专利名称：一种空调ic卡实时扣电费控制系统的制作方法
技术领域：
本专利涉及空调控制领域，特别涉及一种空调ic卡实时扣电费控制系统。
背景技术：
目前在空调的预付费产品领域， 一般釆用空调器加预付费电表的方案。预付
费电能表又叫做定量电能表、ic卡电能表，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，用完后用户不继续买电，则自动切断 电源停止供电。釆用两种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+式原理为，将预购电量或金额写入专用ic卡中，交给用户持ic卡到 对应电表上进行通讯，预购电费值自动送入电表中。
现有技术中釆用的预售电技术，无论是代码式还是写卡式，代码和ic卡仅
是一个付费电量转移的载体，这样当多个不同的用户使用同一台空调时就发生 付费不能有效区分的问题，对用户分段使用也难以实现。另外，外置预付费电 表，价格相对较高，同时对用户的窃电行为没有防范措施。
发明内容
本发明的目的就是针对上述不足，设计一种空调的ic卡实时扣电费控制系 统，改变现有技术中的预存电费的形式，而是通过对ic卡实时计费、扣费的方
式来控制空调电费的消费。本发明具有实现多用户的智能化用电的特点。
为了解决上述技术问题，本发明包括如下技术方案 一种空调IC卡实时扣 电费控制系统，包括依次连接的IC卡管理模块、IC卡、IC卡控制器和空调控 制器，其特征在于所述空调控制器包括空调主控单片机，分别与其连接的电 量检测单元、第一通讯接口、空调常规控制单元；所述IC卡控制器包括依次连 接的第二通讯接口、扣电费控制单片机、第一IC卡读写接口和第一IC卡读写 装置。
所述的电量检测单元包括电压取样单元、电流取样单元、校正网络、电量 计量IC和光耦输出电路；巿电火线L分别连接电压取样单元和电流取样单元， 巿电零线N接于电压取样单元的N端；电压取样单元通过校正网络与电量计量 IC连接；电流取样单元串联于火线L上且其输出直接与电量计量IC连接，所述 电量计量IC与光耦输出电路连接。
所述空调控制器包括与空调主控单片机连接，通过比较电量检测单元的电 量数据和预计空调器消耗电量来判断是否窃电的防窃电单元。
所述IC卡控制器包括与扣电费控制单片机连接的第一IC卡读写加解密单
元和第一通讯加解密单元。
所述ic卡控制器包括与扣电费控制单片机连接的显示单元和按键接口单元。
所述ic卡管理模块包括依次连接的计算机和ic卡管理器。 所述ic卡管理器包括依次连接的第三通讯接口、 ic卡管理主控单片机、第
二IC卡读写接口、第二IC读写装置。
所述ic卡管理器包括与ic卡管理主控单片机连接的第二 IC卡读写加解密
单元和第二通讯加解密单元。
所述空调控制器安装于空调器的内部。
所述ic卡控制器安装在空调器的外部，并通过通讯线与空调控制器连接。
与现有技术相比，本发明空调控制器的电量检测单元实时检测空调器的消 耗电量并将电量数据传给空调主控单片机，ic卡控制器适时扣除适当额定电量 并传给空调控制器的空调主控单片机，由空调主控单片机根据实时电量数据实
施实时扣费；同时空调控制器的空调主控单片机根据实际消耗电量同时结合实 际的工作模式的预计消耗电量进行对比判断，若在允许的偏差内，则允许按指 令进行控制，差异明显则判断为存在窃电行为或空调系统故障，关机并等待管 理员处理。
附图i是本发明的系统原理框附图2是本发明空调控制器的原理框图。
具体实施例方式
本发明包括由计算机l、 IC卡管理器2组成的负责IC卡售电充值及财务管 理部分的IC卡管理模块5，以及由空调控制器3、 IC卡控制器4组成的实时扣 电费空调器控制部分，用户可以随身携带的IC卡6部分，其系统原理框图如附 图l所示，其工作原理详述如下
计算机l通过第三通讯接口 21与IC卡管理器2相连，IC卡管理器2包括 第二 IC卡读写装置24 (本实施例中为接触式插卡槽读写装置)、第二 IC卡读写 接口 23、 IC卡管理主控单片机22、第三通讯接口 21、第二IC卡读写加解密单 元25、和第二通讯加解密单元26。其工作原理如下IC卡6插入第二IC卡读 写装置24， IC卡管理主控单片机22通过第二 IC卡读写接口 23读取IC卡6中
的信息，并通过第二 IC卡读写加密单元25进行解密处理同时判断信息是否合 法，若不合法则不向计算机上传信息，若合法则将信息通过第二通讯加解密单 元26进行加密处理后通过第三通讯接口 21传给计算机1,操作管理员使用用户 管理软件，对传入的信息首先进行解密然后进行识别，不符合的产生告警信息 提醒管理员注意，对于符合的根据需要进行IC卡读卡、写卡、擦除、检查操作， 将相关的指令与数据经过加密后通过第三通讯接口 21传给IC卡管理器2的IC 卡管理主控单片机22, IC卡管理器2的IC卡管理主控单片机22通过第二通讯 加解密单元26将指令与数据解密，同时判断指令的合法性，若不合法则不执行 任何操作，若合法则按指令要求对相关的数据通过第二 IC卡读写加密单元25 进行加密处理后再通过第二 IC卡读写接口 23实现对IC卡6的信息写操作；这 样就制作好了一个经过授权的安装、检验、调试用专用IC卡或一个经过授权的 同时含有付费电量的用户ic卡。
计算机1安装有实时扣费IC卡空调的用户管理软件，用户管理软件具有财 务管理与统计功能、用户管理功能、IC卡的读/写/擦除/检查功能、系统管理功 能，可以实现对用户的开户、售电、销户、补卡、退电等业务及设置计算机通 讯方式与速率，制作安装、调试、检验用IC卡。用户管理软件在计算机上打开 后的工作界面除工作区外还有工作菜单及功能选项栏，实现六大主要功能(1) 财务管理与统计功能，能生成日、月、年、特定时间段的财务报表，生成单一 管理员统计报表，生成财务报表电子文档及列印打印。(2)用户管理功能，用 户开户、售电、销户等等所有用户信息的录入、维护，用户档案资料、优惠电 价查询、列印，用户电价管理，操作管理员权限管理、密码管理。(3) IC卡搡 作功能，IC卡读卡、写卡、擦除、检查，IC卡换卡、销卡、补卡、退电，制作
安装、检验、调试等环节的专用IC卡。(4)系统管理功能，用以设置计算机的 通讯端口、通讯速率、通讯协议，用户数据财务数据备份，列印售电发票。(5) 数据加密通讯驱动功能，对写入IC卡的数据进行加密同时对从IC卡中读入的 数据进行解密，防止他人恶意仿制，实现对通讯接口的底层驱动，不使用计算 机通用通讯驱动软件可以加强通讯的保密性。(6)系统帮助功能，对操作员提 供操作帮助。
IC卡控制器4由第一IC读写装置44 (本实施例中为接触式插卡槽读写装 置)、第一IC卡读写接口45、扣电费控制单片机46、第二通讯接口41以及第 一通讯加密单元48和第一 IC卡读写加解密单元47组成；为了增加人机互动功 能，还设有显示单元42和按键接口单元43。
当IC卡6被插入第一IC卡读写装置44， IC卡控制器4的扣电费控制单片 机46通过第一 IC卡读写接口 45读取其中的相关信息并通过第一 IC卡读写加 解密单元47解密，然后判断信息是否符合授权用户的要求及有剩余可消费的电 量，若不符或无剩余可消费的电量则通过第二通讯接口 41向空调控制器3发出 禁止用户使用空调器指令，禁止用户使用空调器；若相符并有剩余可消费的电 量则通过第二通讯接口 41向空调控制器3发出允许用户使用空调器指令及合适 的预定消费电量，同时从IC卡中扣除对应的预定消费电量，比如0.1度电，并 将工作指令及预定消费电量通过第二通讯接口 41传给空调控制器3的空调主控 单片机31;所有通讯数据均通过第一通讯加解密单元48进行加密与解密，以防 止被人恶意破解。
当空调控制器3的空调主控单片机31接受到IC卡控制器4的允许用户使 用空调器指令及合适的预定消费电量指令后即接受用户的控制，电量检测单元
33实时采样电源端主回路的工作电流与电压值并实时转换为累计电量值，传递 给空调主控单片机31，空调主控单片机31按实际检测的消耗电量实时扣费；空 调控制器3安装于空调器的内部。
当预定的消费电量快要消费完的时候，空调控制器3的空调主控单片机31 通过第一通讯接口 34向IC卡控制器4的扣电费控制单片机46发出再次预扣费 请求，IC卡控制器4的扣电费控制单片机46在再次完成向IC卡预扣费后将工 作指令及预扣消费电量通过第二通讯接口 41传给空调控制器3的空调主控单片 机31，如此周而复始。所有通讯数据均通过空调主控单片机31中的加解密算法 进行加密与解密，以防止被人恶意破解。
当实际空调运行过程中，防窃电单元35实时将电量检测单元33输入的电 量数据与空调器运行的实际工作模式下的预计电量(或等同的相关电参量，比 如电流、电功率)进行比较判断，若相差超过预定值则判断为存在窃电行为或 空调器出现故障，则空调主控单片机31立即发出停机指令，同时禁止用户继续 控制空调器并等待管理员处理，等到上述问题消失后方可正常使用。
本发明的空调控制器原理框图如图2所示，空调控制器3由电量检测单元 33、空调主控单片机31、第一通讯接口 34、空调常规控制单元32和防窃电单 元35组成。其中电量检测单元33，包括电压取样单元33a、电流取样单元33b、 校正网络33c、电量计量IC 33d和光耦输出电路33e。
巿电电网的火线L首先接于电量检测单元33中电流取样单元33b的进线端 L端，经过电流取样单元后再接到空调控制器3的其他耗电电路。市电电网的火 线L同时还接于电压取样单元33a的L输入端。巿电电网的零线N接于电压取 样单元33aN端，同时接于空调控制器3的其他耗电电路。电流取样单元33b
输出直接接到电量计量IC 33d的对应电流检测输入端口。电压取样单元33a经 过校正网络33c后接到电量计量IC 33d的对应电压检测输入端口 ，校正网络33c 的引入使得电量计量IC 33d的检测结果符合预定的精准度，当空调器开始工作 后，电量检测单元33将消耗的电量通过电量计量IC— 33d实时检测并通过光耦 输出电路33e传送给空调主控单片机31，空调主控单片机31实时扣减消耗的电 量。
为方便生产及提高零部件的标准化，空调控制器3的电量检测单元电路33 还可以做成标准的定制模块形式，该定制模块具有固定的安装结构与接口，并 包括电压取样单元33a、电流取样单元33b、校正网络33c,电量计量IC33d， 光耦输出电路33e;该模块式电量检测单元电路33可以方便地安装于空调控制 器3的电路板上。
IC卡控制器4可以安装于空调器的内部，也可以安装于空调器的外部并通 过一条通讯线于空调控制器3相连。
由于IC卡只是一个预售电量的载体，故这个载体可以是有多种选择的，当 IC卡为接触式IC卡时，相应的第一 IC卡读写装置44和第二 IC卡读写装置24 是IC卡接触式插卡槽；如果IC卡为感应式IC卡时，相应的第一IC卡读写装 置44和第二 IC卡读写装置24是感应式IC卡读写卡装置。
权利要求
1.一种空调IC卡实时扣电费控制系统，包括依次连接的IC卡管理模块(5)、IC卡(6)、IC卡控制器(4)和空调控制器(3)，其特征在于所述空调控制器(3)包括空调主控单片机(31)，分别与其连接的电量检测单元(33)、第一通讯接口(34)、空调常规控制单元(32)；所述IC卡控制器(4)包括依次连接的第二通讯接口(41)、扣电费控制单片机(46)、第一IC卡读写接口(45)和第一IC卡读写装置(44)。
2. 根据权利要求l所述的空调IC卡实时扣电费控制系统，其特征在于所 述的电量检测单元(33)包括电压取样单元(33a)、电流取样单元(33b)、校 正网络(33c)、电量计量IC(33d)和光耦输出电路(33e);巿电火线L分别连 接电压取样单元(33a)和电流取样单元(33b),巿电零线N接于电压取样单元(33a )的N端；电压取样单元(33a )通过校正网络(33c )与电量计量IC ( 33d ) 连接，电流取样(33b)单元串联于火线L上且其输出直接与电量计量IC (33d) 连接，所述电量计量IC (33d)与光耦输出电路(33e)连接。
3. 根据权利要求2所述的空调IC卡实时扣电费控制系统，其特征在于所 述空调控制器(3)包括与空调主控单片机(31)连接，通过比较电量检测单元(33)的电量数据和预计空调器消耗电量来判断是否窃电的防窃电单元(35)。
4. 根据权利要求3所述的空调IC卡实时扣电费控制系统，其特征在于所 述IC卡控制器(4)包括与扣电费控制单片机(46)连接的第一IC卡读写加解 密单元(47)和第一通讯加解密单元(48)。
5. 根据权利要求4所述的空调IC卡实时扣电费控制系统，其特征在于所 述IC卡控制器(4)包括与扣电费控制单片机(46)连接的显示单元(42)和按键接口单元(43)。
6. 根据权利要求1 5任一项所述的空调IC卡实时扣电费控制系统，其特 征在于所述IC卡管理模块(5 )包括依次连接的计算机(1)和IC卡管理器(2)。
7. 根据权利要求6所述的空调IC卡实时扣电费控制系统，其特征在于所 述IC卡管理器(2)包括依次连接的第三通讯接口 (21)、 IC卡管理主控单片机(22)、第二IC卡读写接口 (23)、第二IC读写装置(24)。
8. 根据权利要求7所述的空调IC卡实时扣电费控制系统，其特征在于所 述IC卡管理器(2 )包括与IC卡管理主控单片机(22 )连接的第二 IC卡读写 加解密单元(25)和第二通讯加解密单元(26)。
9. 根据权利要求8所述的空调IC卡实时扣电费控制系统，其特征在于所 述空调控制器(3)安装于空调的内部。
10. 根据权利要求9所述的空调IC卡实时扣电费控制系统，其特征在于所 述IC卡控制器(4)安装在空调器的外部，并通过通讯线与空调控制器(3)连 接。
全文摘要
一种空调IC卡实时扣电费控制系统，包括依次连接的IC卡管理模块、IC卡、IC卡控制器和空调控制器，所述空调控制器包括空调主控单片机，分别与其连接的电量检测单元、第一通讯接口、空调常规控制单元；所述IC卡控制器包括依次连接的第二通讯接口、扣电费控制单片机、第一IC卡读写接口和第一IC卡读写装置。本发明通过对IC卡实时计费扣费的方式来控制空调电费的消费，能实现多用户的智能化用电，本发明具有智能化且容易实现的特点。
文档编号G07F15/06GK101364323SQ20081019881
公开日2009年2月11日 申请日期2008年9月26日 优先权日2008年9月26日
发明者斌 王 申请人:广东美的电器股份有限公司