专利名称：远程用电信息告知器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于自动化技术领域，特别涉及一种远程用电信息告知器。
背景技术：
电费的催缴历来是供电公司的重点、难点。随着信息化程度的提高和现代化管理水平的完善，电费的催缴工作变的越来越跟不上时代。早期的催费工作都是由电工人工通知用户，后来随着技术的进步出现了电话催费，再后来有了手机短信以后又出现短信催费以及有线电视催费等。人工催费在当前的信息社会已经不合适宜。电话催费已经落伍，而且费用高，效果一般，一是因为用户电话的普及率不能达到100%，二是当前电话费用高，各电话运行商搞各种活动拉拢客户，造成用户的电话号码变化频繁，造成催费电话失败而且催费成本高。短信催费也存在同样的困境。有线电视催费同样存在费用高的问题。而且这些各种催费手段都是单向催费，催费信息发出去用户是否收到该信息不能及时了解。
实用新型内容本实用新型的目的是针对目前电业公司电费催缴存在的告知难问题，提供一种新型远程用电信息告知器，该告知器与上端双向通信，上端通过告知器能监控费用信息是否到达用户、用户是否看过费用信息，达到良好的催费效果。该告知器能够与上端双向通信， 上端通过告知器实现免费告知用户用电信息的功能，告知器通过信息反馈告知上端催费信息到达及确认情况。本实用新型的技术方案如下一种远程用电信息告知器，主要由中央处理器(主CPU)、存储模块、电力载波通信模块、显示模块、告知模块和电源模块组成。存储模块、电力载波通信模块、显示模块、告知模块和电源模块分别与中央处理器连接；存储模块存储用电信息，中央处理器通过电力载波通信模块与上端设备双向通信，处理用电信息并将处理结果反馈给上端，显示模块主要显示用户用电信息，告知模块主要是在收到上端告知命令时或者用户家中有危险情况发生时在中央处理器的控制下产生告知信号，提醒用户注意，电源模块为中央处理器、存储模块、电力载波通信模块、显示模块和告知模块供电。所述的存储模块是由存储芯片与SPI信号线组成，存储芯片通过SPI信号线与中央处理器连接。主CPU与存储模块是通过SPI总线方式连接，用电信息数据通过SPI总线与主CPU交互传递，并由主CPU协调数据流向。所述的电力载波通信模块包括载波中央处理器、信号耦合电路、载波发送电路和载波接收电路，载波中央处理器分别与载波发送电路和载波接收电路连接；载波发送电路在载波中央处理器的控制下通过信号耦合电路发送扩频通信信号给上端设备；载波接受电路通过信号耦合电路接收上端设备发送的扩频通信信号并传输给载波中央处理器进行处理。电力载波通信模块通过标准串口(UART)与主CPU相连。载波发送电路包括扩频调制信号输入电路和谐振功率放大器。扩频调制信号输入电路输出扩频通信信号到谐振功率放大器中放大，谐振功率放大器与信号耦合电路连接。 载波发送电路其主要任务是通过信号耦合电路高效率地输出信号功率，并将载波信号有效地注入电力线发送给上端设备。载波接收电路包括信带通滤波器和模拟前端，信带通滤波器与信号耦合电路连接接收上端设备发送的扩频通信信号后发送给模拟前端进行模拟解调。其主要功能是通过信号耦合电路对来自电力线上的扩频通信信号进行有效的接收和模拟解调。所述的显示模块为液晶界面显示模块。液晶显示模块通过SPI总线与主CPU连接，由主CPU控制显示的信息。主CPU在未收到上级通知信息时，会轮显用户的用电信息， 包括用户的个人信息、用户已购电量、剩余电量、已用电电量、购电次数、欠费催缴通知、催缴通知次数、家中安全信息等用户信息，当收到上级需要告知信息(如电业的临时、紧急通知、最新欠费通知)，会优先显示告知信息。所述的告知模块为灯光告知模块或/和声音告知模块。灯光告知模块可以用灯光方式进行用户提醒，而声音告知模块则用声音方式进行用户提醒。告知模块连接在主CPU 的I/O端口上，主CPU会根据上级通知内容或者自身记录用户信息内容来决定是否对用户进行告知行为，并且告知行为可以有两种方式，分别为灯光告知和声音告知。所述电源模块包括电源变压器和电源接口，电源接口连接市电，电源接口与电源变压器连接。所述电源接口为背插式电源接口。所述告知器还包括按键采集模块，所述按键采集模块与中央处理器连接，接收用户按键指令。按键采集模块连接在主CPU的I/O端口上，主CPU会实时采集来自按键模块的按键信息，并根据按键种类进入对应的处理流程，从而在显示模块上显示对应的某方面用户{曰息。所述告知器还包括时钟模块，所述时钟模块与中央处理器连接，提供各种用电信息的对应发生时刻。所述时钟模块通过1 总线与中央处理器连接。所述告知器还包括中央处理器复位模块，所述复位模块与中央处理器复位引脚连接，当电源模块为中央处理器供电的电压在某一时刻低于额定工作电压时，为保证中央处理器工作的稳定性，复位模块会提供复位信号使中央处理器复位重新开始工作。所述告知器还包括报警模块，报警模块与中央处理器连接，报警模块包括采样单元和光耦隔离电路，采样单元由温度传感器、烟雾传感器、某类别气体传感器及外围辅助电路组成，可以采集温度、烟雾信号、气体信号，采样单元采集的信号通过光耦隔离电路隔离后传输到中央处理器处理。本远程用电信息告知器主要特点为此告知器由多组功能独立的模块集成，其中关键的告知信息的完成由主CPU采用复合条件判断方式加以判别，防止漏报、误报。对存储信息采用分区划片存储、信息多样本复制存储、定时交叉比对关键信息等方式对用户信息进行智能管理。液晶显示模块采用防水、防雾贴膜处理、多信息轮显、多角标显示以实现告知信息最大化。按键信息模块采集采用实时采集、误操作容忍、快速响应、动作精确记录等方式实现。火警及有毒气体泄露报警模块采用高精敏传感器探测外部温度、有毒烟雾等信息，主CPU选用高精度芯片，内置AD 采样接口对传感器传回的信息进行采样，硬件上通过光耦隔离设备隔离掉外部瞬时干扰情况，软件采用采样值滤波后平均、智能阈值判断等软件技术手段实现对危险情况的判别从而采取相应的报警动作。电源模块及载波模块多处采用特殊的电磁兼容保护装置，以解决瞬态高电压干扰、雷击破坏等特殊问题。其中电源变压器初级线圈串入电路熔丝、磁珠，次级线圈并入电容等保护元件防止前端因为雷击等特殊情况引起的过压、过流而损坏设备， 在载波模块的耦合次级线圈并入TVSP6KE系列瞬态保护双向二极管，有效地保护后续线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏，响应速度时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小。本实用新型的远程用电信息告知器应用于用电营销自动化系统中，作为系统的末端设备，利用电力线作为载体实现载波通信，采用BFSK调制、半双工扩频载波通信技术，实现对指定用户的电量使用信息、购电信息、电业系统临时通知等用电信息的双向通信，信息是否到达告知器及用户是否看到告知器中信息的内容，上端都能获得反馈信息，同时通过显示模块、告知模块使用户了解自家的用电情况，报警模块使用户获得自家的安全的告知等，采用按键模块使用户能进行按键操作。采用背插式电源接口设计，避免现场安装接线的烦琐，并且配置简单，设备中的每一模块硬件设计严谨可靠、软件采用专业设计方案解决多路判定问题，满足了营销自动化系统中科学管理、方便用户、服务用户的需求。本告知器使用简单、功耗低、安全可靠、通信实时、远程可控、界面友好、信息告知全面。
图1是本实用新型的应用框图。图2是本实用新型的结构框图。图3是实施例中的远程用电信息告知器中的光耦隔离电路的原理图。图4是实施例中的远程用电信息告知器中的信号耦合电路的原理图。图5是实施例中的远程用电信息告知器中的电源模块的部分电路原理图。
具体实施方式
下面结合实例进一步说明本实用新型的结构方案和工作过程，但不以任何方式限制本实用新型的范围。如图1所示，远程用电信息告知器接在市电上，载波实时监测来自低压电力线载波链路层的数据，告知器根据与上端约定的技术协议来解析上端数据包，根据数据包中指令的不同来执行不同的动作，同时根据指令的不同来组帧不同的回包，通过低压电力线载波链路层把回令回传至上端，使上端知道下传指令是否被告知器收到，并执行了规定的动作。如图2所示，远程用电信息告知器由主CPU(中央处理器)、存储模块、时钟模块、 液晶界面显示模块、按键采集模块、告知模块、电力载波通信模块(PLC)、中央处理器复位模块、报警模块和电源模块构成。上述存储模块、时钟模块、液晶界面显示模块、按键采集模块、告知模块、电力载波通信模块、主CPU复位模块、报警模块和电源模块分别与主CPU连接。告知器由电源模块可靠供电，在无上级指令下传时，告知器从存储模块中取出要显示的数据内容，放入主CPU的RAM的特定缓冲变量中，采取此种流程可以减少读取存储器芯片的次数，延长存储器芯片的使用寿命，减少读取耗用的时间，从而降低了此过程占用主CPU的时间，主CPU控制着轮显的流程，按照预定的显示次序及设定的显示间隔，在无用户按键指令时，依次显示用户用电的相关信息，当主CPU采集到来自用户的按键的信息时，主CPU会根据按键类别来确定要显示的内容，当告知器收到来自上级的电力线载波链路层指令时， 根据指令内容，如果有需要液晶模块显示的内容时，待用户按键指令完毕后，5秒不再有后续用户指令时，告知器会显示来自上级告知的信息内容，其优先级高于轮显级别，低于用户按键要求显示的内容。并且当主CPU判断上级指令内容有需要对用户进行告知时，为避免错误告知，引起用户反感，主CPU会根据自身的存储信息进行多重判断后控制告知模块进行告知，告知模块包括声音告知模块和灯光告知模块，用户可以选择声音或光线进行告知。 报警模块会实时高精度采样监测用户家中的温度、有毒气体、烟雾浓度，然后将采样信号经过光耦隔离至主CPU，再经过主CPU滤波多采样点均值处理并与阈值比较判断从而确定是否处于危险情况后控制告知模块进行告知。如图3所示，报警模块包括采样单元和光耦隔离电路。采样单元采集温度信号、烟雾、有毒气体信号，采样单元可以为传感器等，采样信号经过光耦隔离电路隔离后传送至主 CPU的I/O管脚上，其中光耦前后的两组电源为不同组系电源，经过隔离后的采样信号避免了外界环境突变等因素的干扰，从硬件上规避误判的可能性。电力载波通信模块包括载波中央处理器、信号耦合电路、载波发送电路和载波接收电路，载波中央处理器分别与载波发送电路和载波接收电路连接；载波发送电路在载波中央处理器的控制下通过信号耦合电路发送扩频通信信号给上端设备；载波接受电路通过信号耦合电路接收上端设备发送的扩频通信信号并传输给载波中央处理器进行处理。载波中央处理器通过标准串口与主CPU相连。载波发送电路包括扩频调制信号输入电路和谐振功率放大器。扩频调制信号输入电路输出扩频通信信号到谐振功率放大器中放大后通过信号耦合电路输送到电力线上后传输给上端设备。载波接收电路由信带通滤波器BPF和模拟前端组成，上端设备发送的通信信号通过电力线传输到信号耦合电路后由信带通滤波器接收后发送给模拟前端进行模拟解调。如图4所示，信号耦合电路是将电力载波通信模块与低压电力线连接的单元，此单元中电容CZ1、隔离变压器TZl的次级线圈电感L共同构成高通滤波器，完成耦合功能， CZl电容能够滤除交流50HZ信号，采用隔离变压器线圈TZl使电力线回路和通信单元安全隔离，利用双向瞬态电压抑制器D25 P6KE TVS对通频带内的冲击电压进行抑制。如图5所示，电源模块的电源变压器初级线圈串入电路熔丝FUSE、磁珠L4、L5、电感F1，次级线圈并入电容C39等保护元件防止前端因为雷击等特殊情况引起的过压、过流而损坏设备。电力载波通信模块通过标准串口(UART)与主CPU相连，主CPU通过此载波模块实现与上级的信息对通，并将该告知器的反馈信息通过电力载波通信模块回传给上级。其中上级信息可以通过手抄机或者集中器等设备实现下发。中央处理器复位模块与主CPU的复位引脚相连，实时监测主CPU的供电电源的稳定性，当电压低于额定工作电压时，该模块会为主CPU提供复位功能，以便主CPU稳定可靠工作。报警模块与主CPU的AD采样接口连接，主CPU实时监测来自该模块的温度等精敏传感器的采集数据信息，并对数据信息采用模糊识别技术智能进行阈值判断，从而实现对用户家中危险情况的报警告知。 电源模块直接与CPU相连，给CPU、时钟模块、存储模块、液晶模块提供电源。
权利要求1.一种远程用电信息告知器，其特征在于，包括中央处理器、存储模块、电力载波通信模块、显示模块、告知模块和电源模块，存储模块、电力载波通信模块、显示模块和电源模块分别与中央处理器连接；存储模块存储用电信息，中央处理器通过电力载波通信模块与上端设备双向通信并控制显示模块显示信息和控制告知模块产生提醒用户的告知信号，电源模块为中央处理器、存储模块、电力载波通信模块和显示模块供电。
2.根据权利要求1所述的远程用电信息告知器，其特征在于，所述告知器包括按键采集模块，所述按键采集模块与中央处理器连接，接收用户按键指令。
3.根据权利要求1所述的远程用电信息告知器，其特征在于，所述告知器包括时钟模块，所述时钟模块与中央处理器连接，提供各种用电信息的对应发生时刻。
4.根据权利要求1所述的远程用电信息告知器，其特征在于，所述告知器包括中央处理器复位模块，所述复位模块与中央处理器连接，复位模块在中央处理器电压低于额定电压时为中央处理器复位。
5.根据权利要求1所述的远程用电信息告知器，其特征在于，所述告知器包括报警模块，报警模块与中央处理器连接，报警模块包括采样单元和光耦隔离电路，采样单元采集温度或/和烟雾信号或/和气体信号，采样单元采集的信号通过光耦隔离电路隔离后传输到中央处理器处理。
6.根据权利要求1所述的远程用电信息告知器，其特征在于，所述告知模块是产生灯光信号的灯光告知模块或/和产生声音信号的声音告知模块。
7.根据权利要求1所述的远程用电信息告知器，其特征在于，所述显示模块为液晶界面显示模块。
8.根据权利要求1所述的远程用电信息告知器，其特征在于，所述的电力载波通信模块包括载波中央处理器、信号耦合电路、载波发送电路和载波接收电路，载波中央处理器分别与载波发送电路和载波接收电路连接；载波发送电路在载波中央处理器的控制下通过信号耦合电路发送扩频通讯信号给上端设备；载波接收电路通过信号耦合电路接收上端设备发送的扩频通讯信号并传输给载波中央处理器进行处理。
9.根据权利要求8所述的远程用电信息告知器，其特征在于，载波发送电路包括扩频调制信号输入电路和谐振功率放大器，扩频调制信号输入电路输出扩频通讯信号到谐振功率放大器中放大，谐振功率放大器与信号耦合电路连接。
10.根据权利要求8所述的远程用电信息告知器，其特征在于，载波接收电路包括信带通滤波器和模拟前端，信带通滤波器与信号耦合电路连接接收上端设备发送的扩频通信信号后发送给模拟前端进行模拟解调。
专利摘要本实用新型公开了一种远程用电信息告知器，包括中央处理器、存储模块、电力载波通信模块、显示模块、告知模块和电源模块，存储模块、电力载波通信模块、显示模块和电源模块分别与中央处理器连接；存储模块存储用电信息，中央处理器通过电力载波通信模块与上端设备双向通信并控制显示模块显示信息和控制告知模块产生提醒用户的告知信号，电源模块为中央处理器、存储模块、电力载波通信模块和显示模块供电。本实用新型应用于用电营销自动化系统中，利用现有的载波信道，实现对指定用户的电量使用信息、购电信息、电业系统临时通知等用电信息的双向通信，信息是否到达告知器及用户是否看到告知器中信息的内容，上端都能获得反馈信息。
文档编号G08C19/00GK202189461SQ20112029178
公开日2012年4月11日 申请日期2011年8月11日 优先权日2011年8月11日
发明者唐亮, 蒙淑艳 申请人:国电龙源电气有限公司