一种智能电表的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电力系统电表领域，具体涉及一种智能电表。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着我国电力管理水平的持续提升，以往那种人工抄表等粗放管理方式 逐渐被改变，建设具有"广覆盖、全费控、全采集"特点的电力使用信息成为电力建设的目 标。实现这一目标的关键和难点在于对电表全费控功能的使用与研究。目前，国内许多大 型电力公司都采用先进的技术手段，对智能电表装置实行改装，实现了用电由"先用电再交 费"到"先交费再用电"的模式转变，从而进一步实现了智能电表远程费用控制的功能，使电 力使用越来越走向于人性化、智能化。
[0003] 智能电表，就是通过计算机、电信通信等技术的应用，把智能芯片CPU作为技术核 心，制作出的有着电功率计量计时、电子计费以及与上位机通信联系和用电管理等各项功 能的电度表。智能电表已经成为智能电网的强大终端，它已经与传统意义上的电表有着本 质上的区别，不仅有着传统意义上电表的功能，还具备双向多种费用率的计算，以及对用户 端的有效控制等，智能电表现在已经成为未来电网终端的发展方向。
[0004] 目前，智能电网技术得到快速发展，同时各个国家对智能用户终端的需求也不断 地增加。相关研究表明，在未来4~5年内，全球的智能电表安装数量将达到3亿左右。特 别是在我国，随着经济的快速发展，对智能电表用户端的需求量也与日倶增。据专业统计， 目前需求量已经达到1.8亿只左右。美国在对本国智能电网系统升级改造中，就拔出专门 款项用于在未来5年内对智能电表产生需求的2000万户家庭；在现在的欧洲大陆，意大利、 挪威、瑞典等国家先后完成了对智能电表的推广工作，实现了对计量设施的安排部署；法 国、德国、英国等国家也相继出台专门办法，力争在未来10年内实现智能电网的全覆盖。智 能电表的推广与使用是一项惠及百姓的民生工程，它大大改善了农村居住用电条件，提高 了配电网的自动化水平，对于减少电力能源的消耗具有重大的意义。同时，彻底改变了以往 那种人工收费方式，杜绝了一些因为人为操作误填、误报而造成的不必要麻烦。同时，有效 地化解了对总表模式下出现的非户表客户分摊线路电量损失引起的争执。
[0005] 智能电表的广泛推广与应用，改变了以往人工抄表带来的麻烦，实现了自动抄表， 同时，通过智能系统的有效控制，把用电数字信息进行分析处理，把用户的电价信息、缴费 说明和用电信息等全部通知到用户的手中，实现了用电的优质化服务和科学化管理。
[0006] 现有的智能电表存在时钟准确性、计量方式有效性、通信效率等方面还有待进一 步提尚。
[0007] 在用电信息采集方面，现有智能电表在实现信息采集的精细化方面还有不足，还 不能满足用户和电力企业的更高要求。
【发明内容】
[0008] 至少部分的解决现有技术中所存在的问题，本发明提出一种智能电表，包括：硬件 部分，其中，硬件部分包括微处理器、供电单元、时钟单元、存储单元、电流采样单元、电压采 样单元、温度采样单元、湿度采样单元、显示单元、通信接口单元、开关接口单元；供电单元、 时钟单元、存储单元、电流采样单元、电压采样单元、温度采样单元、湿度采样单元、显示单 元、通信接口单元、开关接口单元分别与微处理器相连；
[0009] 所述微处理器：为智能电表的控制核心，用于与智能电表的其他单元进行交互并 完成各种运算；
[0010] 所述供电单元：用于为智能电表的各个电路提供电源供应；
[0011] 所述时钟单元：用于为智能电表提供时钟功能；
[0012] 所述存储单元：用于存储智能电表采集的各种数据；
[0013] 所述电流采样单元：用于采集瞬时电流；
[0014] 所述电压采样单元：用于采集瞬时电压；
[0015] 所述温度采样单元：用于采集当前温度值；
[0016] 所述湿度采样单元：用于采集当前湿度值；
[0017] 所述显示单元：用于显示各种数据；
[0018] 所述通信接口单元：用于实现与其他设备之间的通信；
[0019] 所述开关接口单元：包括多个开关接口，每个开关接口连接一智能开关，至多可以 包括32个开关接口。
[0020] 其中，供电单元采用变压器线性电源的供电方式，微处理器的电源部分采用全波 整流，将供电单元变压器次级的交流电压转换为直流电压，再经过第一稳压二极管，电压稳 定在10V左右，输入可调的LD0,输出电压为4V左右。
[0021] 所述的智能电表，还包括软件部分，软件部分包括：嵌入式操作系统、系统初始化 模块、时钟校准模块、参数测量模块、通信管理模块、开关管理模块；
[0022] 所述嵌入式操作系统：用于管理智能电表的软硬件；
[0023] 所述系统初始化模块：用于在智能电表上电后的系统初始化工作；
[0024] 所述时钟校准模块：用于对时钟进行校准；
[0025] 所述参数测量模块：用于测量得到各种参数值；
[0026] 所述通信管理模块：用于管理与智能电表相连接设备之间的通信；
[0027] 所述开关管理模块：用于管理连接到智能电表的智能开关。
[0028] 其中，所述时钟校准模块每隔1秒钟被调用一次，利用所述温度采样单元中的温 度传感器，测量当前的温度值，然后根据晶体的温度和频率准确度的特性曲线，对晶体的偏 差进行补偿，时钟校准的过程为：首先判断温度传感器的温度是否改变，如果不改变，则不 需要校准；如果温度值发生变化，采集到当前温度值，根据温度与频率精确度之间的对应关 系表，用当前温度值查表获得频率值来校准时钟，其中，所述对应关系表为根据晶体的温度 和频率准确度的特性曲线所列出的-40度至100度温度与晶体频率的非线性表。
[0029] 其中，所述参数测量模块通过以下公式测量电流有效值和电压有效值：
[0032] 其中，Ims为电流有效值，V"s为电压有效值，1^为电流增益，Kv为电压增益，V(k)、 I(k)分别为时刻k的瞬时电压值和瞬时电流值；N为一个采样周期内采样次数，即采样频 率；
[0033] 所述参数测量模块通过以下公式测量有功功率：
[0035] 其中，P为有功功率，KP为有功功率增益。
[0036] 其中，所述通信管理模块包括串口管理子模块、无线管理子模块，所述串口管理子 模块管理与其他设备的串口通信；所述无线管理子模块管理与其他设备的无线通信。
[0037] 其中，所述嵌入式操作系统为嵌入式Linux，所述串口管理子模块用于管理对于串 口的操作，包括设置串口的属性、串口的打开和串口的读取，所述串口管理子模块的串口读 取实现过程包括：
[0038] 添加串口读取程序中用到的头文件；
[0039] 定义一个新的int型进程ID号；
[0040] 编写新建子进程功能，读取串口对应文件中的电表数据并输出到新建的data,txt 文件中；
[0041] 通过程序设置父进程睡眠1秒，并用system函数的kill功能来终止子进程；
[0042] 以只读方式打开存储电表数据的data,txt文件；
[0043] 从data,txt文件中第一行数据开始读取，并存入缓存buf中；
[0044] 通过字符串完全匹配函数判断某一时刻读取的数据是否是以"一"开头的，若不是 则重新读取下一行，直到读取到完整的数据为止；
[0045] 将完全匹配的一行数据中的具体数值提取到meter数组存储；
[0046] 实现以读写方式来打开一新建文件dl.txt文件；
[0047] 将meter数组中存储的数值写入dl.txt文件供其他设备调用。
[0048] 本发明还提出一种用电信息采集系统，包括：所述智能电表、多个与所述智能电表 相连的智能开关、所述智能开关控制的用电设备、与所述智能电表连接的中心服务器；
[0049] 所述智能开关：接受所述智能电表的开关管理模块管理，用于与一个或多个用电 设备相连，并对相连的一个或多个用电设备进行控制；
[0050] 所述中心服务器：统一管理用电信息采集系统的指令下达、数据处理、通信传输和 业务应用。
[0051 ] 其中，所述智能电表的所述开关接口单元的每个开关接口对应连接一电流采样单 元和一电压采样单元；
[0052] 所述用电信息采集系统通过连接智能开关，实时监控每个智能开关所控制的用电 设备的用电情况，当某一智能开关所控制的用电设备的用电量过大，控制该智能开关或其 它智能开关的用电功率。
[0053] 其中，所述智能开关接收到中心服务器发送的关闭指令时，断开对其所控制的用 电设备的电力供应；所述智能开关接收到中心服务器发送的开启指令时，启动对其所控制 的用电设备的电力供应。
[0054] 其中，所述中心服务器采集用户的每个智能开关对应的用电信息，包括负荷数据、 电量数据、抄表数据、电能质量数据、异常告警信息；所述中心服务器对所采集的用电信息 进行数据分析，并将分析结果发送给用户和电力企业的相关人员。
[0055] 其中，所述智能电表的所述开