專利名稱：電度表電量數據采集及集中控制裝置的制作方法
技術領域：
電度表電量數據采集及集中控制裝置屬于對用電量的采集、處理、收費管理的自動控制裝置。
已有電度表一般都是感應機械式，對電量的采集實行的是人工抄表方式。因此不可避免地存在不準確、實時性差、勞動強度大，投放人員多的缺點。為解決感應式機械電度表存在的問題，近年來出現以下幾種予付費電度表，如磁卡式電度表、投幣式電度表、單用戶電卡式電度表。但它們都因存在如下缺點和不足而不能推廣普及。如磁卡式電度表由于需設讀卡系統，因而成本高，可靠性低，而且維護較困難。單用戶電卡式電度表雖然較先進，能完成用戶電量予付費及電量的自動采集，但仍存在如下缺點一、電卡掌握在用戶手中，由用戶個人將卡插入電度表來完成電量的輸入和采集，用戶直接接觸電表。因此，難以防止偷電、盜電及人為破壞，而且因卡由常規存儲器件組成，所以易被仿制。二、因一戶一卡，管理困難，維護工作量大，易損壞，成本高。三、單表成本高、降低成本受到表功能及復雜性的限制(因單表要具備數據采集、存儲、向用戶顯示數據、專門卡接口等功能)。四、給進一步網絡化、自動化造成困難。
本實用新型的目的是設計一種對電度表采用集中式結構，并實現對電量數據進行集中采集、處理、管理，以提高電力管理的自動化程度、準確性和實時性，減輕勞動強度，為用戶提供直觀的、方便的、實時的用電狀態和數據。為電力管理部門實施有效的用電管理，提高電力管理部門和用戶之間的透明度，為防止非法用電提供一種有效的裝置。
本實用新型由K個終端、傳輸總線、集中控制器、傳輸介質、管理計算機組成。每個終端由機械電度表、反射式采樣器、同步脈沖取樣電路、數據處理及存貯電路、電表串行總線的接口電路組成。反射式采樣器、同步脈沖取樣電路、數據處理及存貯電路、電表串行總線的接口電路都組裝在機械電度表內。K個終端都由傳輸總線與集中控制器相連。集中控制器由顯示電路、中央數據處理電路、時鐘控制電路、監控復位電路、控制器總線接口電路、輸入輸出總線接口電路組成。K個終端、傳輸總線、中央控制器設置在一個封閉的殼體當中，構成一個基本單元。管理計算機由傳輸介質與N個基本單元連通形成管理網絡。集中控制器的顯示電路、中央數據處理電路、時鐘控制電路、監控復位電路、控制器總線接口電路、輸入輸出總線接口電路都裝在殼體當中，殼體前面板的上端設置有兩排用戶狀態指示燈，指示燈的下面是一排數據顯示屏，前面板下端右側是一輸入輸出接口插座，前面板下端左側設有一用戶電量顯示按鈕、一個日期顯示按鈕。在殼體的側面板上設有一傳輸總線接口插座。傳輸介質是IC卡，IC卡由單片微機、接口芯片、存貯器組成。IC卡與管理計算機和N個基本單元的中央控制器實施瞬時接觸分離傳輸的方式。
本實用新型由于實現了對用戶電量采集、處理、存儲、顯示和電表工作狀態顯示的集中控制結構，因而用戶無需再從該用戶電表上讀取數據，也就實現了用戶電表與控制器的集中全封閉式裝置。這樣就能便于管理、杜絕非法用電及電表和控制器的損壞和丟失。自動化程度大大高，整個數據處理過程無需人工參予，計量準確，實時性強，無人為不準確因素。減少了抄表人員，減輕了勞動強度，提高了工作效率。整體成本低，與單卡式電度表相比成本可降低30～70％左右。系統可擴展性強，基本單元內的終端擴展性也強，終端最多可達到250個。透明度高，用戶可以從控制器上隨時看到自己所剩電量，當所剩電量小于一定值時，狀態指燈就向用戶提示告警，催交電費。電力管理人員從控制器上得到的信息量也大，包括取樣日期、時間、各用戶所剩電量、用戶超量用電量和所超用的時間。一表多能，此控制裝置還可具有復費率電表的功能。維護人員通過控制器的狀態指示燈即可確定各用戶電表的工作狀態，提供直觀、方便的維護與診斷的信息，方便了維護人員。
圖1是本實用新型整體原理框圖，圖2是本實用新型整體結構示意圖，圖3是中央控制器4的外形結構示意圖，圖4是反射式采樣器31的結構示意圖，圖5是同步脈沖取樣電路的結構示意圖，圖6是電表總線接口電路10的電路結構示意圖，圖7是控制器總線接口電路28的電路結構示意圖。
實施例本實施例由28個終端2、傳輸總線3、集中控制器4、傳輸介質5、管理計算機6組成。28個終端2、傳輸總線3、集中控制器4設置在一個封閉的殼體1中。
每個終端2由機械電度表、反射式采樣器31、同步脈沖取樣電路8、數據處理及存貯電路9、電表串行總線的接口電路10組成。反射式采樣器31、同步脈沖取樣電路8、數據處理及存貯電路9、電表串行總線的接口電路10都設置在機械電度表內。
集中控制器4由顯示電路24、中央數據處理電路25、時鐘控制電路26、監控復位電路27、控制器總線接口電路28、輸入輸出總線接口電路29組成。顯示電路24、中央數據處理電路25、時鐘控制電路26、監控復位電路27、控制器總線接口電路28、輸入輸出總線接口電路29都裝在集中控制器4的殼體44中。殼體44前面板45的上端設置有兩排用戶狀態指示燈46，指示燈46的下面是一排數據顯示屏47，前面板45下端右側是IC卡的插座48，前面板下端左側設有一個用戶電量顯示按鈕49、一個日期顯示按鈕50。在殼體44的側面板51上設有一傳輸總線接口插座52。
反射式采樣器31由機械電度表的轉盤11、紅外收發器組成，在轉盤11的盤面上設有一黑色弧形帶15，紅外收發器由紅外發射管13、紅外接收管14、架12組成。發射管13和接收管14分別安裝在架12的兩端，發射管13的發光頭對準轉盤11上黑色弧形帶15所處的圓環帶16內，接收管14的接收頭對準發射管13發射的光射到圓環帶16上后又反射出來的光帶內。黑色弧形帶15的弧長要小于圓環帶16弧長的二分之一。
同步脈沖取樣電路8由振蕩器17、同步脈沖形成電路18、紅外發射電路19、紅外接收電路20、接收放大電路21、同步鎖存器22組成。振蕩器17的輸出端O1按同步脈沖形成電路18的輸入端CK，同步脈沖形成電路18的輸出端Q1接紅外發射電路19的輸入端，同步脈沖形成電路18的另一輸出端Q1接同步數據鎖存器22的時鐘輸入端CP2。同步數據鎖存器22的輸入端D接接收放大電路21的輸出端O2，同步數據鎖存器22的輸出端Q2接數據處理及存貯電路9的CPU。同步脈沖形成電路18由D觸發器、延時電路R1、C1組成，R1、C1串聯后C1一端接地，R1另一端接D觸發器的時鐘輸入端CP1，R1與C1的連接點接D觸發器的異步數據清零端CL。觸發器選用74HC74，同步脈沖數據鎖存器選用D觸發器，其型號為74HC74。
電表串行總線接口電路10由光電隔離輸入串行總線接口電路23和光電隔離輸出串行總線接口電路36、復位電路53組成。光電隔離輸入串行總線接口電路23由整形放大電路30、光電耦合器54組成。光電耦合器中光電二極管D1的兩極接整形放大電路30的兩輸出端，光電耦合器54中光電三極管T1的集電極接復位電路53的輸入端和數據處理及存貯電路9的單片機IC0的串行輸入口SI端。光電耦合器54選用TIL113。光電隔離輸出串行總線接口電路36由放大器33、光電耦合器34、輸出放大緩沖電路35組成。IC0串行輸出口SO端接放大器33中T3的基極，放大器33由T3、Rc2組成。Rc2接在T3的集電極與光電耦合器34的光電二極管D2的正極之間，T3的發射極接電源，D2的負極接地，光電耦合器34中的光電三極管T2的集電極和發射極接輸出放大緩沖電路35的兩輸入端。光電耦合器34選用TIL113。
復位電路53由IC3、R3、R2、C3、C2、T4組成。R3、C3串聯在電源與地之間，C2、R2串聯后也接在電源與地之間，T4的基極接R3與C3的連接點，T4的發射極接C2與R2的連接點和數據處理及存貯電路9的單片機IC0的復位端，T4的集電極和C2的一端接電源，R2與C3連接點接地。IC1選用74HC05，IC1的輸出端接T4的基極。
控制器總線接口電路28由輸入上拉晶體管電路37、輸出上拉晶體管電路38、輸入放大整形電路39、輸入光電耦合器40、反相電路43、輸出光電耦合器41、輸出放大緩沖電路42組成。輸入上拉晶體管電路37由T5、D5、R5組成，D5的正極接T5的發射極，D5的負極接T5的基極，R5接在T5的集電極和基極之間，T5的集電極接電源。輸出上拉晶體管電路38由T6、D6、R6組成，其連接結構與輸入上拉晶體管電路37相同。輸入上拉晶體管電路37的輸出端接放大整形電路39的輸入端。輸入光電耦合器40中光電二級管D3的兩極接放大整形電路39的輸出端，輸入光電耦合器40中光電三極管T7的集電極經R4接電源，T7的發射極接地，T7的集電極接中央數據處理電路25中單片機IC3的串行口輸入端SI3。IC3的串行口輸出端SO3接反相電路43中T9的基極，T9的發射極接電源，T9的集電極經R7接輸出光電耦合器41中光電二極管D4的正極，D4的負極接地。光電耦合器41中光電三極管T8的集電極和發射極接輸出放大緩沖電路42的輸入端。
權利要求1.電度表電量數據采集及集中控制裝置，它由K個終端(2)、傳輸總線(3)、集中控制器(4)、傳輸介質(5)、管理計算機(6)組成，其特征在于K個終端(2)、傳輸總線(3)、集中控制裝器(4)設置在一個封閉的殼體(1)中。
2.根據權利要求1所述的電度表電量數據采集及集中控制裝置的每個終端(2)由機械電度表、反射式采樣器(31)、同步脈沖取樣電路(8)數據處理及存貯電路(9)、電表串行總線的接口電路(10)組成，其特征在于反射式采樣器(31)、同步脈沖取樣電路(8)、數據處理及存貯電路(9)、電度表串行總線的接口電路(10)都設置在機械電度表內。
3.根據權利要求1所述的電度表電量數據采集及集中控制裝置的集中控制器(4)由顯示電路(24)、中央數據處理電路(25)、時鐘控制電路(26)、監控復位電路(27)、控制器總線接口電路(28)、輸入輸出總線接口電路(29)組成，其特征在于(24)、(25)、(26)、(27)、(28)、(29)這些電路都裝在集中控制器(4)的殼體(44)中，殼體(44)前面板(45)的上端設置有兩排用戶狀態指示燈(46)，指示燈(46)的下面是一排數據顯示屏(47)，前面板(45)的下端左側設有一個用戶電量顯示按鈕(49)，一個日期顯示按鈕(50)，在前面板(45)下端的右側設有IC卡的插座(48)，在殼體(44)的側面板(51)上設有一傳輸總線接口插座(52)。
4.根據權利要求1、2所述的電度表電量數據采集及集中控制裝置，其特征在于反射式采樣器(31)由機械電度表的轉盤(11)、紅外收發器組成，在轉盤(11)的盤面上設有一黑色弧形帶(15)，紅外收發器由紅外發射管(13)、紅外接收管(14)、架(12)組成，發射管(13)和接收管(14)分別安裝在架(12)的兩端，發射管(13)的發光頭對準轉盤(11)上黑色弧形帶(15)所處的圓環帶(16)內，接收管(14)的接收頭對準發射管(13)發射的光射到圓弧帶(16)上后又反射出來的光帶內，黑色弧形帶要小于等于圓環帶(16)弧長的二分之一。
5.根據權利要求1、2所述的電度表電量數據采集及集中控制裝置的同步脈沖取樣電路(8)由振蕩器(17)、同步脈沖形成電路(18)、紅外發射電路(19)、紅外接收電路(20)、接收放大電路(21)、同步鎖存器(22)組成，其特征在于振蕩器(17)的輸出端O1接同步脈沖形成電路(18)的輸入端CK，同步脈沖形成電路(18)的輸出端Q1接紅外發射電路(19)的輸入端，同步脈沖形成電路(18)的另一輸出端Q1接同步數據鎖存器(22)的時鐘輸入端CP2，同步數據鎖存器(22)的輸出端Q2接數據處理及存貯電路(9)的CPU；同步脈沖形成電路(18)由D觸發器、延時電路R1、C1組成，R1、C1串聯后C1一端接地，R1另一端接D觸發器的時鐘輸入端CP1，R1與C1的連接點接D觸發器的異步數據清零端CL。
6.根據權利要求1、2所述的電度表電量數據采集及集中控制裝置的電表串行總線接口電路(10)由光電隔離輸入串行總線接口電路(23)和光電隔離輸出串行總線接口電路(36)、復位電路(53)組成，其特征在于光電隔離輸入端串行總線接口電路(23)由整形放大電路(30)、光電耦合器(54)組成，光電耦合電器(54)中光電二級管D1的兩極接整形放大電路(30)的兩輸出端，光電耦合器(54)中光電三極管T1的集電極接復位電路(53)的輸入端和數據處理及存貯電路(9)的單片機IC0的串行輸入口SI端；光電隔離輸出串行總線接口電路(36)由放大器(33)、光電耦合器(34)、輸出放大緩沖電路(35)組成，IC0串行輸出口SO端接放大器(33)中T3的基極，放大器(33)由T3、Rc2組成，Rc2接在T3的集電極與光電耦合器(34)的光電二極管D2的正極之間，T3的發射極接電源，D2的負極接地，光電耦合器(34)中的光電三極管T2的集電極和發射極接輸出放大緩沖電路(35)的兩輸入端。
7.根據權利要求1、3所述的電度表電量數據采集及集中控制裝置，其特征在于復位電路(53)由IC1、R3、R2、C3、C2、T4組成，R3、C3串聯在電源與地之間，C2、R2串聯后也接在電源與地之間，T4的基極接R3與C3的連接點，T4的發射極接C2與R2的連接點和數據處理及存貯電路(9)的單片機IC0的復位端，T4的集電極和C2、R3的一端接電源，R2與C3連接點接地，IC1的輸出端接T4的基極。
8.根據權利要求1、3所述的電度表電量數據采集及集中控制裝置，控制器總線接口電路28由輸入上拉晶體管電路(37)、輸出上拉晶體管電路(38)、輸入放大整形電路(39)輸入光電耦合器(40)、反相電路(43)、輸出光電耦合器(41)、輸出放大緩沖電路(42)組成，其特征在于輸入上拉晶體管電路(37)由T5、D5、R5組成，D5的正極接T5的發射極，D5的負極接T5的基極，R5接在T5的集電極和基極之間，T5的集電極接電源，輸出上拉晶體管電路(38)由T6、D6、R6組成，輸入上拉晶體管電路(37)的輸出端接放大整形電路(39)的輸入端；輸入光電耦合器(40)中光電二極管D3的兩極接放大整形電路(39)的輸出端，輸入光電耦合器(40)中光電三極管T7的集電極經R4接電源，T7的發射極接地，T7的集電極接中央數據處理電路(25)中單片機IC3的串行口輸入端SI3，IC3的串行口輸出端SO3接反相電路(43)中T9的基極，T9的發射極接電源，T9的集電極經R7接輸出光電耦合器(41)中光電二極管D5的正極，D4的負極接地，光電耦合器(41)中光電三極管T8的集電極和發射極接輸出放大緩沖電路(42)的輸入端。
專利摘要電度表電量數據采集及集中控制裝置，它由K個終端2、傳輸總線3、集中控制器4、傳輸介質5、管理計算機6組成，K個終端、傳輸總線、中央控制裝置設置在一個封閉的殼體1中，本實用新型由于實現了對用戶電量采集、處理、存貯、顯示和電表工作狀態的集中控制結構，所以它具有自動化程度高、防盜、防破壞性強，準確率高，減輕了勞動強度，提高了工作效率，成本低，可擴展性強的優點，而且增加了用戶和電力管理部門之間的透明度。
文檔編號G01R11/16GK2243663SQ9520942
公開日1996年12月25日 申請日期1995年4月22日 優先權日1995年4月22日
發明者申景榮 申請人:申景榮
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
