專利名稱：面向智能電網(wǎng)的多功能電表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電能計(jì)量儀表，特別地，涉及一種面向智能電網(wǎng)的多功能電表。
背景技術(shù)：
在日常生活中，每個(gè)家庭都要用到電表，電表是用于計(jì)算電能消耗的工具。按照原 理分，電表可分為感應(yīng)式和電子式兩大類。隨著電子技術(shù)和科學(xué)水平的不斷提高，電子式電 表的應(yīng)用越來越廣泛。電子式電表是運(yùn)用模擬或者數(shù)字電路得到電壓和電流向量的乘積， 然后通過模擬或者數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量功能。但是，上述常用電表只能夠用于記錄用電量，無法用于其它有用信息的計(jì)量。而 且，電力管理系統(tǒng)每個(gè)月都要指派專門人員對每家每戶的電表進(jìn)行數(shù)據(jù)抄寫。只有在上門 查表之后，用戶才能知道實(shí)際的用電量。而且后續(xù)的電費(fèi)的繳納也耗時(shí)耗力。另外，隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，高速、雙向、實(shí)時(shí)、集成的電網(wǎng)通信系統(tǒng)發(fā)展成 熟，在電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊和數(shù)字控制已經(jīng)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。用戶可以利用上述智能電 網(wǎng)隨時(shí)隨地的進(jìn)行電量查詢、電費(fèi)繳納等操作，從而實(shí)現(xiàn)電費(fèi)查詢和繳納的自助化，進(jìn)一步 實(shí)現(xiàn)日常生活的便利化。但是，傳統(tǒng)的電表只能進(jìn)行簡單的電量計(jì)量，無法充分利用智能電 網(wǎng)的特點(diǎn)。綜上所述，傳統(tǒng)的電表功能單一，不可兼容于智能電網(wǎng)。且對于電力管理系統(tǒng)而 言，存在著每月專人查表的工作負(fù)荷；對于家庭用戶而言，電費(fèi)的查詢和繳納也費(fèi)時(shí)費(fèi)力， 有著諸多不便。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題就是提供一種能夠預(yù)付費(fèi)的智能電能表，提供除用 電量信息之外的其他有用信息，如剩余可使用的電量。同時(shí)，其可充分利用智能電網(wǎng)，對用 戶的購電信息進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)管理，為用戶進(jìn)行電費(fèi)查詢、統(tǒng)計(jì)、電費(fèi)繳納以及打印票據(jù)提供方 便。為解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種面向智能電網(wǎng)的多功能電表，其包括計(jì)量模塊，用于對產(chǎn)生的電量進(jìn)行計(jì)量；電源模塊，用于對所述面向智能電網(wǎng)的多功能電表內(nèi)部供電；通信模塊，用于對所述面向智能電網(wǎng)的多功能電表中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送和接 收；顯示模塊，用于顯示所述面向智能電網(wǎng)的多功能電表的實(shí)時(shí)信息；實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，用于計(jì)時(shí)；安全認(rèn)證模塊，用于對所述面向智能電網(wǎng)的多功能電表進(jìn)行雙向身份認(rèn)證，費(fèi)用 控制；繼電器，用于控制所述面向智能電網(wǎng)的多功能電表的供電；[0015]控制模塊，用于對所述面向智能電網(wǎng)的多功能電表所有功能進(jìn)行控制；其中所述計(jì)量模塊、電源模塊、通信模塊、顯示模塊、安全認(rèn)證模塊和繼電器都電 路連接在所述控制模塊上。其中，所述計(jì)量模塊內(nèi)部還包含電源監(jiān)控電路，用于保證上電和斷電時(shí)所述計(jì)量 模塊的工作可靠性。其中，所述電源模塊還包括過流保護(hù)電路，輸出短路保護(hù)電路，輸出過載保護(hù)電 路。其中，所述通信模塊包括RS485接口、紅外接口和PLC接口。其中，所述顯示模塊包括一 IXD顯示屏。其中，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊為具有溫度補(bǔ)償功能的硬件時(shí)鐘電路。其中，所述安全認(rèn)證模塊由嵌入式安全模塊和中央處理器/射頻卡組成。其中，所述控制模塊為一單片機(jī)。因此，本實(shí)用新型所提供的面向智能電網(wǎng)的多功能電表由用戶交費(fèi)對智能IC卡 充值，只有當(dāng)智能IC卡插入所述面向智能電網(wǎng)的多功能電表中，電表才能供電。當(dāng)電量用 完后，電表會自動拉閘斷電。同時(shí)，本實(shí)用新型所提供的面向智能電網(wǎng)的多功能電表可以直 觀顯示出用戶已經(jīng)使用了的電量以及剩余可以使用的電量。這有效的解決了電力管理系統(tǒng) 上門查表和家庭用戶查詢和繳費(fèi)的難題，極大的減輕的電力管理系統(tǒng)的工作負(fù)荷，方便了 用戶的用電需求。同時(shí)，還可以為用戶提供用電信息的網(wǎng)絡(luò)查詢、統(tǒng)計(jì)、收費(fèi)以及票據(jù)打印 等功能。

圖1為本實(shí)用新型的面向智能電網(wǎng)的多功能電表的電路框架圖；圖2為本實(shí)用新型的面向智能電網(wǎng)的多功能電表的計(jì)量模塊框圖；圖3為本實(shí)用新型的面向智能電網(wǎng)的多功能電表的電源模塊框圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做出進(jìn)一步的清楚詳細(xì)的說明。本實(shí)用新型中的面向智能電網(wǎng)的多功能電表是100%按照實(shí)際電表設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和功 能要求實(shí)現(xiàn)的，采用了最新的645-2007通信規(guī)約，并通過了完善的ESD/EMC性能測試。圖1 是本實(shí)用新型的面向智能電網(wǎng)的多功能電表的電路結(jié)構(gòu)框圖。其中，該面向智能電網(wǎng)的多 功能電表包括計(jì)量模塊RN8209，電源模塊，通信模塊，顯示模塊，實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊RTC8025T、 安全認(rèn)證模塊、繼電器和控制模塊UPD78F0527。所述計(jì)量模塊、電源模塊、通信模塊、顯示模 塊、安全認(rèn)證模塊和繼電器都電路連接在所述控制模塊上。下面分別詳細(xì)介紹各個(gè)模塊。在本實(shí)用新型中的面向智能電網(wǎng)的多功能電表中，按照國家電網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)約的要 求，采用芯片RN8209作為計(jì)量模塊，用于獲取電量計(jì)量數(shù)據(jù)和各類參變量數(shù)據(jù)。RN8209的 具體結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。RN8209能夠測量有功功率、無功功率、有功能量、無功能量，并能 夠同時(shí)提供兩路獨(dú)立的有功功率和有效值、電壓有效值、線頻率、過零中斷等，可以實(shí)現(xiàn)靈 活的防竊電方案。同時(shí)，RN8209支持全數(shù)字的增益、相位和offset校正，其還可提供兩個(gè) 串行接口 SPI和RSI0，方便與外部微控制單元MCU之間進(jìn)行通信。其中RSIO為專用的單線通訊接口，可以使用一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)雙向通訊。另外，RN8209內(nèi)部還包含電源監(jiān)控電路，因 此可以保證上電和斷電時(shí)芯片的可靠工作。電源模塊為本實(shí)用新型的面向智能電網(wǎng)的多功能電表中的關(guān)鍵模塊，其為整個(gè)系 統(tǒng)供電。因而從根本上決定了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和安全性。其具體電路結(jié)構(gòu)如圖3所示。 上述電源電路能濾除外部電網(wǎng)的干擾，同時(shí)還能防止內(nèi)部干擾竄入電網(wǎng)。其可提供各種保 護(hù)功能，包括過流保護(hù)，輸出短路保護(hù)，輸出過載保護(hù)等，為通信模塊、控制模塊、繼電器和 顯示模塊提供穩(wěn)定、充足的電源供應(yīng)。當(dāng)電網(wǎng)電壓在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，其可保證內(nèi)部電壓 的基本穩(wěn)定。本實(shí)用新型的面向智能電網(wǎng)的多功能電表的通信模塊主要包括RS485接口、紅外 接口和PLC通訊，用于對整個(gè)系統(tǒng)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收和發(fā)送。在顯示模塊中，采用了 IXD顯示屏，并增加了片外IXD驅(qū)動芯片，這樣充分實(shí)現(xiàn)了 顯示部分的模塊化設(shè)計(jì)，有利于整個(gè)面向智能電網(wǎng)的多功能電表的整體布局配置。其中，在 LCD顯示屏上可以實(shí)時(shí)的顯示當(dāng)前已經(jīng)使用了的電量和剩余還可以使用的電量。用戶可以 直觀、方便的得知自己當(dāng)前的用電信息，及時(shí)的進(jìn)行電費(fèi)繳納，從而避免了由于電量用盡而 產(chǎn)生的突然斷電的問題，極大的方便了用戶的用電需求。本實(shí)用新型的面向智能電網(wǎng)的多功能電表中的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊采用的是芯片 RTC8025T。它是具有溫度補(bǔ)償功能的內(nèi)置硬件時(shí)鐘電路，具有日歷、計(jì)時(shí)、閏年自動轉(zhuǎn)換功 能。其中，RTC8025T的內(nèi)部時(shí)鐘端子的輸出頻率為1Hz。在25_60°C溫度范圍內(nèi)，時(shí)鐘準(zhǔn)確 度彡士 ls/d ；在參比溫度(23°C )下，時(shí)鐘準(zhǔn)確度彡士0. 5s/d。本實(shí)用新型的面向智能電網(wǎng)的多功能電表中的安全認(rèn)證模塊由嵌入式安全控制 模塊ESAM模塊和CPU/RF卡組成。其中，ESAM模塊能夠?qū)崿F(xiàn)安全存儲、數(shù)據(jù)加/解密、雙向 身份認(rèn)證、存取權(quán)限控制、線路加密傳輸?shù)裙δ?；CPU/RF卡則實(shí)現(xiàn)本地費(fèi)用控制功能。本實(shí)用新型的面向智能電網(wǎng)的多功能電表中還包含繼電器，用于根據(jù)所述面向智 能電網(wǎng)的多功能電表的具體用電情況控制電能的供應(yīng)。當(dāng)智能IC卡插入所述面向智能電 網(wǎng)的多功能電表時(shí)，所述繼電器連通，電表開始供電。當(dāng)電量用完后，所述繼電器斷開，電表 停止電能供應(yīng)?？刂颇K也是本實(shí)用新型的面向智能電網(wǎng)的多功能電表的核心模塊。在本實(shí)用新 型中，采用的是單片機(jī)UPD78F0527。它對上述計(jì)量模塊、電源模塊、通信模塊、顯示模塊、實(shí) 時(shí)時(shí)鐘模塊、安全認(rèn)證模塊和繼電器進(jìn)行控制，從而使得整個(gè)系統(tǒng)能夠進(jìn)行準(zhǔn)確有效的運(yùn) 作。并且由于UPD78F0527上具有豐富的定時(shí)器通道資源，配合以高效的軟件算法，可分別 實(shí)現(xiàn)ESAM、IC卡和紅外抄表的串行通訊。而硬件串口則分配給RS485抄表和PLC通訊。由上述各個(gè)模塊所組成的面向智能電網(wǎng)的多功能電表有效的解決了傳統(tǒng)電能表 功能單一的問題，實(shí)現(xiàn)了用戶用電的智能化和自助化，從而避免了電力管理系統(tǒng)上門抄表 和用戶繳費(fèi)繁瑣的問題。用戶只需要在智能IC卡中充值，插入所述面向智能電網(wǎng)的多功能 電表中便可開始供電。當(dāng)智能IC卡中電量用盡，所述面向智能電網(wǎng)的多功能電表便自動斷 電。而所述面向智能電網(wǎng)的多功能電表的LCD顯示器則可實(shí)時(shí)的顯示用戶已經(jīng)使用了的電 量和用戶還可以使用的電量，便于用戶可根據(jù)實(shí)際情況合理安排電量購買，從而避免突然 斷電帶來的不便。而且，按照目前的資源配置，本實(shí)用新型的面向智能電網(wǎng)的多功能電表的 各個(gè)功能要求均可以完美實(shí)現(xiàn)，并且還略有盈余。這為后續(xù)的功能變化和升級提供了一定的空間。 以上對本實(shí)用新型的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本實(shí)用新型并不限制于以上 描述的具體實(shí)施例，其只是作為范例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對該面向智能電網(wǎng)的 多功能電表進(jìn)行的等同修改和替代也都在本實(shí)用新型的范疇之中。因此，在不脫離本實(shí)用 新型的精神和范圍下所作出的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種面向智能電網(wǎng)的多功能電表，其特征在于，包括計(jì)量模塊，用于對產(chǎn)生的電量進(jìn)行計(jì)量；電源模塊，用于對所述面向智能電網(wǎng)的多功能電表內(nèi)部供電；通信模塊，用于對所述面向智能電網(wǎng)的多功能電表中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送和接收；顯示模塊，用于顯示所述面向智能電網(wǎng)的多功能電表的實(shí)時(shí)信息；實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，用于計(jì)時(shí)；安全認(rèn)證模塊，用于對所述面向智能電網(wǎng)的多功能電表進(jìn)行雙向身份認(rèn)證，費(fèi)用控制；繼電器，用于控制所述面向智能電網(wǎng)的多功能電表的供電；控制模塊，用于對所述面向智能電網(wǎng)的多功能電表所有功能進(jìn)行控制；其中所述計(jì)量模塊、電源模塊、通信模塊、顯示模塊、安全認(rèn)證模塊和繼電器都電路連接在所述控制模塊上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向智能電網(wǎng)的多功能電表，其特征在于，所述計(jì)量模塊內(nèi) 部還包含電源監(jiān)控電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向智能電網(wǎng)的多功能電表，其特征在于，所述電源模塊還 包括過流保護(hù)電路，輸出短路保護(hù)電路，輸出過載保護(hù)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向智能電網(wǎng)的多功能電表，其特征在于，所述通信模塊包 括RS485接口、紅外接口和PLC接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向智能電網(wǎng)的多功能電表，其特征在于，所述顯示模塊包 括一 IXD顯示屏。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向智能電網(wǎng)的多功能電表，其特征在于，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模 塊為具有溫度補(bǔ)償功能的硬件時(shí)鐘電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向智能電網(wǎng)的多功能電表，其特征在于，所述安全認(rèn)證模 塊由嵌入式安全模塊和中央處理器/射頻卡組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向智能電網(wǎng)的多功能電表，其特征在于，所述控制模塊為 一單片機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種面向智能電網(wǎng)的多功能電表，其由計(jì)量模塊、電源模塊、通信模塊、顯示模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、安全認(rèn)證模塊、繼電器以及控制模塊組成，其中所述計(jì)量模塊、電源模塊、通信模塊、顯示模塊、安全認(rèn)證模塊和繼電器都電路連接在所述控制模塊上。本實(shí)用新型中的面向智能電網(wǎng)的多功能電表具有電量計(jì)量、數(shù)據(jù)處理、實(shí)時(shí)監(jiān)測、自動控制、信息交互等功能，其充分了利用了智能電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)電能表功能單一的問題，實(shí)現(xiàn)了用戶用電的智能化和自助化，從而避免了電力管理系統(tǒng)上門抄表和用戶繳費(fèi)繁瑣的問題。
文檔編號G01R22/10GK201697967SQ20102018213
公開日2011年1月5日 申請日期2010年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者李華剛, 王偉敏 申請人:上?？铺┬畔⒓夹g(shù)有限公司