专利名称：无线寻呼式多功能电度表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电度表，尤其是指一种无线寻呼式多功能电度表。
传统的电表、水表、煤气表的抄表方式过于陈旧，抄表员需挨户读取数据，既耗时又费力。针对这种情况，目前，不少厂商已开发出了各种新型的电子式电表、电子式水表和电子式煤气表，通过电力线、电话线和局域网等方式来实现远程自动抄表。有的智能化小区同时也实现了“三表合一”式的抄表方式。
我国目前在城乡电网改造工作中存在的主要问题是复费率和预付电费两大问题。
其一是复费率问题。随着国家经济的发展，电力的需求也愈来愈高，电力的供需矛盾也愈来愈突出；如何鼓励用户多用电，而又不造成整个电力负荷的不均衡，实行“削峰添谷，均衡负荷”的问题就显得十分迫切。为了充分利用现有的发电输电，配电供电设备，提高设备利用率，缓解供需矛盾，电力部门提出了“电价随你挑、时段任你选”、“峰谷电价，让你做用电主人”的方针。目前国内已有许多厂家按照电力部门的这一需要，开发出了复费率电度表和多功能电度表。但这种电度表存在相当突出的问题是如何更改费率和抄表。目前使用的解决方式主要有手动方式和自动方式两种方法。①手动方式是以抄表器即所谓的手持单元(HHU，hand-held unit，掌上型编程器和掌上型抄表器)为该种方式的主要工具。具体实现流程是先将费率设置在编程器中，再由工作人员携带抄表器挨家挨户对每一电表编程；抄表时，工作人员携带抄表器挨家挨户将数据抄回。这种方式的主要弊端在于工作量极大，既耗人力又耗时间，而且不能解决拖欠电费的问题。②自动方式是采用集中抄表系统。主要有通过RS-485标准串行电气接口抄表和电力载波抄表两种。这种方式的主要缺陷在于成本高，需要增加许多外围设备，且成功率低，可靠性差，同时也不能解决拖欠电费的问题。
其二是预付费问题。用户拖欠电费是电力部门碰到的另一大问题，据统计，各省市用户每年拖欠电费高达几千万到数十亿元。如何取代传统电度表，实现先购电后用电、售电管理现代化是电力部门一直在研究的问题。目前解决这一问题的方法是使用预付费电度表。所述的预付费电度表具有先付费后用电的功能，为供电部门解决收费问题提供了一种技术手段。特别是那些长期受到拖欠电费困扰的地区。也由于其管理软件的可拓展性，在发达地区也受到了物业管理部门的欢迎。因此，这是一种很有发展前景的电能仪表。
预付费电度表最早在20世纪50年代以投币式电度表的形式在英国出现，由于技术不够先进，可靠性较差没有能得到推广。直到90年代，随着电子技术、计算机技术的发展，一种以微处理机为核心的数据处理单元与普通的电度表相结合，构成了新一代的预付费电度表。它与售电管理系统(计算机软件)、售电机、购电介质一起组成预付费售电系统，实施先付费后用电的供用电管理体制并进行一些日常的管理。目前，国内采用最多的是以带触点的集成电路卡(简称IC卡)作为售电介质的预付费售电系统。这种电表可促进居民用电的现代化，避免因人工入户抄表、多户共用一表带来的各种问题，因而在近年来被广泛采用。但专家认为，IC卡电表存在以下主要问题一是抗干扰能力差，特别是开放的读写窗口，易受外界攻击；二是IC卡电表被攻击造成控制系统失效后，很难取证认定，极易发生用电纠纷；三是价格高，寿命短，综合效益差，使用风险大；四是难以适应电价变动的要求。因此，国家电力公司目前决定在“一户一表”改造工程中不宜选用IC卡电能表。
本实用新型的目的是提供一种无线寻呼式多功能电度表，该电度表能实现远程费率修改，并能实现预付费功能，彻底消除拖欠电费的问题。
本实用新型是通过以下技术方案来实现的。
一种无线寻呼式多功能电度表，包含有计量表、电源电路，还有接收模块1、译码模块2、控制模块3、复费率表4、时钟5、计量模块7、计费模块8、显示器9；所述的译码模块2，与所述接收模块1相连；所述的控制模块3，与所述译码模块2相连；所述的复费率表4，时钟5，计量模块7，与所述控制模块3相连；所述的计费模块8，与所述复费率表4和所述计量模块7相连；所述显示器9，与所述计费模块8，时钟5相连；由于采用本技术方案，供电局只要通过寻呼台一次发送变更新费率的指令，即可一次完成复费率的修改，降低了成本，克服了传统的复费率电度表变更复费率的不便。在所述方案增加预付费表和断电模块，供电局即可通过寻呼台向用户的电度表发送包含预付金额的指令，控制是继续供电还是断电，从而彻底解决预付电费的问题。
下面根据附图详细描述本实用新型所提供的技术方案和几个最佳实施例，图中
图1为本实用新型无线寻呼多功能电度表一个实施例的结构框图；图2为本实用新型无线寻呼多功能电度表另一个实施例的结构框图；图3为本实用新型无线寻呼多功能电度表再一个实施例的结构框图4为本实用新型无线寻呼多功能电度表双向方式实施例的结构框图；图5为本实用新型无线寻呼多功能电度表的接收模块电路图；图6为本实用新型无线寻呼多功能电度表的译码模块电路图；图7为本实用新型无线寻呼多功能电度表的控制模块的电路图；图8为本实用新型无线寻呼多功能电度表信号采样路图；图9为本实用新型无线寻呼多功能电度表的断电模块电路图；图10为本实用新型无线寻呼多功能电度表的断电保护模块电路图；图11为本实用新型无线寻呼多功能电度表的时钟电路图；图12为本实用新型无线寻呼多功能电度表的显示器电路图。
如图1所示，该图示出了本实用新型无线寻呼多功能电度表的基本结构框图。
其中包括有接收模块1，用于接收以无线寻呼方式发出的各种信号，这些信号一般可以利用目前已有的寻呼台来发送。在这些信号中，可以包含各种指令，接收模块1通过天线接收到这些信号后对这些进行常规的处理，例如，放大、滤波和变频等；译码模块2，由于寻呼台发送的信号都是经过编码的，其各种指令通过编码方式包含在这些信号中，因此，该译码模块2接收接收模块1处理后的信号后，对这些信号进行译码，以分离出其中包含的指令；控制模块3，控制模块3接收译码模块2提供的指令，该控制模块3根据指令控制后续的各个模块进行工作；复费率表4，该表用于存储复费率数据，复费宰数据可以包括时段、时段费率、用量费率、生效时间等，其中最基本的数据是时段和时段费率。下表是复费率表4中存储的复费率数据的一个例子时段时段费率 用量费率 生效时间800-1700 2.00元/千瓦时 1.5元/千瓦时2000.3.1＞50千瓦时1700-800 1.00元/千瓦时 0.75元/千瓦时 2000.3.1＞100干瓦时时段的划分可以根据实际情况进行，在本例中只划分了两个时间，但是根据需要可以划分成多个时段。上表说明，在800-1700的时段内，用电费率为2.00元/千瓦时，其后的用量费率表示，按月(或按周或按日)计量，用量在50千瓦时以内，其费率如前，用量超过50千瓦时的部分，其费率为1.5元/千瓦时。在1700-800的时段内，用电费率为1.00元/千瓦时，其后的用量费率表示，按月(或按周或按日)计量，用量在100千瓦时以内，其费率如前，用量超过100千瓦时的部分，其费率为0.75元/千瓦时。最后一列生效时间表示，表中的费率开始生效的时间。
时钟5，该时钟5用于计时，供电度表中各种需要时间数据的模块使用；在本实施例中，为了保证各电度表中时钟5走时的一致性，还可以包括一个时钟校对模块6，当控制装置3接收到时钟校对指令时，就控制时钟校对模块6对时钟5进行校时，以保证时钟5的走时准确性；计量模块7，计量模块7中包含有多个计量表，计量表的数量应当与复费率的种类相应，即，如果有4档复费率，则计量表的数量应为4个，每个计量表对应计量一档费率时段的用电量。在本实施例中，复费率为2档，即把一天的时间划分成两个时段，则本实施例中的计量模块7包括2个计量表(A、B)；计量模块7的工作受控制模块3的控制，控制模块3先读取时钟5的时间数据，然后根据时间数据从复费率表4中查找当前时段的费率，根据查找到的费率，驱动计量模块7中与该费率相应的计量表(A或B)进行用电量计量。例如，如果控制模块3读取的时钟5的时间数据为上午1000，则控制模块3从复费率表4中查找到该时间在复费率为2元/千瓦时的时段内，因此，驱动与该复费率相对应于计量表(A)，对用电量进行计量。
虽然，在本实施例中，没有特别说明计量表为机械式的还是电子式的，但是，本技术领域的普通人员应当理解，在本实用新型提供的无线寻呼式多功能电度表中，无论是机械式的还是电子式的，都可以应用。
计费模块8，该模块用于计算用户用电的金额，计费模块8根据计量模块7中各计量表的用电量以及复费率表中各时段的费率和用量费率计算用户金额。例如，费率A(800-1700)的计量表A的读数为40千瓦时，费率B(1700-800)的计量表B的读数为120千瓦时，则计费模块8进行这样的运算40(计量表A的读数)×2(费率A)+100(费率B)×1+(120(计量表B的读数)-100(费率B的用量))×0.75(费率B的用量费率)=195(元)。
一个简化的例子是没有用量费率，即，在复费率表4中没有用量费率这一列数据，这样的话，可以简化计算，在上面的例子中，计费模块8进行的运算为40(计量表A的读数)×2(费率A)+120(计量表B的读数)×1(费率B)=200(元)。
在复费率表4中，其第4列为生效时间，其作用时，由控制模块3来判断开始利用该复费率来计费的时间。当然，也可以不用该生效时间，这样，当接收到新费率后，该新费率就立即生效。
显示器9，从图1中可以看出，该显示器9分别与时钟5和计费模块8相连，显然，该显示器9的作用是可以显示时钟5的当前时间数据，例如日期和时间以及显示计费模块8的计费数据，即显示用户的用电金额，便于抄表和收费。
在图1所示的实施例中，克服了传统的复费率电度表变更复费率的不便。对于本实用新型来说，供电局只要通过寻呼台一次发送变更新费率的指令，即可一次完成复费率的修改，降低了成本。
图2示出了本实用新型的另一个实施例。该实施例实现了本发明的另一个目的。其具体结构如图2所示，其在图1的基础上增加了预付费表10和断电模块11。
预付费表10的作用是用于存储用户的预付费金额。当用户向供电局预付了电费后，供电局通过寻呼台向该用户的电度表发送包含预付金额的指令。控制装置3在收到该指令后，将该预付金额存储到预付费表10中。
用户预付费可以采用多种方式，例如可以到指定地方预付费用，也可以通过买存储有一定金额的电卡，然后通过电话通知供电局，将卡上的金额增加到该用户的预付费表中。
断电模块11用于在用户的预付费全部用完之后，用户在没有及时增加预付款时，断开该用户的供电回路。这样可以有效地防止用户拖欠电费。
对于不同的用户，可以设置不同的断电等级。例如，可以设置一个阈值，当控制模块3检测到预付费表10中的金额低于该阈值时，控制模块3就驱动断电模块11工作，停止向该用户供电。阈值的大小可以根据用户的等级来设定，一般该阈值就小于0。但对于较特殊的用户，例如医院等，可以将这些用户设置成最高等级，无论什么情况都不能对这些用户断电。
另外，如果控制模块3检测到预付款表10中的余额大于断电阈值后，则就驱动断电模块11停止工作，恢复向该用户供电。
为了能让用户知道预付费金额即将用完，如图3所示，还包括一个警示模块12。该模块通过声或光或者两者结合的方式向用户报警。当控制模块3检测到预付费表10中的金额低于一阈值时(为了与上述的断电阈值相区分将该阈值称为警示阈值)，警示模块12就向用户报警，提醒用户应及时增加预付款。
如图3所示，在图3所示的实施例中还增加了异常工作模块13和断电保护模块14。
由于本实用新型提供的无线寻呼多功能电度表采用寻呼方式，为了防止用户恶意屏蔽电度表，使电度表不能正常工作，本实用新型的无线寻呼多功能电度表可以增加一个异常工作模块。该模块的工作原理是，寻呼台每隔一段时间向每个无线寻呼多功能电度表进行广播测试指令，异常工作模块13不断地检测控制模块3是否有一段时间连续未收到该广播测试指令，如果收到，则表示无线寻呼多功能电度表工作正常；如果没有收到，则表示要么该无线寻呼多功能电度表的工作位置在寻呼台发射的覆盖区外，要么该无线寻呼多功能电度表被恶意屏蔽。此时，异常工作模块13先通过警示模块12告警。如果这种状况持续未变，则驱动断电模块11工作，断开供电回路。
对于无线寻呼多功能电度表中的各个模块的工作用电，可以将市电经变压整流后使用。但也不能完全避免市电停电的情况发生。为了应付停电，在无线寻呼多功能电度表中可以设置备用电源。另一方面，也可以增加一个断电保护模块14。当控制模块3检测到市电停电时，就将计费模块8、复费率表4、预付费表10等中的一些数据存储到断电保护模块14中，以便电力恢复时，恢复这些数据。控制模块3也可以定期地将这些数据保存到断电保护模块14中。断电保护模块14一般采用EEPROM等非易失性存储器。
同样，在图1所示的例子中，也可以增加这种断电保护模块14，用于存储计费模块8和复费率表4中的数据。
前面描述的几个实施例都是单向的例子，即寻呼台向无线寻呼多功能电度表发送信号指令。图4的实施例则示出了一个双向的例子，如图4所示，其是在图1所述的无线寻呼多功能电度表的基础上增加了如下的模块编码模块16，用于对控制模块3传送来的指令进行编码；发射模块15，用于将编码模块16输出的信号放大后向外发射；响应模块17，当控制模块3接收到指令后，控制该响应模块17产生一个响应指令，并通过控制模块3传送给编码模块16；数据传送模块18，用于把电度表中的数据传送给编码模块。电度表中的数据可以包括计量模块7中各计量表的计量数据(图1)、计费模块8的计费数据(图1)、预付费表10中的金额数据(图2)等。
虽然，这些模块在本实施例中增加到图1所示的例子中，当然，也可以增加到图2、图3的例子中，其方法相似，在此就不再赘述。
图5至图12是一个采用POCSAG寻呼方式的单相多功能电度表的电路图。其工作频率为143.925MHz，波特率为1200b/s。如果要采用双向寻呼方式，其编码及发射模块电路可采用FLEX高速寻呼技术。
图5所示的是接收模块电路，采用TA31142FM(日本TOSHIBA公司)的接收芯片，由RE，FSK引脚引出，与译码模块电路的相应端连接。
图6所示的是译码模块电路，采用PCF5001的POCSAG译码芯片(荷兰PHILIPS公司)。通过DO，DS，OR三个输出端与控制模块电路相应端连接。其中DO，DS两端将译码后的数据以IIC方式传送至控制模块。OR为越界信号端，一旦该表位于寻呼区外或寻呼信号被恶意屏蔽，则将电平信号送至控制模块，从而可驱动报警模块报警。
图7所示的是控制模块电路。采用P87LPC764的芯片(荷兰PHILIPS公司)。通过对该MCU编程，可将复费率模块，预付费模块，计量模块，计费模块，时钟校对模块等以程序形式存放在该芯片中，用于控制整个电度表的运行。
图8所示的是信号采样电路和断电模块电路，采样电路将电量转换为脉冲信号，传输至控制模块用于计量。
图9所示的是断电模块电路，接入市电供电回路，由控制模块控制其工作，实现电路的开闭。
图10所示的是断电保护模块电路，采用的是AT2401芯片，一但断电后，控制模块可将电表表号，常数，费率等需要保护的数据写入EEPROM加以保存。
图11所示的是时钟电路，采用RS5C372A的时钟芯片，其中三个输出端SDA，SCL，INTRK接至控制模块的相应端。在这里，我们采用的备用电源是日本TOKIN公司提供的容量为0.22F的超级电容。它在断电情况下，可为该时钟提供电源一周左右。
图12所示的是显示器电路，采用PCF8566液晶驱动芯片(荷兰PHILIPS公司)，通过SDA，SCL与控制模块相连。控制模块通过SDA，SCL两端以标准IIC方式将要显示的数据传送至PCF8566液晶驱动芯片，显示数据。
权利要求1.一种无线寻呼式多功能电度表，包含有计量表，电源电路，其特征在于还设置有接收模块(1)、译码模块(2)、控制模块(3)、复费率表(4)、时钟(5)、计量模块(7)、计费模块(8)、显示器(9)；所述的译码模块(2)与所述接收模块(1)相连；所述的控制模块(3)与所述译码模块(2)相连；所述的复费率表(4)、时钟(5)、计量模块(7)与所述控制模块(3)相连；所述的计费模块(8)与所述复费率表(4)和所述计量模块(7)相连；所述显示器(9)与所述计费模块(8)、时钟(5)相连。
2.如权利要求1所述的无线寻呼式多功能电度表，其特征在于还包括时钟校对模块(6)，时钟校对模块(6)与所述控制模块(3)和所述时钟(5)相连。
3.如权利要求1所述的无线寻呼式多功能电度表，其特征在于还包括有预付费表(10)，该预付费表(10)与所述控制模块(3)相连；断电模块(11)与所述控制模块(3)以及供电回路相连。
4.如权利要求1或3所述的无线寻呼式多功能电度表，其特征在于还包括有警示模块(12)。
5.如权利要求1或3所述的无线寻呼式多功能电度表，其特征在于还可以包括有异常工作模块。
6.如权利要求1或2或3所述的无线寻呼式多功能电度表，其特征在于还包括有断电保护模块(14)。
7.如权利要求1或2或3所述的无线寻呼式多功能电度表，其特征在于还包括有备用电源。
8.如权利要求1或2或3所述的无线寻呼式多功能电度表，其特征在于还包括有编码模块(16)，与所述控制模块(3)相连；发射模块(15)，与所述编码模块(16)相连；响应模块(17)，与所述控制模块(3)相连。
9.如权利要求8所述的无线寻呼式多功能电度表，其特征在于，还包括数据传送模块(18)，与所述控制模块(3)相连。
专利摘要一种无线寻呼式多功能电度表,其中包括有:接收模块、译码模块、控制模块、接收各种指令,控制各模块工作;复费率表,存储复费率数据;当控制模块收到设置或修改复费率数据指令时,将复费率数据写入复费率表中;计量模块,计量表对应一种费率;计费模块,根据计量模块中各计量表的用电量以及复费率表中各时段的费率计算用户金额。还可以包括预付费表和断电模块。本实用新型可有效解决复费率电度表存在的修改费率困难和拖欠电费等问题。
文档编号G01R31/28GK2431569SQ0025465
公开日2001年5月23日 申请日期2000年9月22日 优先权日2000年9月22日
发明者杨强 申请人:上海汉唐科技有限公司