專利名稱：多用戶分時(shí)計(jì)度電量數(shù)據(jù)采集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種對(duì)多用戶電能進(jìn)行分時(shí)、多費(fèi)率計(jì)量并同時(shí)具有遠(yuǎn)程抄表功能的多用戶分時(shí)計(jì)度電量數(shù)據(jù)采集器，尤其適合將普通居民用戶電表改為分時(shí)計(jì)度電表，并使之可直接具有遠(yuǎn)程抄表功能。
眾所周知，電能作為一種商品具有一個(gè)與眾不同的特性，那就是它不能像水和氣一樣被有效貯存。而作為供用電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，普遍存在峰谷負(fù)荷差距大的現(xiàn)象，這就必然造成發(fā)電、輸變電及供電設(shè)備利用率低下、用戶用電成本高等一系列問(wèn)題，對(duì)社會(huì)發(fā)展造成不良影響。
現(xiàn)有技術(shù)中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?9120615.0，發(fā)明名稱為集控分計(jì)式復(fù)費(fèi)率電度表，這種表計(jì)的基本原理同普通復(fù)費(fèi)率電能表基本一樣，所不同的只是一組電表共用一個(gè)時(shí)間控制單元。因此說(shuō)，這種方法還是部分解決了復(fù)費(fèi)率電能表成本高的問(wèn)題。但是，它仍然成本較高，不能直接進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表，還是會(huì)有換表造成巨大的社會(huì)財(cái)富浪費(fèi)的問(wèn)題。另外，由于其原理規(guī)定在時(shí)控線切斷時(shí)計(jì)量裝置按峰電量計(jì)費(fèi)，在非用戶原因時(shí)控線斷線時(shí)，必然成為用電糾紛的原因。其兩線兩時(shí)段的控制方法在向多時(shí)段對(duì)應(yīng)多費(fèi)率(不一定是一一對(duì)應(yīng))時(shí)技術(shù)的復(fù)雜性大大增加，成本也有較多升高。也許正因?yàn)橐陨显颍盼匆?jiàn)這種方法在電力部門(mén)的應(yīng)用。
隨著電力體制改革的深入進(jìn)行，“一戶一表工程”推廣面越來(lái)越大，電力部門(mén)抄表難的問(wèn)題越來(lái)越突出。
本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有的復(fù)費(fèi)率電能表和集中抄表系統(tǒng)解決復(fù)費(fèi)率計(jì)量及集中抄表問(wèn)題的不足之處，提供一種價(jià)格低功能全可直接進(jìn)行遠(yuǎn)程集中抄表的多用戶分時(shí)計(jì)度電量數(shù)據(jù)采集器。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下多用戶分時(shí)計(jì)度電量數(shù)據(jù)采集器，其特征在于；電表脈沖輸入單元1、電表脈沖處理單元2、時(shí)鐘單元3、數(shù)據(jù)交換單元11、中央處理單元9、液晶顯示器8順次串聯(lián)連接，紅外通訊及開(kāi)關(guān)單元5、串行總線單元6、載波通訊單元7分別與電表脈沖處理單元2、中央處理單元9連接，中央處理單元9分別與關(guān)斷控制單元10、存儲(chǔ)單元4、時(shí)鐘單元3連接，電源單元12分別與上述各個(gè)單元連接；電表脈沖輸入單元1與用戶一一對(duì)應(yīng)，電表脈沖處理單元2、時(shí)鐘單元3、存儲(chǔ)單元4、紅外通訊及開(kāi)關(guān)單元5、串行總線單元6、載波通訊單元7、液晶顯示器8、中央處理單元9、關(guān)斷控制單元10、數(shù)據(jù)交換單元11、電源單元12都是多用戶共用一套；每個(gè)用戶的電表通過(guò)脈沖信號(hào)線、斷線檢測(cè)線、電源線、地線、關(guān)斷控制線連接到多用戶分時(shí)計(jì)度電量數(shù)據(jù)采集器的輸入及控制端口。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)核心是除電表脈沖輸入單元是與用戶一一對(duì)應(yīng)以外，處理單元、時(shí)鐘單元、存儲(chǔ)單元、紅外通訊單元、串行總線單元、載波通訊單元、液晶顯示單元以及電源單元都是多用戶公用一套。
本實(shí)用新型的核心宗旨是集多用戶分時(shí)計(jì)量與遠(yuǎn)程集中抄表于一身，從而同時(shí)解決分時(shí)計(jì)量成本高與電力部門(mén)抄表難這兩大難題。


圖1為本實(shí)用新型的原理框圖。
圖2為本實(shí)用新型的主電路原理圖。
圖3為本實(shí)用新型的紅外及開(kāi)關(guān)電路原理圖。
圖4為本實(shí)用新型的用戶擴(kuò)展電路原理圖。
圖5為本實(shí)用新型的關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電路原理圖。
圖6為本實(shí)用新型的主電路原理圖的主要連接關(guān)系圖。
實(shí)施例本實(shí)用新型的電路構(gòu)成包含十二個(gè)部分(參見(jiàn)附圖1)，下面分別介紹如下電表脈沖輸入單元1.該單元包括接口插座J101、J102、J103，光電耦合器OP101、OP102、OP103、OP104，集成電路U109、U110等元件。其作用在于將電表脈沖信號(hào)及斷線檢測(cè)信號(hào)通過(guò)光電隔離輸入到電表脈沖處理單元。見(jiàn)附圖2電表脈沖處理單元2.該單元包括集成電路U101、U113等元件。其作用在于集中處理十六路用戶的電表脈沖信號(hào)及信號(hào)線斷線檢測(cè)信號(hào)，以對(duì)各用戶的用電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并判斷信號(hào)線是否正常。見(jiàn)附圖2時(shí)鐘單元3.該單元的核心為集成電路U107。其作用在于作為系統(tǒng)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，提供精確的時(shí)間基準(zhǔn)進(jìn)行分時(shí)計(jì)度和定時(shí)結(jié)存。見(jiàn)附圖2存儲(chǔ)單元4.該單元的核心為集成電路U103。其作用在于作為系統(tǒng)的固態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件。見(jiàn)附圖2紅外通訊及開(kāi)關(guān)單元5.該單元包括集成電路U201、LE201、BG201 Q201、Q202、Q203、Q204、Q205、SW1、SW2、SW3等元件。其作用在于作為系統(tǒng)的紅外通訊通道及功能按鍵。見(jiàn)附圖3串行總線單元6.該單元的核心為集成電路U8。其作用在于作為系統(tǒng)的串行總線通訊通道。見(jiàn)附圖2載波通訊單元7.插座CT112、集成電路U112A提供了標(biāo)準(zhǔn)的ST7536及P200兼容接口，作為系統(tǒng)的載波通訊通道。見(jiàn)附圖2液晶顯示器8.系統(tǒng)信息顯示，包括所有用戶的各時(shí)段用電量、需量、事件記錄、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等。液晶顯示屏采用12864芯片驅(qū)動(dòng)的128X64點(diǎn)陣帶背光器件。
中央處理單元9.該單元包括集成電路U102、U111、U106、U104等元件。其作用在于作為系統(tǒng)的任務(wù)控制管理器。見(jiàn)附圖2關(guān)斷控制單元10.該單元包括集成電路DU401~DU404、DR401~DR408等元件(以八用戶為例)。其作用在于作為系統(tǒng)關(guān)斷功能的驅(qū)動(dòng)電路，用以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行繼電器，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程關(guān)斷用戶電源功能。見(jiàn)附圖5數(shù)據(jù)交換單元11.該單元的核心為集成電路U105。用以實(shí)現(xiàn)第九和第二單元的數(shù)據(jù)交換。見(jiàn)附圖2電源單元12.該單元包括集成電路U114~U118等元件。其作用在于提供系統(tǒng)所需的工作電源。見(jiàn)附圖2集成電路清單集成電路 名稱型號(hào)功能U101單片機(jī)，AT89C51，脈沖處理U102單片機(jī)，AT89C51，中央管理器U103存儲(chǔ)器，ZS256， 存儲(chǔ)介質(zhì)U104并口擴(kuò)展芯片，8255，口線擴(kuò)展U105存儲(chǔ)器，DS1609，數(shù)據(jù)交換U106鎖存器，74HC573，地址擴(kuò)展U107時(shí)鐘，DS12C887，系統(tǒng)時(shí)鐘U108可編程邏輯控制器，GAL16V8D，譯碼控制U109、U110、U301、U302緩沖器，74HC245，總線緩沖U111、U113看門(mén)狗，MAX813LU112與非門(mén)，74HC10U114、U117穩(wěn)壓器，7809U115穩(wěn)壓器，7909U116、U118穩(wěn)壓器，7805U8RS485驅(qū)動(dòng)器，MAX1487U201反向器，74HC04DU401、DU402、DU403、DU404反向器，74HC04DR401～DR408驅(qū)動(dòng)器，HX8016，繼電器驅(qū)動(dòng)電路連接關(guān)系圖6，光電耦合器OP101、OP102的輸出端對(duì)應(yīng)連接集成電路U109的A0~A7口，光電耦合器OP103、OP104的輸出端對(duì)應(yīng)連接集成電路U110的A0~A7口，集成電路U109和U110的B0~B7口對(duì)應(yīng)連接集成電路U101的P00~P07口，還連接集成電路U105的1至8腳，集成電路U105的13至20腳對(duì)應(yīng)連接集成電路U102的P00~P07腳，
集成電路U102的P00~P07腳對(duì)應(yīng)連接集成電路U103的D0~D7腳，集成電路U102的P00~P07腳，對(duì)應(yīng)連接集成電路U104的D0~D7，集成電路U102的P00~P07腳，對(duì)應(yīng)連接集成電路U106的1D~8D、U107的4~11腳，集成電路U102的P20~P27腳對(duì)應(yīng)連接集成電路U103的A8~A14腳，集成電路U102的RESET腳，連接集成電路U112A的13腳，集成電路U112A的12腳連接CT112的6腳，集成電路U103的A0~A7腳對(duì)應(yīng)連接集成電路U106的1Q~8Q腳，集成電路U113的7腳對(duì)應(yīng)連接集成電路U101的RESET腳。
工作原理本實(shí)用新型在工作時(shí)，由U101不斷讀取通過(guò)光電耦合器OP101、OP102、OP103、OP104、集成電路U109、U110送入的電表脈沖及斷線信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波去掉干擾后，借助數(shù)據(jù)交換電路U105將數(shù)據(jù)送給中央處理電路U102。U102根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的時(shí)段費(fèi)率信息，將接收到的數(shù)據(jù)處理成復(fù)費(fèi)率電量，并保存到存儲(chǔ)單元電路U103中，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。中央處理電路U102同時(shí)不斷地監(jiān)測(cè)各個(gè)通訊電路單元，以即時(shí)處理通訊任務(wù)。為讓用戶能及時(shí)看到所需信息，中央處理電路U102每四秒刷新一次液晶顯示屏的內(nèi)容。存儲(chǔ)單元電路U103采用非揮發(fā)器件，掉電情況下數(shù)據(jù)保存時(shí)間約為十年。系統(tǒng)參數(shù)通過(guò)紅外信道設(shè)定。
本實(shí)用新型具有如下基本功能一、多用戶分時(shí)計(jì)度、最大需量測(cè)量。
二、多通訊媒介紅外、載波、總線兼容。
三、分時(shí)計(jì)度和集中抄表合二為一。
四、抄表日數(shù)據(jù)自動(dòng)結(jié)存。
五、停電來(lái)電記錄，編程記錄。
六、能同時(shí)能完成多用戶分時(shí)計(jì)度和遠(yuǎn)程集中抄表，數(shù)據(jù)可以通過(guò)紅外、載波(電話)MODEM、RS485總線向上一級(jí)系統(tǒng)或中心計(jì)算機(jī)傳輸。
七、用戶數(shù)量可以為二以上的任何數(shù)值，其絕對(duì)數(shù)量?jī)H受單片機(jī)速度和I/O數(shù)限制，但一般少于三十二戶。
權(quán)利要求1.多用戶分時(shí)計(jì)度電量數(shù)據(jù)采集器，其特征在于電表脈沖輸入單元1、電表脈沖處理單元2、時(shí)鐘單元3、數(shù)據(jù)交換單元11、中央處理單元9、液晶顯示器8順次串聯(lián)連接，紅外通訊及開(kāi)關(guān)單元5、串行總線單元6、載波通訊單元7分別與電表脈沖處理單元2、中央處理單元9連接，中央處理單元9分別與關(guān)斷控制單元10、存儲(chǔ)單元4、時(shí)鐘單元3連接，電源單元12分別與上述各個(gè)單元連接；電表脈沖輸入單元1與用戶一一對(duì)應(yīng)，電表脈沖處理單元2、時(shí)鐘單元3、存儲(chǔ)單元4、紅外通訊及開(kāi)關(guān)單元5、串行總線單元6、載波通訊單元7、液晶顯示器8、中央處理單元 9、關(guān)斷控制單元10、數(shù)據(jù)交換單元11、電源單元12都是多用戶共用一套；每個(gè)用戶的電表通過(guò)脈沖信號(hào)線、斷線檢測(cè)線、電源線、地線、關(guān)斷控制線連接到多用戶分時(shí)計(jì)度電量數(shù)據(jù)采集器的輸入及控制端口。
2.根據(jù)權(quán)利1要求所述的多用戶分時(shí)計(jì)度電量數(shù)據(jù)采集器，其特征在于光電耦合器OP101、OP102的輸出端對(duì)應(yīng)連接集成電路U109的A0~A7口，光電耦合器OP103、OP104的輸出端對(duì)應(yīng)連接集成電路U110的A0~A7口，集成電路U109和U110的B0~B7口對(duì)應(yīng)連接集成電路U101的P00~P07口，還連接集成電路U105的1至8腳，集成電路U105的13至20腳對(duì)應(yīng)連接集成電路U102的P00~P07腳，集成電路U102的P00~P07腳對(duì)應(yīng)連接集成電路U103的D0~D7腳，集成電路U102的P00~P07腳，對(duì)應(yīng)連接集成電路U104的D0~D7、集成電路U102的P00~P07腳，對(duì)應(yīng)連接集成電路U106的1D~8D、U107的4~11腳，集成電路U102的P20~P27腳對(duì)應(yīng)連接集成電路U103的A8~A14腳，集成電路U102的RESET腳，連接集成電路U112A的13腳，集成電路U112A的12腳連接CT112的6腳，集成電路U103的A0~A7腳對(duì)應(yīng)連接集成電路U106的1Q~8Q腳，集成電路U113的7腳對(duì)應(yīng)連接集成電路U101的RESET腳。
專利摘要多用戶分時(shí)計(jì)度電量數(shù)據(jù)采集器,具有分時(shí)計(jì)量和遠(yuǎn)程抄表及關(guān)斷的功能,多用戶公用一組時(shí)間基準(zhǔn)及處理顯示通訊等相關(guān)電路。多用戶電表脈沖經(jīng)過(guò)光電隔離送入本裝置,電表脈沖輸入單元1與用戶一一對(duì)應(yīng),電表脈沖處理單元2、時(shí)鐘單元3、存儲(chǔ)單元4、紅外通訊及開(kāi)關(guān)單元5、串行總線單元6、載波通訊單元7、液晶顯示器8、中央處理單元9、關(guān)斷控制單元10、數(shù)據(jù)交換單元11、電源單元12都是多用戶共用一套;每個(gè)用戶的電表通過(guò)脈沖信號(hào)線、斷線檢測(cè)線、電源線、地線、關(guān)斷控制線連接到多用戶分時(shí)計(jì)度電量數(shù)據(jù)采集器的輸入及控制端口。顯著降低每一用戶成本,適合小區(qū)、公寓樓安裝,不用換表,符合國(guó)家“一戶一表”和“抄表到戶”的要求。
文檔編號(hào)G01R11/00GK2484570SQ01214379
公開(kāi)日2002年4月3日 申請(qǐng)日期2001年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月7日
發(fā)明者靖新宇 申請(qǐng)人:四川鴻訊數(shù)據(jù)有限責(zé)任公司