专利名称：电、水和燃气等数据进行收费和控制管理的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电、水和燃气等数据进行收费和控制管理的装置，尤其涉及以计算机对数传燃气表、数传水表、数传电能表的数据接收及控制装置。
城市小区居民家中的机械式水表、燃气表、电能表等表计是最常用的，都需要管理人员到家中抄收或抄记水、电、燃气表具上显示的数据，这是落后的和十分不方便的装置，无法利用此表具实现现代化管理。欲进行物业管理，传统的人工上门抄表、收费的模式是难以实现的，所以现代城市居民小区物业管理中迫切要求使用计算机管理手段强化对水、电、燃气的计数及自动收费，为了完成小区的管理功能，需要提供一种具有对整幢楼、一个单元或单元楼的一层住户自动抄收用户使用水、电、燃气数据的装置，然后由上位计算机进行管理。
已有对用户进行计算机进行电费管理的技术方案，如有报导以专门布置的导线联网对计算机收费和限电进行控制，甚至也出现在水表和煤燃气表上加装传感器装置，便于实现自动管理。专用导线的设置是较为麻烦的，也不可能将每个数传口通过导线或其它方式直接连至计算机的输入口，没有出现以电力线载波进行电、水和燃气的综合数据进行接收的装置，尤其是没有以电力载波进行水、燃气单一数据或燃气、水分别与电的数据进行收费和控制管理的装置。
本实用新型的目的在于提供一种具有对整幢楼、一个单元或单元楼的一层住户自动抄收用户使用水、电、燃气数据的装置(亦称单元管理机)，监控用户家中水、电、燃气表具使用状态及维护信息，从而可通过物业管理计算机通过电力载波与单元管理机通讯联系，实现用户使用水、电、燃气自动收费及管理。
本实用新型的目的还在于在单元管理机上另设有限费漏电断路数控器，对用户用电进行控制或限制的装置。本实用新型的目的还在于提供给数传水表、电表、燃气表的稳定电源，并且要保证在断电情况下能工作一段时间的可靠性。
本实用新型的目的是由下述技术解决方案实现的一种电、水和燃气等数据进行收费和控制管理的装置，其特征是包括信号处理电路、模拟开关电路、数据采集和通讯控制微处理器、存储器和电力载波通讯控制器，数传表信号线连接信号处理电路再通过模拟开关电路连接数据采集和通讯控制微处理器、存储器，微处理器的输出端连至电力载波通讯控制器，并通过放大器输出到电力耦合变压器，同时还设有数传表的电源，电力载波通讯控制器为由一个专用调制解调器芯片，电力载波通讯控制器对微处理器输出信号进行调制和对电力线的载波信号进行解调。
本实用新型的进一步改进是采用双微处理器，其中一片微处理器连接比较器(LU339)输出端，每路的报警信号输入各自接比较器的输入端，每路比较器都被设置上、下限报警电平，完成电力载波数据的发送和接收以及三表使用状态的监测报警；电、水表等输出的信号并连到模拟开关数据然后连接另一微处理器的输入端，通过接口输入至微处理器U1，采用中断方式采集，经处理后的数据入存储器U3(I2C)保存。
本实用新型在单元管理机上另设有限费漏电断路数控器电路。
本实用新型具有如下特点提供了一种具有对单元楼层的住户自动抄收用户使用水、电、燃气数据的装置的单元管理机，监控用户家中水、电、燃气表具使用状态及维护信息，任意水、电、燃气的一至三个数据从而可通过此单元管理机来自动取得，物业管理计算机通过电力载波与单元管理机通讯联系，实现用户使用水、电、燃气自动收费及管理。还可具有限费漏电断路数控器和双电源提供给传感器的功能。
以下结合附图和通过实施对本实用新型作进一步说明
图1为上位计算机结构图图2为电力载波单元管理机的结构框图图3A、B为图2中水、电、燃气自动抄收并以动力线载波的单元管理机电路图，二者构成了完整的电路图图4为另一种单元管理机电路图图5为数传型电度表采用传统机械计数电度表加装红外脉冲讯号传感器的结构图，以二线制电流环形式供电(图中BSP和S2分别连接图3中电源和输入信号端)。
如原理图和电路图2-3所示单元管理机的工作过程框图和电路图见图2-3，单元管理机采用低功耗微处理器U1(89C2051)形成以完成对用户三表数据的准确采集，三表使用状态维护监测以及数据电力载波通信功能。
单元管理机的多路数据的输入和计数传感器之间的接口信号传输均采用二线制电流环形式。表计的数据通过接口输入至微处理器U1，采用中断方式采集，然后由U1进行适当的处理。处理后的数据入存储器U3(I2C AT24C01)保存。U1除了采集用户表头数据以外，同时管理本实施例中两户人家(6块表)的数据显示，以及对U1的命令响应，U2为电力载波通信数据接口采用的微处理器，主要完成电力载波数据的发送和接收以及三表使用状态的监测报警功能，电力载波数据的接收过程如下上位管理机发送的载波信号由电力线传输，通过变压器TR2至初级，并通过电感L5B以及电容C18B的至调制专用芯片IC4(7537)的信号接收端RAI(3脚)输出符合计算机串口通信信号特性的一串脉冲(调制专用芯片也可以用其它型号)，该信号由U1的RXD端接收，经过U2和上位管理机之间软件通信协议的识别，U2便获得准确的数据，然后由U1入IC(U3)，同时通知U2读取相应的数据，以完成上位管理机所要求的数据，由U2的TXD端发送到IC4(7537)的TXD端(22脚)，该信号经过7537的频率调制由其ATD(8脚)端输出一已调信号，并通过IC2的放大，由TR2至电力线，供上位管理机接收。
U1对用户三表系统维护主要有以下三个功能1.信号传输线的短接状态检测。
2.信号传输线的断开状态的检测。
3.电表窃电报警。
以上功能主要由U6A至U8B共三片比较器(LU339)运算实现，每路的报警信号输入各自的比较器输入端，每路比较器都被设置上、下限报警电平。当信号传输线被短接或断电时，则报警输入信号电平高于上限电平，则比较器的输出为低电平，这样便实现了对用户非法使用三表的监测报警功能。
另外，单元管理机上设计了6路传感器电源以及不掉电工作供电电源(电瓶)BAT的双供电电路，包括三极管N1(9015)，对电瓶供电和市电供电进行稳压的稳压块(V2 IC3)，从市电的稳压输出(V1 7809)除直接通过稳压块V2给系统供电外，还通过电阻R4B和二极管D2B与电瓶BAT的正端共同连接三极管的输入端，其中IC3为电瓶对传感器电源供电的核心，其输出被调整到9V，该芯片在输入端从3V至12V变化时，输出稳定在9V上。在不停电工作时，N1截止，市电对电瓶充电，提供传感器的电源通过稳压块V2(78L05)的输出而连接在停电时，N1导通，由电瓶供电，并通过稳压块(IC3)向传感器提供，图3A中8V1-8V6是电源的输出供给数传表传感器，工作时间可达48小时以上。
单元管理机采用低功耗双CPU(2H89C2051)形成以完成对用户三表数据的准确采集，三表使用状态维护监测以及数据电力载波通信功能。U1除了采集用户表头数据以外，同时管理本实施例中两户人家(6块表)的数据显示，以及对U1的命令响应，U1为电力载波通信数据接口。主要功能当信号传输线被短接或漏电时，则报警输入信号电平高于上限电平，则比较器的输出为低电平，比较器的输出连至模拟开关，限费漏电断路数控器控制信号由微处理器U2给出(图中为DBC1、2)，三表使用状态维护监测以及数据电力载波单元管理机的三路数据的输入和计数传感器之间的接口信号传输均采用二线制电流环形式。
图4的单元管理机电路仅使用了一片微处理器U7，各表的数据通过接口输入至微处理器U7，采用中断方式采集，然后由U7进行适当的处理。处理后的数据入存储器U3(I2C AT24C01)保存。U7除了采集用户表头数据以外，同时管理本实施例中两户人家(6块表)的数据显示，同时完成电力载波数据的发送和接收以及三表使用状态的监测报警功能，电力载波数据的接收过程如下上位管理机发送的载波信号由电力线传输，通过变压器TR2至初级，并通过电感L5B以及电容C18B的至调制专用芯片IC4(7537)的信号接收端RAI(3脚)输出符合计算机串口通信信号特性的一串脉冲(调制专用芯片也可以用其它型号)，该信号由U7的RXD端接收，经过U7和上位管理机之间软件通信协议的识别，U7便获得准确的数据，以完成上位管理机所要求的数据，由U7的TXD端发送到IC4(7537)的TXD端(22脚)，该信号经过7537的频率调制由其ATD(8脚)端输出一已调信号，并通过IC2的放大，由TR2至电力线，供上位管理机接收。其它主要芯片的连接和功能与图3相同。
图3-4中电阻R1-6(R1B-6B)，电容C1-6，二极管及稳压管D1-12均是信号处理电路的元件，模拟开关芯片U4-5(4512)用于控制从各表中输入微处理器。当要控制的电表、水表、燃气表增加时(受控制的用户数增加)，相应增加模拟开关芯片。
由图2所示信号处理电路主要由几只二极管D1--D5、电阻R1--R27、电容C1--C16组成，对水、电、气表的输出信号进行处理，使之符合模拟开关输入TTL电平的要求。模拟开关主要由U4、U5构成，其功能为根据CPU指令控制各用户水、电、气表的信号通道，模拟开关的输出端2接CPU数据输入端。
数据采集CPU主要由单片机(例如C2051)组成，完成对水、电、气表数据的处理和存贮，同时完成与通信控制CPU之间的数据交换控制。
通信控制CPU主要完成与上位管理机之间的数据通信，主要由单片机系统(例如C2051)构成。
电力通信载波控制完成计算机数据的载波调制和解调，主要由专用载波芯片(例如7536等)构成。其余在电路中已有描述，无需一一赘述。
权利要求1.一种电、水和燃气等数据进行收费和控制管理的装置，其特征是包括信号处理电路、模拟开关电路、数据采集和通讯控制微处理器、存储器和电力载波通讯控制器，数传表信号线连接信号处理电路再通过模拟开关电路连接数据采集和通讯控制微处理器、存储器，微处理器的输出端连至电力载波通讯控制器，并通过放大器输出到电力耦合变压器，同时还设有数传表的电源，电力载波通讯控制器由一个专用调制解调器芯片(7537)构成，电力载波通讯控制器对微处理器输出信号进行调制和对电力线的载波信号进行解调。
2.由权利要求1所述的电、水和燃气等数据进行收费和控制管理的装置，其特征是采用双微处理器(U1 U2)，其中一片微处理器连接比较器(LU339)输出端，每路的报警信号输入各自接比较器的输入端，每路比较器都被设置上、下限报警电平，完成电力载波数据的发送和接收以及三表使用状态的监测报警；电、水表等输出的信号并连到模拟开关数据然后连接另一微处理器的输入端，通过接口输入至微处理器(U1)，数据输出端连接存储器(U3 I2C)保存。
3.由权利要求1、2所述的电、水和燃气等数据进行收费和控制管理的装置，其特征是在单元管理机上另设有限费漏电断路数控器电路。
4.由权利要求1、2所述的电、水和燃气等数据进行收费和控制管理的装置，其特征是多路数据的输入和计数传感器之间的接口信号传输均采用二线制电流环形式二线制电流环形式。
5.由权利要求1、2所述的电、水和燃气等数据进行收费和控制管理的装置，其特征是单元管理机上设有多路传感器电源以及不掉电工作供电电瓶(BAT)的双供电电路，包括三极管(N1 9015)，对电瓶供电和市电供电进行稳压的稳压块(V2IC3)，从市电的稳压输出(V1 7809)除直接连接稳压块(V2)外，还通过电阻(R4B)和二极管(D2B)与电瓶(BAT)的正端共同连接三极管的输入端。
专利摘要一种电、水和燃气等数据进行收费和控制管理的装置,包括信号处理电路,模拟开关电路、数据采集和通讯控制微处理器、存储器和电力载波通讯控制器,并通过放大器输出到电力耦合变压器,同时还设有数传表的电源,信号处理电路连接模拟开关电路。本实用新型提供了一种具有对单元楼层的住户自动抄收用户使用水、电、燃气数据的装置的单元管理机,监控用户表具信息,实现用户使用水、电、燃气自动收费及管理。
文档编号H04Q9/00GK2358654SQ9822629
公开日2000年1月12日 申请日期1998年3月27日 优先权日1998年3月27日
发明者郭建国, 管雪元 申请人:郭建国, 管雪元