专利名称：基于远程无线通信技术的用电现场服务与管理系统的制作方法
技术领域：
本发明创造属于单片机应用技术领域，特别涉及基于远程无线通信技术、电能计量、负荷控制及计算机网络技术的单片机应用技术领域。
背景技术：
用电现场服务与管理系统也称电力负荷管理系统。本发明创造申请日前，用电管理部门不采用远程无线通信技术手段给用电单位或所控电器设备下达用电量指标及用电时间指标，在用电资源不足的情况下，往往采用超负荷拉闸限电的方法，平衡供电需求。其缺陷是由于线路的原因，拉闸限电同时对居民、国家机关、学校、交通指挥、医院等单位的正常用电带来负面影响。申请日之前的低压载波电能表集中抄表系统虽能实现从电量采集、电费核算、线损计算到报表生成等一系列用电管理的微机化管理，但不能对用电单位的用电量及用电时间进行实时监控及管理。
发明内容
本发明创造将低压载波电能表集中抄表系统与基于远程无线通信技术的用电现场服务与管理系统有机结合，使之不仅具有从电量采集、电费核算、线损计算到报表生成等一系列用电管理的微机化管理，同时也能实现用电管理管理部门对用电单位的用电量及用电时间进行实时监控及管理，后者对有序用电的科学管理提供平台。同时为用电客户和现场操作人员方便使用，终端界面显示屏显示当前的状态、采集的信息和提示用户，作查询之用，设置功能，通过手掌机或主站完成。
本发明创造的优点是具有低压载波电能表集中抄表系统与基于远程无线通信技术的用电现场服务与管理系统的双重功能，同时在接驳电力载波通信模块后实现远程全数字化路灯照明监控，构成本发明创造的新颖性与创造性的必要特征。
本发明创造有利于加强电力需求侧管理，有利于推广应用电力用户错峰、避峰、移峰用电技术手段，做好有序用电工作，实现供用电秩序的稳定，为供用电工作服务。
本发明创造解决其技术问题所采用的技术方案是该系统由GSM无线通信接口、电子式电能表脉冲输出电能计量集成电路脉冲输入接口、单片机及软件系统、开关电路、开关执行电路及数字显示电路逐级连接而成。开关执行电路串接于电源与负载之间并控制其通断。GSM通信模块调制解调器接收GSM通信模块调制解调器发射的信号，与单片机系统相连接，实现对开关电路及开关执行电路的控制；或通过双向通信将单片机资源传输给管理中心。电子式电能表脉冲输出电能计量集成电路输出的脉冲信号输入单片机系统的I/O端口集合，其输入脉冲量与管理中心通过GSM通信模块传输给单片机系统的脉冲输入量相比较，从而实现单片机对开关执行电路及用电负载的实时控制。管理中心提供的电子日历与远程时钟校准信号通过GSM通信模块向单片机系统提供并在显示电路中显示。
本发明创造不涉及包括操作系统、开发环境、数据库的管理中心运行软件中涉及的地图管理与维护子系统、控制管理子系统、数据库管理与维护子系统、信息查询与统计分析及系统配置与管理子系统。也不包括已有技术涉及的GSM通信模块调制解调技术及双向通讯包括CDMAIX、GPRS通讯方式，短消息通讯方式的实现，上述技术涉及GSM无线通信技术、地理信息系统图形显示技术及自组织理论的通信技术。
图1为本发明创造的电路结构框图。图中(1)为单片机及软件系统，(2)为脉冲输出的电能计量集成电路无源脉冲输出信号源，(3)为GSM通信模块调制解调器，(4)为开关电路，(5)为开关执行电路，(6)为数字显示电路。
图2为本发明创造的实施例电原理图。图中单片机硬件系统包括微处理器CPU或MCU、静态存贮器和动态存贮器，也包括并行、串行输入输出I/O电路、计数器、比较器、驱动电路等电路。I/O(1)、I/O(2)为计量集成电路AD7755无源脉冲输出信号接口，I/O(3)至I/O(N)为GSM通信模块调制解调器D的输入端口I/O集合，与GSM通信模块的调制解调器(D)相连接，G为三极管，J为继电器。
图3为本发明创造与负载电力开关的连接图。K1、K2、K3为电力开关的常开或常闭触点，KL为电力开关的电磁线圈，N为零线，L1、L2、L3为相线(火线)，其中IN为进线端，OUT为出线端。G为三极管，J为终端控制跳闸继电器。
具体实施例方式
本发明创造实施例采用的脉冲输出的电能计量集成电路AD7755是一种高准确度电能测置集成电路，其CF输出端口通过微处理器MCU与计数器相连接其输出频率反映瞬时有功功率的大小，对于双向电度表或需要知道电能流向的情况同时使用REVP输出，通过微处理器MCU与计数器的UP/DOWN相连接。在具体电路中既可取样于单个脉冲输出的电能计量集成电路也可取样于电子式电能表中的电能计量集成电路，其与微处理器MCU的连接方式视不同集成电路的引脚确定。本发明创造采用的GSM通信模块调制解调器，具有双向发送与接收功能，GSM通信模块通过调制解调器与本发明创造单片机的I/O集合相连接。单片机系统的I/O输出端I/O与三极管G相连接，其输出端与终端控制跳闸继电器J的线圈相连，J的常开端或常闭端与电力开关电磁线圈KL相连接，电力开关的常开或常闭触点K1、K2、K3分别与相线L1、L2、L3的进线L(1)IN、L(2)IN、L(3)IN与出L(1)OUT、L(2)OUT、L(3)OUT与负荷相连接。
本发明创造实施例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位单片机。存储器采用日立公司的HM628512CLFP-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通讯模块采用索尼爱立信GSM/GPRS无线调制解调器GR47/48、WAVE COM公司的Q2403A、SIEMENS的MC35等。数字显示屏采用LCD液晶屏为点阵图形式，背光显示，工作温度范围为-20℃～70℃。时钟芯片采用DS32KHZ-N、PCE8563T、R8025、PCF8583P、RS5C372A等。时钟电池采用SAFTLS14205C型3.6V/1.2Ah、TEKCELL3.6V型SB-AA02P电池或VARTA公司的同类型电池。电解电容采用红宝石(Rubycon)YXF105℃长寿命电容或Nichicon同规格电容。终端控制跳闸继电器采用NATIONAL松下公司的N∧STDSPI-DC*V继电器，接点容量为AC5A、250V。计量芯片采用AD7755，AD73360、ATT7022、CS5406A等。
权利要求
1.一种基于远程无线通信技术的用电现场服务与管理系统，其主要特征是该系统由GSM无线通信接口、电子式电能表脉冲输出电能计量集成电路输入接口、单片机及软件系统、开关电路、开关执行电路及终端界面数字显示器逐级连接而成，开关执行电路与电源及用电负载相连接，控制其有序通断。
2.根据权利要求1所述的基于远程无线通信技术的用电现场服务与管理系统，其特征在于所述GSM无线通信接口是单片机I/O端口的一个集合，用以接收GSM通信模块调制解调器提供的远程无线通信信号，通过单片机及软件系统，进而控制负载的工作状态。
3.根据权利要求1所述的基于远程无线通信技术的用电现场服务与管理系统，其特征在于所述电子式电能表脉冲输出电能计量集成电路输入接口是单片机I/O端口的一个集合，用以接收电子式电能表脉冲输出电能计量集成电路的输入脉冲信号，通过单片机及软件系统对其脉冲个数计数并与GSM通信模块调制解调器向单片机系统软件提供的电力负荷脉冲个数比较，进而控制负载的工作状态。
4.根据权利要求1所述的基于远程无线通信技术的用电现场服务与管理系统，其特征在于所述单片机及软件系统由微处理器、计数器、比较器、静态存贮器和动态存贮器，并行、串行输入输出电路、驱动器等电路及用于处理GSM无线通信信号、电子式电能表脉冲输出电能计量集成电路脉冲输入信号并实时控制负载工作状态的软件组成，其I/O接口集合与GSM通信模块调制解调器连接，计数器与电子式电能表脉冲输出电能计量集成电路的输出端相连接。
5.根据权利要求1所述的基于远程无线通信技术的用电现场服务与管理系统，其特征在于开关电路由1只三极管构成，三极管的输入端与单片机系统的输出端相连接，并受控于单片机输出信号，三极管的输出端与继电器线圈相连接。
6.根据权利要求1所述的基于远程无线通信技术的用电现场服务与管理系统，其特征在于所述开关执行电路由1只终端控制跳闸继电器构成，继电器线圈与三极管输出端相连接，并受控于三极管的开关状态，继电器的常开端或常闭端分别与受控电力开关的电磁线圈相连。
7.根据权利要求1所述的基于远程无线通信技术的用电现场服务与管理系统，其特征在于所述终端界面数字显示器由LCD液晶显示屏构成，与单片机I/O输出端或驱动电路相连接，受单片机软件或驱动电路控制，显示屏设有时钟显示、年、月、日、周显示、峰谷电量显示、允许使用电量显示、已使用电量显示、剩余电量显示、允许用电日、用电时间显示，受控于单片机软件控制；同时为用电客户和现场操作人员方便使用，终端界面显示屏显示当前的状态、采集的信息和提示用户，作查询之间，设置功能通过手掌机或主站完成。
8.根据权利要求1所述的基于远程无线通信技术的用电现场服务与管理系统，其特征在于所述负载为接触器、空气开关等具有电磁线圈的电力开关，其电磁线圈与开关执行电路的终端控制跳闸继电器常开或常闭触点串联，电磁线圈受控于继电器的触点的开闭，电力开关的进线端接电源进线，出线端连接受控电器。
9.根据权利要求1所述的基于远程无线通信技术的用电现场服务与管理系统，其特征在于所述单片机系统留有I/O集合，供接驳电力载波通信模块及K1-KN个轻触按键，备有SIM卡输入端口，用以更新软件后的功能扩展。
全文摘要
本发明创造公开了一种基于远程无线通信技术的用电现场服务与管理系统，用以接收GSM无线传输信号，对用电负荷进行时间及用电量的有序管理，属于单片机应用技术。其主要特征是该系统由GSM无线通信接口、电子式电能表脉冲输出电能计量集成电路输入接口、单片机及软件系统、开关电路、开关执行电路及数字显示电路组成。GSM无线通信接口接收远程无线传输信号，脉冲输出电能计量集成电路接口接收脉冲输入信号，单片机输出信号分别控制开关电路、开关执行电路及显示电路。开关执行电路连接电源与负载，控制其通断并串接于电源与负载之间。本发明创造用以实现用电现场的监视、监控与限电，有利于电力资源的合理分配及科学有序管理。
文档编号G06F17/00GK1581152SQ20041003327
公开日2005年2月16日 申请日期2004年4月11日 优先权日2004年4月11日
发明者谭启仁 申请人:谭启仁