专利名称：一种新型智能电表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电表，尤其涉及一种新型智能电表。
背景技术：
目前市场上提供的智能电表主要是针对普通居民用户使用而开发的。对于一些特殊场合，比如宾馆、病房、校舍、短租写字楼等短期临时用电，露天商业网点、农村田野灌溉等移动用电，以及各电动车充电站等，由于其无法识别用户属性，从而无法实现区别不同用户实施智能调整。这种不便是现有技术中的智能电表的设计局限性造成的。概括而言，现有智能电表是针对“电表”而不是针对“人”的售电模式设计的。这种售电模式只是电能销售初级阶段状态。随着用电改革的推进，不同的用户的售电额度、电价应当区别对待。目前迫切需要一种可识别使用者身份的新型智能电表。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种具备身份识别功能的新型智能电表，使其具有对购电人的动态身份识别能力，即电能销售部门能知道在某一时间段内的电能是销售给了哪个具体人，而不是现在的只能是认为销售给了哪个电表。为解决上述技术问题，本实用新型的新型智能电表，包括智能电表电路(OLD-M)、身份证信息阅读电路模组(NOl)、专用EEPROM存储器(N02)；所述的身份证信息阅读电路模组、专用EEPROM存储器和智能电表电路连接，用于阅读身份证信息以识别购电人身份。所述的智能电表电路(OLD-M)包括主电路板(附图中未示出)、电表主CPU(MUl)、电源电路(PW)、负载控制电路(JDQ)、加密及密文传输模块(ESAM)。所述的身份证信息阅读电路模组(NOl)和所述的智能电表电路(NOl)连接，共同由所述的电源电路(PW)供电；所述的身份证信息阅读电路模组(NOl)和所述的智能电表电路(NOl)使用内部通信协议交换信息，共同受所述的电表主CPU(MUl)控制。所述的专用EEPROM存储器(N02)和所述的智能电表电路(OLD-M) —起安装在所述的主电路板(附图中未示出)上，受所述的电表主CPU(MUl)控制；所述的专用EEPROM存储器(M^)的电源亦从所述的电源电路(PW)经过所述的电表主CPU(MUl)控制后取得。所述的专用EEPROM存储器(N02)通过连接线束(Ba)与所述的智能电表电路(OLD-M)连接，连接线束(Ba)中至少包括地线、受所述的电表主CPU(MUl)控制的电源线、所述的电表主CPU(MUl)与所述的专用EEPROM存储器(N02)进行双向数据通信的通信及控制线。所述的专用EEPROM存储器(N02)使用一片I2C总线接口的串行EEPROM芯片作为存储介质。所述的身份证信息阅读电路模组(N01)，包含板间连接器(JOl-A)、电源稳压及滤波电路(NOl-A)、身份证识别算法处理器(NOl-B)、射频卡阅读电路(NOl-C)、指示灯电路(NOl-D)和射频天线(NOl-E)。所述的身份证信息阅读电路模组(NOl)和智能电表电路(OLD-M)连接，用于阅读身份证信息以识别购电人身份。所述的智能电表电路(NOl)与所述的身份证信息阅读电路模组(NOl)通过板间连接器(JOl-A)、(JOl-B)连接。本实用新型的有益效果如下1、本实用新型针对现有技术的改进，使电表具有了对购电人的动态身份识别能力，即电能销售部门能知道在某一时间段内的电能是销售给了哪个具体人，而不是现在的只能是认为销售给了哪个电表。同时，本实用新型直接使用法律承认的居民身份证作为个人识别载体，而不是用其他企业自行发行的卡，也不需额外再发行卡，简化了发卡及维护环节，节约了售电成本。2、为革新现有售电模式创造了条件。采用本技术方案可以实现某“人”在售电中心购买或被授信用赊予一定电量，而不限定其在哪个具体地点使用(更不应绑定到哪个电表即计量器具上)。3、从社会效果看，用户购电、用电更方便，售电部门管理也更简洁明了，有益于节约销售成本，便于统计销量，为更合理节约能源的针对人而不是针对表的阶梯电价实现奠定了基石出。
图1是本实用新型实施例新型智能电表结构示意框图。
具体实施方式
以下结合附图1对本实用新型进行详细说明本实用新型的新型智能电表装配在一个电表壳体中，形成一个整体(NEW-M)。它包括符合行业标准的智能电表电路(OLD-M)，身份证阅读电路模组(NOl)，和专用EEPROM存储器(M^)。(JOl-B)是为了连接智能电表电路(OLD-M)和身份证阅读电路模组(NOl)设计的板间连接器，它和包含在身份证阅读电路模组(NOl)中的(JOl-A)的接口是一一对应的。智能电表电路(OLD-M)为既有技术即符合行业标准的普通智能电表电路，它主要由电表主CPU (MUl)，电源电路(PW)，负载控制电路(JDQ)和包括加密及密文传输模块(ESAM)在内的其它电路(OTHE)组成。(OTHE)的具体内容因属于既有技术范畴在这里不再赘述。(N02)是用于存储最近用户授权表和销售记录的EEPROM存储器，一般使用一片I2C总线接口的串行EEPROM芯片，但也可以使用其它接口形式的另外存储介质。(NOl)是身份证阅读电路模组，它主要由板间连接器(JOl-A)、电源稳压及滤波电路(NOl-A)、身份证识别算法处理器(NOl-B)、射频卡阅读电路(N01-C)、指示灯电路(NOl-D)和射频天线(NOl-E)等几部分组成。
以下结合附图1详细说明上述各电路的连接方式(1)身份证信息阅读电路模组(NOl)，与智能电表电路(OLD-M)紧密连接结合为一体，身份证信息阅读电路模组(NOl)与电表其它电路(OLD-M)紧密连接，使用共同电源(PW)供电，使用内部通信协议交换信息，从而(NOl)受电表主CPU(MUl)控制。但在机械结构上为安装和使用方便(NOl)可以做在另一电路板上，而经可拔插的板间连接器(JOl-A)和(JOl-B)与电表主电路板连接。(2)专用EEPROM存储器(N02)和智能电表电路(OLD-M) —起安装在电表主电路板上，受电表主CPU(MUl)直接控制，电源亦从电源电路(PW)经过电表主CPU(MUl)控制后取得。(3)专用EEPROM存储器(N02)也可以通过连接线束(Ba)与智能电表电路(OLD-M)连接。连接线束(Ba)中包括地线、受电表主CPU(MUl)控制的电源线、以及电表主CPU(MUl)与专用EEPROM存储器(N02)进行双向数据通信的通信及控制线。连接线束(Ba)也可以为I2C总线的SDA和SCL0(4) (Bb)为电表主CPU(MUl)通过板间连接器(JOl-A)和身份证信息阅读电路模组(NOl)的(JOl-B)相连接的双向通信线束，至少包括一组双向数据传输线和一根事件请求线、一根应答控制线。其中双向数据传输线可以为TTL电平的异步串行接口 TxD和RxD)。(5) =(Bc)为从智能电表电路(OLD-M)中的电源电路(PW)取得的通过连接器向(NOl)供电的电源线和地线，至少包括一根地线和一根+5V电源线。(6) (Bd)为板间连接器(JOl-B)和(JOl-A)之间的电器连接，它包括(Bb)和(Be)的总和。也可以是(JOl-B)的插座和(JOl-A)的插针紧密接触形成的导电连线。下面详细说明一下本实用新型的新型智能电表的工作原理智能电表电路(OLD-M)中有关电能的计量计费和基于ESAM认证的远程通讯等现有符合行业标准的智能电表工作原理是现有技术，身份证信息阅读电路模组(NOl)中除身份证识别算法处理器(NOl-B)外的关于射频卡信息读取等电路的工作原理也是现有技术，这里不再赘述。本技术方案主要是在上述硬件结构及连接关系上创新的基础上，通过改进电表主CPU(MUl)中的固件与身份证识别算法处理器(NOl-B)的固件，控制智能电表电路(OLD-M)与身份证信息阅读电路模组(NOl)相配合，实现了下面现有技术中没有的新功能(1)身份证信息阅读电路模组(NOl)检测身份证刷卡并阅读信息，内部通信传给电表主CPU(MUl)，由其按一定算法进行身份认证。(2)用认证结果决定是否被授权销售或后付费赊售从而自动控制负载控制电路(JDQ)合间，以及最大可售量和售价。(3)在销售过程中亦使用身份证识别身份来控制销售过程的结束从而自动控制负载控制电路(JDQ)跳闸。(4)生成并存储销售记录于专用EEPROM存储器(N02)，并可以通过智能电表的通信命令(包括远程通信或其他中间介质)传送给被授权的专用或运行专用软件的通用计算机读取并解读、清除和反馈给售电中心。(5)在专用EEPROM存储器(N02)存储并维护允许售给电的授权表，可以存储多个身份证号码及可售予的最大电量、电价及授权有效时间等其他信息，这些信息可以通过智能电表的通信命令(包括远程通信或或其他中间介质)动态更新。(6)在(5)中授权表的传输，是基于智能电表现有技术中用加密及密文传输模块(ESAM)加密进行密文传输的，并且传输由新型智能电表(NEW-M)作为上报事件主动发起，
5而所传输的信息中身份证证号部分是由身份证的号码和其卡片芯片UID序号共同组成的，以确保偶然同号码的身份证其证号部分信息的唯一性。(7):更进一步，在(6)中身份证证号部分信息的传输，采用一种双向交互的验证方式新型智能电表(NEW_M)发起身份验证时，只上传UID序号和身份证号的部分位(比如前10位)，而在授权中心主站回传的密文信息中，则包括身份证号的未上传其它位(比如后8位)和授权电量和电价信息。新型智能电表(NEW-M)在收到回传信息并解密成明文后，把前述的其它位和本地通过身份证信息阅读电路模组(NOl)取得的对应位比对，以决定授权信息是否有效。由上述原理可以看出，新型智能电表(NEW-M)取得授权信息的传输是基于已有技术中加密及密文传输模块(ESAM)加密的密文传输，其售电费控的加密级别等同于现有技术中的远程拉闸控制，而且增加了(7)中更进一步的双向认证机制。同时，新型智能电表(NEff-M)作为一个保留了现有技术所有功能的新型智能电表，其针对“表”即电表主人的所有费控功能都完全保留。因此本实用新型的新型智能电表(NEW-M)的售电安全性相对于现有技术中的远程费控得到了进一步的加强。
以下结合附图1详细说明应用本实用新型进行售电、用电的具体步骤流程。〈步骤1>售电过程从用户刷身份证开始。用户刷身份证，经身份证信息阅读电路模组(NOl)中的身份证识别算法处理器(NOl-B)取得身份证的UID序号和身份证号码，然后根据号码最后1位校验号码有效性。有效则转 < 步骤2>，无效则通过指示灯电路(NOl-D)提示用户刷读失败，结束本次操作。<步骤2> 身份证识别算法处理器(NOl-B)通过事件请求线通知电表主CPU (MUl)有刷卡操作，等待电表主CPU(MUl)取得身份证信息。如电表主CPU(MUl)超时未取得则身份证识别算法处理器(NOl-B)控制指示灯电路(NOl-D)提示用户售电故障，结束本次操作。<步骤3> 电表主CPU (MUl)取得身份信息后判断如本次刷读前正在 < 步骤9>流程循环，即合闸售电过程中，则转<10>进入售电结算流程，否则继续进入 < 步骤4>。<步骤4> 电表主CPU (MUl)查询存于专用EEPROM存储器(N02)中的本地授权表，看本次刷读者是否为在有效授权期间的已经通过认证且限售电量> 0的用户，如是则转<步骤8>，否则继续。<步骤5> 电表主CPU(MUl)通过智能电表的现有技术，把本次刷读作为一特殊事件上报主站，上报时携带UID序号和身份证号的部分位(比如前10位)，等待主站应答。若等待超时，电表主CPU(MUl)则通过内部指令通知身份证识别算法处理器(NOl-B)，进而控制指示灯电路(NOl-D)提示用户售电故障，结束本次操作。〈步骤6>电表主CPU(MUl)把主站应答的授权信息密文由现有技术解密为明文，而后对比身份证号的未上传其它位(比如后8位)与本地取得的是否相符，从而完成身份证信息的双向确认。如确认相符，则得到了售电授权，把取得的限售电量、电价和授权有效时间等信息组合生成为本地授权表中新的一项，并按先进先出的原则写入专用EEPROM存储器(M^)。一个特例，如双向确认失败则生成限售电量为0的授权项，即成为在有效期内拒绝售电的“黑名单”。如主站希望拒绝给某人售电时，也可直接向电表主CPU(MUl)以正常授权命令格式发布限售电量为0的置入“黑名单”命令。<步骤7> 通过授权表查询限售电量是否大于0，是则转<8>，否则是“黑名单”者，电表主CPU(MUl)则通过内部指令通知身份证识别算法处理器(NOl-B)，进而控制指示灯电路(NOl-D)提示用户拒绝售电，结束本次操作。〈步骤8>电表主CPU(MUl)生成一当前售电状态表，存于专用EEPROM存储器(N02)的专用存储区，根据授权表项和电表当时内部数据，记录本次售电的开始时间、身份证号信息，开始时电表总电量、执行电价、限售量和限售时间等信息，作为本次售电记录的一部分。同时，控制负载控制电路(JDQ)进入合闸允许状态，允许用户随时用电。<步骤9> 进入合闸售电循环。新型智能电表(NEW-M)在此工作状态下，除完成现有技术中的所有计量、通讯等功能外，还完成〈步骤9.1> 随时检测身份证识别算法处理器(NOl-B)的刷卡事件，如有有效刷卡请求则转流程<1〉.<步骤9. 2> 定时检测售电量和已售电时间，判断此用户的限售电量和时间是否已经用完。如用完则转<10>，否则继续循环。<步骤10> 记录售电结束时的电表总电量、时间等信息，计算本次售电的销售电量和金额，生成一条完整的售电记录，写入专用EEPROM存储器(M^)。并根据一定的策略，选择是否立即申请上传到主站。更新本次销售用户的本地授权表项，同时，控制负载控制电路(JDQ)自动跳闸，切断电能输出结束销售。<步骤11> 进入等待售电的空闲循环。新型智能电表(NEW-M)在此工作状态下，除完成现有技术中的所有计量、通讯等功能外，还完成<步骤11. 1> 随时检测身份证识别算法处理器(NOl-B)的刷卡事件，如有有效刷卡请求则转流程<1〉.，否则继续循环。按上述硬件设计和软件控制流程，从事现有技术即符合行业标准的智能电表设计生产的普通工程师就能完全实施本实用新型的技术方案。综上所述本实用新型的技术方案，为革新现有售电模式创造了条件。本实用新型的技术方案了实现某“人”在售电中心购买或被授信用赊予一定电量，而不限定其在哪个具体地点使用(更不应绑定到哪个电表即计量器具上)。从社会效果看，用户购电、用电更方便，售电部门管理也更简洁明了，有益于节约销售成本，便于统计销量，为更合理节约能源的针对人而不是针对表的阶梯电价实现奠定了基石出。以上实施例仅用以说明本实用新型而非限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。
权利要求1.一种新型智能电表，其特征在于包括智能电表电路、身份证信息阅读电路模组、专用EEPROM存储器；所述的身份证信息阅读电路模组、专用EEPROM存储器和智能电表电路连接，用于阅读身份证信息以识别购电人身份和记录售电授权表信息。
2.根据权利权要求1所述的新型智能电表，其特征在于所述的智能电表电路包括主电路板、电表主CPU、电源电路、负载控制电路、加密及密文传输模块。
3.根据权利要求2所述的新型智能电表，其特征在于所述的身份证信息阅读电路模组和所述的智能电表电路连接，共同由所述的电源电路供电；所述的身份证信息阅读电路模组和所述的智能电表电路使用内部通信协议交换信息，共同受所述的电表主CPU控制。
4.根据权利要求2所述的新型智能电表，其特征在于所述的专用EEPROM存储器安装在所述的主电路板上，受所述的电表主CPU控制；所述的专用EEPROM存储器的电源亦从所述的电源电路经过所述的电表主CPU控制后取得。
5.根据权利要求2所述的新型智能电表，其特征在于所述的专用EEPROM存储器通过连接线束与所述的智能电表电路连接，所述的连接线束中至少包括地线、受所述的电表主CPU控制的电源线、所述的电表主CPU与所述的专用EEPROM存储器进行双向数据通信的通信及控制线。
6.根据权利要求1所述的新型智能电表，其特征在于所述的专用EEPROM存储器使用一片I2C总线接口的串行EEPROM芯片作为存储介质，所述的专用EEPROM存储器专用于存储并维护允许售给电的授权表，授权表中每条记录的记录事项包括身份证号码及可售予的最大电量、电价及授权有效时间。
7.根据权利要求1所述的新型智能电表，其特征在于所述的身份证信息阅读电路模组，包括板间连接器、电源稳压及滤波电路、身份证识别算法处理器、射频卡阅读电路、指示灯电路和射频天线。
8.根据权利要求1所述的新型智能电表，其特征在于所述的智能电表电路与所述的身份证信息阅读电路模组通过板间连接器连接。
9.根据权利要求1所述的新型智能电表，其特征在于所述的身份证信息阅读电路模组是用来读取中华人民共和国第二代居民身份证的模组。
专利摘要本实用新型涉及一种电表，尤其涉及一种新型智能电表。该新型智能电表由智能电表电路(OLD-M)，身份证阅读电路模组(N01)，和专用EEPROM存储器(N02)组成。身份证阅读电路模组(N01)用于识别购电人身份并与智能电表电路(OLD-M)在电路上紧密连接，使用共同电源(PW)供电，使用内部通信协议交换信息，从而受电表主CPU(MU1)控制。设置于该新型智能电表内部的专用EEPROM存储器(N02)受电表主CPU(MU1)直接控制，用于存储用户授权表和销售记录信息。通过采用本实用新型的技术方案，实现了对购电人身份在实际用电过程中的动态识别。
文档编号G07F15/06GK202331648SQ20112045116
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者吴述梗, 胡爱兰 申请人:金蜂通信有限责任公司