一种智能电表的制作方法

本实用新型涉及电量计量技术领域，具体涉及一种智能电表。

背景技术：

通常，电表通常具有来自主电力线的一个或多个有源线路，一个或多个中性线和前往某一家庭住宅或工业处所的一条或多条负载线路，尤其是工业电表通常拥有多条来自工业环境中的线路，在实际使用过程中，故障可能发生在任何线路、仪表内部。

在实际使用过程中，电网波动、电磁干扰、谐波、高电压、雷击、静电放电、温湿度超标、高频电磁场及电快速瞬变脉冲群等均容易造成线路上电压剧增、温度升高，导致电容损坏和稳压芯片被击穿等故障，现有智能电表一般涉及的主要功能包括：电能计量、电能计费、数据存储、事件记录、通信、信号输出、显示、测量、防窃电和电费控制等多种功能，一般不具备故障监测与保护的功能。

专利US 2017/0131117 A1通过在电能表中设置温度报警器对电能表内的温度进行监测，并通过电能表内的温度变化对电能表的故障情况进行监测。该申请仅依靠电能表中温度变化对故障进行判断，由于温度受外界环境因素影响大，使得监测装置误报率高，监测精度低，且由于对于电能表的现场监测方式过程繁琐，当电能表出现故障时，电能表得不到快速维修，并且工作人员的工作量较大。

为了解决以上问题，特此提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型的目的，在于提供一种故障监测精度高、维护方便快捷的具有故障监测与保护功能的智能电表。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种智能电表，所述智能电表包括显示屏、处理器和报警装置，所述处理器通过主断路器与电源线路连接，所述处理器通过负载断路器与负载线路连接，所述处理器包括主控芯片、电压采样模块、电流采样模块、电压和电流信号放大模块、内部电源、通讯模块和数据处理模块，所述电压采样模块被配置为采集电压信号，所述电流采样模块被配置为采集电流信号，所述电压和电流信号放大模块被配置为对电压采样模块和电流采样模块采集到的电压信号和电流信号进行放大，所述内部电源被配置为向处理器供电，所述通讯模块能够将经电压和电流信号放大模块放大后的放大电压值和放大电流值传输给外部服务器，所述数据处理模块被配置为将接收到的放大电压值和放大电流值与智能电表内预设的阀值进行分析与比较，所述主控芯片被配置为根据数据处理模块的分析结果判断是否断开主断路器和负载断路器，所述主控芯片能够根据数据处理模块的分析结果判断所述报警装置是否需要发出报警信号。

优选的，所述电压和电流信号放大模块包括可编程增益放大器、多路复用器、模数转换器、放大倍数控制单元、输出控制信号发送单元和解复用器，所述放大倍数控制单元被配置为向所述可编程增益放大器发送放大倍数控制信号，指示对电压信号或电流信号的放大倍数；所述可编程增益放大器被配置为根据接收的放大倍数控制信号中指示的放大倍数，放大电压信号或电流信号；所述输出控制信号发送单元被配置为发送输出控制信号给多路复用器，所述多路复用器被配置为根据接收的控制信号将相应的输入信号输出给可编程增益放大器，所述模数转换器被配置为将经过可编程增益放大器放大的电、信号转换成数字信号，所述解复用器被配置为将模数转换器输出的数字信号解复用为与多路复用器输入的信号相对应的数字信号。

优选的，所述输出控制信号发送单元所发送的输出控制信号包括第一类型输出控制信号和第二类型输出控制信号，所述第一类型输出控制信号为电压信号输出控制信号，所述第二类型输出控制信号为电流信号输出控制信号。

优选的，所述多路复用器，用于根据接收的第一类型输出控制信号，选择输入的电压信号输出给所述可编程增益放大器，或根据接收的第二类型输出控制信号，选择输入的电流信号输出给所述可编程增益放大器。

优选的，所述输出控制信号发送单元为分频器，用于将所述模数转换器的时钟信号进行整数分频，生成所述第一类型输出控制信号或所述第二类型输出控制信号。

优选的，所述放大倍数控制单元，根据接收的所述第一类型输出控制信号或所述第二类型输出控制信号生成所述放大倍数控制信号。

优选的，所述智能电表内预设的阀值包括放大电压阀值和放大电流阀值。

优选的，所述通讯模块包括CCD高清摄像头，去雾霾处理设备和图像处理器，所述CCD高清摄像头能够对发出故障报警的智能电表进行拍摄并输出图像，所述去雾霾处理设备位于所述CCD高清摄像头和所述图像处理器之间，所述去雾霾处理设备能够对CCD高清摄像头输出的图像进行去雾处理，所述通讯模块能够将经去雾处理后的图像传输至外部服务器。

优选的，所述智能电表还能够与第二电能表进行相互通信，所述第二电能表与所述智能电表位置相邻近，且通过同一主供电线路进行供电，所述第二电能表具有与所述智能电表相同的功能设置，所述第二电能表能够通过获取所述智能电表的运行参数以判断所述智能电表是否故障。

本申请所述智能电表的各模块均为现有技术，本申请只是将这些模块进行创造性的连接，以形成新的结构与功能，并解决现有技术中存在的特定问题。有益技术效果：

本实用新型提供的一种智能电表，具有故障远程自动监测与保护功能，通过使用经放大的电压和电流信号的变化量对故障情况进行判断，故障监测精度高、误报率低，同时，通过通讯模块对故障信息进行初步收集与传递，简化了电能表现场检测过程，在电能表出现故障时，实现方便、快捷的维护。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种智能电表的结构示意图，

图2为本实用新型一种智能电表的电压和电流信号放大模块结构示意图，

图3为本实用新型一种智能电表的数据处理模块的数据处理流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-3所示，本实用新型公开了一种智能电表，所述智能电表包括显示屏、处理器和报警装置，所述处理器通过主断路器与电源线路连接，所述处理器通过负载断路器与负载线路连接，所述处理器包括主控芯片、电压采样模块、电流采样模块、电压和电流信号放大模块、内部电源、通讯模块和数据处理模块，所述电压采样模块被配置为采集电压信号，所述电流采样模块被配置为采集电流信号，所述电压和电流信号放大模块被配置为对电压采样模块和电流采样模块采集到的电压信号和电流信号进行放大，所述内部电源被配置为向处理器供电，所述通讯模块能够将经电压和电流信号放大模块放大后的放大电压值和放大电流值传输给外部服务器，所述数据处理模块被配置为将接收到的放大电压值和放大电流值与智能电表内预设的阀值进行分析与比较，所述主控芯片被配置为根据数据处理模块的分析结果判断是否断开主断路器和负载断路器，所述主控芯片能够根据数据处理模块的分析结果判断所述报警装置是否需要发出报警信号。

本实用新型的工作原理如下：通过内部电源供电，所述智能电表被接通，智能电表通过电压采样模块、电流采样模块采集电压和电流信号，所述电压和电流信号通过电压和电流信号放大模块进行放大后得到放大电压值和放大电流值，放大电压值和放大电流值通过主控芯片传输至数据处理模块，数据处理模块将接收到的放大电压值和放大电流值与智能电表内预设的阀值进行分析与比较，以对电能表的故障情况进行判定，并将判定结果传送给主控芯片，若判断为电能表产生故障，则所述主控芯片通过报警装置发出报警信号。另外，所述电能表还可以通过通讯模块将放大电压值和放大电流值传送给外部服务器，以实现电能表故障的远程监测与保护。

进一步，如图2所示，所述电压和电流信号放大模块包括可编程增益放大器、多路复用器、模数转换器、放大倍数控制单元、输出控制信号发送单元和解复用器，所述放大倍数控制单元被配置为向所述可编程增益放大器发送放大倍数控制信号，指示对电压信号或电流信号的放大倍数；所述可编程增益放大器被配置为根据接收的放大倍数控制信号中指示的放大倍数，放大电压信号或电流信号；所述输出控制信号发送单元被配置为发送输出控制信号给多路复用器，所述多路复用器被配置为根据接收的控制信号将相应的输入信号输出给可编程增益放大器，所述模数转换器被配置为将经过可编程增益放大器放大的电、信号转换成数字信号，所述解复用器被配置为将模数转换器输出的数字信号解复用为与多路复用器输入的信号相对应的数字信号。所述电压和电流信号放大模块的设置，一方面可以大大提高电能表的故障监测精度和准确度，另一方面，所述电压和电流信号放大模块可对电压信号和电流信号进行不同的增益控制，使得电压和电流信号可以获得不同的放大倍数，实现对电压信号和电流信号不同精度的控制，可大幅扩大电能表所能监测到的电压和电流的范围。

进一步的，所述输出控制信号发送单元所发送的输出控制信号包括第一类型输出控制信号和第二类型输出控制信号，所述第一类型输出控制信号为电压信号输出控制信号，所述第二类型输出控制信号为电流信号输出控制信号。

进一步的，所述多路复用器，用于根据接收的第一类型输出控制信号，选择输入的电压信号输出给所述可编程增益放大器，或根据接收的第二类型输出控制信号，选择输入的电流信号输出给所述可编程增益放大器。

更进一步的，所述输出控制信号发送单元为分频器，用于将所述模数转换器的时钟信号进行整数分频，生成所述第一类型输出控制信号或所述第二类型输出控制信号。

更进一步的，所述放大倍数控制单元，根据接收的所述第一类型输出控制信号或所述第二类型输出控制信号生成所述放大倍数控制信号。

如图3所示，进一步，所述智能电表内预设的阀值包括放大电压阀值和放大电流阀值，所述放大电压阀值为一预设值，所述放大电流阀值为一预设值。

如图3所示，优选地，所述数据处理模块能够将T时刻的电压放大值进行处理得到T时刻的放大电压变化值，所述T时刻的放大电压变化值为第一放大电压平均值和第二放大电压平均值之差，所述第一放大电压平均值为T时刻之前t1时间段内电压采样模块、电压和电流信号放大模块产生的多个压放大值的平均值；所述第二放大电压平均值为T时刻之后t1时间段内电压采样模块、电压和电流信号放大模块产生的多个压放大值的平均值，所述T时刻为任一特定时刻，所述t1为一预设值。

优选地，如图3所示，所述数据处理模块能够将T时刻的电流放大值进行处理得到T时刻的放大电流变化值，所述T时刻的放大电流变化值为第一放大电流平均值和第二放大电流平均值之差，所述第一放大电流平均值为T时刻之前t1时间段内电流采样模块、电压和电流信号放大模块产生的多个电流放大值的平均值，所述第二放大电流平均值为T时刻之后t1时间段内电流采样模块、电压和电流信号放大模块产生的多个电流放大值的平均值，所述T时刻为任一特定时刻，所述t1为一预设值。

如图3所示，进一步的，当T时刻，数据处理模块接收到电压和电流信号放大模块输出的电压放大值和电流放大值后，首先将T时刻的电压放大值进行处理得到T时刻的放大电压变化值，然后将T时刻的放大电压变化值与放大电压阀值进行比较，若T时刻的放大电压变化值不大于放大电压阀值，则数据处理模块判定为未发生故障；若T时刻的放大电压变化值大于放大电压阀值，则进一步将T时刻数据处理模块接收到的放大电流变化值与放大电流阀值进行比较，若T时刻的放大电流变化值大于放大电流阀值，则数据处理模块向主控芯片输出报警信号，若T时刻的放大电流变化值不大于放大电流阀值，则数据处理模块判定为未发生故障。本实用新型采用放大电压变化值和放大电流变化值进行故障监测，相对于简单依靠某一特定时刻或某一特定时间段内的温度或电流变化情况进行故障监测，精确度更高，误报率可大幅降低。

优选地，所述处理器可根据数据处理模块的比较结果断开主断路器或负载断路器，给电路提供保护。所述服务器能够根据故障检测报告和所述智能电表的位置信息生成故障检修派工单，并将故障检修派工单发送至距离所述智能电表路径最短的目标移动终端以提示工作人员根据故障检修派工单对所述智能电表进行维修。

所述通讯模块包括CCD高清摄像头，去雾霾处理设备和图像处理器，所述CCD高清摄像头能够对发出故障报警的智能电表进行拍摄并输出图像，所述去雾霾处理设备位于所述CCD高清摄像头和所述图像处理器之间，所述去雾霾处理设备能够对CCD高清摄像头输出的图像进行去雾处理，所述通讯模块能够将经去雾处理后的图像传输至外部服务器。多数电能表的安装位置仅依靠人工较难直接到达，采用去雾处理能够确保雾霾等恶劣的天气的图像质量，所述通讯模块通过将拍摄到的故障相关的图像传输给外部服务器，工作人员可根据图像并结合智能电表的电压、电流等数据，对所述智能电表的故障情况进行初步判断，以简化现场故障检测流程，实现故障的快速维护。

作为本实用新型的一些实施例，所述智能电表还能够与第二电能表进行相互通信，所述第二电能表与所述智能电表位置相邻近，且通过同一主供电线路进行供电，所述第二电能表具有与所述智能电表相同的功能设置，所述第二电能表能够通过获取所述智能电表的运行参数以判断所述智能电表是否故障。在所述智能电表无法正常运转时，第二电能表能够通过获取所述智能电表的运行参数以判断所述智能电表是否故障，当判断结果指示所述智能电表故障时，根据判断结果生成故障检测报告，并将故障检测报告和预存的所述智能电表的位置信息发送至服务器。

综上所述，不难得出，本实用新型提供的一种具有故障远程自动监测功能的智能电表，通过使用经放大的电压和电流信号的变化量对故障情况进行判断，故障监测精度高、误报率低，同时，通过通讯模块对故障信息进行初步收集与传递，简化了电能表现场检测过程，在电能表出现故障时，实现方便、快捷的维护。

本申请所述智能电表的各模块均为现有技术，本申请只是将这些模块进行创造性的连接，以形成新的结构与功能，并解决现有技术中存在的特定问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。