一種基于雙網(wǎng)絡(luò)混合通信的智能電表遠(yuǎn)程充值裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于雙網(wǎng)絡(luò)混合通信的智能電表遠(yuǎn)程充值裝置，尤其涉及一種能夠與智能電表的雙向電力線和射頻通信，并在戶內(nèi)對預(yù)付費(fèi)智能電表進(jìn)行充值和用電信息查詢裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和逐步應(yīng)用，智能用電管理系統(tǒng)及智能電表的使用量不斷增加，一方面通過智能用電管理系統(tǒng)，電力企業(yè)可以遠(yuǎn)程獲取用戶的實(shí)時(shí)用電信息，另一方面用戶也將作為用電管理的參與者，實(shí)現(xiàn)在戶內(nèi)監(jiān)控并管理家庭用電。其中，家庭電能管理的一個(gè)重要方面是采用了帶預(yù)付費(fèi)功能的智能電表，這種電表除了具有普通電能表的計(jì)量功能外，還能夠?qū)崿F(xiàn)用戶先買電，再用電，所購電能用完后智能電表自動(dòng)對用電器斷電。目前對智能電表充值的主要方法是:管理系統(tǒng)將用戶信息和購電信息結(jié)合生成一組加密代碼，用戶自己輸入到電表中，電表經(jīng)過正確解密后得到預(yù)存電量或金額并保存。申請?zhí)枮?01120496929.X的專利公開了一種智能查詢充值終端，包括殼體、主控模塊、電源模塊、RS-485通信模塊、IC卡座及加密模塊、GPRS遠(yuǎn)程通信模塊和顯示模塊，通過RS-485通信模塊對電力用戶的用電量相關(guān)信息進(jìn)行采集，用戶可以通過彩色觸摸屏靈活操作，查詢自己關(guān)注的用電數(shù)據(jù)，而且支持插卡售電，在終端上插入購電卡即可完成對用戶電表的充電操作。然而，智能電表往往安裝在戶外較為隱蔽的位置，導(dǎo)致用戶進(jìn)行預(yù)付費(fèi)的不便，用戶也難以及時(shí)獲取用電信息、電能余量及預(yù)付費(fèi)提醒等信息。這就需要設(shè)計(jì)一種可以在戶內(nèi)實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)的裝置，這種裝置需要具備同智能電表的雙向通信功能，一方面接收電表的狀態(tài)信息，另一方面向電表發(fā)送充值信息。與此同時(shí)，無線近場通信網(wǎng)絡(luò)易受家居建筑格局及自然環(huán)境的影響，通信效率受到制約；單純電力線通信方式，易受用電條件等因素影響，通信成功率不高。這就需要一種同時(shí)規(guī)避近場無線通信和電力線通信的混合通信方式來支撐充值裝置的數(shù)據(jù)傳輸。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為解決【背景技術(shù)】中的問題，本實(shí)用新型提供了一種基于雙網(wǎng)絡(luò)混合通信的智能電表遠(yuǎn)程充值裝置，使用戶在戶內(nèi)即可方便對預(yù)付費(fèi)智能電表進(jìn)行充值，并顯示實(shí)時(shí)用電信息、付費(fèi)信息及用電服務(wù)信息，而且，在戶內(nèi)電力線斷電后，付費(fèi)裝置亦可向預(yù)付費(fèi)電表充值。
[0004]本實(shí)用新型所述的充值裝置包括單片機(jī)、電源模塊、電力線載波通信模塊、存儲(chǔ)器、顯示屏、RF模塊、RF匹配電路、天線、按鍵、外殼十個(gè)部分組成。其中，單片機(jī)連接電源模塊、電力線載波通信模塊、存儲(chǔ)器、顯示屏、RF模塊和按鍵；RF模塊分別與RF匹配電路和電源模塊連接；RF匹配電路與天線連接；電源模塊與電力線載波通信模塊、存儲(chǔ)器、顯示屏連接，外殼將其他九個(gè)部分有機(jī)結(jié)合形成保護(hù)。單片機(jī)(MCU)負(fù)責(zé)通過電力線載波通信模塊和RF通信模塊對來自智能電表的信息進(jìn)行收集、處理和分析，一方面執(zhí)行遠(yuǎn)程充值指令，另一方面通過電力載波通信模塊和RF通信模塊獲取能耗數(shù)據(jù)，與此同時(shí)，控制顯示屏的顯示及提供鍵盤等多種外部接口數(shù)據(jù)交換；存儲(chǔ)器存儲(chǔ)并提供智能電表配置信息、設(shè)備狀態(tài)信息、時(shí)間表信息、計(jì)量數(shù)據(jù)等；電源提供裝置所需的各種電源；電力線載波通訊模塊的主要作用是使單片機(jī)與智能電表進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，以實(shí)現(xiàn)裝置外部通信的各種功能；RF通信模塊結(jié)合RF匹配電路和天線模塊，基于射頻通信的方式實(shí)現(xiàn)裝置與智能電表數(shù)據(jù)交換。
[0005]本實(shí)用新型的有益結(jié)果是:
[0006]1.一種基于雙網(wǎng)絡(luò)混合通信的智能電表遠(yuǎn)程充值裝置，在不改變現(xiàn)有預(yù)付費(fèi)智能電表安裝方式的情況下，提供了一種在戶內(nèi)對預(yù)付費(fèi)智能電表進(jìn)行充值的方法和裝置，通過實(shí)現(xiàn)付費(fèi)裝置與智能電表的雙網(wǎng)絡(luò)混合雙向通信，使得用戶在戶內(nèi)即可接入付費(fèi)裝置進(jìn)行付費(fèi)操作，從而實(shí)現(xiàn)了用戶對智能電表的遠(yuǎn)程充值和用電信息查看。
[0007]2.專用EEPROM存儲(chǔ)器存儲(chǔ)用戶的身份證信息以及記錄用戶可售予的最大用電電量、電價(jià)、剩余電量，身份證信息是鑒別各個(gè)用戶智能電表的唯一編號(hào)，避免了錯(cuò)誤充值，實(shí)現(xiàn)了無卡預(yù)付費(fèi)，降低了電力運(yùn)營成本，又能夠遠(yuǎn)程查看智能電表用電信息，同時(shí)避免了用戶必須接觸電表進(jìn)行充值所帶來的不便。
[0008]3.防水邊框能夠?qū)Ω顿M(fèi)裝置起到有效的保護(hù)作用，防水防塵，實(shí)用性強(qiáng)。
[0009]4.MSP430單片機(jī)功耗低，電壓低，運(yùn)行速度快，處理能力強(qiáng)，具有高效的查表處理指令。
【附圖說明】
[0010]圖1本實(shí)用新型的應(yīng)用示意圖；
[0011]圖2本實(shí)用新型付費(fèi)裝置的原理框圖；
[0012]圖3本實(shí)用新型付費(fèi)裝置內(nèi)單片機(jī)數(shù)據(jù)處理流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1所示，在由預(yù)付費(fèi)智能電表1、付費(fèi)裝置2及低壓電力線3組成的系統(tǒng)中，預(yù)付費(fèi)智能電表I安裝在戶外，電表通過判斷用戶預(yù)付費(fèi)的余額控制向用戶的供電，用戶需先向電表充值才能用電，付費(fèi)裝置2用于實(shí)現(xiàn)付費(fèi)操作，低壓電力線3為電力和充值信息傳輸?shù)耐ǖ馈１緦?shí)用新型主要解決用戶在戶內(nèi)對預(yù)付費(fèi)智能電表的充值問題。用戶在戶內(nèi)任意位置的電力線接口接入本實(shí)用新型中付費(fèi)裝置2，并通過付費(fèi)裝置2的按鍵輸入付費(fèi)命令，裝置內(nèi)的單片機(jī)對充值命令進(jìn)行處理和解析，然后通過電力線載波通信將付費(fèi)數(shù)據(jù)發(fā)送到預(yù)付費(fèi)智能電表1，實(shí)現(xiàn)電費(fèi)充值，當(dāng)戶內(nèi)低壓電力線3因所購電能用盡而斷電后，付費(fèi)裝置2可通過直流電源對預(yù)付費(fèi)智能電表I進(jìn)行充值。
[0014]如圖2所示，本實(shí)用新型所述的充值裝置包括單片機(jī)、電源模塊、電力線載波通信模塊、存儲(chǔ)器、顯示屏、RF模塊、RF匹配電路、天線、按鍵、外殼十個(gè)部分組成。其中，單片機(jī)連接電源模塊、電力線載波通信模塊、存儲(chǔ)器、顯示屏、RF模塊和按鍵；RF模塊分別與RF匹配電路和電源模塊連接；RF匹配電路與天線連接；電源模塊與電力線載波通信模塊、存儲(chǔ)器、顯示屏連接，外殼將其他九個(gè)部分有機(jī)結(jié)合形成保護(hù)。單片機(jī)(MCU)負(fù)責(zé)通過電力線載波通信模塊和RF通信模塊對來自智能電表的信息進(jìn)行收集、處理和分析，一方面執(zhí)行遠(yuǎn)程充值指令，另一方面通過電力載波通信模塊和RF通信模塊獲取能耗數(shù)據(jù)，與此同時(shí)，控制顯示屏的顯示及提供鍵盤等多種外部接口數(shù)據(jù)交換；存儲(chǔ)器存儲(chǔ)并提供智能電表配置信息、設(shè)備狀態(tài)信息、時(shí)間表信息、計(jì)量數(shù)據(jù)等；電源提供裝置所需的各種電源；電力線載波通訊模塊的主要作用是使單片機(jī)與智能電表進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，以實(shí)現(xiàn)裝置外部通信的各種功能；RF通信模塊結(jié)合RF匹配電路和天線模塊，基于射頻通信的方式實(shí)現(xiàn)裝置與智能電表數(shù)據(jù)交換。
[0015]本實(shí)用新型中采用AVR單片機(jī)。在實(shí)際付費(fèi)裝置設(shè)計(jì)中，具備類似功能的芯片或電路系統(tǒng)均可應(yīng)用，其運(yùn)行和操作方法是，將編寫的軟件固化在硬件中，此技術(shù)屬于現(xiàn)有公知技術(shù)。單片機(jī)與其他元件的聯(lián)接及制造均為公知技術(shù)，在此不作具體描述。
[0016]如圖3所示，單片機(jī)的工作流程包括:
[0017]步驟301:程序開始；
[0018]步驟302:判斷付費(fèi)開始按鍵是否按下，當(dāng)用戶開始付費(fèi)時(shí)首先按下付費(fèi)裝置上的開始付費(fèi)按鍵以表示進(jìn)入付費(fèi)操作，當(dāng)芯片檢測到該按鍵時(shí)程序進(jìn)入付費(fèi)流程，否則保持初始狀態(tài)；
[0019]步驟303:當(dāng)付費(fèi)開始按鍵按下后，用戶通過鍵盤輸入充值密碼，每按下一個(gè)按鍵，鍵盤掃描一次，系統(tǒng)記下輸入數(shù)據(jù)，計(jì)算輸入位數(shù)；
[0020]步驟304:當(dāng)計(jì)算出的位數(shù)滿足要求時(shí)，系統(tǒng)將信息通過電力線載波通信發(fā)至預(yù)付費(fèi)智能電表，然后等待電表的回執(zhí)；如果按鍵在I分鐘內(nèi)沒有任何響應(yīng)，而且輸入位數(shù)不滿足要求，則程序回到初始狀態(tài)，用戶需要重新輸入密碼；
[0021]步驟305:付費(fèi)裝置通過電力線載波通信向電表發(fā)送充值數(shù)據(jù)，；
[0022]步驟306:本實(shí)用新型中的電力線通信調(diào)制/解調(diào)模塊具有雙向通信功能，向電表發(fā)送充值數(shù)據(jù)后，經(jīng)過電表對數(shù)據(jù)的解析，電表通過電力線通信向付費(fèi)裝置發(fā)送付費(fèi)成功與否的信息，
[0023]步驟307:當(dāng)系統(tǒng)收到電表發(fā)送成功的信息，則將本次付費(fèi)信息存入付費(fèi)裝置的存儲(chǔ)器，并在顯示器上顯示，否則程序進(jìn)入步驟302，用戶需重新進(jìn)行付費(fèi)操作；
[0024]步驟308:流程結(jié)束。
[0025]本實(shí)用新型采用了電力線/RF混合通信技術(shù)，大大方便了用戶在戶內(nèi)對預(yù)付費(fèi)電表進(jìn)行充值操作，實(shí)用新型中的付費(fèi)裝置成本較低，適合大規(guī)模應(yīng)用，市場應(yīng)用前景大。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于雙網(wǎng)絡(luò)混合通信的智能電表遠(yuǎn)程充值裝置，其特征在于，包括單片機(jī)、電源模塊、電力線載波通信模塊、存儲(chǔ)器、顯示屏、RF模塊、RF匹配電路、天線、按鍵、外殼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙網(wǎng)絡(luò)混合通信的智能電表遠(yuǎn)程充值裝置，其特征在于，單片機(jī)連接電源模塊、電力線載波通信模塊、存儲(chǔ)器、顯示屏、RF模塊和按鍵；RF模塊分別與RF匹配電路和電源模塊連接；RF匹配電路與天線連接；電源模塊與電力線載波通信模塊、存儲(chǔ)器、顯示屏連接，外殼將其他九個(gè)部分有機(jī)結(jié)合形成保護(hù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙網(wǎng)絡(luò)混合通信的智能電表遠(yuǎn)程充值裝置，其特征在于，所述存儲(chǔ)器為專用EEPROM存儲(chǔ)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙網(wǎng)絡(luò)混合通信的智能電表遠(yuǎn)程充值裝置，其特征在于，所述外殼四周設(shè)置有防水邊框。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙網(wǎng)絡(luò)混合通信的智能電表遠(yuǎn)程充值裝置，其特征在于，所述單片機(jī)為MSP430單片機(jī)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于雙網(wǎng)絡(luò)混合通信的智能電表遠(yuǎn)程充值裝置，用戶通過裝置上的按鍵輸入充值命令或查詢命令，裝置內(nèi)的充值信息處理模塊命令進(jìn)行處理和解析，然后與智能電表信息交換的通信模塊向智能電表發(fā)送充值命令，同時(shí)接收智能電表的反饋信息和用電信息并進(jìn)行顯示。本實(shí)用新型通過實(shí)現(xiàn)付費(fèi)裝置與智能電表的雙向通信，使得用戶在戶內(nèi)即可接入付費(fèi)裝置進(jìn)行付費(fèi)操作和用電信息遠(yuǎn)程查看，利用付費(fèi)裝置代替用戶智能卡，既實(shí)現(xiàn)了無卡預(yù)付費(fèi)，又能夠遠(yuǎn)程查看智能電表用電信息，避免了用戶必須接觸電表進(jìn)行充值和信息查看所帶來的不便，同時(shí)，交、直流雙供電模式保證了系統(tǒng)在電力線斷電情況下的正常顯示和充值。
【IPC分類】H04B3-54, G07F15-06
【公開號(hào)】CN204347966
【申請?zhí)枴緾N201420729594
【發(fā)明人】劉守明, 史宏偉
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河南省電力公司周口供電公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年11月29日