本发明涉及电力抄表系统技术领域，具体为一种电能计量抄表系统。
背景技术：
智能电表广泛的在智能电网中使用，智能电表主要使用rs-485通信接口输出电表用电信息，各个电表通过双绞线与电表数据采集器连接，然后各个电表数据采集器汇集连接到集中采集器，最后通过gprs或以太网、光纤等线路传输到电力抄表数据中心。
但是，目前的智能电表的抄表系统功能相对较为简单，缺失对于抄表系统的各个组成部件的检测等功能，而且使用原有的通讯方式抄表，其抄表效率较低，与当前信息高速发展的趋势相悖。
技术实现要素：
为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本发明。
具体而言，本发明所要解决的技术问题是：提供一种电能计量抄表系统，旨在解决现有技术中智能电表的抄表系统功能相对较为简单，缺失对于抄表系统的各个组成部件的检测等功能，而且使用原有的通讯方式抄表，其抄表效率较低，与当前信息高速发展的趋势相悖的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种电能计量抄表系统，包括智能电表、zigbee采集器、集中器以及数据中心，其中：
所述智能电表，用于接收所述zigbee采集器发送的电能参数采集指令，实时采集负载线路的电能参数，将采集到的电能参数反馈给所述zigbee采集器，同时将采集到的电能参数通过处理后进行显示；
所述zigbee采集器，分别通过zigbee协议与所述智能电表、集中器无线连接，用于根据预先设置的电能采集事件定时生成电能参数采集指令，并将生成的电能参数采集指令发送给所述智能电表，同时接收所述智能电表采集到的电能参数，并将电能参数传输给所述集中器；
所述集中器，与所述数据中心连接，用于接收所述zigbee采集器发送的各个智能电表的采集到的电能参数，并将若干个智能电表的电能参数上传至数据中心；
所述数据中心，与若干个所述集中器连接，用于对若干个所述集中器采集到的电能参数进行统计汇总，形成用电信息。
作为一种改进的方案，所述智能电表包括微控制器、液晶显示屏、电能计量电路、供电电源以及电压电流互感器，所述供电电源分别与所述微控制器和电能计量电路连接，所述电能计量电路分别与所述微控制器和电压电流互感器连接，所述微控制器与所述液晶显示屏连接，其中：
所述电压电流互感器，设置在所述负载线路上，与所述电能计量电路连接，用于对所述负载线路的电压和电流参数进行采集，并将采集到的电压和电流参数传递给所述电能计量电路；
所述电能计量电路，分别与所述微控制器和供电电源连接，用于根据所述电压电流互感器采集到的电压和电流参数，计算当前预设时间段内的电能参数，并将计算得到的电能参数传输给所述微控制器；
所述微控制器，与所述液晶显示屏连接，用于对所述电能计量电路发送电能参数进行处理，通过所述zigbee协议发送给所述zigbee采集器，同时通过所述液晶显示屏进行显示；
所述供电电源分别为所述微控制器和所述电能计量电路供电。
作为一种改进的方案，所述智能电表还包括一存储器，所述存储器与所述微控制器连接，用于对所述微控制器接收到的电能参数进行存储。
作为一种改进的方案，所述供电电源与220v的所述负载线路连接；
所述供电电源包括降压电路和开关电源，所述降压电路与所述开关电源连接。
作为一种改进的方案，所述开关电源包括主控芯片u1，所述主控芯片u1设有引脚bs、引脚in、引脚sw、引脚gnd、引脚ss、引脚en、引脚comp以及引脚fb；
所述引脚in引出的线路串接二极管d1后与所述负载线路的火线连接，所述负载线路的零线依次串接二极管d4和电阻r2后与所述引脚fb连接，所述二极管d1与所述火线接入端之间的线路上设有第一电路节点，所述二极管d4与所述电阻r2之间的线路上设有第二电路节点，所述第一电路节点和第二电路节点之间的线路上串接有二极管d3；
所述二极管d1与所述引脚in之间的线路上设有第三电路节点，所述第三电路节点引出的线路串接二极管d2后与所述零线接入端连接；
所述第三电路节点与所述引脚in之间的线路上设有第四电路节点，所述第四电路节点引出的线路串接电容c1后接地，所述第四电路节点与所述电容c1之间的线路上设有第五电路节点，所述第五电路节点引出的线路与所述引脚gnd连接；
所述第二电路节点与所述电阻r2之间的线路上设有第六电路节点，所述第六电路节点引出的线路依次串接二极管d5、电容c2后与所述引脚bs连接，所述引脚bs与所述电容c2之间的线路上设有第七电路节点，所述第七电路节点引出的线路连接至所述引脚sw；
所述引脚comp引出的线路的依次串接电容c4和电阻r1后接地，所述电阻r1与所述接地端之间设有第八电路节点，所述电容c2和二极管d5之间的线路上设有第九电路节点，所述第九电路节点引出的线路串接电感l1后设有+5v端，所述电感l1与所述+5v端之间的线路上依次设有第十电路节点、第十一电路节点和第十二电路节点，所述电阻r2与所述引脚fb之间的线路设有第十三电路节点，所述第十电路节点引出的线路串接电阻r3后与所述第十三电路节点连接，所述第十一电路节点引出的线路串接电容c5后与所述第八电路节点连接，所述第十二电路节点引出的线路串接电容c6后与所述第八电路节点连接；
所述引脚ss引出的线路串接电容c3后接地。
作为一种改进的方案，所述主控芯片的型号为mp1430dn。
作为一种改进的方案，所述降压电路包括串接在所述负载线路火线上的电阻r5和二极管d6，所述电阻r5靠近所述火线接入端；
所述电阻r5与所述二极管d6之间的线路上设有第十四电路节点，所述第十四电路节点引出的线路串接二极管d7后连接至所述负载线路零线输出端；
所述降压电路还包括串接在所述负载线路零线上的二极管d9；
所述零线接入端与所述二极管d6之间的线路上设有第十五电路节点，所述第十五电路节点引出的线路串接二极管d8后连接至所述负载线路火线输出端；
所述二极管d6与所述火线输出端之间的线路上依次设有第十六电路节点和第十七电路节点，所述二极管d7与所述零线输出端之间的线路上依次设有第十八电路节点和第十九电路节点，所述第十六电路节点与所述第十八电路节点之间的线路上串接二极管d10，所述第十七电路节点与所述第十九电路节点之间的线路上串接电容c22。
作为一种改进的方案，所述负载线路的火线上还设有与所述电阻r5并联连接的电容c7。
在本发明实施例中，电能计量抄表系统包括智能电表、zigbee采集器、集中器以及数据中心，智能电表用于接收zigbee采集器发送的电能参数采集指令，实时采集负载线路的电能参数，将采集到的电能参数反馈给所述zigbee采集器，同时将采集到的电能参数通过处理后进行显示；zigbee采集器，分别通过zigbee协议与所述智能电表、集中器无线连接，用于根据预先设置的电能采集事件定时生成电能参数采集指令，并将生成的电能参数采集指令发送给所述智能电表，同时接收所述智能电表采集到的电能参数，并将电能参数传输给所述集中器；集中器，与所述数据中心连接，用于接收所述zigbee采集器发送的各个智能电表的采集到的电能参数，并将若干个智能电表的电能参数上传至数据中心；所述数据中心用于对若干个所述集中器采集到的电能参数进行统计汇总，形成用电信息，从而实现对远程自动抄表和对抄表系统各个部件的监控，抄表速度快，减少人为参与，提高抄表效率和用电参数的准确性，也进一步地提升抄表系统的使用寿命。
附图说明
图1是本发明提供的电能计量抄表系统的结构框图；
图2是本发明提供的智能电表的结构示意图；
图3是本发明提供的开关电源的电路示意图；
图4是本发明提供的降压电路的电路示意图；
其中，1-智能电表，2-zigbee采集器，3-集中器，4-数据中心，5-微控制器，6-液晶显示屏，7-电能计量电路，8-供电电源，9-电压电流互感器，10-存储器，11-第一电路节点，12-第二电路节点，13-第三电路节点，14-第四电路节点，15-第五电路节点，16-第六电路节点，17-第七电路节点，18-第八电路节点，19-第九电路节点，20-第十电路节点，21-第十一电路节点，22-第十二电路节点，23-第十三电路节点，24-第十四电路节点，25-第十五电路节点，26-第十六电路节点，27-第十七电路节点，28-第十八电路节点，29-第十九电路节点。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明进一步说明。但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。
图1示出了本发明提供的电能计量抄表系统的结构框图，为了便于说明，图中仅给出了与本发明实施例相关的部分。
电能计量抄表系统包括智能电表1、zigbee采集器2、集中器3以及数据中心4，其中：
智能电表1，用于接收所述zigbee采集器2发送的电能参数采集指令，实时采集负载线路的电能参数，将采集到的电能参数反馈给所述zigbee采集器2，同时将采集到的电能参数通过处理后进行显示，其中，该智能电表1作为无线抄表系统的终端节点，将采集到的用户电能数据和电量信息传输到zigbee采集器2中，同时将该用户的用电量和当前的系统时间显示在液晶显示屏6上，其主要的功能为：(1)定时发送用户的电能数据给采集器2；(2)判断自己是否与网络失去联系，如果不在网络中，定时重新连接网络；(3)接收集中器3发送来的指令并根据指令做相应动作；
zigbee采集器2，分别通过zigbee协议与所述智能电表1、集中器3无线连接，用于根据预先设置的电能采集事件定时生成电能参数采集指令，并将生成的电能参数采集指令发送给所述智能电表1，同时接收所述智能电表1采集到的电能参数，并将电能参数传输给所述集中器3；
集中器3，与所述数据中心4连接，用于接收所述zigbee采集器2发送的各个智能电表1的采集到的电能参数，并将若干个智能电表1的电能参数上传至数据中心4；
所述数据中心4，与若干个所述集中器3连接，用于对若干个所述集中器3采集到的电能参数进行统计汇总，形成用电信息；
其中，如图1所示，一个zigbee采集器2对应若干个智能电表1，一个集中器3对应若干个zigbee采集器2，数据中心4对应若干个集中器3，当然也可以采用环状的系统结构，在此不再赘述。
在该实施例中，智能电表1作为无线抄表系统的终端节点，将采集到的用户电能数据和电量信息传输到zigbee采集器2中，同时将该用户的用电量和当前的系统时间显示在显示器上。zigbee采集器2根据系统设置的事件定期采集电能表里的数据，通过zigbee网络传至集中器3，数据可长期保存在采集器2中。集中器3在智能表组成的抄表系统中相当于一个协调器，该节点的功能是获得zigbee网络中所有的智能表的电量信息并将信息传送到小区的数据管理中心，数据也可以在集中器3中长期保存。
在本发明实施例中，数据管理中心可按设定的抄表时间间隔或抄表周期自动超收集中器3中的个用户电能表的累计电能量机器其它信息，并具有实时随时读取用户电能信息以及按照地址选抄用户电能的功能；数据中心4还可以发布各种命令，读取终端节点的信息，如操作信息、终端报警信息等；数据中心4把接受到的上传的数据存入数据库后，通过网站或者无线系统发布到网上。工作人员可以通过以太网进行数据查询，查询到电表上的各种数据信息、历史数据、曲线图等等。智能电表1也可以主动上传报警信息。
在本发明实施例中，如图2所示，智能电表1包括微控制器5、液晶显示屏6、电能计量电路7、供电电源8以及电压电流互感器9，所述供电电源8分别与所述微控制器5和电能计量电路7连接，所述电能计量电路7分别与所述微控制器5和电压电流互感器9连接，所述微控制器5与所述液晶显示屏6连接，其中：
所述电压电流互感器9，设置在所述负载线路上，与所述电能计量电路7连接，用于对所述负载线路的电压和电流参数进行采集，并将采集到的电压和电流参数传递给所述电能计量电路7；
所述电能计量电路7，分别与所述微控制器5和供电电源8连接，用于根据所述电压电流互感器9采集到的电压和电流参数，计算当前预设时间段内的电能参数，并将计算得到的电能参数传输给所述微控制器5；
所述微控制器5，与所述液晶显示屏6连接，用于对所述电能计量电路7发送电能参数进行处理，通过所述zigbee协议发送给所述zigbee采集器2，同时通过所述液晶显示屏6进行显示；
所述供电电源8分别为所述微控制器5和所述电能计量电路7供电。
在该实施例中，智能电表1还包括一存储器10，所述存储器10与所述微控制器5连接，用于对所述微控制器5接收到的电能参数进行存储。
供电电源8与220v的所述负载线路连接；
所述供电电源8包括降压电路和开关电源，所述降压电路与所述开关电源连接；
在该实施例中，如图3所示，所述开关电源包括主控芯片u1，所述主控芯片u1设有引脚bs、引脚in、引脚sw、引脚gnd、引脚ss、引脚en、引脚comp以及引脚fb；
所述引脚in引出的线路串接二极管d1后与所述负载线路的火线连接，所述负载线路的零线依次串接二极管d4和电阻r2后与所述引脚fb连接，所述二极管d1与所述火线接入端之间的线路上设有第一电路节点11，所述二极管d4与所述电阻r2之间的线路上设有第二电路节点12，所述第一电路节点11和第二电路节点12之间的线路上串接有二极管d3；
所述二极管d1与所述引脚in之间的线路上设有第三电路节点13，所述第三电路节点13引出的线路串接二极管d2后与所述零线接入端连接；
所述第三电路节点13与所述引脚in之间的线路上设有第四电路节点14，所述第四电路节点14引出的线路串接电容c1后接地，所述第四电路节点14与所述电容c1之间的线路上设有第五电路节点15，所述第五电路节点15引出的线路与所述引脚gnd连接；
所述第二电路节点12与所述电阻r2之间的线路上设有第六电路节点16，所述第六电路节点16引出的线路依次串接二极管d5、电容c2后与所述引脚bs连接，所述引脚bs与所述电容c2之间的线路上设有第七电路节点17，所述第七电路节点17引出的线路连接至所述引脚sw；
所述引脚comp引出的线路的依次串接电容c4和电阻r1后接地，所述电阻r1与所述接地端之间设有第八电路节点18，所述电容c2和二极管d5之间的线路上设有第九电路节点19，所述第九电路节点19引出的线路串接电感l1后设有+5v端，所述电感l1与所述+5v端之间的线路上依次设有第十电路节点20、第十一电路节点21和第十二电路节点22，所述电阻r2与所述引脚fb之间的线路设有第十三电路节点23，所述第十电路节点20引出的线路串接电阻r3后与所述第十三电路节点23连接，所述第十一电路节点21引出的线路串接电容c5后与所述第八电路节点18连接，所述第十二电路节点22引出的线路串接电容c6后与所述第八电路节点18连接；
所述引脚ss引出的线路串接电容c3后接地。
在该实施例中，所述主控芯片的型号为mp1430dn。
其中，上述仅给出了一种通过220v交流电取电来为智能电表1的各个部件供电的情形，当然也可以采用电池供电，在此不再赘述；
当采用交流电取电供电时，输入电压范围是6-24v，正常电压为12v，正常工作电流为80ma；当输入电压降低时，输入电流最大不能超过200ma；输出电压有两个，分贝是5vdc和3.3vdc。整流桥由4个1n4007组成，负责转换输入电压的极性，以保证反馈网络感知输出电源，以pmw模式工作，通过调整输入电源的占空比来保证输出电压稳定在5v。
在本发明实施例中，降压电路采用的降压方式是电容器降压，这种降压方式电源体积小、寂静、可靠、效率高，对于频率降低的50hz交流电而言，在电容上的产生的热能损耗很小；
如图4所示，降压电路包括串接在所述负载线路火线上的电阻r5和二极管d6，所述电阻r5靠近所述火线接入端；
所述电阻r5与所述二极管d6之间的线路上设有第十四电路节点24，所述第十四电路节点24引出的线路串接二极管d7后连接至所述负载线路零线输出端；
所述降压电路还包括串接在所述负载线路零线上的二极管d9；
所述零线接入端与所述二极管d6之间的线路上设有第十五电路节点25，所述第十五电路节点25引出的线路串接二极管d8后连接至所述负载线路火线输出端；
所述二极管d6与所述火线输出端之间的线路上依次设有第十六电路节点26和第十七电路节点27，所述二极管d7与所述零线输出端之间的线路上依次设有第十八电路节点28和第十九电路节点29，所述第十六电路节点26与所述第十八电路节点28之间的线路上串接二极管d10，所述第十七电路节点27与所述第十九电路节点29之间的线路上串接电容c22；
所述负载线路的火线上还设有与所述电阻r5并联连接的电容c7。
在本发明实施例中，微控制器5选择了chipcon公司的相对集成度高、价格便宜的无线微控制器5cc2430，将控制器模块和无线收发模块整合在了单个芯片上，简化了设计电路、降低了系统成本。
在本发明实施例中，电能计量电路7使用单项电能测量专用的集成芯片(ic)，内置模数转换器(a/d)和数字信号处理器(dsp)。电能计量芯片按一定的速率对电压、电流进行采样，并将其转换为数字量。dsp对电压、电流乘积和其它各种运算。电能计量芯片的输入端分别有电压互感器、电流互感器完成电压、电流取样，取样后的电压电流信号由乘法器转换为功率信号，经u/f转换后，产生表示用电多少的脉冲序列，其中的高频电能计量脉冲，代表瞬间有功功率，经光耦隔离器后输出，用作校验脉冲，与光耦相串的发光二极管可作为计量指示。高频脉冲经过16分频和驱动后成为低频电能脉冲，累计此脉冲即可计算有功电能，所以此脉冲经光耦隔离后送给微处理器，进行电能计量。电能测量专用集成芯片内部设置了反潜动逻辑和反窃电功能。采用的计量芯片是美国adi公司的一款高精度单相电能计量芯片ade7755。
本发明可实现实施抄表、实时监测、实时控制等功能，可检测出抄表设备的破坏和非法使用等状况；具有超标速度快、使用人员少，抄表准确性得到了很大提高，抄表效率高。可实现预付费功能，用户充值后，数据通过网络远程下载，避免了用户直接接触表具，从而提高了设备的使用寿命。
应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。