一种智能电能表及公用事业仪表抄表系统的利记博彩app
【专利说明】
[0001] 本申请为分案申请，原案申请号为2012102998418,申请日为2012年8月22日，申 请人为华立仪表集团股份有限公司。
技术领域
[0002] 本发明涉及公用事业商品（例如水、电、天然气等）测量仪器仪表领域，更特定言 之，本发明涉及一种替代数据采集器或集中器设备的智能电能表，以及包括这种智能电能 表的集中抄表系统。
【背景技术】
[0003] 民用仪表的远程抄表方式是由一个数据采集器通过RS485总线进行通讯和数据 抄收，然后将这些数据发送给一个数据集中器设备，再由集中器与数据管理终端系统进行 通讯和数据上传。而相反，数据管理终端系统的命令亦需要通过终端系统一一集中器一一 采集器一一电能表这个连接关系来发送和传输。
[0004] 因此，需要另外装配采集器和集中器设备，对于安装分散的用户而言，其户内装设 的电表极其不适合再使用RS485或类似无线方式的通讯方案，任一级中间节点故障均会导 致后级表计无法进行数据读取，而即使使用了 GPRS通讯方式，则同样需要装设单独的GPRS 外置模块，而且需要嵌入专用的SIM卡和电池方能使用，成本较高。
[0005] 而目前的民用仪表领域中均通过表计发送数据给采集器设备，最新颖的技术是使 用心跳帧的形式维持一次数据通讯的有效连接，即每过一个周期定时发送一个自定义的询 问帧，避免应答设备因长时间等待而中断本次连接。本领域技术人员应当了解，若通过这种 方式发送数据，大量的心跳帧无疑将增加通讯功耗和费用，例如使用GPRS网络进行通讯， 则发送信息需要向网络运营方支付通讯费用。同时，这种方式导致AMR系统中前置机的数 据处理量的持续增加。
【发明内容】
[0006] 本发明旨在解决现有技术存在的缺陷，设计一种智能电能表以及装设这种智能电 能表的集中抄表（AMR)系统，去除了现有技术中AMR系统必须使用的数据采集设备和集中 器。在本发明的优选实施例中，将智能电能表作为一个服务器或客户端类的设备，它可以 直接与外部数据收集管理终端建立实时可靠的有效连接，免除了数据发送和分拣处理的过 程，同时避免了数据传输可能出现的问题及功耗，同时不会因为装设了多种组件而增加表 计的成本和体积重量。
[0007] 在本发明的另一优选实施例中，通过M-BUS总线的方式，将多种公用事业仪表（例 如水表、气表或热表）连接至本发明智能电能表，以实现多种表计的数据联抄技术。同样 地，通过总线的方式在一个有效区域内设定数据采集设备，获取其他仪表（包括电能表）的 数据信息，这样可以替代现有技术中的数据采集和分拣功能设备，也免除了现场布线的困 扰。
[0008] 为了实现上述设计目的，本发明的技术方案1，设计一种智能电能表，在其中装设 有相互耦合在一起的处理器和控制器，处理器用于接收和处理电力能耗数据信息，并接收 控制器发送的数据命令，同时处理器又能够控制所述的控制器获取外部源的数据信息，或 向外部设备终端发送数据命令。
[0009] 为了实现上述设计目的，本发明的技术方案2,设计一种公用事业仪表抄表系统系 统，其中包括了前述的智能电能表和其他类型的公用事业仪表，通过总线方式加以连接。 [0010] 技术方案1 :一种智能电能表，它接设于电网电力线与电网用户负载之间，包括： 信号采集单元，用于接入电网电力线，进一步获取其电流和电压信号并转换成电力数字信 号值；信号处理单元，用于接收这些电力数字信号值并进行计算和数据处理；通讯端，用于 接收通讯请求或发送数据；进一步包括：控制单元，用于控制对所述智能电能表的外部数 据信息获取和发送数据，所述控制单元通过若干个接口与信号处理单元和通讯端加以连 接。
[0011] 进一步地，在本发明的优选实施例中，包括用于提供智能电能表内部组件的工作 电压的变压器PT和电源设备，用于将电网电压和电流转换成为信号处理单元和控制单元 所需5V和15V的工作电压。
[0012] 进一步地，在本发明的优选实施例中，在控制单元中设定一个电源控制端，用于控 制通讯端所需要的通讯电压，因不同类型的通讯所需的频率和功耗不同，所以需要通过控 制单元预先判定通讯类型，随后进行通讯端口设置，然后对通讯端进行通讯控制。
[0013] 进一步地，在本发明的优选实施例中，包括用于显示电能耗用量和外部数据信息 的IXD显示器，它与控制单元相互电连接。
[0014] 进一步地，在本发明的优选实施例中，分别在信号处理单元和控制单元上设置 UART接口，用于两者之间的数据信息的互相发送和接收。在信号处理单元的一个FLASH单 元或RAM中设定数据采集模组和接口类，在控制单元的FLASH或RAM中设定数据处理模组 和接口类命令。
[0015] 在本发明的优选实施例中，在电能表正常工作时，信号处理单元发送数据采集命 令CHECK_M至控制单元，或通讯接口类命令SMS_PROMPT，以控制控制单元对外部设备进行 数据采集，例如对一个有效通讯区域内的其他电能表进行电量数据进行采集，以此使本发 明智能电能表实现一个数据采集设备的功能。
[0016] 在本发明的另一优选实施例中，在电能表正常工作时，控制单元发送数据处理命 令STAT_M至信号处理单元，以此使本发明电能表作为一个数据集中器设备，实现对电力能 耗数据的分拣和处理。
[0017] 技术方案2 :-种公用事业仪表抄表系统，它包括终端系统，并包括如前所述的智 能电能表，进一步包括水表、气表和热表。其中，所述智能电能表与水表、气表以及热表是通 过M-BUS总线加以通讯连接，所述智能电能表通过无线网络与终端系统之间进行通讯。
[0018] 进一步地，在本发明的优选实施例中，所述水表、气表和热表中装设有用于接收和 应答数据信息的应答单元，所述智能电能表通过M-BUS总线向水表、气表和热表获取公用 商品耗用量数据信息，以此作为一个数据采集设备。
[0019] 进一步地，在本发明的优选实施例中，所述智能电能表是通过其中设置的控制单 元向水表、气表和热表发送数据信息获取命令。
[0020] 进一步地，在本发明的优选实施例中，所述智能电能表通过其通讯端与终端系统 之间以WLAN、WIFI、3G或ADSL无线方式加以连接。
[0021] 本发明的优选实施例摒弃了当前抄表系统所必须使用的用电信息数据采集设备 和数据集中器设备，且将不同的公用事业仪表接设在M-BUS总线上。1)通过电表中装设专 用集成单元来获取其他公用事业仪表的公用商品耗用量数据信息，以此作为一个数据采集 设备。2)通过电表内部装设的通讯模块，可以使之直接与终端主站系统进行有效通讯（例 如通过GSM、3G、WIFI等网络，或最简单的PLC通讯），并利用内部芯片实现对数据的分拣功 能，以此替代了一个数据集中器设备的功能。3)在表计内部设定命令，摒弃了常规技术中需 要定时发送心跳帧来获取应答信息，保证远程网络表计持续在线，且利用总线电力线供电， 功耗较低，且通讯稳定，本发明结构简洁，降低了成本，具有显著的社会、经济效益。
【附图说明】
[0022] 本发明的优选实施方式将在以下通过参照附图的方式加以详细体现，图中的相同 功能组件/模块以相同符号加以标记，其中的
[0023] 图1为本发明智能电能表的功能结构原理图；
[0024] 图2为本发明抄表系统的结构原理图；
[0025] 图3为本发明抄表系统的数据发送与回复的流程图。
【具体实施方式】
[0026] 图1示意性绘示出本发明智能电能表的优选实施例，它接设于电网电力线SPL与 电网用户负载LD之间，包括：
[0027] 信号采集单元10,它用于接入电网电力线SPL，进一步获取其电流I和电压U信号 并转换成电流I x和电压U x数字信号值；
[0028] 信号处理单元11，优选为一个CPU或DSP芯片，它用于接收这些电力数字信号值Ix 和^并进行计算和数据处理，通过公式P = Σ I χ ·υχ的形式累乘得出电网用户的耗电功率， 并通过一个积分器得出电能耗用量以及其他电网管理终端需要获取的数据信息，例如无功 功率、伏安特性等，这些需要CPU内部组件功能的运行来得出；
[0029] 通讯端12,用于接收通讯请求或发送数据，优选地包括一个天线单元以及通讯芯 片；
[0030] 控制单元13,优选为一个系统级MCU芯片，用于控制对本发明智能电能表的外部 数据信息获取，或将内部处理的数据发送给外部设备。控制单元13通过若干个接口 131与 信号处理单元11和通讯端12加以连接。
[0031] 进一步地，在本发明的优选实施例中，包括用于提供智能电能表内部组件的工作 电压的变压器PT和电源15,用于将电网电压和电流转换成为DSP芯片11和MCU芯片13所 需5V和15V的工作电压。
[0032] 进一步地，在本发明的优选实施例中，MCU芯片13中设定一个电源控制端132,用 于控制通讯端12所需要的通讯电压，因不同类型的通讯所需的频率和功耗不同，所以需要 通过MCU芯片13预先判定通讯类型，随后进行通讯端口设置，然后对通讯端12进行通讯控 制。
[0033] 进一步地，在本发明的优选实施例中，包括用于显示电能耗用量和外部数据信息 的显示器16,它与MCU芯片13相互电连接。
[0034] 进一步地，在本发明的优选实施例中，分别在DSP芯片11和MCU芯片13上设置 UART接口，用于两者之间的数据信息的互相发送和接收。在DSP芯片11的一个FLASH单元 或RAM中设定数据采集模组和接口类，在MCU芯片13的FLASH或RAM中设定数据处理模组 和接口类。
[0035] 例如，在本发明的优选实施例中，在电能表正常工作时，DSP芯片11发送数据采集 命令CHECK_M至MCU芯片13,或通