专利名称：基于负控系统的电能计量箱防窃电控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动控制技术领域，特别是用于监测电能计量箱的工作状态，预防发生窃电现象的实时监测装置。
背景技术：
为实现用户的电能计量，在配变处都安装有低压计量箱。为防止用户擅自更改计量箱内计量回路，保证计量准确，常采用的方法是在计量箱上加锁，由专门的管理人员管理锁钥匙，需要对计量箱进行维护时，由管理人员打开箱门。这种方法在一定程度上解决了用户擅自改动计量电路的问题，但也出现了用户伙同管理人员打开计量箱，修改计量电路，以达到窃电目的等问题的产生。之所以出现这种现象，是由于众多的计量箱钥匙掌握在管理人员手中，他们与用户有千丝万缕的联系，容易出现各种交易、以权谋私等现象。从根本上解决上述问题的方法在于加强对计量箱门开锁的管理。研究一种由稽查中心或负控中心可实时监测并自动控制计量箱门的工作状态，预防窃电现象发生的防窃装置成为必然。
发明内容
为克服现有电能计量箱工作状态监控方式的不足，本发明的发明目的在于提供一种基于负控系统的电能计量箱防窃电控制器，通过目前已建立的负荷控制系统的通信信道和GSM通信，由稽查中心或负控中心对计量箱实施自动监控，以实现对计量箱的可靠、有效、方便的管理，预防窃电现象发生的目的。为实现上述目的，本发明包括微控制器、RS-485接口电路、电控锁、红外收发电路、 开关量输入接口、开关量输出接口、电源电路、蜂鸣器、状态指示发光管、蓄电池、传感器。微控制器分别与RS-485接口电路、电控锁、红外收发电路、开关量输入接口、开关量输出接口、电源电路、蜂鸣器、状态指示发光管、蓄电池、传感器相连接，微控制器为单片机，或为可编辑逻辑器件，或为SOC芯片；RS-485接口电路为RS-485接口芯片；控制计量箱门开关的电控锁由微控制器经驱动电路控制，可以是电磁式或电动式；红外收发电路由红外LED组成发送电路，红外LED接收管组成接收电路，均在微控制器的控制下完成红外数据的收发；红外收发电路可以是红外编、解码芯片通过微控制器的控制实现红外编、解码功能，或是红外LED、红外光敏管通过微控制器的控制实现红外编、解码功能；开关量输入接口、开关量输出接口可以是专门的接口芯片，或采用专用的接口集成电路与微控制器连接， 或微控制器内置开关量输入、输出接口部件；用于监测箱门的状态的开关量输入接口可以外接微动开关或门磁开关，用于触发其变位、产生主动上报事件的开关量输出接口连接于负控终端的开关量输入；为装置中的所有电路提供电源、并实现蓄电池的充、放电控制的电源电路内置稳压芯片、交直流变换电路与蓄电池的充放电控制电路；蓄电池可以是铅酸蓄电池、或镍镉电池、锂电池。微控制器为本发明的核心部分，可实现开关量的输入、输出和核心监测、控制功能；RS-485接口电路实现负控终端之间的数据传输；红外收发电路完成红外信号的接收与发送；电控锁在微控制器的 控制下对箱门实施控制；传感器监测箱门的状态；开关量输出接口连接于负控终端的开关量输入端，用于在特定情况下产生变位信号，使负控终端将箱门的变动主动上报至负控中心；状态指示发光管和蜂鸣器用于指示开门动作是否完成。当需要打开箱门时，必须通过负控中心传输指令，并由负控终端通过RS-485接口将指令传送给微控制器，微控制器发出信号，电控锁动作，将箱门打开。没有负控终端传送的指令时，电控锁不会动作，箱门无法打开。如采用暴力强行打开计量箱门，则微控制器检测到传感器动作后会触发负控终端，主动将这一不正常事件立即上报到稽查中心。为了保证在负控终端出现故障时仍然能够完成正常打开箱门的工作，微控制器中的红外收发电路可以通过应急方式接收指令，完成开门工作。微控制器内部带有事件存储功能，可以完整记录计量箱的各种状态，稽查中心可以直接读取辖区内任意一台计量箱内存储的事件，供分析之用。为保证停电情况下的正常操作，微控制器内部带有蓄电池作为备用电源，微控制器监控蓄电池的充放电工作，在正常情况下蓄电池处于浮充电状态，在停电情况下为计量箱控制电路、电控锁等供电。本发明基于目前已建立的负荷控制系统的通信信道和GSM通信，将计量箱开门的控制掌握在稽查中心或负控中心，并对计量箱门的开关状态实时监测。当需要对计量箱进行维修时，管理人员需向稽查中心提出申请，由稽查中心或负控中心向该计量箱发出指令， 管理人员才能打开箱门，这样便杜绝了管理人员私自打开箱门的问题；同时，如果有人未经批准强行用暴力打开箱门时，用电稽查中心能够立即发现，并采取相应行动。本发明与现有技术相比，克服了用户可擅自更改计量箱内计量回路的人工管理方式的不足，并利用负控系统，在微型核心处理器控制下实现了计量箱门状态的全天候实时、 有效监控，可有效防止窃电现象问题的发生，同时，由于利用了负控系统的通信功能，减少了重复投资，降低了系统的综合成本。
下面结合附图对本发明作进一步详述。图1是本发明电路结构方框简图；图2是本发明电路图。
具体实施例方式如图1所示，微控制器1分别与RS-485接口电路2、电控锁3、红外收发电路4、开关量输入接口 5、开关量输出接口 6、电源电路7、蜂鸣器8、状态指示发光管9、蓄电池10、传感器11连接。微控制器1为本发明的核心部分，可实现开关量的输入、输出和核心监测、控制功能；电源电路7为本发明所有控制电路提供电源，微控制器1可通过电源电路7内部的充放电电路实现对蓄电池10的充放电控制；RS-485接口电路2可以是任何一种专用或通用的芯片，实现负控终端之间的数据传输；电控锁3可以是电磁式的，也可以为电动式，还可以是其它结构形式，由微控制器1经驱动电路控制；开关量输入接口 5、开关量输出接口 6可以是专门的接口芯片，也可以是微控制器1本身集成的接口，可采用专用的接口集成电路与微控制器1连接，或微控制器1内置开关量输入、输出接口部件，用于监测箱门的状态的开关量输入接口 5可以外接微动开关或门磁开关，采集安装在箱门处传感器11的动作，用于触发其 变位、产生主动上报事件的开关量输出接口 6连接于负控终端的开关量输入； 红外收发电路4由红外LED组成发送电路，红外接收管组成接收电路，均在微控制器1的控制下完成红外数据的收发，红外收发电路4可以是红外编、解码芯片通过微控制器1的控制实现红外编、解码功能，或是红外LED、红外光敏管通过微控制器1的控制实现红外编、解码功能；蓄电池10为备用电源，可以采用铅酸蓄电池、镍镉电池或锂电池等；传感器11安装在箱门处，用于感应箱门的工作状态；状态指示发光管9和蜂鸣器8指示开门的工作状态。
如图2所示，微控制器1采用型号为STC12C5410的单片机，这是一种内部带有AD 转换器、串行接口、开关量输入/输出接口、PWM功能的单片机，可以有效地简化系统结构、 降低成本；RS-485接口电路2采用MAX485，其RO引脚直接与微控制器1的STC12C5410的 RXD连接，实现数据接收，其DI直接与STC12C5410的TXD连接，实现数据发送，RE/DE连接在一起与STC12C5410的P3. 4连接，实现收、发状态的转换，在STC12C5410的控制下完成 RS-485数据通信；光电耦合器P521直接和微控制器1的引脚连接，并与三极管Q5等组成电控锁3的驱动电路；门电路74HC00实现红外LED、红外光敏管与微控制器1的接口，用微控制器STC12C5410的PWM输出产生红外发送需要的调制信号，红外接收信号连接于微控制器 STC12C5410的INTO引脚，在程序控制下实现红外信号的解码，可以最大限度地降低成本； 三极管Q2、Q3、电阻器Rll、R12等连接到微控制器STC12C5410的AD输入引脚实现蓄电池 10的充放电控制；开关量输入接口 5直接连接到微控制器1STC12C5410的INTl引脚，电阻器R27用于保证信号状态的稳定；开关量输出接口 6直接连接到微控制器1 STC12C5410的 P2. 2、P2. 3并通过三极管Q5、Q6、电阻器R25、R26等产生输出；晶体Y1、电容器C5、C6组成微控制器1的时钟电路，电阻器R8、电容器C7组成微控制器1的上电复位电路；电源电路7 由交直流变换部分的三端稳压器U1、整流桥BR、蓄电池充放电Q2、Q3等组成，Q3输出连接至蓄电池10的正极；传感器11通过接线柱J2连接到微控制器的引脚；微控制器1的引脚 23、24连接广电耦合器P521，再连接到三极管Q5驱动电控锁3 ；微控制器1的引脚22连接到三极管Q4，用于驱动蜂鸣器8 ；LED状态指示发光管9经电阻器R7，连接到微控制器1的引脚26。
权利要求
1.一种基于负控系统的电能计量箱防窃电控制器，其特征在于包括可实现数据通信、开关量的输入、输出和核心监测、控制功能的微控制器(1)，微控制器(1)分别与RS-485 接口电路O)、电控锁(3)、红外收发电路0)、开关量输入接口(5)、开关量输出接口(6)、电源电路(7)、蜂鸣器(8)、状态指示发光管(9)、蓄电池(10)、传感器(11)相连接。
2.根据权利要求1所述的基于负控系统的电能计量箱防窃电控制器，其特征在于微控制器(1)为单片机，或为可编辑逻辑器件，或为SOC芯片。
3.根据权利要求1所述的基于负控系统的电能计量箱防窃电控制器，其特征在于 RS-485接口电路( 为RS-485接口芯片。
4.根据权利要求1所述的基于负控系统的电能计量箱防窃电控制器，其特征在于控制计量箱门开关的电控锁⑶由微控制器⑴经驱动电路控制，可以是电磁式或电动式。
5.根据权利要求1所述的基于负控系统的电能计量箱防窃电控制器，其特征在于红外收发电路由红外LED组成发送电路，红外LED接收管组成接收电路，均在微控制器 (1)的控制下完成红外数据的收发；红外收发电路(4)可以是红外编、解码芯片通过微控制器(1)的控制实现红外编、解码功能，或是红外LED、红外光敏管通过微控制器(1)的控制实现红外编、解码功能。
6.根据权利要求1所述的基于负控系统的电能计量箱防窃电控制器，其特征在于采集安装在箱门处传感器(11)动作的开关量输入接口(5)与产生输出信号的开关量输出接口(6)可以是专门的接口芯片，或采用专用的接口集成电路与微控制器⑴连接，或微控制器(1)内置开关量输入、输出接口部件；用于监测箱门的状态的开关量输入接口(5)可以外接微动开关或门磁开关，用于触发其变位、产生主动上报事件的开关量输出接口(6)连接于负控终端的开关量输入。
7.根据权利要求1所述的基于负控系统的电能计量箱防窃电控制器，其特征在于为装置中的所有电路提供电源、并实现蓄电池(10)的充、放电控制的电源电路(7)内置稳压芯片、交直流变换电路与蓄电池(10)的充放电控制电路。
8.根据权利要求1所述的基于负控系统的电能计量箱防窃电控制器，其特征在于蓄电池(10)可以是铅酸蓄电池、或镍镉电池、锂电池。
全文摘要
一种基于负控系统的电能计量箱防窃电控制器，用于电能计量箱工作状态的实时监控。微控制器分别与RS-485接口电路、电控锁、红外收发电路、开关量输入接口、开关量输出接口、电源电路、蜂鸣器、状态指示发光、蓄电池、传感器连接。电控锁控制计量箱门的开关，开关量输入接口采集安装在箱门处传感器的动作，监测箱门的状态；开关量输出接口产生输出信号，以便主动上报箱门的状态；电源电路内置交直流变换和充放电控制电路，提供稳定工作电源。本发明利用负控系统，在微型核心处理器控制下实现了计量箱门状态的全天候实时、有效监控，可有效防止窃电现象问题发生，同时，由于利用了负控系统的通信功能，减少了重复投资，降低了系统的综合成本。
文档编号G05B19/048GK102195243SQ20101012807
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月16日 优先权日2010年3月16日
发明者吕治安, 吕肖晗, 陈宗炼 申请人:襄樊海特电子有限公司