本實用新型涉及一種電能計量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于電能計量的用電交互終端。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，用電量需求越來越大，電能表的數(shù)量也迅速增加，同時，居民住宅的質(zhì)量和檔次越來越高，住戶對住宅環(huán)境、物業(yè)管理水平的要求也日益提高。傳統(tǒng)的抄表方式存在許多弊端，如入戶麻煩、管理費用過高、存在安全隱患等，已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代物業(yè)管理的需要。為了提高對客戶用電的管理水平，供電企業(yè)迫切希望通過現(xiàn)代化的手段，對用戶用電的監(jiān)測實現(xiàn)自動化、規(guī)范化。采用自動抄表技術(shù)的電力計量系統(tǒng)也應(yīng)運而生。

現(xiàn)有的電力計量系統(tǒng)，主站通過集中器、采集器對費控電能表進行用電信息采集。然而，現(xiàn)有的費控電能表用戶操作不便利，人機交互體驗較差，同時售電營銷系統(tǒng)的繳費方式不夠多樣化，電價信息，用電政策不能夠及時傳達(dá)到終端用戶，同時用戶不能在本地查詢充值金額、欠費情況，尤其是用戶欠費時，沒有及時的提醒信息，導(dǎo)致因繳費不及時而斷電。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型之目的在于提供一種用電交互終端，以簡化電力計量系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的可靠性，節(jié)省設(shè)備投入，實現(xiàn)自動無人抄表，方便用戶的生活。

為達(dá)上述及其它目的，本實用新型提出一種用電交互終端，包括：

電源模塊，用于為用電交互終端供電，并提供備用電池模塊充電電源；

備用電池模塊，以于電源模塊斷電時，切換給用電交互終端供電；

CPU主控單元，與上行通信模塊、紅外通信模塊、刷卡系統(tǒng)、485通信模塊、人機交互單元連接，負(fù)責(zé)整個設(shè)備的數(shù)據(jù)流及業(yè)務(wù)實現(xiàn)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、報文解析、外部通信、故障監(jiān)測、邏輯處理；

上行通信模塊，用于CPU主控單元與主站集中器的通信；

紅外通信模塊，通過紅外方式與其他設(shè)備進行通信，實現(xiàn)紅外抄表；

下行通信模塊，用于與費控電能表通信，并通過分路選擇將下行通信與上行通信直連；

人機交互單元，用于實現(xiàn)人機交互。

進一步地，該用戶交互終端集成集中器以及采集器的功能。

進一步地，該CPU主控單元通過串行端口與該上行通信模塊、紅外通信模塊、刷卡系統(tǒng)、下行通信模塊連接，通過液晶驅(qū)動電路、通用GPIO與該人機交互單元連接。

進一步地，該CPU主控單元運行ESAM加密系統(tǒng)和多路復(fù)用管理。

進一步地，該上行通信模塊包括該多路復(fù)用管理用于偵測和選擇不同的上行通信模塊，選擇GPRS模塊、載波模塊、串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)絡(luò)模塊與主站、集中器通信，該多路復(fù)用管理實現(xiàn)對不同模塊的自動識別，同時由不同模塊的應(yīng)用場景需要，將讀取的數(shù)據(jù)分發(fā)到既定的內(nèi)部數(shù)據(jù)處理單元。

進一步地，該下行通信模塊包括下行485通信電路、分路選擇和上行485通信電路，該下行485通信電路連接費控電能表，抄讀數(shù)據(jù)，該分路選擇和上行485通信電路連接集中器、采集器，在業(yè)務(wù)需要的時刻，該CPU主控單元通過分路選擇將下行485通信與上行通信直連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)透傳。

進一步地，該備用電池模塊包括備用電池單元、充電電路、喚醒按鈕、MCU掉電檢測電路和邏輯控制電路，當(dāng)電池電量低時，控制充電電路對電池進行充電，當(dāng)設(shè)備的外部電源斷電時，檢測到電源模塊斷電后，該MCU掉電檢測電路和邏輯控制電路控制切換為備用電池單元供電。

進一步地，該備用電池單元按照設(shè)定的供電時間保證設(shè)備正常運作，到達(dá)設(shè)定時間后，自行關(guān)機，于關(guān)機后通過該喚醒按鈕使用該備用電池單元喚醒終端。

進一步地，該終端還包括USB數(shù)據(jù)交互電路，用于通過USB口，實現(xiàn)程序更新、公告信息導(dǎo)入、用戶信息導(dǎo)入。

進一步地，該刷卡系統(tǒng)為RFID刷卡系統(tǒng)，用于檢測用戶卡的ID，并讀取與用戶相關(guān)的信息。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型一種用電交互終端通過與采集器、集中器配合或集成采集器、集中器所有功能，實現(xiàn)了電力計量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)抄讀、用戶操作、充值計費于一體，簡化了電力計量系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)可靠性，節(jié)省了設(shè)備投入，實現(xiàn)了自動無人抄表。

附圖說明

圖1為本實用新型一種用電交互終端之第一較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型較佳實施例中備用電池模塊20的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型較佳實施例中通過喚醒按鈕使用備用電池單元喚醒設(shè)備的過程示意圖；

圖4為本實用新型具體實施例中多路復(fù)用管理的流程示意圖；

圖5為本實用新型一種用電交互終端之第二較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實用新型具體實施例中用電交互終端的具體應(yīng)用情境示意圖。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例并結(jié)合附圖說明本實用新型的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其它優(yōu)點與功效。本實用新型亦可通過其它不同的具體實例加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點與應(yīng)用，在不背離本實用新型的精神下進行各種修飾與變更。

圖1為本實用新型一種用電交互終端之第一較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實用新型一種用電交互終端，包括：電源模塊10、備用電池模塊20、CPU主控單元30、上行通信模塊40、紅外通信模塊50、USB接口60、人機交互單元70、RFID刷卡系統(tǒng)80以及下行通信模塊90。

其中，電源模塊10為一AC-DC開關(guān)電源，其用于為整個用電交互終端供電，同時給備用電池模塊提供充電電源。

備用電池模塊20包括備用電池單元、充電電路、喚醒按鈕以及MCU掉電檢測和邏輯控制電路，用于電池電量采集、電池投切控制、充電管理。當(dāng)電池電量低時，控制充電電路對電池進行充電。當(dāng)設(shè)備的外部電源斷電時，系統(tǒng)檢測到斷電后，設(shè)備可無縫切換為備用電池供電。備用電池單元按照設(shè)定的供電時間保證設(shè)備正常運作，到達(dá)設(shè)定時間后，設(shè)備自行關(guān)機。關(guān)機后，用戶可以通過喚醒按鈕使用備用電池單元喚醒設(shè)備。備用電池模塊20的具體框圖如圖2所示。

圖3為本實用新型較佳實施例中通過喚醒按鈕使用備用電池單元喚醒設(shè)備的過程示意圖。在本實用新型具體實施例中，當(dāng)主電源掉電以后，掉電檢測電路會觸發(fā)一個主電源掉電信號power_err。整板斷電后，持續(xù)按壓喚醒按紐，會對電容充電電路進行充電，當(dāng)電容充電達(dá)到MOS管的控制門限電壓，觸發(fā)電池供電使能信號power_en。電池的供電回路在這兩個信號都有效的情況下，備用電池對整板供電。當(dāng)電池供電啟動以后，CPU接管power_en信號控制。在備用電池供電的過程中，供電時間達(dá)到設(shè)定的供電時間T，CPU控制將power_en置為無效，整板電池供電斷電。

CPU主控單元30包括三線SPI、USB、多個通用串行UART端口、通用GPIO端口和液晶驅(qū)動電路，負(fù)責(zé)整個設(shè)備的數(shù)據(jù)流及業(yè)務(wù)實現(xiàn)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、報文解析、外部通信、故障監(jiān)測、邏輯處理等等功能，其通過串行端口UART1與上行通信模塊40連接，通過通用串行端口UART2與紅外通信模塊50連接，通過通用串行端口UART3和三線端口SPI與RFID刷卡系統(tǒng)80連接，通過通用串行端口UART4和通用GPIO端口與下行通信模塊90連接，通過液晶驅(qū)動電路、通用GPIO與人機交互單元70連接，CPU主控單元30運行ESAM加密系統(tǒng)和多路復(fù)用管理，ESAM加密系統(tǒng)為符合國標(biāo)算法的加密系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)的安全性，多路復(fù)用管理用于偵測和選擇不同的上行通信模塊，復(fù)用管理與上行通信功能配合使用，上行通信方式可以根據(jù)場景需要，任意選擇GPRS模塊、載波模塊、串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)絡(luò)模塊與主站、集中器通信，復(fù)用管理實現(xiàn)對不同模塊的自動識別，同時由不同模塊的應(yīng)用場景需要，將讀取的數(shù)據(jù)分發(fā)到既定的內(nèi)部數(shù)據(jù)處理單元。

圖4為本實用新型具體實施例中多路復(fù)用管理的流程示意圖。對于上行通信模塊的GPRS模塊、載波通信模塊、UART轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)模塊，根據(jù)場景需求選擇其中一種模塊插入用電交互終端的插口中。硬件會檢測模塊類型，不同模塊的設(shè)備類型標(biāo)志線信號邏輯位不同，CPU可通過檢測標(biāo)志線判定識別模塊種類。不同的模塊單元與之進行數(shù)據(jù)交互的外部對象不同，程序邏輯控制根據(jù)判定的模塊種類，選擇相應(yīng)的通信處理流程。

人機交互單元70由液晶顯示、按鍵、LED運行指示組成?？梢燥@示相關(guān)的查詢內(nèi)容(用電記錄、電價信息、充值記錄、復(fù)電、用戶編號、地址信息，等等)所有用戶相關(guān)的操作內(nèi)容，均在界面顯示。按鍵可供用戶對設(shè)備進行操作。LED運行指示，指示設(shè)備的運行狀態(tài)，通信情況。設(shè)備正常運行時，LED將按照一定規(guī)律閃爍。

RFID刷卡系統(tǒng)80為非接觸式卡刷卡和ESAM電路。用于檢測用戶卡的ID，并讀取與用戶相關(guān)的信息，如：卡號、用戶號、表號、費用，等等。同時可根據(jù)卡片的不同權(quán)限，規(guī)定用戶的操作內(nèi)容，方便區(qū)分運維人員、開發(fā)人員、普通用戶的身份區(qū)別，不同人員操作的內(nèi)容以及進行的操作業(yè)務(wù)不同。

紅外通信模塊50為通用電路，具備紅外抄表功能，通過紅外方式與其他設(shè)備進行通信。

USB數(shù)據(jù)交互電路60為通用電路，用于通過USB口，實現(xiàn)程序更新、公告信息導(dǎo)入、用戶信息導(dǎo)入等等。

下行通信模塊90為485通信模塊，由下行485通信電路、分路選擇和上行485通信電路組成，下行通信連接費控電能表，抄讀數(shù)據(jù)。分路選擇和上行485通信電路連接集中器、采集器，具備分路選擇功能，CPU主控單元可以通過分路選擇將下行485通信與上行485通信直連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)透傳，實現(xiàn)上行設(shè)備快速抄表及通信。

圖5為本實用新型一種用電交互終端之第二較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實用新型第二實施例中，用電交互終端具備傳統(tǒng)集中器、采集器的所有功能，即可以只使用用電交互終端取代集中器、采集器，直接與主站進行通信，上報相關(guān)的計量數(shù)據(jù)。具體地，該用電交互終端包括：電源模塊10、備用電池模塊20、CPU主控單元30、上行通信模塊40、紅外通信模塊50、USB接口60、人機交互單元70、RFID刷卡系統(tǒng)80、下行通信模塊90以及集中器和采集器，即集中器與采集器集成于用電交互終端中。

其中，電源模塊10為用于為整個用電交互終端供電，同時給備用電池模塊提供充電電源，在本實用新型具體實施例中，電源模塊10為一AC-DC開關(guān)電源。

備用電池模塊20用于電池電量采集、電池投切控制以及充電管理。在本實用新型具體實施例中，備用電池模塊20包括備用電池單元、充電電路、喚醒按鈕、MCU掉電檢測和邏輯控制電路，當(dāng)電池電量低時，控制充電電路對電池進行充電。當(dāng)設(shè)備的外部電源斷電時，系統(tǒng)檢測到斷電后，設(shè)備可無縫切換為備用電池供電。備用電池按照設(shè)定的供電時間保證設(shè)備正常運作，到達(dá)設(shè)定時間后，設(shè)備自行關(guān)機。關(guān)機后，用戶可以通過喚醒按鈕使用備用電池喚醒設(shè)備。

CPU主控單元30包括三線SPI、USB、多個通用串行UART端口、通用GPIO端口和液晶驅(qū)動電路，負(fù)責(zé)整個設(shè)備的數(shù)據(jù)流及業(yè)務(wù)實現(xiàn)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、報文解析、外部通信、故障監(jiān)測、邏輯處理等等相關(guān)，其通過串行端口UART1與上行通信模塊40連接，通過通用串行端口UART2與紅外通信模塊50連接，通過通用串行端口UART3和三線端口SPI與RFID刷卡系統(tǒng)80連接，通過通用串行端口UART4和通用GPIO端口與下行通信模塊90連接，通過液晶驅(qū)動電路、通用GPIO與人機交互單元70連接，CPU主控單元30運行ESAM加密系統(tǒng)和多路復(fù)用管理，ESAM加密系統(tǒng)為符合國標(biāo)算法的加密系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)的安全性，多路復(fù)用管理用于偵測和選擇不同的上行通信模塊，復(fù)用管理與上行通信功能配合使用，上行通信方式可以根據(jù)場景需要，任意選擇GPRS模塊、載波模塊、串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)絡(luò)模塊與主站、集中器通信，復(fù)用管理實現(xiàn)對不同模塊的自動識別，同時由不同模塊的應(yīng)用場景需要，將讀取的數(shù)據(jù)分發(fā)到既定的內(nèi)部數(shù)據(jù)處理單元。

人機交互單元70由液晶顯示、按鍵、LED運行指示組成?？梢燥@示相關(guān)的查詢內(nèi)容(用電記錄、電價信息、充值記錄、復(fù)電、用戶編號、地址信息，等等)所有用戶相關(guān)的操作內(nèi)容，均在界面顯示，也就是說，用戶可以通過人機交互單元70直接查詢歷史用電量、電費余額、欠費信息、合閘復(fù)電記錄、充值金額選擇等，用戶還可以通過人機交互單元設(shè)置欠費提醒金額，以在CPU主控單元控制下及時提醒用戶的費用狀態(tài)，防止費用問題導(dǎo)致的斷電。按鍵可供用戶對設(shè)備進行操作。LED運行指示，指示設(shè)備的運行狀態(tài)，通信情況。設(shè)備正常運行時，LED將按照一定規(guī)律閃爍。

RFID刷卡系統(tǒng)80為非接觸式卡刷卡和ESAM電路。用于檢測用戶卡的ID，并讀取與用戶相關(guān)的信息，如：卡號、用戶號、表號、費用，等等。同時可根據(jù)卡片的不同權(quán)限，規(guī)定用戶的操作內(nèi)容，方便區(qū)分運維人員、開發(fā)人員、普通用戶的身份區(qū)別，不同人員操作的內(nèi)容以及進行的操作業(yè)務(wù)不同。

紅外通信模塊50為通用電路，具備紅外抄表功能，通過紅外方式與其他設(shè)備進行通信。

USB數(shù)據(jù)交互電路60為通用電路，用于通過USB口，實現(xiàn)程序更新、公告信息導(dǎo)入、用戶信息導(dǎo)入等等。

下行通信模塊90為485通信模塊，由下行485通信電路、分路選擇和上行485通信電路組成，下行485通信電路連接費控電能表，抄讀數(shù)據(jù)，分路選擇和上行485通信電路連接集中器、采集器，具備分路選擇功能，在業(yè)務(wù)需要的時刻，CPU主控單元可以通過分路選擇將下行485通信與上行485通信直連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)透傳，實現(xiàn)上行設(shè)備快速抄表及通信。

本實用新型之用電交互終端具備備用電池、USB口、非接觸式刷卡計費管理、多路復(fù)用管理，可大大方便用戶使用。尤其是針對斷電時，無法讀取用戶信息，是有極大改善，本實用新型具有人機交互單元，用戶可直接進行相關(guān)操作，用電交互終端可根據(jù)用戶需求定制提醒功能，方便用戶對用電進行管理，具備多種計費方式，便于用戶使用，用戶可通過銀行系統(tǒng)對用戶交互終端進行遠(yuǎn)程支付用電費用，也可通過售電營銷管理系統(tǒng)進行繳費，還可以通過本地刷卡進行繳費，大大方便了用戶，其具體應(yīng)用情境如圖6所示。

綜上所述，本實用新型一種用電交互終端通過與采集器、集中器配合或集成采集器、集中器所有功能，實現(xiàn)了電力計量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)抄讀、用戶操作、充值計費于一體，簡化了電力計量系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)可靠性，節(jié)省了設(shè)備投入，實現(xiàn)了自動無人抄表。

任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本實用新型的權(quán)利保護范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。