专利名称：键盘分体式多功能预付费电能表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电能表，尤其涉及一种键盘分体式多功能预付费电能表。
背景技术：
电能表从先计量再付费的传统电能表到投币式、磁卡式电能表，又发展到现在流行的IC卡电能表，经过了一系列的演变，但都存在这样那样的缺限。先计量再付费的传统电能表存在"上门抄表"的繁琐问题。而取而代之的投币式 电能表虽克服了这个麻烦，但是使用后不久就发现，有人用冰冻成冰币投入投 币箱也能启动电能表，即可免费用电，故这种表不久就被淘汰。接着磁卡式电能表兴起，但存在两个致命的弱点寿命短和易受干扰，而且易失磁。取而代 之出现了 IC卡电能表，但由于IC卡电能表具有一个向用户完全开放的插卡口 ， 插卡口容易被人为攻击，造成电能表死机、数据混乱，最终使计费系统瘫痪。同时，由于受到成本的限制，目前IC卡电表数据传输依靠物理介质IC卡，不但成本高，容易被破解、复制，而且需要随身携带，如果丢失会造成很多不便。这些缺点使得前几年安装的IC卡预付费表已经大面积出现性能、质量、安全等问题，有的已经全面瘫痪并拆除。为了克服上述电能表的一些缺陷，人们研制 开发出了一种键盘式电能表，虽然这种电能表带来了预付费电表领域里的技术 革新，但是由于这种电能表是整体式的，即计量部分和键盘充值部分安装于同 一表内，而且为了用户充值方便， 一般这种表都安装在用户屋内，容易被某些 别有用心的用户私自改装而达到偷电的目的，使电能表容易损坏，而电力公司 又难以发现，造成能源的浪费和流失。发明内容本实用新型主要解决目前的键盘式电能表必须安装于用户屋内，容易被某 些别有用心的用户私自改装而达到偷电的目的，造成能源的浪费和流失的技术问题；提供一种电能计量部分安装于用户屋外，又便于用户在屋内充值，杜绝 用户私自改装而达到偷电的目的的现象的发生，大大增强抗攻击性和抗干扰性， 延长使用寿命，节约能源，确保能源不流失的键盘分体式多功能预付费电能表。本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的本实用新型包括电能计量组件及与之相连的键盘式用户操作组件，所述的电能计量组件包括MCU微控制单元及与MCU微控制单元相连的计量单元、存贮单元、继电 器控制单元以及为整个电能计量组件提供工作电源的电源单元，MCU微控制单元 内存储有电能计量组件的工作程序，所述的电能计量组件设有通信接口单元， 所述的通信接口单元与MCU微控制单元相连，所述的键盘式用户操作组件也设 有通信接口单元，所述的电能计量组件和所述的键盘式用户操作组件通过两个 通信接口单元有线或无线相连。使用时，电能计量组件安装于用户屋外，键盘 式用户操作组件安装于用户屋内，电能计量组件的通信接口单元与键盘式用户 操作组件的通信接口单元相适配。电能计量组件的计量单元、继电器控制单元 接用户的供电入线。计量单元通过采样电压和电流信号把电能转换成脉冲信号 送MCU微控制单元处理，通过通信接口单元送键盘式用户操作组件显示。 一旦 发现用户欠费，MCU微控制单元立即输出控制信号给继电器控制单元，断开用 户的供电线路，迫使用户去购买充值。用户先向电力部门购买电量，得到充值 所需的相应的编码及金额，然后通过键盘式用户操作组件输入这串编码，此编 码是采用STS加密算法生成，包含了用户与电能表的信息，电能表对输入的编 码进行解密，获得充值金额、充值日期和充值有效期等信息。再通过通信接口单元将这些数据传送给电能计量组件，电能计量组件的MCU微控制单元作出处 理、判断，使继电器控制单元动作，恢复用户的供电线路。存贮单元包括FRAM 存储器和EEPROM存储器，对于需要频繁保存的数据(如电量和金额)保存在 FRAM中，而那些数据量大但不需要频繁写操作的数据保存在EEPROM中。作为优选，所述的键盘式用户操作组件包括MCU微控制单元及与MCU微控 制单元相连的键盘输入单元、显示单元及为整个键盘式用户操作组件提供工作 电源的电源单元，所述的通信接口单元与MCU微控制单元相连，所述的MCU微 控制单元内存储有键盘式用户操作组件的工作程序。用户可通过键盘充值，并 设置查看余额、历史用电情况等各种数据，所有数据由显示单元显示。作为优选，所述的键盘式用户操作组件的MCU微控制单元上还连接有告警 单元。为了便于收费和管理，在用户己充值的金额快用完或因未及时充值而即 将切断用户供电线路时，都需要提醒用户，这一功能通过告警单元来实现。作为优选，所述的键盘式用户操作组件的MCU微控制单元上还连接有存贮 单元。存贮单元包括FRAM存储器和EEPROM存储器，对于需要频繁保存的数 据(如电量和金额)保存在FRAM中，而那些数据量大但不需要频繁写操作的 数据保存在EEPROM中。作为优选，所述的电能计量组件中的MCU微控制单元上还连接有时钟单元。 若采用MCU微控制单元计时， 一方面需要采用计数器，占用硬件资源，另一方 面需要设置中断、查询等，同样耗费MCU微控制单元的硬件资源和软件资源， 而且容易造成计时不准确。在MCU微控制单元上外接时钟单元，有效克服了上 述问题。作为优选，所述的电能计量组件中的MCU微控制单元上还连接有光电通信 单元。当供电部门需要对电能表进行设置或维修时，通过光电通信单元连接随带的掌上电脑，就可通过掌上电脑对电能表进行基本参数设置、功能维修，也 可读取电能表中的用电信息，包括余额、充值次数等，使维护更加方便。作为优选，所述的电能计量组件中的MCU微控制单元上还连接有显示单元、 脉冲输出单元。脉冲输出单元为脉冲指示灯，会根据用电大小以不同的频率闪 烁。显示单元可显示用电量等参数，使电力部门工作人员查询时不用进入用户 屋内就可观察到数据，更便于检査、维护。作为优选，所述的电能计量组件中的MCU微控制单元上还连接有告警单元。 在用户已充值的金额快用完或因未及时充值而即将切断用户供电线路时，告警 单元会发出报警提醒用户。电能计量组件的告警单元作为备用报警，与键盘式 用户操作组件的告警单元一起起到双重报警的作用。作为优选，所述的通信接口单元采用PLC载波接收发射电路或RS485接口 电路。采用无线通信方式时，采用PLC载波接收发射电路，屋内屋外无需额外 的线路连接。采用有线通信方式时，采用RS485接口电路，屋内屋外通过一根 线相连，就能完成数据的通信，连线简洁、方便。作为优选，所述的告警单元包括发光二极管报警电路和蜂鸣器报警电路， 所述的显示单元采用液晶显示屏。发光二极管采用红色LED，设为一级报警，用 户所充金额快用完时被点亮；蜂鸣器设为二级报警，即将切断用户供电线路时 鸣叫。确保有效地提醒用户。液晶显示屏确保显示容量大、显示更清晰。本实用新型的有益效果是将电能计量组件和键盘式用户操作组件分体设 立，两者之间通过通信接口单元传输各种数据，实现电能计量组件安装于用户 屋外，杜绝用户私自改装而达到偷电的目的的现象的发生，大大增强抗攻击性 和抗干扰性，延长使用寿命，节约能源，确保能源不流失。同时又延续了整体 式键盘式电能表的优点，键盘式用户操作组件安装在用户屋内，充值无需任何物理介质，不易被破解和复制，既安全又方便，节省成本。
图1是本实用新型的一种电路连接框图。图中l.电能计量组件，2.键盘式用户操作组件，IO.MCU微控制单元，11.计 量单元，12.存贮单元，13.继电器控制单元，14.电源单元，15.通信接口单元， 16.时钟单元，17.光电通信单元，18.显示单元，19.脉冲输出单元，101.告警 单元，20.MCU微控制单元，21.键盘输入单元，22.显示单元，23.电源单元，24. 告警单元，25.通信接口单元，26.存贮单元。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的 说明。实施例1:本实施例的键盘分体式多功能预付费电能表，如图1所示，包括 电能计量组件1及与之相连的键盘式用户操作组件2，电能计量组件1安装于用户屋外，键盘式用户操作组件2安装于用户屋内。电能计量组件1以MCU微控制单元10为核心，其上连接有计量单元11、存 C:单元12、继电器控制单元13、通信接口单元15、时钟单元16、光电通信单 元17、显示单元18、脉冲输出单元19、告警单元101，还包括为整个电能计量 组件提供工作电源的电源单元14， MCU微控制单元10内存储有电能计量组件的 工作程序。键盘式用户操作组件2以MCU微控制单元20为核心，其上连接有键 盘输入单元21、显示单元22、告警单元24、通信接口单元25、存忙单元26， 还包括为整个键盘式用户操作组件提供工作电源的电源单元23， MCU微控制单 元20内存储有键盘式用户操作组件的工作程序。通信接口单元15、 25采用PLC 载波接收发射电路，两者之间通过无线信号相连并发送和接收数据。告警单元24、 101包括发光二极管报警电路和蜂鸣器报警电路，显示单元18、 22采用液 晶显不屏。工作过程电能计量组件的计量单元、继电器控制单元接用户的供电入线。 用户先向电力部门购买电量，得到充值所需的相应的编码及金额，在键盘式用 户操作组件上通过键盘输入对应的数字键后，按回车键—」，如果输入正确， 液晶屏上会出现用电费率和初次充值金额，电能计量组件通过通信接口单元也 获得这些数据，继而启动继电器控制单元开通用户供电线路，液晶屏上的继电器断开标识"^5"消失，用户可以开始用电；如果输入错误或无效，液晶屏 上会出现"REJECT"的字样，则需重新输入。用户欠费时，通过通信接口单元 发送信号给键盘式用户操作组件，启动告警单元，红色指示灯亮，内部蜂鸣器 响，液晶屏显示继电器断开标识"^5"，切断用户供电线路。销户时，用户将 得到的注销码输入电能表，按回车键，报警指示灯亮，内部蜂鸣器响，液晶屏显示继电器断开标识"6^S"，同时液晶屏上出现返回码，分三屏显示，第一、 二屏各显示8位，第三屏显示4位。用户用电过程中，电能计量组件中的脉冲输出单元的脉冲指示灯闪烁，用电 量大时，指示灯闪烁快，用电量小时，指示灯闪烁慢。供电部门检修电表时，通过电能计量组件上的光电通信单元与抄表设备(掌 上电脑)上的光电通信接头连接起来，读取电能表的数据，也可以对电能表一 些基本参数进行设置。实施例2:本实施例的键盘分体式多功能预付费电能表，通信接口单元15、 25采用RS485接口电路，电能计量组件l、键盘式用户操作组件2采用有线方 式相连，通过导线发送和接收数据。其余的同实施例l。本实用新型克服了传统的IC卡预付费电表有物理介质容易被破解、复制的缺陷，又解决了整体式键盘式电能表必须安装在用户屋内容易发生偷电现象的 问题。实现电能计量组件安装于用户屋外，杜绝用户私自改装而达到偷电的目 的的现象的发生，大大增强抗攻击性和抗干扰性，延长使用寿命，节约能源， 确保能源不流失。同时又延续了整体式键盘式电能表的优点，键盘式用户操作 组件安装在用户屋内，充值无需任何物理介质，不易被破解和复制，既安全又 方便，节省成本。
权利要求1. 一种键盘分体式多功能预付费电能表，包括电能计量组件(1)及与之相连的键盘式用户操作组件(2)，所述的电能计量组件(1)包括MCU微控制单元(10)及与MCU微控制单元(10)相连的计量单元(11)、存贮单元(12)、继电器控制单元(13)以及为整个电能计量组件提供工作电源的电源单元(14)，MCU微控制单元(10)内存储有电能计量组件的工作程序，其特征在于所述的电能计量组件(1)设有通信接口单元(15)，所述的通信接口单元(15)与MCU微控制单元(10)相连，所述的键盘式用户操作组件(2)也设有通信接口单元(25)，所述的电能计量组件(1)和所述的键盘式用户操作组件(2)通过通信接口单元(15)、通信接口单元(25)有线或无线相连。
2. 根据权利要求1所述的键盘分体式多功能预付费电能表，其特征在于所 述的键盘式用户操作组件(2)包括MCU微控制单元(20)及与MCU微控制单元(20)相连的键盘输入单元(21)、显示单元(22)及为整个键盘式用户操作组 件提供工作电源的电源单元(23)，所述的通信接口单元(25)与MCU微控制单 元(20)相连，所述的MCU微控制单元(20)内存储有键盘式用户操作组件的 工作程序。
3. 根据权利要求2所述的键盘分体式多功能预付费电能表，其特征在于所 述的MCU微控制单元(20)上还连接有告警单元(24)。
4. 根据权利要求2所述的键盘分体式多功能预付费电能表，其特征在于所 述的MCU微控制单元(20)上还连接有存贮单元(26)。
5. 根据权利要求1所述的键盘分体式多功能预付费电能表，其特征在于所 述的电能计量组件(1)中的MCU微控制单元(10)上还连接有时钟单元(16)。
6. 根据权利要求1所述的键盘分体式多功能预付费电能表，其特征在于所述的电能计量组件(1)中的MCU微控制单元(10)上还连接有光电通信单元(17)。
7. 根据权利要求1或5或6所述的键盘分体式多功能预付费电能表，其特 征在于所述的电能计量组件(1)中的MCU微控制单元(10)上还连接有显示单 元(18)、脉冲输出单元(19)。
8. 根据权利要求1或5或6所述的键盘分体式多功能预付费电能表，其特 征在于所述的电能计量组件(1)中的MCU微控制单元(10)上还连接有告警单 元(101)。
9. 根据权利要求1或2所述的键盘分体式多功能预付费电能表，其特征在 于所述的通信接口单元(15)、 (25)采用PLC载波接收发射电路或RS485接口 电路。
10. 根据权利要求1或2或3所述的键盘分体式多功能预付费电能表，其特 征在于所述的告警单元(24)包括发光二极管报警电路和蜂鸣器报警电路，所 述的显示单元(22)采用液晶显示屏。
专利摘要本实用新型涉及一种键盘分体式多功能预付费电能表，它包括通过通信接口单元有线或无线相连的电能计量组件、键盘式用户操作组件。电能计量组件以MCU微控制单元为核心，其上连接有计量单元、存贮单元、继电器控制单元、通信接口单元。键盘式用户操作组件以MCU微控制单元为核心，其上连接有键盘输入单元、显示单元、告警单元、通信接口单元、存贮单元。电能计量组件安装于用户屋外，键盘式用户操作组件安装于用户屋内。本实用新型大大增强抗攻击性和抗干扰性，有效杜绝用户私自改装而达到偷电目的的现象的发生，确保能源不流失；同时又延续了整体式键盘式电能表的优点，充值无需任何物理介质，不易被破解和复制，既安全又方便。
文档编号G07F15/06GK201084214SQ20072011210
公开日2008年7月9日 申请日期2007年7月19日 优先权日2007年7月19日
发明者叶世高, 周剑波, 周良璋, 张向程, 维 徐, 杰 闵 申请人:杭州海兴电器有限公司