧张，用电低谷期电消费不足。为了消峰填谷，分时复费率功能在一些国家及地区已经被采用。分时复费 率功能指在一天中，不同的时间段电价(费率)不同，有些地方还规定周休日跟工作日费 率不同，节假日费率也不同。因此，完整的分时复费率功能应有三套费率，分别用于节 假日，周休日和工作日，每一套费率可按不同时间段使用不同费率。分时复费率电能表 表内必须有时钟，并有不同费率的用电量统计，根据当前时间处于哪个费率时段内，将 用电量累计到该费率用电量中。比如，费率电价表峰费率0.8$/kWh、平费率0.7$/kWh、谷费率0.5$/kWh，
那么第一套费率时段表00:00 07:00 谷费率07:00 12:00 平费率12:00 14:00 峰费率14:00 18:00 平费率18:00 22:00 峰费率22:00 24:00 谷费率第二套费率时段表00:00 01:00 峰费率01:00 08:00 谷费率08:00 24:00 峰费率第三套费率时段表0:00 24:00 平费率其中，第一套费率用于工作日，第二套费率用于周休日，第三套费率用于节假 日。假设周休日为两天(星期六，星期日)，节假日有3天(2月1日，2月2日，5月1 日)，则2010.9.26 13:01使用的费率为峰费率，用电量计入峰费率用电量中。总之，实现分时复费率功能需要以下几类数据费率电价表；费率时段表；周 休日表；节假日表。目前分时复费率电能表在AMR系统及IC卡预付费系统中已经使用，但电能表 没有使用STS规范。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种预付费电能表，能够基本不改变现有 STS规范技术框架的前提下，使电能表既符合STS规范，又使电能表具有分时复费率功 能。为解决上述技术问题，本 发明采用的一个技术方案是提供一种预付费电能 表，包括费率存储单元，存储有基于IEC62055-41标准编码输入的费率电价表和费率 时段表信息，所述费率电价表记载有至少一种费率，所述费率时段表记载有至少一个时 段，所述费率时段表中各时段和费率电价表中相应费率对应，所述费率电价表和费率时 段表分别采用IEC62055-41标准中保留的第6.2.6节、6.2.12节或6.2.13节位置进行定义， 并且采用分别对应费率电价、费率时段的TOKEN编码形式各自输入；时钟单元，用于生成并输出时间信息；电量计算单元，用于对照所述时钟单元所生成时间和费率存储单 元中的费率时段表，计算出费率时段表中的各时段下电能表已使用的电量；电量/电费 输入单元，用于输入预付费的待消费电量/电费；电费计算单元，用于将电量计算单元 计算得到的各时段下电能表已使用的电量、以及各时段所对应的费率存储单元中费率电 价表的相应费率电价一一取乘数，一一得到各时段电费，并将各时段的电费加总，得待 扣除电费、或与电量/电费输入单元所输入电量计算标准一致的待扣除电量；电量/电费 扣除单元，用于在电费输入单元输入的待消费电量/电费中扣除所述待扣除电量/电费。其中，所述费率存储单元存储有基于IEC62055-41标准进行编码的周休日表和 节假日表信息，所述费率时段表有三种，第一种费率时段表对应周休日表，第二种费率 时段表对应节假日表，第三种费率时段表对应除周休日和节假日外的其他日子，所述周 休日表和节假日表分别采用IEC62055-41标准中保留的第6.2.6节、6.2.12节或6.2.13节 位置进行定义，并且采用分别对应周休日和节假日的TOKEN编码形式各自输入。其中，所述电量计算单元在计算电量时，是对照时钟单元所生成时间与 IEC62055-41标准中保留的第6.2.13节的RND段与CRC段之间的40位定义的费率时段 表，所述电费计算单元在计算电费时，是将电量与IEC62055-41标准中保留的第6.2.13节 的RND段与CRC段之间的40位定义的费率电价表中费率电价一一取乘数。为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是提供一种预付费电能 表，包括费率存储单元，存储有基于IEC62055-41标准的TOKEN编码形式输入的费率时 段信息，所述费率时段信息至少包括一个时段及各时段的相应费率信息，所述费率时段 信息采用IEC62055-41标准中保留的第6.2.6节、6.2.12节或6.2.13节位置进行定义；时 钟单元，用于生成并输出时间信息；电量计算单元，用于对照所述时钟单元所生成时间 和费率存储单元中的费率时段信息，计算出各时段下电能表已使用的电量；电量/电费 输入单元，用于输入预付费的待消费电量/电费；电费计算单元，用于将电量计算单元 计算得到的各时段下电能表已使用的电量、以及各时段所对应的费率存储单元中相应费 率一一取乘数，一一得到各时段电费，并将各时段的电费加总，得待扣除电费、或与电 量/电费输入单元所输入电量计算标准一致的待扣除电量；电量/电费扣除单元，用于在 电费输入单元输入的待消费电量/电费中扣除所述待扣除电量/电费。为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是提供一种预付费电能 表，包括费率存储单元，存储有基于IEC62055-41标准TOKEN编码形式输入的各时 段和相应费率对应关系数据，所述关系数据采用IEC62055-41标准中保留的第6.2.6节、 6.2.12节或6.2.13节位置进行定义；时钟单元，用于生成并输出时间信息；电量/电费输 入单元，用于输入预付费的待消费电量/电费；电量/电费扣除单元，用于对照所述时钟 单元所生成的时间和费率存储单元中的关系数据，实时地在电费输入单元输入的待消费 电量/电费中扣除当前时间所对应费率与已使用电量之间的乘数、或按照电量/电费输入 单元所输入电量计算标准的所述乘数换算电量值。其中，所述各时段是指周休日、节假日、除周休日和节假日外的其他日子的每 日各个时段。其中，所述电量/电费扣除单元在扣除电费时，是对照时钟单元所生成时间与 费率存储单元中、IEC62055-41标准中保留的第6.2.13节的RND段与CRC段之间的40位定义的关系数据。本发明的有益效果是区别于现有技术预付费电能表的分时复费率电能表没有 使用STS规范的情况，本发明最大限度地保留现有的主站管理系统不变，在IEC62055-41 框架内实现分时复费率功能，即巧妙地使用IEC62055-41中保留的资源进行特别的定 义；每套费率中的费率及时间段都采用TOKEN编码，可以在基本不改变现有技术框架 的前提下，使电能表既符合STS规范，又使电能表具有分时复费率功能。
图1是本 发明预付费电能表实施例的原理框图；图2是本发明所利用的IEC62055-41中第6.2.6，6.2.12，6.2.13节所定义的数据
结构图；图3是本发明预付费电能表另一实施例的原理框图。
具体实施例方式为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施 方式并配合附图详予说明。本发明根据现有技术的情况，针对STS规范和分时复费率需求，提出要解决的 技术问题。主要技术问题使电能表符合STS规范，同时又使电能表具有分时复费率功 能。解决思路最大限度地保留现有的主站管理系统不变，在IEC62055-41框架内 实现分时复费率功能；使用IEC62055-41中保留的资源进行特别的定义；每套费率中 的费率及时间段都采用TOKEN编码；考虑费率不会频繁变化，在实际使用中若键盘输 入多个TOKEN过于麻烦，可使用红外、485等方式输入，不论哪种方式，都使用符合 IEC62055-41 的 TOKEN 编码。请参阅图1，本发明预付费电能表实施例包括费率存储单元，存储有基于IEC62055-41标准进行编码的费率电价表和费率 时段表信息，所述费率电价表记载有至少两种费率，所述费率时段表记载有至少两段时 段，所述费率时段表中各时段和费率电价表中相应费率对应，所述费率电价表和费率时 段表分别采用IEC62055-41标准中保留的第6.2.6节、6.2.12节或6.2.13节位置进行定义， 并且采用分别对应费率电价、费率时段的TOKEN编码形式各自输入；时钟单元，用于生成并输出时间信息，可以是一般的电子时钟；电量计算单元，用于对照所述时钟单元所生成时间和费率存储单元中的费率时 段表，计算出费率时段表中的各时段下电能表已使用的电量；电量/电费输入单元，用于输入预付费的待消费电量/电费，比如采用键盘式或 IC卡式输入；电费计算单元，用于将电量计算单元计算得到的各时段下电能表已使用的电 量、以及各时段所对应的费率存储单元中费率电价表的相应费率电价一一取乘数，一一 得到各时段电费，并将各时段的电费加总，得待扣除电费、或与电量/电费输入单元所输入电量计算标准一致的待扣除电量；电量/电费扣除单元，用于在电费输入单元输入的待消费电量/电费中扣除所述 待扣除电量/电费，比如每月扣除一次。上述实施例，包括两种费用结算和扣除方式一种是电费，即将电量计算单元计算得到的各时段下电能表已使用的电量、以 及各时段所对应的费率存储单元中费率电价表的相应费率电价一一取乘数，一一得到各 时段电费，并将各时段的电费加总，得待扣除电费，然后使用电量/电费扣除单元在电 费输入单元输入的待消费电费中扣除所述待扣除电费；另外一种是电量，即将电量计算单元计算得到的各时段下电能表已使用的电 量、以及各时段所对应的费率存储单元中费率电价表的相应费率电价一一取乘数，一一 得到各时段电费，并将各时段的电费加总，得到与电量/电费输入单元所输入电量计 算标准一致的待扣除电量，然后使用电量/电费扣除单元在电费输入单元输入的待消费 电费中扣除所述待扣除电量。可以看出，本发明最大限度地保留现有的主站管理系统不变，在IEC62055-41 框架内实现分时复费率功能，即巧妙地使用IEC62055-41中保留的资源进行特别的定 义；每套费率中的费率及时间段都采用TOKEN编码，可以在基本不改变现有技术框架 的前提下，使电能表既符合STS规范，又使电能表具有分时复费率功能。在一个实施例中，所述费率存储单元存储有基于IEC62055-41标准进行编码 的周休日表和节假日表信息，所述费率时段表设有三种，第一种费率时段表对应周休日 表，第二种费率时段表对应节假日表，第三种费率时段表对应除周休日和节假日外的其 他日子，所述周休日表和节假日表分别采用IEC62055-41标准中保留的第6.2.6节、6.2.12 节或6.2.13节位置进行定义，并且采用分别对应周休日和节假日的TOKEN编码形式各自 输入。上述例子可以适用于不同日子有不同费率的情况，但对于不同的实际应用场 景，可以有不同的设定，并不一定设周休日表和节假日表，比如不设周休日表和节假日 表，将所有日子一视同仁，不作区分。在一个实施例中，所述电量计算单元在计算电量时，是对照时钟单元所生成时 间与IEC62055-41标准中保留的第6.2.13节的RND段与CRC段之间的40位定义的费率时 段表，所述电费计算单元在计算电费时，是将电量与IEC62055-41标准中保留的第6.2.13 节的RND段与CRC段之间的40位定义的费率电价表中费率电价一一取乘数。IEC62055-41标准中保留的第6.2.13节的RND段与CRC段之间的40位，可以 定义各种各样格式的信息，不限于本发明所列出的例子。比如，以下举一实例，本领域 技术人员根据本发明，可以有多种定义方法根据前面的描述，在IEC62055-41框架内实现分时复费率功能主要是实现以下 四类TOKEN 表1 TOKEN 类型
TOKEN类型I TOKEN内容
权利要求
1.一种预付费电能表，其特征在于，包括费率存储单元，存储有基于IEC62055-41标准编码输入的的费率电价表和费率时段 表信息，所述费率电价表记载有至少一种费率，所述费率时段表记载有至少一个时段， 所述费率时段表中各时段和费率电价表中相应费率对应，所述费率电价表和费率时段表 分别采用IEC62055-41标准中保留的第6.2.6节、6.2.12节或6.2.13节位置进行定义，并 且采用分别对应费率电价、费率时段的TOKEN编码形式各自输入； 时钟单元，用于生成并输出时间信息；电量计算单元，用于对照所述时钟单元所生成时间和费率存储单元中的费率时段 表，计算出费率时段表中的各时段下电能表已使用的电量；电量/电费输入单元，用于输入预付费的待消费电量/电费； 电费计算单元，用于将电量计算单元计算得到的各时段下电能表已使用的电量、以 及各时段所对应的费率存储单元中费率电价表的相应费率电价一一取乘数，一一得到各 时段电费，并将各时段的电费加总，得待扣除电费、或与电量/电费输入单元所输入电 量计算标准一致的待扣除电量；电量/电费扣除单元，用于在电费输入单元输入的待消费电量/电费中扣除所述待扣 除电量/电费。
2.根据权利要求1所述的预付费电能表，其特征在于所述费率存储单元存储有基 于IEC62055-41标准编码输入的周休日表和节假日表信息，所述费率时段表有三种，第 一种费率时段表对应周休日表，第二种费率时段表对应节假日表，第三种费率时段表对 应除周休日和节假日外的其他日子，所述周休日表和节假日表分别采用IEC62055-41标 准中保留的第6.2.6节、6.2.12节或6.2.13节位置进行定义，并且采用分别对应周休日和节 假日的TOKEN编码形式各自输入。
3.根据权利要求2所述的预付费电能表，其特征在于所述电量计算单元在计算电 量时，是对照时钟单元所生成时间与IEC62055-41标准中保留的第6.2.13节的RND段与 CRC段之间的40位定义的费率时段表，所述电费计算单元在计算电费时，是将电量与 IEC62055-41标准中保留的第6.2.13节的RND段与CRC段之间的40位定义的费率电价 表中费率电价一一取乘数。
4.一种预付费电能表，其特征在于，包括费率存储单元，存储有基于IEC62055-41标准的TOKEN编码形式输入的费率时段信 息，所述费率时段信息至少包括一个时段及各时段的相应费率信息，所述费率时段信息 采用IEC62055-41标准中保留的第6.2.6节、6.2.12节或6.2.13节位置进行定义； 时钟单元，用于生成并输出时间信息；电量计算单元，用于对照所述时钟单元所生成时间和费率存储单元中的费率时段信 息，计算出各时段下电能表已使用的电量；电量/电费输入单元，用于输入预付费的待消费电量/电费； 电费计算单元，用于将电量计算单元计算得到的各时段下电能表已使用的电量、以 及各时段所对应的费率存储单元中相应费率一一取乘数，一一得到各时段电费，并将各 时段的电费加总，得待扣除电费、或与电量/电费输入单元所输入电量计算标准一致的 待扣除电量；电量/电费扣除单元，用于在电费输入单元输入的待消费电量/电费中扣除所述待扣 除电量/电费。
5.—种预付费电能表，其特征在于，包括费率存储单元，存储有基于IEC62055-41标准TOKEN编码形式输入的各时段和相应 费率对应关系数据，所述关系数据采用IEC62055-41标准中保留的第6.2.6节、6.2.12节 或6.2.13节位置进行定义；时钟单元，用于生成并输出时间信息；电量/电费输入单元，用于输入预付费的待消费电量/电费；电量/电费扣除单元，用于对照所述时钟单元所生成的时间和费率存储单元中的关 系数据，实时地在电费输入单元输入的待消费电量/电费中扣除当前时间所对应费率与 已使用电量之间的乘数、或按照电量/电费输入单元所输入电量计算标准的所述乘数换 算电量值。
6.根据权利要求5所述的预付费电能表，其特征在于所述各时段是指周休日、节 假日、除周休日和节假日外的其他日子的每日各个时段。
7.根据权利要求6所述的预付费电能表，其特征在于所述电量/电费扣除单元在扣 除电费时，是对照时钟单元所生成时间与费率存储单元中、IEC62055-41标准中保留的第 6.2.13节的RND段与CRC段之间的40位定义的关系数据。
全文摘要
本发明公开了一种预付费电能表，包括费率存储单元，存储有基于IEC62055-41标准TOKEN编码形式输入的各时段和相应费率对应关系数据，关系数据采用标准中保留的位置进行定义；时钟单元，用于生成并输出时间信息；电量/电费输入单元，用于输入预付费的待消费电量/电费；电量/电费扣除单元，用于对照时钟单元所生成的时间和费率存储单元中的关系数据，实时地在电量/电费输入单元输入的待消费电量/电费中扣除当前时间所对应费率与已使用电量之间的乘数、或按照电量/电费输入单元所输入电量计算标准的所述乘数换算电量值。本发明可以在基本不改变现有技术框架的前提下，使电能表既符合STS规范，又使电能表具有分时复费率功能。
文档编号G01R11/57GK102013136SQ20101055758
公开日2011年4月13日 申请日期2010年11月24日 优先权日2010年11月24日
发明者李志华 申请人:深圳市思达仪表有限公司