专利名称：通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水、电、气、热及有线电视预收费装置，尤其是一种通过断电控制透支的水、电、气、热及有线电视综合预收费器。
目前，随着经济水平的提高，一般家庭已经使用上了电、自来水、燃气，有些地区还实现了集中供热，越来越多的家庭开始安装有线电视，从而极大方便了人民群众的生活，但是，繁杂的、至少每月一次各项的人工收费工作，不但给供应、物业管理部门造成极大的负担，同样也使用户感到麻烦，并时常因此产生许多矛盾等。由于科技的发展，现在已有了各种关于水、电、气、热的预收费装置，但这些装置均为水、电、气、热及的单独控制的预收费装置，而控制燃气或自来水等线路的供应的装置，从技术上解决很困难，而且成本较高，结构复杂，维护管理繁杂，并且其产品均需完全取代、废弃现有的水、电、气、热的计量装置，这不符合我国经济现状，并且由于其存在功能单一，通用性较差等诸多缺点而没有得到广泛地推广应用。
本发明的主要目的是提供一种通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，其可采用先进的IC卡技术，利用了现有的水、电、气、热计量装置，而实现水、电、气、热以及有线电视综合预收费的一体化装置。
本发明的另一目的是提供一种通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，其可通过断电控制来实现管理电、水、热及有线电视的透支消费。
本发明的再一目的是提供一种通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，其可消费透支的部分在新预购值输入收费器时核减。
本发明的又一目的是提供一种通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，其可实现实时用电统计以及峰谷电价控制。
本发明的目的是这样实现的一种通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，它由壳体，IC卡卡座，信号采集电路以及控制电路组成，所述的控制电路由信号采集电路的输出通过信号线将从各基表上采集的信号，输入至单片机，单片机接存储器和IC卡卡座构成内外数据交换电路，单片机接译码器和数码显示器组成数据显示电路而构成，控制电路的稳压电路接有一由充电电池构成的不间断电源，电表的入户线通过单片机控制的断电执行机构至电表。
所述的信号采集电路由水表、电表、热水表、煤气表的旋转圆盘信号读取装置读取信号，并通过各自的比较器接一分频器而构成，有线电视信号读取装置由开关控制的计时定时脉冲发生器接一比较器组成。
所述的旋转圆盘信号读取装置以旋转圆盘作为计数盘，通过在其上标记或通过在其上穿一小孔或在边缘开一小口，并对准标记位置或对准小孔或小口位置而设置发光和接收二极管构成反射式或透射式信号读取装置，或对准标记位置而设置霍尔电磁元件式的信号读取装置。
所述的IC卡卡座可为与控制装置分离设置，其上包括报警显示电路，通过相应的信号线与控制电路连接。
所述的控制电路可包括一与单片机相接的串行电路，再接载波或有线或无线通信电路而构成远程通信电路。
所述的信号采集电路中的每根信号线均通过一电阻接一比较器，再通过或门至单片机而构成信号线保护电路。
所述的电表的入户线上带有环形封闭的保护线，保护线的电阻通过比较器接至或门，再接至单片机而构成入户线保护电路。
所述的控制电路的电源电路设有输入至单片机的欠压监测电路和掉电检测电路。
所述的基表接线端子的信号连接插头开口D上设有卡口弹簧A和弹簧B，内部设有金属插针C。
所述的断电执行机构由单片机控制可控硅，可控硅连接电磁铁J1、J2，电磁铁J1通过压杆G下的弹簧T控制入户线开关的开闭，电磁铁J2可控制保持杆S的左右移动，保持杆S可卡持在电磁铁J1与压杆G之间。
所述的压杆G的底部设有一切电确认装置。
所述的入户线开关上并接有由一压敏电阻构成的灭弧装置。
所述的入户线设有漏电保护检测电路、短路保护电路、过压保护电路。
所述的单片机接有一日期时间电路以及一标准时间校正电路。
所述的单片机接有IC卡入卡确认开关。
所述的单片机接有声光报警电路。
所述的信号采集电路的输出通过信号线将从各基表上采集的信号，可通过一编码电路输入至单片机。
由于本发明技术先进，结构合理，其利用现有的水、电、气、热计量装置，并通过断电控制来实现水、电、气、热以及有线电视的综合预收费管理，而大大降低了成本，管理、维护十分方便。
下面结合附图和具体实施方案对本发明做进一步的详细说明。
图1为本发明的系统构成示意图；图2为本发明的控制电路原理图；图3为本发明的信号读取装置结构示意图；图4为本发明的入户线控制原理、断电执行机构电路原理及结构示意图；图5为本发明的信号基表安装及结构示意图；图6为本发明的有线电视线路信号读取装置结构示意图。
参见图1，本发明由外壳1，分离式显示报警插卡控制器2，控制电路板3，入户线开关4，大功率电度表计量信号线5，小功率电度表计量信号线6，燃气表计量信号线7，自来水表计量信号线8，供热计量信号线9，有线电视计时信号线10，入户线防窃电信号线11，小功率电度表进线防窃电信号线12，插卡报警控制器电缆13，以及备用可充电池及电源电路14组成。入户线通过开关4至电表5、6。
如图2所示，本发明控制电路由信号采集电路的输出通过信号线将从各基表上采集的信号，通过一编码电路输入至单片机，单片机接存储器和IC卡卡座构成内外数据交换电路，单片机接译码器和数码显示器组成数据显示电路而构成，控制电路的稳压电路接有一由充电电池构成的不间断电源，电表的入户线通过单片机控制的断电执行机构至电表。
图中AN1为入卡检测开关，Y为报警器，与LED显示同步；IC3与单片机中断P32口组成多中断监测电路；U1-3和分频器F1组成大功率电表的计量计数检测电路；U1-4和分频器F2组成小功率电表的计量计数检测电路；U2-1和分频器F3组成燃气表的计量计数检测电路；U2-2和分频器F4组成自来水表的计量计数检测电路；U2-3和分频器F5组成热能表的计量计数检测电路；U2-4组成有线电视计时计数检测电路；U4-1和U4-2组成大功率电表信号线保护电路；UJ4-3和U4-4组成小功率电表信号线保护电路；U5-1和U5-2组成燃气表信号线保护电路；U5-3和U5-4组成自来水表信号线保护电路；U6-1和U6-2组成热能表信号线保护电路；
U6-3和U6-4组成有线电视计时器信号线保护电路；U3-1和U3-2组成大功率电表入户线保护电路；U3-3和U3-4组成小功率电表入户线保护电路；其中控制电路3是由以下几部分组成的单片机IC1为中心处理单元；译码器IC6和数码显示器IC10组成数据显示电路；加密电擦写存储器IC7和IC卡座IC8构成内外数据交换电路；日历时间芯片IC9和时钟校正电路IC6组成本装置时间电路；电源变压器B3，整流桥Q，大功率稳压电路IC11，电池DC，稳压器IC12，欠压监测电路U1-2，掉电检测电路U1-1，组成不间断电源电路；单片机接一串口芯片组成串行远程传输通信电路，可为载波、有线、无限各种方式，用于集中管理的实时数据监测。
a、b为电源变压器B3的初级，上电后通过桥Q整流，电容C1、C2滤波，IC11稳压，即给可充电池DC充电，又给第二稳压器IC12提供电力，一般状态下，电池DC处于浮充状态，在掉电后，DC继续为IC12提供电力，形成不间断电源，确保设备在停电时仍然能工作，但在停电和电池出现故障同时存在时，为确保数据不丢失，由U1-1构成掉电检测电路，使单片机中断，单片机处理后，将有关数据保存在存储器。
上电后，单片机先进行复位，口线初始化，等待接收各路计数信号，由于快速产生的计数脉冲已经通过分频器处理，因此在P32口出现的中断频率不高，如出现中断，通过P10-P12口是否出现高电平进行查询区分中断对象。
P07口出现中断，说明有IC卡或其它同类卡进入，单片机通过P20-P23口对IC卡进行读写，如果IC卡合法和正确，则将其存储的数据通过单片机和P24-P27口写入存储器IC4。
当串口芯片组成串行远程传输通信电路发出信号后，送给P31口一个启动信号，单片机则将有关实时数据通过P30口送到串口芯片，再送回控制中心，从而实现实时检测和计量，以及损耗的实时统计。
图中的显示器IC10通过译码器IC6译码，用来显示单片机内部有关数据，显示器IC10、报警器Y、入卡检测开关AN、IC卡座IC8组成遥控器，并通过电缆线13与电路板3连接，从而实现合理位置对收费器的控制。
单片机IC1所接设的日历时间芯片IC9和时钟校正电路IC6组成本装置时间电路，其中时间校正可通过无线电接收方式来实现，从而实现某时刻的用电统计以及峰谷电价控制。
为防止在信号线上做弊，图2中的IC4和IC5及连接的有关比较器组成信号线保护电路，在基表端信号线上设置一个特殊的电阻R，做为比较器的一部分，一旦有人切断信号线或使信号线短路，都使比较器产生一个高电平输出，此信号被单片机检测到后，就会自动切断供电，并在IC卡中记录此行为。除信号线被保护外，电力入户线也采取同样方式保护。其将保护线缠绕在入户线上，保护线的一段通过一电阻接比较器，再接或门而至单片机。当保护线被破坏后，比较器产生一个高电平输出，此信号被单片机检测到后，就会自动切断供电，并在IC卡中记录此行为参见图3，计数信号是通过如下方式获取的，无论电表、气表还是水表，其上均有旋转的圆盘，可选择合理转数的圆盘做为计数盘，在其上可通过红外反射、透射、霍尔元件等方式取得转盘信号，图3示出了四个实用例子。通过在计数盘上标记，并对准标记位置而设置发光和接收二极管构成反射式信号读取装置；或通过在计数盘上穿一小孔或在边缘开一小口，并对准小孔或小口位置设置发光和接收二极管构成透射式信号读取装置；通过在计数盘上标记，并对准标记位置而设置霍尔电磁元件式的信号读取装置。
无论红外光电信号，还是霍尔电磁信号，转盘每转动一周，都会输出一个脉冲，通过信号线传输，送到比较器整形，然后分频，使单片机产生一个中断，完成一个单位的计数。
有线电视计时信号是通过图6所示的计时定时脉冲发生器产生的，如需要使用付费有线电视，将开关K1向左推，插头电视信号线CT与插座CZ接通，电视开始使用线路，同时，联动的开关K2将收费器提供的电源接通，计时定时脉冲发生器开始工作，每一时间单位给收费器送一计时信号，从而实现有线电视的预付费处理。
至控制电路的信号线可预埋在建筑物内，其与基表上采集装置的信号线的安装连接如图5所示，信号连接插头20上有卡口A和弹簧B，将信号线端插入端子后，内部金属插针C接通，A压缩弹簧B进入开口D，一次性插入，使之不能被取出，确保信号线不被做弊以及有利于施工和安装。
电表的入户线通过单片机控制的断电执行机构至电表。入户线断供电执行机构如图4所示。其零序互感器B1，入户线开关4，电磁线圈J1，J2，比较器U7-1、U7-2，光电藕合器IC13和IC14以及强电电源电路组成继电、断电电路。上电时，单片机根据程序控制可控硅SCR1、SCR2，可控硅触发电磁铁J1、J2的接通，电磁铁J1通过压杆G下的弹簧T控制入户线开关的开闭，电磁铁J2可控制保持杆S的左右移动，保持杆S可卡持在电磁铁J1与压杆G之间。当P36写1，电磁铁J1瞬间吸合，开关4接通入户线路，此时电磁铁DT被保持杆S卡住。当需要切断用户供电时，单片机的P37写1，释放电磁铁J2瞬间吸合，S右移，电磁铁J1的DT释放，开关4被切断。开关4上并接有压敏电阻R1，R2，起到开关动作的灭弧作用。电力入户线的进线端设有过压保护电路和短路保护电路，其均为将信号通过三极管T的放大，再通过U7-1、U7-2送至触发器SCR1、SCR2而完成相应的机构执行动作。另外，在压杆G下接设有切电确认开关AN2，其接至单但机，以进一步确认实际切电。
断电执行机构可与本发明装置分离安装。
当用户需要用水、电、气、热水以及有线电视时，应先将预先记录了在管理部门购买的使用量的IC卡插入本发明的IC卡卡座内，这时控制电路上的存储器电路读入IC卡上的数据，输入给单片机，单片机的内部程序判断正确后，接通用户电源，用户方可使用。报警显示用的数码管显示所用各量的数量，当某量将使用完毕时，报警扬声器发出报警，提醒用户及时到管理部门购买。否则在使用许可范围超过后，将切断用户的电源。
本发明由于通过在透支出现后，切断供电的手段来杜绝透支。在切断供电后，虽然燃气或自来水等仍然能使用，由于综合收费器仍然在工作，所以计量计数照常进行，当新预购值输入收费器后会自动核减IC卡上记录透支部分。预购内容可以通过IC卡设置成电子钱包方式，也可设置成按各自计量单位核减的方式，在使用电子钱包方式时，用户预交的是货币金额值，各种收费的计数脉冲会由程序自动换算成货币金额自动核减；如果使用各自计量单位时，在程序中按不同的方式进行计量与核减，电用“度”，气用“立方米”，水用“吨”，有线电视用“分钟”等。
在任何一项预付费值为0并且不允许透支的情况下，或电子钱包方式值为0的情况下，收费器将强制切断用户供电，从而迫使用户购买相应的预付费值或续钱，实现预收费之目的，采用此收费器比分别切断燃气或自来水管道等方式大大降低了成本。
另外，当用户需管理三相电表的自动收费时，可将三相电表分为三个单相的电表，分别采集其上的信号，再送至编码电路，输入至单片机即可。
权利要求
1.一种通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，它由壳体，IC卡卡座，信号采集电路以及控制电路组成，其特征在于所述的控制电路由信号采集电路的输出通过信号线将从各基表上采集的信号，输入至单片机，单片机接存储器和IC卡卡座构成内外数据交换电路，单片机接译码器和数码显示器组成数据显示电路而构成，控制电路的稳压电路接有一由充电电池构成的不间断电源，电表的入户线通过单片机控制的断电执行机构至电表。
2.根据权利要求1所述的通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，其特征在于所述的信号采集电路由水表、电表、热水表、煤气表的旋转圆盘信号读取装置读取信号，并通过各自的比较器接一分频器而构成，有线电视信号读取装置由开关控制的计时定时脉冲发生器接一比较器组成。
3.根据权利要求2所述的通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，其特征在于所述的旋转圆盘信号读取装置以旋转圆盘作为计数盘，通过在其上标记或通过在其上穿一小孔或在边缘开一小口，并对准标记位置或对准小孔或小口位置而设置发光和接收二极管构成反射式或透射式信号读取装置，或对准标记位置而设置霍尔电磁元件式的信号读取装置。
4.根据权利要求1所述的通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，其特征在于所述的IC卡卡座可为与控制装置分离设置，其上包括报警显示电路，通过相应的信号线与控制电路连接。
5.根据权利要求1所述的通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，其特征在于所述的控制电路可包括一与单片机相接的串行的载波或有线或无线通信电路。
6.根据权利要求1所述的通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，其特征在于所述的信号采集电路中的每根信号线均通过一电阻接一比较器，再通过或门至单片机而构成信号线保护电路。
7.根据权利要求1所述的通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，其特征在于所述的电表的入户线上带有环形封闭的保护线，保护线的电阻通过比较器接至或门，再接至单片机而构成入户线保护电路。
8.根据权利要求1所述的通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，其特征在于所述的控制电路的电源电路设有输入至单片机的欠压监测电路和掉电检测电路。
9.根据权利要求1所述的通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，其特征在于所述的基表接线端子的信号连接插头开口D上设有卡口弹簧A和弹簧B，内部设有金属插针C。
10.根据权利要求1所述的通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，其特征在于所述的断电执行机构由单片机控制可控硅，可控硅连接电磁铁J1、J2，电磁铁J1通过压杆G下的弹簧T控制入户线开关的开闭，电磁铁J2可控制保持杆S的左右移动，保持杆S可卡持在电磁铁J1与压杆G之间。
11.根据权利要求10所述的通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，其特征在于所述的压杆G的底部设有一切电确认装置。
12.根据权利要求10所述的通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，其特征在于所述的入户线开关上并接有由一压敏电阻构成的灭弧装置。
13.根据权利要求1所述的通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，其特征在于所述的入户线设有漏电保护检测电路、短路保护电路、过压保护电路。
14.根据权利要求1所述的通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，其特征在于所述的单片机接有一日期时间电路以及一标准时间校正电路。
15.根据权利要求1所述的通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，其特征在于所述的单片机接有IC卡入卡确认开关。
16.根据权利要求1所述的通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，其特征在于所述的单片机接有声光报警电路。
17.根据权利要求1所述的通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，其特征在于所述的信号采集电路的输出通过信号线将从各基表上采集的信号，可通过一编码电路输入至单片机。
全文摘要
一种通过断电控制透支的水电气热及有线电视综合预收费器，其控制电路的信号采集电路的输出通过信号线将从各基表上采集的信号，输入至单片机，单片机接存储器和IC卡卡座构成内外数据交换电路，单片机接译码器和数码显示器组成数据显示电路，电表的入户线通过单片机控制的断电执行机构至电表，本装置利用现有的水、电、气、热计量装置，集水、电、气、热及有线电视预收费为一体，大大降低了成本，管理、维护十分方便。
文档编号G01D4/00GK1140835SQ9610704
公开日1997年1月22日 申请日期1996年7月10日 优先权日1996年7月10日
发明者邢伟华 申请人:邢伟华