专利名称：写入式可寻址电力计费系统的制作方法
技术领域：
本发明属远程控制电力计费系统。
目前，我国电力部门对用户用电量的管理基本上采用由用户电动式电度表来计量，人工上门抄表，用后结算付款的方式，其缺陷是工作量大，动用劳动力多，劳动效率低，管理难度大，技术手段落后。现有的卡式电度表，采用用户预先付费购买限额用电量的磁卡，将该磁卡插入电度表内对用户的用电量进行抵扣的方式进行管理，较之上述管理方法大有改进，技术手段也较先进，但却给用户带来了些许不便即一旦磁卡限额用电量用完，电度表即自动关闸停止供电，无新购磁卡则无法用电，影响用户正常的生活、工作秩序。
本发明的目的在于提供一种写入式可寻址电力计费系统，它能够利用无线传输信道，把用户预付款所购的用电量等信息写入接收终端；该接收终端能够完成对该用户预付款所购的用电量的写入，用电量的计算、抵扣、显示和分时段计费及根据电量的使用情况控制该用户用电电源的通断。
本发明的技术解决方案是一种写入式可寻址电力计费系统，包括无线控制信号发射端和无线控制信号接收终端，其特征在于无线控制信号发射端由主控计算机、控制信号产生装置和发射装置构成，用于产生控制信号并通过无线发射装置发射该控制信号；无线控制信号接收终端为由信号接收模块、电量计算模块、微处理器模块、非易失存储模块、显示模块和开关模块构成的可寻址电度表，用于接收解调发射端发送的无线射频信号，将解调还原的数据信号写入并存储，对用户的用电量进行计算、抵扣、显示并控制用户电源的接通或切断。
以下结合附图和实施例对本发明作详细说明。
图1为本发明的系统示意图；图2为接收模块电原理图；图3为微处理器模块电原理图；图4为非易失存储模块电原理图；图5为电量计算模块电原理图；图6为开关模块电原理图；图7为显示模块电原理图。
参见图1。无线控制信号发射端由主控计算机1、控制信号产生装置2和发射装置3构成，用于产生控制信号并通过无线发射装置发射该控制信号。主控计算机1对用户的地址、费用缴纳等情况进行登记、排序、编码。控制信号产生装置2将主控计算机输出的数据编码转换成数据信号输到发射装置3，控制信号产生装置2是基于计算机ISA总线的信号产生卡或是通过计算机的RS232串行口输出控制信息的装置，发射装置3将载有数据信号的射频信号发射出去，发射装置3可以是任何具有FSK调制方式的发射机，也可以是寻呼台的发射机。
无线控制信号接收终端为由信号接收模块4、电量计算模块5、微处理器模块6、非易失存储模块7、显示模块8和开关模块9构成的可寻址电度表。该接收终端、即可寻址电度表用于接收并解调发射端发射的无线射频信号，将解调还原的数据信号写入并存储；对用户的用电量进行计算、抵扣、显示并控制用户电源的接通或切断。
信号接收模块4(见图2)由变频电路和比较器组成，用于对接收的无线射频信号进行解调还原和地址比较。变频电路由MC3363接收集成电路U1、晶体X1、X2滤波器F1、F2及若干电阻、电容、电感和接收天线组成二次变频，将无线射频信号接收、解调、还原为数据信号输送到由EPLD可编程逻辑器件U2组成的比较器进行地址比较，辨别；若地址不符，该比较器无输出；若地址相符，该比较器将有关数据信号输送到微处理器模块6，该信号接收模块4也可由寻呼机改装而成。
电量计算模块5(见图5)由整流电路、电压、电流取样电路和一个带有能量计算引擎的单片电量计算专用芯片U10组成，主要用于对用户的用电量的计算。整流电路由电容器C1、C2、C3，电阻R3、R4和二极管D1、D2、D3组成，其输出作为本接收终端，即可寻址电度表各模块的工作电源。取样电路由电阻R1、R2和Rs组成交流电压耦合电路和交流电流耦合电路，对用户的用电情况进行取样，以供单片电量计算专用芯片U10计算该用户的用电量。带有能量计算引擎的单片电量专用芯片U10(CS5460)是目前国际上适用于住宅用电计量的最精确的测量装置，其内部包括一个可编程增益放大器(PGA)、两个16位分辨率、2KHZ信号带宽同时取样的Δ∑模数转换器(ADC)、两个高速数字滤波器(Digital Filter)、两个高通滤波器(HPF)、一个2.5V内部基准电压、一个可检测电力不足或电源故障的电源监视器(PM)、一个持续监视串口通信的定时器(WDT)，并具有能量、功率计算功能。特别是每个参数均具有24位数字的校准功能，使其具有很高的校准精度。其运行原理是系统上电初始化后，电流通道和电压通道的信号被放大器放大，通过Δ∑模数转换为数字信号，再通过高通滤波器消除信号中的直流成份，将其送到能量计算引擎中算出能量值，然后通知微处理器计算完毕并将能量值取走。
微处理器模块6(见图3)由内部带4K的EEPROM的单片机U3(AT89C51)及锁存器U4(74LS373)组成，对接收模块和电量计算模块输来的控制信息进行处理，并对非易失存储模块、显示模块和开关模块按预设程序进行控制。
非易失存储模块7(见图4)主要由容量为2Kbyte的EEPROMU5(2817A)组成，对微处理器模块6送来的用户当前电量信息进行存储，以防止电源中断时微处理器掉电而丢失用户当前的电量信息。
显示模块8(见图7)由显示电路、驱动电路、位选择电路组成，根据微处理器模块6发来的控制信号，显示用户可用电量或资金。显示电路由带小数点位的数码管LD1-LD6组成，也可用LCD显示板。驱动电路由U6、U7(7407)组成。位选择电路由U8(74LS138)组成。
开关模块9(见图6)由继电器J1、J2、继电器驱动电路、继电器保护电路组成。根据微处理器模块6发来的控制信号，控制用户电源的接通或切断。继电器驱动电路由开关三极管BG1、BG2和偏置电阻R1、R2组成。继电器J1、J2保护电路由三极管D1、D2组成。
该接收终端即可寻址电度表的工作过程是信号接收模块4将接收解调还原的数据信号输送到比较器，经比较地址后将该用户已付的金额或可用电量输送到微处理模块6由单片机读出并计入，非易失存储模块7存储、显示模块8显示，开关模块接通该用户电源。当该用户用电，由电量计算模块5的取样电路提取电压、电流值经放大器放大后，由带有能量计算引擎的单片电量计算专用芯片U10进行能量功率计算，然后通知微处理器模块6将能量值取走，微处理器模块6将其与用户可用电量进行抵扣，并计入非易失存储模块7存储、显示模块8显示。当所购用电量与所用电量抵扣完后，单片机U3驱动开关模块9切断该用户电源，并驱动显示模块8显示交费提示信息。
采用本发明的写入式可寻址电力计费系统，极大地方便了电力管理部门和用户。电力公司可将各收费点与管理中心进行网络连接，这样用户可以就近与管理中心主控计算机联网的任何一处收费点预付费，也可以通过电话由银行代缴。各收费网点(或银行)及时将付费用户的信息传送到管理中心，管理中心的主控计算机启动控制信号产生及发射装置发出相应的控制码接通用户电源，实现“立刻缴钱，即刻送电”。
采用本发明的写入式可寻址电力计费系统还可使电力公司为用户提供更好的服务。比如在夜间已付费的用电量突然用完，用户可打电话到管理中心，经管理中心认证后，即给用户发送限量的未付费的用电控制信息，可寻址电度表收到该控制信号后，立刻接通该用户电量，同时计量用户未付费的用电量并存储，该部分未付费的用电量将在日后付费后的用电量中自动扣除。电力公司为了提高电力的利用率，还可实行分时段计费，比如在深夜或工厂休息日，生活用电可打折计价，只要由管理中心发射通播控制码就可以很容易地实现。
权利要求
1.一种写入式可寻址电力计费系统，包括无线控制信号发射端和无线控制信号接收终端，其特征是无线控制信号发射端由主控计算机(1)、控制信号产生装置(2)和发射装置(3)构成；用于产生控制信号并通过无线发射装置发送该控制信号；无线控制信号接收终端为由信号接收模块(4)、电量计算模块(5)、微处理器模块(6)、非易失存储模块(7)、显示模块(8)、开关模块(9)构成的可寻址电度表；用于接收、解调发射端发送的无线射频信号，将解调还原的数据信号进行存储，对用户的用电量进行计算、抵扣、显示、并控制用户电源的通断。
2.根据权利要求1所述的一种写入式可寻址电力计费系统，其特征是所述的控制信号产生装置(2)是基于计算机ISA总线的信号产生卡或是通过计算机的RS232串行口输出控制信息的装置。
3.根据权利要求1所述的一种电力计费系统，其特征是所述的信号接收模块(4)由变频电路和比较器组成，用于对接收的无线载频信号进行解调、还原和地址比较。
4.根据权利要求1所述的一种电力计费系统，其特征是所述的电量计算模块(5)由整流电路、电压、电流取样电路和一个带有能量计算引擎的单片电量计算专用芯片(U10)组成，用于对用户的用电量的计算。
5.根据权利要求1所述的一种电力计费系统，其特征是所述的微处理器模块(6)由内部带4K的EEPROM的单片机(U3)及锁存器(U4)组成，用于对接收模块(4)和电量计算模块(5)输送来的控制信息进行处理，并对非易失存储模块(7)、显示模块(8)和开关模块(9)按预设程序进行控制。
6.根据权利要求1所述的一种电力计费系统，其特征是所述的非易失存储模块(7)主要由容量为2Kbyte的EEPROM(U5)组成，用于对微处理器模块(6)输送来的用户当前电量信息的存储。
7.根据权利要求1所述的一种电力计费系统，其特征是所述的显示模块(8)由显示电路、驱动电路和位选择电路组成，用于显示用户可用电量或交费提示信息。
8.根据权利要求1所述的一种电力计费系统，其特征是所述的开关模块(9)由继电器(J1、J2)、继电器驱动电路、继电器保护电路组成，根据微处理器模块(6)发来的指令控制用户电源的接通或切断。
全文摘要
本发明属远程控制电力计费系统,包括无线控制信号发射端和接收端,无线控制信号发射端由主控计算机将用户预购用电量的资金或可用电量等经多级编码后送发射机发射,接收端由信号接收模块接收、解调、经比较确认后由微处理器模块读取并驱动开关模块接通用户电源,启动电量计算模块进行电量计算,驱动显示模块显示,电力中断时由非易失存储模块存储用户当前的电量信息。本发明具有技术先进,运行可靠,容量大,功能全,使用方便等特点,适用于电力管理部门。
文档编号G08C17/02GK1299116SQ99120609
公开日2001年6月13日 申请日期1999年12月9日 优先权日1999年12月9日
发明者杨瑞民, 王进, 杨景曙, 叶彤, 吕杨 申请人:杨瑞民, 王进, 杨景曙, 叶彤, 吕杨