專利名稱：設置遠程無線通信平臺的用電現(xiàn)場服務與管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明創(chuàng)造屬于遠程無線通信與計算機應用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及遠程無線通信技術(shù)、計算機軟硬件、電能計量及負荷控制技術(shù)的計算機應用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
用電現(xiàn)場服務與管理系統(tǒng)也稱電力負荷管理系統(tǒng)。本發(fā)明創(chuàng)造申請日前，用電管理部門不采用遠程無線通信遠程無線通信技術(shù)手段給用電單位或所控電器設備下達用電量指標及用電時間指標，在用電資源不足的情況下，往往采用超負荷拉閘限電的方法，平衡供電需求。其缺陷是由于線路的原因，拉閘限電同時對居民、國家機關(guān)、學校、交通指揮、醫(yī)院等單位的正常用電帶來負面影響。申請日之前的低壓載波電能表集中抄表系統(tǒng)雖能實現(xiàn)從電量采集、電費核算、線損計算到報表生成等一系列用電管理的微機化管理，但不能對用電單位的用電量及用電時間進行實時監(jiān)控及管理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明創(chuàng)造將低壓載波電能表集中抄表系統(tǒng)與基于遠程無線通信技術(shù)的用電現(xiàn)場服務與管理系統(tǒng)有機結(jié)合，使之不僅具有從電量采集、電費核算、線損計算到報表生成等一系列用電管理的微機化管理，同時也能實現(xiàn)用電管理管理部門對用電單位的用電量及用電時間進行實時監(jiān)控及管理，后者對有序用電的科學管理提供平臺。同時為用電客戶和現(xiàn)場操作人員方便使用，接收機界面顯示屏顯示當前的狀態(tài)、采集的信息和提示用戶，作查詢之用，設置功能，通過手掌機或主站完成。
本發(fā)明創(chuàng)造的優(yōu)點是具有低壓載波電能表集中抄表系統(tǒng)與基于遠程無線通信技術(shù)的用電現(xiàn)場服務與管理系統(tǒng)的雙重功能，同時在接駁電力載波通信模塊后實現(xiàn)遠程全數(shù)字化路燈照明監(jiān)控，構(gòu)成本發(fā)明創(chuàng)造的新穎性與創(chuàng)造性的必要特征。
本發(fā)明創(chuàng)造有利于加強電力需求側(cè)管理，有利于推廣應用電力用戶錯峰、避峰、移峰用電技術(shù)手段，做好有序用電工作，實現(xiàn)供用電秩序的穩(wěn)定，為供用電工作服務。
本發(fā)明創(chuàng)造解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該系統(tǒng)集數(shù)字通信、計算機軟、硬件、電能計量、負荷控制為一體，接收機由GSM無線通信接口、電子式電能表脈沖輸出電能計量集成電路脈沖輸入接口、單片機及留置端口、開關(guān)電路、開關(guān)執(zhí)行電路及數(shù)字顯示電路逐級連接而成。開關(guān)執(zhí)行電路串接于電源與負載之間并控制其通斷。GSM通信模塊調(diào)制解調(diào)器接收GSM通信模塊調(diào)制解調(diào)器發(fā)射的信號，與單片機系統(tǒng)相連接，實現(xiàn)對開關(guān)電路及開關(guān)執(zhí)行電路的控制；或通過雙向通信將單片機資源傳輸給管理中心。電子式電能表脈沖輸出電能計量集成電路輸出的脈沖信號輸入單片機系統(tǒng)的I/O端口集合，其輸入脈沖量與管理中心通過GSM通信模塊傳輸給單片機系統(tǒng)的脈沖輸入量相比較，從而實現(xiàn)單片機對開關(guān)執(zhí)行電路及用電負載的實時控制。前置機提供的電子日歷與遠程時鐘校準信號通過GSM通信模塊向單片機系統(tǒng)提供并在顯示電路中顯示。
本發(fā)明創(chuàng)造前置機為一組軟件，實現(xiàn)中繼、存儲和管理功能，由通信主體程序、通信模塊程序和前置機客戶端程序構(gòu)成。涉及包括操作系統(tǒng)、開發(fā)環(huán)境、數(shù)據(jù)庫的管理中心運行軟件中涉及的地圖管理與維護子系統(tǒng)、控制管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理與維護子系統(tǒng)、信息查詢與統(tǒng)計分析及系統(tǒng)配置與管理子系統(tǒng)。包括前置機通信監(jiān)視、系統(tǒng)參數(shù)設置、系統(tǒng)安全管理及賬號管理及賬號管理軟件。也包括已有技術(shù)涉及的GSM通信模塊調(diào)制解調(diào)技術(shù)及雙向通訊包括CDMAIX、GPRS通訊方式，短消息通訊方式的實現(xiàn)，上述技術(shù)涉及GSM無線通信技術(shù)、地理信息系統(tǒng)圖形顯示技術(shù)及自組織理論的通信技術(shù)。


圖1為本發(fā)明創(chuàng)造的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖中(1)為單片機及留置端口，(2)為脈沖輸出的電能計量集成電路無源脈沖輸出信號源，(3)為GSM通信模塊調(diào)制解調(diào)器，(4)為開關(guān)電路，(5)為開關(guān)執(zhí)行電路，(6)為數(shù)字顯示電路。
圖2為本發(fā)明創(chuàng)造接收機實施例電原理圖。圖中單片機硬件系統(tǒng)包括微處理器CPU或MCU、靜態(tài)存貯器和動態(tài)存貯器，也包括并行、串行輸入輸出I/O電路、計數(shù)器、比較器、驅(qū)動電路等電路。I/O(1)、I/O(2)為計量集成電路AD7755無源脈沖輸出信號接口，I/O(3)至I/O(N)為GSM通信模塊調(diào)制解調(diào)器的輸入端口I/O集合，G為三極管，J為繼電器。
圖3為本發(fā)明創(chuàng)造與負載電力開關(guān)的連接圖。K1、K2、K3為電力開關(guān)的常開或常閉觸點，KL為電力開關(guān)的電磁線圈，N為零線，L1、L2、L3為相線(火線)，其中IN為進線端，OUT為出線端。G為三極管，J為終端控制跳閘繼電器。
具體實施例方式
本發(fā)明創(chuàng)造實施例采用的脈沖輸出的電能計量集成電路AD7755是一種高準確度電能測置集成電路，其CF輸出端口通過微處理器MCU與計數(shù)器相連接其輸出頻率反映瞬時有功功率的大小，對于雙向電度表或需要知道電能流向的情況同時使用REVP輸出，通過微處理器MCU與計數(shù)器的UP/DOWN相連接。在具體電路中既可取樣于單個脈沖輸出的電能計量集成電路也可取樣于電子式電能表中的電能計量集成電路，其與微處理器MCU的連接方式視不同集成電路的引腳確定。本發(fā)明創(chuàng)造采用的GSM通信模塊調(diào)制解調(diào)器，具有雙向發(fā)送與接收功能，GSM通信模塊通過調(diào)制解調(diào)器與本發(fā)明創(chuàng)造單片機的I/O集合相連接。單片機系統(tǒng)的I/O輸出端I/O與三極管G相連接，其輸出端與終端控制跳閘繼電器J的線圈相連，J的常開端或常閉端與電力開關(guān)電磁線圈KL相連接，電力開關(guān)的常開或常閉觸點K1、K2、K3分別與相線L1、L2、L3的進線L(1)IN、L(2)IN、L(3)IN與出L(1)OUT、L(2)OUT、L(3)OUT與負荷相連接。
本發(fā)明創(chuàng)造涉及的元器件中主控CPU、MCU采用32位或16位微控制器(或DSP)，如菲利普PHLIPS/LPC2104B、PHILIPS/PXAS30KFA、EPSON公司的EPSON/SIC33209FOIEI、MOTOROLA公司的DSP56F827等。也可直接采用MICRCHIP公司的16位或8位單片機。存儲器采用日立公司的HM628512CLFP-S、ATMEL公司的AT45DB081B、HYUNDAL公司的HY628512CLFP-S、ATMEL公司的AT45DB081B、HYUNDAI公司的H628400A、HY29F800TT、AMD公司的AM29F800BT、SAMSUNG公司的K6T4008CIB/C、TOSHIBA公司的TC554001等。GSM通訊模塊采用索尼愛立信GSM/GPRS無線調(diào)制解調(diào)器GR47/48、WAVE COM公司的Q2403A、SIEMENS的MC35等。數(shù)字顯示屏采用LCD液晶屏為點陣圖形式，背光顯示，工作溫度范圍為-20℃～70℃。時鐘芯片采用DS32KHZ-N、PCE8563T、R8025、PCF8583P、RS5C372A等。時鐘電池采用SAFTLS14205C型3.6V/1.2Ah、TEKCELL 3.6V型SB-AA02P電池或VARTA公司的同類型電池。電解電容采用紅寶石(Rubycon)YXF105℃長壽命電容或Nichicon同規(guī)格電容。終端控制跳閘繼電器采用NATIONAL松下公司的N∧STDSPI-DC*V繼電器，接點容量為AC5A、250V。計量芯片采用AD7755，AD73360、ATT7022、CS5406A等。
本發(fā)明創(chuàng)造中單片機或計算機系統(tǒng)中的I/O留置端口，供接駁電力載波通信模塊及K1-KN個輕觸按鍵，備有SIM卡輸入接口，用以更新軟件后的功能擴展。
本發(fā)明創(chuàng)造中所述前置機是用電現(xiàn)場服務與管理系統(tǒng)中實現(xiàn)中繼、存儲和管理功能的一組軟件，由通信主體程序、通信模塊程序和前置機客戶端程序構(gòu)成。通信主體模塊和通信模塊程序主要完成通訊功能，實現(xiàn)命令的上傳和下達。界面主要體現(xiàn)通信相關(guān)的信息如各模塊連接情況，通信命令監(jiān)視等，前置機客戶端程序主要實現(xiàn)對前置機的操作和對終端的簡易操作功能。
權(quán)利要求
1.一種設置遠程無線通信平臺的用電現(xiàn)場服務與管理系統(tǒng)，其主要特征是該系統(tǒng)由前置機、通信模塊與接收機組成，接收機由GSM無線通信接口、電子式電能表脈沖輸出電能計量集成電路輸入接口、單片機及留置端口、開關(guān)電路、開關(guān)執(zhí)行電路及接收機界面數(shù)字顯示器逐級連接而成，開關(guān)執(zhí)行電路與電源及用電負載相連接，控制其有序通斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設置遠程無線通信平臺的用電現(xiàn)場服務與管理系統(tǒng)，其特征在于所述前置機是用電現(xiàn)場服務與管理系統(tǒng)中實現(xiàn)中繼、存儲和管理功能的一組軟件，由通信主體程序、通信模塊程序和前置機客戶端程序構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設置遠程無線通信平臺的用電現(xiàn)場服務與管理系統(tǒng)，其特征在于所述GSM無線通信接口是單片機I/O端口的一個集合，用以接收GSM通信模塊調(diào)制解調(diào)器提供的遠程無線通信信號，通過單片機及軟件系統(tǒng)，進而控制負載的工作狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設置遠程無線通信平臺的用電現(xiàn)場服務與管理系統(tǒng)，其特征在于所述電子式電能表脈沖輸出電能計量集成電路輸入接口是單片機I/O端口的一個集合，用以接收電子式電能表脈沖輸出電能計量集成電路的輸入脈沖信號，通過單片機及軟件系統(tǒng)對其脈沖個數(shù)計數(shù)并與GSM通信模塊調(diào)制解調(diào)器向單片機系統(tǒng)軟件提供的電力負荷脈沖個數(shù)比較，進而控制負載的工作狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設置遠程無線通信平臺的用電現(xiàn)場服務與管理系統(tǒng)，其特征在于所述單片機由微處理器、計數(shù)器、比較器、靜態(tài)存貯器和動態(tài)存貯器，并行、串行輸入輸出電路、驅(qū)動電路等電路及用于處理GSM無線通信信號、電子式電能表脈沖輸出電能計量集成電路脈沖輸入信號并實時控制負載工作狀態(tài)的軟件組成，其I/O接口集合與GSM通信模塊調(diào)制解調(diào)器連接，計數(shù)器與電子式電能表脈沖輸出電能計量集成電路的輸出端相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設置遠程無線通信平臺的用電現(xiàn)場服務與管理系統(tǒng)，其特征在于開關(guān)電路由1只三極管構(gòu)成，三極管的輸入端與單片機系統(tǒng)的輸出端相連接，并受控于單片機輸出信號，三極管的輸出端與繼電器線圈相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設置遠程無線通信平臺的用電現(xiàn)場服務與管理系統(tǒng)，其特征在于所述開關(guān)執(zhí)行電路由1只終端控制跳閘繼電器構(gòu)成，繼電器線圈與三極管輸出端相連接，并受控于三極管的開關(guān)狀態(tài)，繼電器的常開端或常閉端分別與受控電力開關(guān)的電磁線圈相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設置遠程無線通信平臺的用電現(xiàn)場服務與管理系統(tǒng)，其特征在于所述終端界面數(shù)字顯示器由LCD液晶顯示屏構(gòu)成，與單片機I/O輸出端或驅(qū)動電路相連接，受單片機軟件或驅(qū)動電路控制，顯示屏設有時鐘顯示、年、月、日、周顯示、峰谷電量顯示、允許使用電量顯示、已使用電量顯示、剩余電量顯示、允許用電日、用電時間顯不，受控于單片機軟件控制；同時為用電客戶和現(xiàn)場操作人員方便使用，接收機界面顯示屏顯示當前的狀態(tài)、采集的信息和提示用戶，作查詢之間，設置功能通過手掌機或主站完成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設置遠程無線通信平臺的用電現(xiàn)場服務與管理系統(tǒng)，其特征在于所述負載為接觸器、空氣開關(guān)等具有電磁線圈的電力開關(guān)，其電磁線圈與開關(guān)執(zhí)行電路的終端控制跳閘繼電器常開或常閉觸點串聯(lián)，電磁線圈受控于繼電器的觸點的開閉，電力開關(guān)的進線端接電源進線，出線端連接受控電器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設置遠程無線通信平臺的用電現(xiàn)場服務與管理系統(tǒng)，其特征在于所述單片機系統(tǒng)留有I/O留置端口，供接駁電力載波通信模塊及K1-KN個輕觸按鍵，備有SIM卡輸入端口，用以更新軟件后的功能擴展。
全文摘要
本發(fā)明創(chuàng)造公開一種設置遠程無線通信平臺的用電現(xiàn)場服務與管理系統(tǒng)，屬于遠程無線通信與計算機應用技術(shù)。其主要特征是該系統(tǒng)集數(shù)字通信、計算機軟硬件、電能計量、負荷控制為一體，對用電負荷進行時間及用電量的合理分配及科學有序管理。該系統(tǒng)中前置機為一組軟件，由通信主體程序、通信模塊程序和前置機客戶端程序構(gòu)成，GSM無線通信調(diào)制解器發(fā)射與接收遠程無線傳輸信號，用以控制與單片機連接的開關(guān)電路、開關(guān)執(zhí)行電路及數(shù)顯電路。脈沖輸出電能計算集成電路連接單片機輸入端并輸入脈沖電能信號，開關(guān)執(zhí)行電路連接電源與負載。單片機留置端口接駁電力載波通信模塊及供SIM卡信號輸入。本發(fā)明創(chuàng)造用以實現(xiàn)遠程用電現(xiàn)場的監(jiān)視、監(jiān)控與限電。
文檔編號G08C17/02GK1580992SQ20041003329
公開日2005年2月16日 申請日期2004年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月19日
發(fā)明者譚啟仁 申請人:譚啟仁