专利名称：一种ic卡实时扣费空调器的制作方法
技术领域：
本发明涉及空调控制技术领域，特别涉及一种ic卡实时扣费空调器。
背景技术：
目前在空调的预付费产品领域， 一般采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。采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。写卡式原理为，将预购电量或金额写入专用IC卡中，交给用户持TC卡到
对应电表上进行通讯，预购电费值自动送入电表中。
现有技术中采用的预售电技术，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ic卡实时扣费空调器，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IC卡实时扣费空 调器，包括空调控制器、IC卡电表和IC卡，空调控制器的电源输入端与IC卡 电表的输出端相连，电表的输入端与巿电电网相连，其特征在于空调控制器 包括主控MCU、第一通讯接口、电量复核检测单元、空调常规控制电踏；所述电 量复核检测单元输入端与空调控制器的火线L和零线连接，输出端与主控MCU 连接；所述空调常规控制电路与主控MCU连接；空调控制器的主控MCU通过第 一通讯接口与电表的第二通讯接口相连；所述第二通讯接口与IC卡电表主控 MCU、工C卡读写接口、 IC卡读写装置依次连接；所述IC卡与IC卡读写装置连接。
所述电量复核检测单元包括电流取样单元和电压取样单元；所述电流取样 单元输入端串接于空调控制器的火线L进线上，输出端与主控MCU连接；所述 电压取样单元的输入端分别与空调控制器的零线N、火线L并联连接，输出端与 主控MCU连接。
所述IC卡电表内设有电量检测单元；所述电量检测单元通过光耦隔离接口 与电表主控MCU连接。
所述电量检测单元包括电表电压取样单元、校正电阻网络、电表电流取样 单元、电量计量IC;所述电表电流取样单元输入端串接于IC卡电表的火线L的 上，输出端与电量计量IC连接；所述电表电压取样单元的输入端分别与IC卡 电表的零线N、火线L并联连接，输出端通过校正电阻网络与电量计量IC连接。
所述电表还包括与电表主控MCU连接的显示单元。
所述第一通讯接口与第二通讯接口为标准通讯电路，可以是RS232、 RS485、 或电流环通讯电路。所述ic卡读写装置为接触式插卡槽读写装置，所述IC卡为接触式IC卡。
与现有技术相比，当IC卡插入IC卡电表的IC卡插卡槽中，电表自动识别
其授权代码与使用权限码、可消费电量，在完成与空调控制器的信息交换并确
认无误后允许用户使用空调控制器并实时扣减消费的电量，实时扣费的方法是: 从IC卡中每次欲扣除适当的电量，比如O. Ol度，进入IC卡电表的MCU中，供 电表的MCU实时扣除，当适当的电量被扣除完毕后再从IC卡中扣除适当的电量, 如此反复；若每收到一个电表电量检测单元16的一个电量数据就读写一次IC 卡同样可以实现实时扣费功能，但读写IC卡太过频繁，严重降低IC卡的使用 寿命，采用适当电量预扣方式可以大大提高IC卡的使用寿命，同时不影响扣费 的实时性。
同时空调控制器验证实际消耗的功率与电表检测的电量折算的电功率是否 相符，进行恶意窃电判断，若在允许的偏差内',则允许用户正常操作，若超出 允许的偏差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1为本发明的IC卡实时扣费空调控制器原理框图1; 附图2为本发明的IC卡实时扣费空调控制器原理框图2。
具体实施例方式
本发明涉及一种IC卡实时扣费空调器，由空调控制器2、 IC卡电表1、 IC 卡4组成。其工作原理框图如附图l、附图2所示，工作原理详述如下
图中所示空调控制器2安装于空调器中，空调控制器2包含有主控MCU21, 空调常规控制单元22、电量复核检测单元23、第一通讯接口24; IC卡电表1 包含有电表主控MCUll、 IC卡读写装置12、 IC卡读写接口13、显示单元14、
电表电量检测单元16、光耦隔离接口 15、第二通讯接口 17; IC卡为一般通用 的标准IC卡，其中含有授权代码与使用权限码、可消费电量等信息。
空调控制器2的主控MCU21通过第一通讯接口 24经通讯线与IC卡电表1 的第二通讯接口17相连，同时空调控制器2的电源输入端火线L、零线N与电 表1的火线L输出端、零线N分别相连，电量复核检测单元23包括电流取样单 元26和电压取样单元25，电流取样单元26串接于火线L上，电压取样单元25 的取样端L、 N分别与空调控制器的零线N/火线L连接，电流取样单元26及电 压取样单元25的输出连接到主控MCU21上，实现电压取样与电流取样功能，并 将取样结果传递给主控MCU21,主控MCU21将电压与电流取样数据经过运算处理 后得到空调控制器实际消耗电功率数据；
IC卡电表1的零线N/火线L输入端与巿电电网的零线N/火线L相连，工C 卡电表1中由电表电流取样单元31、电表电压取样单元'32、校芷电阻网络33、 电表电量计量IC34构成电表电量检测单元16。电表电流取样单元31串接于火 线L屮，其输出与电表电量计量IC34相连，电表电压取样单元32的Wh输入 端分别与零线N/火线L输入端相连，其输出连接到校正电阻网络33的输入端， 校正电阻网络33的输出端连接到电表电量计量IC34，电表电量计量IC34将输 入的电压取样信号与电流取样信号转化为消耗的电量信号，经过光耦隔离接口 15与电表主控MCUll相连并将检测到的电量信号传递给电表主控MCUll,由电 表主控MCU11进行电量的累计，将累计的电量值通过显示单元14进行显示，同 时按消耗的电量进行实时扣费每接受到电表电量检测单元16的一次电量数据 就实施一次扣费。
IC卡电表还包含可以插入IC卡4的IC卡读写装置12、 IC卡读写接口 13， 该接口与电表主控MCU11的连接，一方面该接口实现了 IC卡读写装置12与MCU11 之间的信号转接，另一方面还可以保护MCU11及内部电路当由于外部的原因 导致IC卡读写装置端子短路或接触异物保护主控MCUll及其他内部电路不会损 坏。
当IC卡4插入IC卡读写装置12中，主控MCU11通过IC卡读写接口 13读 取IC卡4中的信息，该信息是经过加密的，包含授权代码与使用权限码、可消 费电量等信息；电表主控MCU11将信息进行解密处理，得到授权代码与使用权 限码、可消费电量等信息并进行判断，若授权代码不符则通过通讯接口 1 向空 调控制器2发出禁止用户使用空调控制器2的指令；使用权限码限定用户的可 使用空调控制器的权限范围，根据使用权限码的授权级别不同，用户可以使用 某一台指定的空调，或可以使用某一组范围内的任意一台空调，或经营商管理 范围内的任意一台空调；当检测不到1C卡时或不能实现扣费时或可消费电量为 零时通过通讯接口向空调控制器2的主控MCU 21发出禁止用户使用空调控制器 2的命令；若判断授权代码符合，使用权限码符合，有可消费电量，向空调控制 器2发出允许用户控制空调控制器2的指令及按照实时消耗的功率折算的瞬时 功率；空调控制器2收到IC卡电表的禁止用户使用空调控制器的命令，空调控 制器的按键及遥控等人机接口功能禁止，.空调控制器不再接受用户控制；空调 控制器收到IC卡电表的允许用户使用空调控制器的命令，空调控制器的按键及 遥控等人机接口功能有效，用户可以正常使用空调控制器。
为防止恶意复制通讯码并不经过电表l直接控制空调控制器2，空调控制器 2与IC卡4之间的通讯协议是经过加密处理的，电表的电表主控MCU11在发送 信息前要将信息加密，在接受到信息后要经过解密处理，空调控制器2的主控
MCU21也要同样处理；通讯协议使用随信息同发的随机密钥加本地固定矩阵密钥 的加密方式，即在空调控制器的MCU21中及电表1的MCU11中均存有一个数据 矩阵，该数据矩阵作为固定矩阵密钥，在通讯传输的数据中传输的是随机密钥， 该随机密钥有随机函数产生，其数值指向固定数据矩阵的序号，该序号对应数 据即为本次通讯的通讯信息加解密密钥，这样使得发送完全相同的 一条信息其 在不同的时间发送的通讯码是不一样的；若连续两次收到同样的指令码则认为 通讯码被恶意复制报通讯故障并不接受用户的控制。当空调控制器接受到不正 确的信号要立即禁止用户使用，老ic卡电表接受到不正确的信号要立即向空调 控制器发出禁止用户使用命令。
在用户正常使用过程中，空调控制器2的主控MCU21将空调控制器2的实 时消耗功率与电表l传入的电表检测到的折算瞬时功率进行对比，当对比结果 超出允许的偏差范围，则判断为存在窃电行为或丝调控制器出现故障，％调控 制器停机不接受用户控制直到专职人员到场处理；作为一种简易处理方式，还 可以假设电源电压固定为某个特定数值而仅对比电流值，这样可以简化硬件坟 计，降低成本，其处理方式同上。
为有效减低对IC卡4的读写次数，采用预扣小额电量的方式，即在开始时 从IC卡中扣除额定量的电量(比如0.2度电)，存入电表主控MCUll的RAM单 元中供电表主控MCU ll扣减，当RAM单元中剩余电量为零时再次向IC卡中扣 除等额电量，如此反复，这样可以大大降低对IC卡的读写次数，提高IC卡和 IC卡读写装置的使用寿命，同时不影响扣费的实时性。
第一通讯接口 24与第二通讯接口 17为异步串行通讯接口，电路可以是 RS485/RS232、 USB等标准通讯电路，也可以是电流环或红外、无线电等能实现
通讯功能非标准通讯电路。
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，故
IC卡还可以是感应式的非接触式IC卡，相应的工c卡读写装置就要相应的变换 为感应式IC卡读写卡装置。
权利要求
1. 一种IC卡实时扣费空调器，包括空调控制器(2)、IC卡电表(1)和IC卡(4)，空调控制器(2)的电源输入端与IC卡电表(1)的输出端相连，IC卡电表(1)的输入端与市电电网相连，其特征在于:空调控制器(2)包括主控MCU(21)、第一通讯接口(24)、电量复核检测单元(23)、空调常规控制电路(22)；所述电量复核检测单元(23)输入端与空调控制器(2)的火线L和零线连接，输出端与主控MCU(11)连接；所述空调常规控制电路(22)与主控MCU(21)连接；空调控制器(2)的主控MCU(21)通过第一通讯接口(24)与IC卡电表(1)的第二通讯接口(17)相连；所述第二通讯接口(17)与IC卡电表主控MCU(11)、IC卡读写接口(13)、IC卡读写装置(12)依次连接；所述IC卡(4)与IC卡读写装置(12)连接。
2. 根据权利要求1所述IC卡实时扣费空调器，其特征在于所述电量复核 检测单元(23)包括电流取样单元(26)和电压取样单元(25);所述电流取样 单元(26)输入端串接于空调控制器(2)的火线L进线上，输出端与主控MCU(21)连接；所述电压取样单元(25)的输入端分别与空调控制器的零线N、火 线L并联连接，输出端与主控MCU (21)连接。
3. 根据权利要求2所述IC卡实时扣费空调器，其特征在于所述IC卡电 表(1)内设有电量检测单元(16);所述电量检测单元(16)通过光耦隔离接 口 (15)与IC卡电表主控MCU (11)连接。
4. 根据权利要求3所述IC卡实时扣费空调器，其特征在于所述IC卡电 表电量检测单元(16)包括电表电压取样单元(32)、校正电阻网络(33)、电 表电流取样单元(31)、电量计量IC(34);所述电表电流取样单元(31)输入端串接于IC卡电表(1)的火线L上，输出端与电量计量IC (34)连接；所述 电表电压取样单元(32)的输入端分别与IC卡电表的零线N、火线L并联连接， 输出端通过校正电阻网络(33)与电量计量IC (34)连接。
5. 根据权利要求4所述IC卡实时扣费空调器，其特征在于所述电表(l) 还包括与电表主控MCU (11)连接的显示单元(14)。
6. 根据权利要求1-5任一项所述IC卡实时扣费空调器，其特征在于所 述第一通讯接口 (24)与第二通讯接口 (17)为标准通讯电路。
7. 根据权利要求1 5任一项所述IC卡实时扣费空调器，其特征在于所 述IC卡读写装置(12)为接触式插卡槽读写装置，所述IC卡为接触式IC卡。
全文摘要
一种IC卡实时扣费空调器，包括空调控制器、IC卡电表和IC卡，空调控制器包括主控MCU、第一通讯接口、电量检测单元、空调常规控制电路；所述电量检测单元输入端与空调控制器的火线L和零线连接，输出端与主控MCU连接；所述空调常规控制电路与主控MCU连接；空调控制器的主控MCU通过第一通讯接口与电表的第二通讯接口相连；所述第二通讯接口与电表主控MCU、IC卡读写接口、IC卡读写装置依次连接；所述IC卡与IC卡读写装置连接。当IC卡插入IC卡电表的IC卡读写装置中，在完成与空调器的信息交换并确认无误后允许用户使用空调器并实时扣减消费的电量，同时空调器验证实际消耗的功率与电表检测的电量折算的电功率是否相符，进行恶意窃电判断。
文档编号G07F15/06GK101377866SQ200810199048
公开日2009年3月4日 申请日期2008年10月9日 优先权日2008年10月9日
发明者新 付, 斌 王 申请人:广东美的电器股份有限公司