專利名稱：智能用電管理終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用電管理系統(tǒng)，尤其涉及電表數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、電表數(shù)據(jù)向電力主站傳 輸以及電力通斷控制的用電數(shù)據(jù)采集、集中用電的智能用電管理終端。
背景技術(shù)：
用電管理系統(tǒng)主要由電能表、采集器、集中器、數(shù)據(jù)傳輸通道、主站系統(tǒng)構(gòu)成，機(jī)械 表、電子表連接到采集器，通過(guò)485總線集中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)還可以和供電局的營(yíng)業(yè)收費(fèi)系統(tǒng)相 連實(shí)現(xiàn)抄表收費(fèi)一體化。如圖1所示。圖1中所述的采集器功能相對(duì)簡(jiǎn)單，除完成電表的電量數(shù)據(jù)采集工作以外，還要 根據(jù)系統(tǒng)的要求完成與集中器之間的數(shù)據(jù)通信，將需要傳送的電量數(shù)據(jù)送到集中器中。圖1中所述的集中器主要任務(wù)有兩個(gè)，一是完成與采集器的數(shù)據(jù)通信工作，向采 集器下達(dá)電量數(shù)據(jù)凍結(jié)命令，定時(shí)循環(huán)接收采集器的電量數(shù)據(jù)，或根據(jù)系統(tǒng)要求接收某個(gè) 電表或某組電表的數(shù)據(jù)。另外的任務(wù)就是根據(jù)系統(tǒng)要求完成與主站的通信，將用戶用電數(shù) 據(jù)等主站需要的信息傳送到主站數(shù)據(jù)庫(kù)中。上行通信信道指的是集中器與主站之間的通信線路，可以采用電話、無(wú)線、專線 等通信介質(zhì)；下行通信信道指的是集中器與采集器之間的通信線路，主要有485總線、電力線 載波兩種通信方式。主站系統(tǒng)定時(shí)或隨時(shí)抄收居民或商戶電表的電能量數(shù)據(jù)，對(duì)集中器設(shè)置通信參 數(shù)及操作參數(shù)，與供電局用電營(yíng)業(yè)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)后，可以進(jìn)行電費(fèi)計(jì)算、票據(jù)打印、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、電費(fèi) 實(shí)收等功能。現(xiàn)有技術(shù)存在兩個(gè)問(wèn)題采集器+集中器的系統(tǒng)硬件架構(gòu)比較復(fù)雜，集中器與采集器的安裝距離存在限 制，采集器與集中器之間需要安裝布485線，線路施工布線工作量大、易受人為破壞；線路 損壞后，故障點(diǎn)不易查找。上行通訊信道通常采用電話線、無(wú)線、寬帶專線等介質(zhì)，而在用戶家中應(yīng)用最廣泛 的是廣電CATV，同時(shí)電視是用戶普及應(yīng)用最廣的終端設(shè)備，供電局的電費(fèi)計(jì)算、票據(jù)打印、 統(tǒng)計(jì)報(bào)表、電費(fèi)實(shí)收等信息如果可以在電視上實(shí)時(shí)顯示，將是前景比較廣闊的實(shí)現(xiàn)方式， 但目前還沒(méi)有此解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種能夠集中器、采集器直接連接，并有效解 決客戶端實(shí)時(shí)顯示終端問(wèn)題的智能用電管理終端。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種智能用電管理終端，包括電能 表、采集器模塊、Cable Modem模塊、上行通信信道、下行通信信道、主站系統(tǒng)；其特征在于 所述采集器模塊、Cable Modem模塊間通過(guò)Khernet接口直接進(jìn)行通訊連接，并且集成在同一硬件設(shè)備內(nèi)，上行通訊信道采用廣電網(wǎng)絡(luò)CATV通信介質(zhì)。所述采集器模塊為主控核心部分，采集器模塊連接有電路和以太網(wǎng)以及輸出IO 控制信號(hào)；采用ARM CPU芯片、外掛Flash、SDRAM存儲(chǔ)器，接口上提供LED、Khernet、串口 485總線連接電表、RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘，所述采集器模塊的485數(shù)據(jù)采集部分電路為兩路485信 號(hào)分別連接到用戶電表和設(shè)備面板調(diào)試485接口。所述采集器模塊連接的電路中還包括了 開(kāi)關(guān)電源模塊，系統(tǒng)220V電源輸入，通過(guò)模塊轉(zhuǎn)換為3. 3V、5V、9. OV三種電壓供設(shè)備硬件單 元使用。所述采集器模塊輸出IO控制信號(hào)，用于遠(yuǎn)端控制用戶電表磁保持繼電器的通斷。 所述采集器模塊連接以太網(wǎng)部分兩路以太網(wǎng)信號(hào)一路連接到Cable Modem模塊，另外一路 連接設(shè)備面板調(diào)試網(wǎng)口。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為將集中器、采集器的功能合一做到統(tǒng)一硬 件設(shè)備中，此硬件設(shè)備同時(shí)具備電表數(shù)據(jù)采集、與主站通訊的功能，簡(jiǎn)化了用電管理系統(tǒng)硬 件架構(gòu)，降低了系統(tǒng)硬件成本、提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ｉ闲型ㄓ嵭诺啦捎脧V電網(wǎng)絡(luò)CATV 通信介質(zhì)，有效解決客戶端實(shí)時(shí)顯示終端問(wèn)題。


為便于理解本發(fā)明，特結(jié)合附圖做進(jìn)一步的說(shuō)明。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明用電管理終端硬件原理框圖；圖4是本發(fā)明采集器模塊CPU部分電路圖；圖5是本發(fā)明采集器模塊的485數(shù)據(jù)采集部分線路圖；圖6是本發(fā)明采集器模塊的IO控制信號(hào)線路圖；圖7是本發(fā)明采集器模塊的以太網(wǎng)部分電路；圖8是本發(fā)明面板結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本發(fā)明外部接口示意圖。
具體實(shí)施例方式為便于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，結(jié)合具體實(shí)施方式
詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)施例不應(yīng) 看做是對(duì)發(fā)明的任何限制。從圖2 了解到，機(jī)械表、電子表直接以采集、集中功能合一的方式，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和供 電局的抄表主站、營(yíng)業(yè)收費(fèi)系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)抄表收費(fèi)一體化本發(fā)明硬件上分為三個(gè)大的模塊Cable Modem模塊、采集器模塊、電源模塊；圖3 中的Cable Modem為以太網(wǎng)轉(zhuǎn)CATV模塊；圖3中的AC/DC模塊為交流轉(zhuǎn)直流電源模塊；圖3中的其余部分合稱采集器模塊；體現(xiàn)在物理形態(tài)上采集器模塊與Cable Modem模塊間通過(guò)肚hernet接口進(jìn)行通訊連接，電源模塊實(shí) 現(xiàn)220V電源轉(zhuǎn)換為3. 3V、5V、9V等直流電源、供給采集器模塊。采集器模塊核心為主控部分，采用ARM CPU芯片，外掛Flash、SDRAM存儲(chǔ)器，提供LED (指示燈顯示)、Ethernet (包括與Cable Modem通訊網(wǎng)口及調(diào)試網(wǎng)口)、串口 485總線 (連接電表)、RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘)等接口。Cable Modem模塊采用業(yè)界成熟設(shè)計(jì)模塊，主要包括MIPS CPU芯片，外掛Flash、 SDRAM存儲(chǔ)器，CATV調(diào)試解調(diào)器，以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換芯片等。采集器模塊CPU部分電路圖4所示所述采集器模塊為主控核心部分，采用ARM CPU芯片、外掛Flash、SDRAM存儲(chǔ)器， 接口上提供LED、Khernet、串口 485總線連接電表、RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘，采集器模塊還可以輸出 IO控制信號(hào)；U21為CPU芯片，外掛SDRAM、Flash提供本地存儲(chǔ)，輸出相關(guān)硬件接口，虛線框部 分為實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路；采集器模塊的485數(shù)據(jù)采集部分電路如圖5所示兩路485信號(hào)分別連接到用戶電表和設(shè)備面板調(diào)試485接口，另外這部分電路中 還包括了開(kāi)關(guān)電源模塊，系統(tǒng)220V電源輸入，通過(guò)模塊轉(zhuǎn)換為3. 3V、5V、9. OV等電壓供設(shè)備 硬件單元使用；采集器模塊的IO控制信號(hào)部分如圖6所示硬件上輸出32根IO控制信號(hào)，用于遠(yuǎn)端控制用戶電表磁保持繼電器的通斷。采集器模塊的以太網(wǎng)部分電路如圖7所示兩路以太網(wǎng)信號(hào)一路連接到Cable Modem模塊，另外一路連接設(shè)備面板調(diào)試網(wǎng)口。設(shè)備面板如圖8所示，電源燈設(shè)備上電后常亮；上行燈網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)時(shí)該燈閃爍；下行燈設(shè)備與485電表通訊時(shí)該燈亮；系統(tǒng)燈有“亮、急閃、慢閃、滅”四種狀態(tài)；設(shè)備上電后首先檢查flash，第一次上電這個(gè)過(guò)程會(huì)久一些，此時(shí)系統(tǒng)燈一直亮直 到檢查結(jié)束，如果過(guò)很久時(shí)間系統(tǒng)燈一直亮著，說(shuō)明flash已經(jīng)損壞或者數(shù)據(jù)有缺失，這時(shí) 候可同時(shí)按“設(shè)置”和“自檢”按鍵5秒鐘使flash的數(shù)據(jù)恢復(fù)到出廠狀態(tài)；設(shè)備與CATV連接的網(wǎng)絡(luò)IP是自動(dòng)獲取狀態(tài)時(shí)，在自動(dòng)獲取IP的過(guò)程中該燈會(huì)急 閃；設(shè)備上電后會(huì)根據(jù)獲取的IP和參數(shù)自動(dòng)連接服務(wù)器，如果連接成功，指示燈慢 閃，頻率大約3秒/次，如果連接服務(wù)器不成功、該燈保持滅的狀態(tài)。CATV燈設(shè)備連接CATV 電纜且上線時(shí)該燈亮。設(shè)置按鍵長(zhǎng)按此鍵5秒，系統(tǒng)進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)，系統(tǒng)ip地址設(shè)為管理固定ip(x. x.x.x)。設(shè)置狀態(tài)超時(shí)60s無(wú)通信數(shù)據(jù)，系統(tǒng)恢復(fù)使用狀態(tài)。設(shè)置狀態(tài)下長(zhǎng)按此鍵5秒，系 統(tǒng)恢復(fù)使用狀態(tài)。自檢按鍵長(zhǎng)按此鍵5秒，系統(tǒng)進(jìn)入自檢狀態(tài)，檢測(cè)項(xiàng)目包括網(wǎng)絡(luò)通訊，485通訊， flash讀寫(xiě)等，如有故障，系統(tǒng)指示燈常亮。自檢狀態(tài)60s后系統(tǒng)恢復(fù)使用狀態(tài)。設(shè)備的外部主要接口如圖9所示主要有2路485，1路LAN、1路CATV、16路繼電 器控制。“采集485”接口用于連接485電表，A、B端連接到對(duì)應(yīng)的電表A、B端；“LAN接口”用于參數(shù)配置，通過(guò)網(wǎng)線與電腦相連；
"CATV接口 ”用于連接有線電視的同軸電纜，是與電力主站連接的上行數(shù)據(jù)通道；“繼電器控制接口 ”用于控制繼電器合閘跳閘，與繼電器直接連接。
權(quán)利要求
1.一種智能用電管理終端，包括電能表、采集器模塊、Cable Modem模塊、上行通信 信道、下行通信信道、主站系統(tǒng)；其特征在于所述采集器模塊、Cable Modem模塊間通過(guò) Ethernet接口直接進(jìn)行通訊連接，并且集成在同一硬件設(shè)備內(nèi)，上行通訊信道采用廣電網(wǎng) 絡(luò)CATV通信介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的智能用電管理終端，其特征在于所述采集器模塊為主控 核心部分，采集器模塊連接有電路和以太網(wǎng)以及輸出IO控制信號(hào)；采用ARM CPU芯片、外掛 Flash、SDRAM存儲(chǔ)器，接口上提供LED、Ethernet、串口 485總線連接電表、RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的的智能用電管理終端，其特征在于所述采集器模塊的485 數(shù)據(jù)采集部分電路為兩路485信號(hào)分別連接到用戶電表和設(shè)備面板調(diào)試485接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的的智能用電管理終端，其特征在于所述采集器模塊連接的 電路中還包括了開(kāi)關(guān)電源模塊，系統(tǒng)220V電源輸入，通過(guò)模塊轉(zhuǎn)換為3. 3V、5V、9. OV三種電 壓供設(shè)備硬件單元使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的的智能用電管理終端，其特征在于所述采集器模塊輸出IO 控制信號(hào)，用于遠(yuǎn)端控制用戶電表磁保持繼電器的通斷。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的的智能用電管理終端，其特征在于所述采集器模塊連接以 太網(wǎng)部分兩路以太網(wǎng)信號(hào)一路連接到Cable Modem模塊，另外一路連接設(shè)備面板調(diào)試網(wǎng)口。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種智能用電管理終端，包括電能表、采集器模塊、CableModem模塊、上行通信信道、下行通信信道、主站系統(tǒng)；其特征在于所述采集器模塊、Cable Modem模塊間通過(guò)Ethernet接口直接進(jìn)行通訊連接，上行通訊信道采用廣電網(wǎng)絡(luò)CATV通信介質(zhì)。本發(fā)明通過(guò)將集中器、采集器的功能合一做到統(tǒng)一硬件設(shè)備中，此硬件設(shè)備同時(shí)具備電表數(shù)據(jù)采集、與主站通訊的功能，簡(jiǎn)化了用電管理系統(tǒng)硬件架構(gòu)，降低了系統(tǒng)硬件成本、提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ｉ闲型ㄓ嵭诺啦捎脧V電網(wǎng)絡(luò)CATV通信介質(zhì)，有效解決客戶端實(shí)時(shí)顯示終端問(wèn)題。
文檔編號(hào)G08C19/00GK102095908SQ20101057245
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者何耀 申請(qǐng)人:廣西澤龍電子科技有限公司