本实用新型涉及电力系统
技术领域：
，特别涉及一种多用户智能电表。
背景技术：
：多用户智能电表是以MCU为核心、以大规模电量采集模块而构成的一种电量数据采集仪表，具有多用户电量采集、数据远程传输、用户供电控制、复费率电量计量等先进功能，体积小，功能强，深受集中供电场所如高校学生宿舍、智能化小区等用户欢迎。为提高仪表使用的灵活性，存在一些可编程的参数，如仪表编号、计量户数、通讯速率、电表脉冲常数、复费率时段时间值、各户供电状态等，以及其计量的数据，即各用户的用电量。这些数据一旦受到干扰遭到破坏，不仅仪表不能正常工作，还将给用户造成经济损失，引发经济纠纷，因此必须保证数据的可靠性、安全性、非易失性。如何保护这些要求非易失性存储的关键数据不被破坏，确保数据的安全，对于多用户智能电表设计具有非常重要的意义。技术实现要素：本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种多用户智能电表。为了实现上述目的，本实用新型的实施例提供一种多用户智能电表，包括：电能计量集成电路、光电耦合电路、开关量输入接口、微处理器、看门狗芯片和存储器，其中，所述电能计量集成电路的输入端与多个用电设备相连，所述电能计量集成电路的输出端与所述光电耦合电路的输入端相连，所述光电耦合电路的输出端与所述开关量输入接口的输入端相连，所述开关量输入接口的输出端与所述微处理器的输入端相连，所述微处理器的输出端分别与所述看门狗芯片和存储器相连，其中，所述看门狗芯片内置有独立的存储器，与外部的所述存储器形成两种独立存储区域。进一步，所述微处理器采用MCU控制芯片。进一步，还包括：显示模块，所述显示模块与所述微处理器的输出端相连。进一步，还包括：远程通信接口，所述远程通信接口与所述微处理器的输出端相连。进一步，所述远程通信接口包括RS485接口和CAN接口。进一步，所述看门狗芯片采用型号X5045芯片，其中，所述X5045芯片内带有SPI接口的512字节的非易失存储器。进一步，所述存储器采用型号为24C16的EEPROM芯片。根据本实用新型实施例的多用户智能电表，将各用户的用电量，通过大规模电能计量集成电路将其转化为与电量成正比的脉冲量，经光电耦合电路后，由开关量输入接口被CPU采入内存中，CPU根据采集的脉冲量，对各用户的用电量进行累加，将其复制多份分别存入非易失存储器中(至少存入两个存储元件)，并由显示电路轮流显示出各户的用量。通过远程通信接口电路实现测量数据的远程传输。为了保证数据安全，进行了软硬件的优化。本实用新型采用集成看门狗芯片，实现硬件功能是否正常监控；采用多重存储媒体，即同一个数据存放于多个存储系统之中，防止单独存储导致信息的丢失；选择非易失存储器，保证传输的速度与质量；设计恰当的接口电路，防止外来信号的干扰。本实用新型具有多用户电量采集、数据远程传输、用户供电控制、复费率电量计量等功能，体积小、功能强、深受集中供电场所的欢迎提高数据存储的安全性。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。附图说明本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本实用新型实施例的多用户智能电表的结构图；图2为根据本实用新型实施例的多用户智能电表的工作流程图；图3为根据本实用新型实施例的存储器的电路图；图4为根据本实用新型实施例的看门狗芯片的电路图。具体实施方式下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。本实用新型提出一种多用户智能电表，主要应用于电力系统领域，具有数据存储的可靠性及安全性。如图1所示，本实用新型实施例的多用户智能电表，包括：电能计量集成电路1、光电耦合电路2、开关量输入接口3、微处理器4、看门狗芯片5和存储器6。具体地，电能计量集成电路1的输入端与多个用电设备相连，电能计量集成电路1的输出端与光电耦合电路2的输入端相连，光电耦合电路2的输出端与开关量输入接口3的输入端相连，开关量输入接口3的输出端与微处理器4的输入端相连，微处理器4的输出端分别与看门狗芯片5和存储器6相连，其中，看门狗芯片5内置有独立的存储器6，与外部的存储器6形成两种独立存储区域。在本实用新型的一个实施例中，微处理器4采用MCU控制芯片。如图4所示，看门狗芯片5采用型号X5045芯片，其中，X5045芯片内带有SPI接口的512字节的非易失存储器。表1示出了X5045芯片的地址分配表。地址分配含义地址分配含义00H～7FHData1150H～15FHData980H～BFHData2160H～16FHData10C0H～CFHData3170H～1AFHData11D0H～DFHData41B0H～1BFHData12E0H～EFHData51C0H～1CFHData13F0H～FFHData61D0H～1DFHData14100H～13FHData71E0H～1FFHData15140H～14FHData8表1本实用新型采用采用集成看门狗芯片5X5045，将其复位输出端直接与系统各芯片的复位端相连，在上电、掉电、电源跌落过程中，实现可靠复位，在出现问题时及时实现自动复位，减少数据被改写的可能性。如图3所示，存储器6采用型号为24C16的EEPROM芯片。本实用新型采用多重存储媒体对于非易失数据存储，设计时采用了二重媒体存储技术，一是采用X5045内带有SPI接口的512字节的非易失存储器；二是外扩了一种非易失存储器24C16。将同一组数据存放到两种存储器中，可大大减少抗扰破坏的概率。正常运行时，为提高数据读写速度，其运算都安排在CPU内部进行。本实用新型选择正确的非易失存储器：多用户电表中的数据，如用户用电量，按每户4字节计算(显示范围为:0.00～999999.99)，对16户电表(适用于一梯两户、7层居民住宅、一户一表、一路公用照明、一路备用)，所需存储容量仅为64字节，因为总的存储容量并不多，所以以选串行接口存储器为宜；另外，系统对用户电量的读写不是很频繁，读写速度不要求很快，加以数据可靠性要求很高，系统中选择了X5045多功能芯片和I2C总线接口的E2PROM24C16。(4)正确设计接口电路：数据被改写的原因是随机干扰信号满足了芯片写时序的要求，执行了非法的写操作。对于24C16芯片，要改写其内部的数据，除了写入数据时满足一定的时序外，芯片本身具有写保护引脚，其高电平有效时方可对其进行写操作。该写保护引脚一般不应直接接到电源上，应将其接到CPU的某一可编程引脚，由CPU来控制该引脚的电平信号，以防止外来的干扰。本实用新型采用上述双非易失存储芯片、硬件写保护接口电路设计、数据备份表决、数据校验、密码写保护、数据回读校验等软、硬件措施的方案，具有数据存储的可靠性及安全性，可以安全存储多用户智能电表中的数据。通过硬件定时自检，多重存储防止数据的丢失以及采用适宜的存储器与接口方式，保证数据的安全存储。此外，本实用新型实施例的多用户智能电表，还包括：显示模块，显示模块与微处理器4的输出端相连。进一步，本实用新型实施例的多用户智能电表，还包括：远程通信接口8，远程通信接口8与微处理器4的输出端相连。在本实用新型的一个实施例中，远程通信接口8包括RS485接口和CAN接口。本实用新型多用户智能电表工作原理如下:各用户的用电量，通过大规模电能计量集成电路1(如BL0933、ADE7755等)将其转化为与电量成正比的脉冲量，经光电耦合电路2后，由开关量输入接口3被CPU采入内存中，CPU根据采集的脉冲量，对各用户的用电量进行累加，将其存入非易失存储器中，并由显示电路7轮流显示出各户的用电量。通过远程通信接口8电路(如RS485、CAN总线)实现测量数据的远程传输。图2为根据本实用新型实施例的多用户智能电表的工作流程图。步骤1：数据备份检验在系统设计中，采用两种方法实现数据备份操作:1)硬件设计中选用了X5045和24C16两种独立的存储器，实现存储体的备份；2)在同一存储体中，对同一批数据存于不同的存储区域中，一般采用重备份方案，这样，同一时刻数据在两种存储器中有6个备份。采用不同的存储器，并同时对采集数据进行多个备份，可以大大提高数据的抗干扰性能。步骤2：备份数据的表决存于存储器中的6份数据，CPU定期对其进行数据有效性检验，以观察是否受到干扰。一般通过表决的方式，认为其中有3份以上的数据相同，便认为相同的数据为有效数据，同时用其覆盖掉不相同的数据备份，以保证数据的有效性和完整性。步骤3：数据校验一般情况下，通过备份数据表决可解决大部分的数据受扰问题，但在有些情况下，也会出现数据表决失败的情况。为此，还需对每一块备份数据进行校验，并将校验值存于校验数据区域中。对备份数据表决失败的情况，再对每一块备份数据进行校验，比较其校验值是否和原来的一致，若一致，则认为该备份数据有效，若不一致，则认为该备份数据已遭到破坏。校验算法可采用和校验、CRC校验等。对校验数据值亦可采用备份存储的方法，以进一步提高数据存放的可靠性。步骤4：写方式控制检验有写数据的要求时，便存在数据被破坏的可能。为防止误写数据，设置写请求口令变量，当要执行一个写流程时，需先设置一个写请求口令变量，才可以调用写数据。而在写数据中，只有写请求口令变量值与该流程的标志值相同，方可进行写操作，写完成后将自动复位写请求口令变量。对不正确的写请求口令变量值，将对其不予理会并将其复位。步骤5：回读写数据校验对写入串行E2PROM中的数据，为防止在写数据过程中受到干扰造成误写，写完成后，再将刚写入的数据读出来，与要写的数据相比较，看两者是否一致，如一致，则说明数据已正确写入存储器中，如不一致，则启动重写操作，直到数据写入正确为准。步骤6：剩余写入次数检验串行E2PROM每个单元都有写入次数限制，要保证在仪表的使用期限内写入次数不超过厂家推荐的值，保证数据可靠性。仪表预计最大计量数据为999999.99kWh，将用户计量电能值分成两部分进行存储，一部分为整数电量部分，最大数据为999999，可满足写入次数限制；一部分为0.1kWh存储单元，如写入次数被限制在10万次，则每计量10000kWh，则需要更换存储单元，根据整数电量满10000kWh时，便更换存储单元。对0.01kW计量，只有系统掉电时将其存入E2PROM中，正常运行时存储在单片机内部RAM中。根据本实用新型实施例的多用户智能电表，将各用户的用电量，通过大规模电能计量集成电路将其转化为与电量成正比的脉冲量，经光电耦合电路后，由开关量输入接口被CPU采入内存中，CPU根据采集的脉冲量，对各用户的用电量进行累加，将其复制多份分别存入非易失存储器中(至少存入两个存储元件)，并由显示电路轮流显示出各户的用量。通过远程通信接口电路实现测量数据的远程传输。为了保证数据安全，进行了软硬件的优化。本实用新型采用集成看门狗芯片，实现硬件功能是否正常监控；采用多重存储媒体，即同一个数据存放于多个存储系统之中，防止单独存储导致信息的丢失；选择非易失存储器，保证传输的速度与质量；设计恰当的接口电路，防止外来信号的干扰。本实用新型具有多用户电量采集、数据远程传输、用户供电控制、复费率电量计量等功能，体积小、功能强、深受集中供电场所的欢迎提高数据存储的安全性。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。当前第1页1 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