专利名称：集中式限时限量用电管理系统与终端的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种集中式限时限量用电管理系统与终端，特别涉及用电管理行 业的一种由授权式多功能电度表、数据管理终端、通讯总线和通讯线、用电授权IC信息卡、 IC卡读写器以及计算机管理系统等几部分组成的用电管理系统和终端。
背景技术：
目前，用电收费方法一般都是先用电后收费，电费拖欠现象较为严重，拖欠电费金 额也较大，有时候抄表员为收缴几元钱的电费要上门催缴多次，收费工作量很大。后来有些 地方的供电部门使用了预付费电表，这种用电方式是先持接触式IC用电卡或非接触式IC 用电卡到供电部门购取电量，然后把接触式IC用电卡或非接触式IC用电卡的电量储存到 预付费电表，然后预付费电表根据使用的电量逐步减掉预存的电量，当预存电量减少为零 时，停止对用户的供电。这种用电方式虽然解决了收费难的问题，但也带来了几大突出矛 盾。第一，当前大力推广的预付费电表，确实对电费的回收起到了不小的作用，但事实上仍 然只是将装置看成一种手段而已，而结算则依据行业内的规定以抄见电量为准，用户理解 为他已付钱购电，购电合同成立，只要已购电量未完，甚至装置故障导致电量未完，用户就 可以拒交电费，即使在电量未完期间电价上涨，用户也可以拒绝补交电费差价。这种理解 上的差距将不可避免导致双方矛盾产生。一旦对簿公堂，行业内部规定在《合同法》和《民 法》面前，等于一纸空文；第二，将电量预存到预付费电表，一旦电表损坏用电量无法确定， 通常在用户和供电部门之间引起不必要的经济纠纷；第三，一旦停电发生在夜间，会导致用 户无法用电，可能为用户带来不必要的麻烦，缺乏人性化，不利于和谐社会的构建；第四，不 方便电价调整和实际售电量统计，会发生用户囤积电量现象，给供电系统带来经济损失；第 五，电表到了老化期以后无法批量轮换或定期轮换，任何设备都有使用寿命，当预付费卡表 到轮换周期时，由于表上剩余电量不统一，有的今天用完，有的明天用完，有的白天用完，有 的晚上用完，导致无法批量轮换或定期轮换表，给确保电表准确性和精度带来麻烦。1999 年，国家电力公司下发了《国家电力公司关于装用IC卡式电能表有关问题的通知》(国电发 [1999] 465号)文件，文中指出“近几年来，各地陆续装用了一些IC卡式电能表，在使用中 发生了一些技术质量、管理及法律等方面的问题。专家呼吁停止推广IC卡电水表。国家电 力公司予以高度重视，召开专门会议对IC卡式电能表的可用性进行了认真分析，并请质检 中心进行了验证。现将使用IC卡式电能表的有关问题通知如下IC卡式电能表存在的主要问题一是抗干扰能力脆弱，质量问题突出，特别是开 放的读写窗口，易受外界攻击；二是IC卡式电能表被攻击造成控制系统失效后，难以取证 认定极易发生的用电纠纷。特别是预购电量快用完前发生停止现象，有违于电力法规的规 定；三是价格高，寿命短，综合效益差，使用风险大；四是难以适应电价变动的要求，在电价 调整时可能影响社会稳定。”为此，本实用新型在克服目前用电管理的缺点，汲取各种收费方式的优点，提出了 一种全新的限时限量用电管理系统，本实用新型可与具有RS485接口的单相电表、三相电表或其它任何形式的计量电度表连接，用于读取它们的用电数据并起到报警和通断电控制 作用。这种限时限量用电管理系统与终端的使用，将会解决用电管理存在的弊端，将会产生 巨大的经济效益和社会效益，也将会是我国的用电管理方式的一次巨大革命。
发明内容本实用新型的技术任务是针对目前用电管理技术手段的不足，克服先用电后收费 方式的电费收缴矛盾和预付费收费方式的诸多矛盾，采用新的技术路线和技术手段，进而 提供一种即能解决收费难，又能为用户提供一种合情、合理、合法的用电方式，即提供一种 限时用电、限量用电、并且自助回抄电量的用电管理系统。本实用新型所采用的技术方案是集中式限时限量用电管理系统，包括授权式 多功能电度表、数据管理终端、通讯总线和通讯线、用电授权IC信息卡、IC卡读写器以及计 算机管理系统；所述授权式多功能电度表为多个带有RS485接口、通讯协议和安全防护功 能；所述数据管理终端通过自身带有的RS485接口，通过通讯总线和授权式多功能电度表 的RS485接口连接，使用通讯协议读取授权式多功能电度表的用电底度数，并使用通讯协 议向授权式多功能电度表发送通断电控制命令。进一步，所述的IC卡读写器通过USB 口、RS232、无线等多种方式和计算机管理系 统连接，实现读取用电授权IC信息卡上的用电底度数，并向用电授权IC信息卡写入授权的 诸如截止日期、授权使用电量等信息。进一步，所述的授权式多功能电度表包括处理器、电能计量单元、RS485接口单 元、显示单元、存储单元、断路器和接线监测单元；所述处理器分别与各单元连接；所述处 理器采用集成电路的型号为NEC的UPD78F0511，所述电能计量单元采用集成电路的型号为 ADE7755，所述RS485接口单元采用集成电路的型号为MAX3085，所述显示单元5位数码管的 型号为LG5611BH，所述存储单元采用集成电路的型号为AT24LC16。进一步，所述的数据管理终端包括CPU、RS485接口单元、显示单元、存储单元、 RTC电路单元、IC卡读写单元；所述CPU分别与各单元连接；所述CPU采用集成电路的型号 为ATMEL公司的MEGA64，所述RS485接口单元采用集成电路的型号为MAX3485，所述显示单 元使用5位数码管的型号为JM03651B，所述存储单元采用MEGA64内部的2K字节的EEPR0M， 所述RTC电路单元采用集成电路的型号为RX8025。本实用新型的有益效果是采用授权式多功能电度表作为电量计量装置可为用户 提供限时、限量等多种可选的用电方式；另外，由于授权式多功能电度表内部带有断路器， 对没有按用电协议缴费的用户，在不用拆除电表的情况下，就可以实施停止供电，避免了因 拆除电表所带来的矛盾，有利于和谐社会的构建；通过使用数据管理终端集中管理每户电 表的数据，不仅可以实现对每户电表的用电数据备份，一旦授权式多功能电度表损坏，可以 找回该用户的用电数据，而且可以利用用电授权IC信息卡传递用电底度数，实现了用户自 助抄表，节约了大量专职抄表人员，减少了用电管理成本。另一方面，由于多个用户共用一 个数据管理终端，可以避免为每块授权式多功能电度表增加RTC(实时时钟电路)电路单元 和IC卡读写单元，因而大大降低了电表制作成本，从而也提高了每户电表的可靠性。再者， 由于多个用户共用一个数据管理终端，可以将表箱封闭管理，增强了防窃电能力。因此，本 实用新型不仅实现了一户一表用电方式，还给用电管理带来了诸多便利。
图1是本实用新型的系统构成方框图；图2是本实用新型的授权式多功能电度表的组成框图；图3是本实用新型的授权式多功能电度表的计量部分电路原理图；图4是本实用新型的授权式多功能电度表的处理器部分电路原理图；图5是本实用新型的授权式多功能电度表的RS485接口电路原理图；图6是本实用新型的数据管理终端组成框图；图7是本实用新型的数据管理终端的CPU和RTC部分电路原理图；图8是本实用新型的数据管理终端的RS485和显示驱动电路原理图。参照图1，1一授权式多功能电度表，2-RS485通讯总线，3-数据管理终端，4-IC卡 读写器，5-计算机管理系统，6-用电授权IC信息卡。参照图2，7-显示单元，8-处理器，9-存储器单元，10-电能计量单元，11_断路器， 12-RS485接口单元，13-接线监测。参照图6，14-显示单元，15-CPU，16-存储器单元，17-RTC电路单元，18-RS485接口 单元，19-IC卡读写单元。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明如图1、图2、图6所示，数据管理终端3为通讯主控机，各个授权式多功能电度表1 为通讯从机，数据管理终端3通过RS485通讯总线2，按地址定时向各个授权式多功能电度 表1按照DL/T 645多功能电能表通信规约或自定义的通讯协议发出读数据命令，同时接收 各个授权式多功能电度表1的返回数据并存储到存储器单元16，从而实现读出电表储存的 当前用电底度数并备份存储的功能，同样，数据管理终端3可以根据原来设定的用电方式， 在与之连接的某户用电时间到达授权日期时，或用电量达到授权量时，通过RS485通讯总 线2，向该户授权式多功能电度表1发出断电命令，断路器11工作，停止对该户供电，这时用 户须第二次放卡，数据管理终端3读取用电授权IC信息卡6的第二块数据并存储到数据管 理终端3的存储器单元16，同时将该户当前的用电底度数存储到用电授权IC信息卡6，实 现数据自助回抄功能。所述的电授权IC信息卡6的第二块数据是指另一块授权信息，如果 是限时方式，第二块数据就是允许用户使用的最后天数，一般为7天，以保证用户在这七天 内缴付上阶段的电费，并取得新的授权；如果是限量方式，第二块数据就是按协议允许用户 使用的最后度数，以保证用户在这些度数使用完之前缴付上阶段的电费，并取得新的授权。 在此后，数据管理终端3通过RS485通讯总线2，向该户授权式多功能电度表1发出通电命 令，断路器11接通电源向用户供电，在该户通过用电授权IC信息卡6取得新的授权后，将 卡放在数据管理终端3的读卡区，IC卡读写单元19将信息读取，并存储在存储器单元16 中，同时数据管理终端3的CPU15经过分析处理后，如果符合供电条件，数据管理终端3通 过RS485通讯总线2，向该户授权式多功能电度表1发出通电命令，断路器11工作，对该户 ^[共 o用电授权IC信息卡6是回抄用电数据，传递用电信息的载体。
5[0025]计算机管理系统5作为数据统计管理，用户历史用电数据记录，并和IC卡读写器 4连接，通过IC卡读写器4读取或写入用电授权IC信息卡6的信息。另外，计算机管理系 统5对每次由用户带回的底度数都存入数据库，以便用户查对，特别重要的是，一旦现场使 用的授权式多功能电度表1和数据管理终端3损坏，无法读取用电数据时，可以通过历史用 电记录追补电量，为国家避免了一定损失。数据管理终端3连接各个授权式多功能电度表1，作为整个用电现场的主要系统 设备，具有数据交换、数据分析、控制处理等多个任务。图2是本实用新型的授权式多功能电度表的组成框图。图3是本实用新型的授权式多功能电度表的计量部分电路原理图。图4是本实用新型的授权式多功能电度表的处理器部分电路原理图；图5是本实用新型的授权式多功能电度表的RS485接口电路原理图。如图2、图3、图4、图5所示，处理器8是整个电度表的核心，采用NEC的 UPD78F0511芯片完成数据处理、断电控制、数据通讯等功能。电能计量单元10采用ADI 公司的ADE7755集成电路，IC05及外围电路根据用电量的多少，在第22引脚输出脉冲，通 过R18限流连接到光耦IC07输出到U61的用电脉冲检测引脚，U61根据计量算法实现对电 量的计量功能，光耦IC07使用东芝公司的TLP521-1。RS485接口单元12中的IC63采用 MAXIM公司的MAX3085芯片，收发信息经光耦U63、U64和处理器8连接，其中光耦U63、U64 使用东芝公司的TLP521-1，Q61及外围电路和IC63、U61连接实现RS485通讯数据的自动收 发，处理器8接收RS485接口单元12的数据，根据协议解析数据，实现数据回传和通断电控 制。显示单元7使用5位数码管的型号为LG5611BH，为简化接口采用静态显示，并单独制作 成一个模块，通过接口 DIS1和U61连接，实现显示数据的更新。存储单元9采用ATMEL公 司的集成电路AT24LC16，用于存储表号、资产号、用电数据等信息。断路器11的驱动电路 IC03采用贝岭公司的BL8023集成电路，IC03和处理器8连接，受处理器8的控制，能根据 处理器8的通断指令执行通断电动作，达到控制用户用电的目的。TK220、IC01、IC04及外 围电路组成供电电路通过变压、整流、滤波、稳压等功能模块为整个电表供电。图6是本实用新型的数据管理终端组成框图。图7是本实用新型的数据管理终端的CPU和RTC部分电路原理图。图8是本实用新型的数据管理终端的RS485和显示驱动电路原理图。数据管理终 端作为整个系统的重要组成部分，其性能要求比电表还要高，图6、图7、图8是数据管理终 端组成框图和具体电路连接图，图中CPU15是整个数据管理终端的核心，采用ATMEL公司的 高性能的AVR单片机MEGA64，在图7中符号为U1，U1与其它电路连接，完成数据处理、时间 读取、读写用电授权IC信息卡数据、数据通讯等功能。RTC电路单元17使用EPSON公司的 RX8025，在图7中符号为U3，U1的第41、42引脚和U3连接，U1定时读取U3寄存器中的时 间信息，并存储到内存中。RS485接口单元18中的U4采用MAXIM公司的MAX3485芯片，收 发信息经光耦U6、U7和U1连接，在RS485接口单元中光耦TO、U7选用6附37高速隔离电 路，以保证较高的波特率，Q7及外围电路实现数据自动收发，R19、R20、R21使用热敏电阻以 防止电路损坏。IC信息卡读写单元通过RF_M0和U1连接，通过U1的5个引脚实现对IC信息卡内部数据的读写。显示单元 14使用5位一体共阳数码管JM03651，Ql、Q2、Q3、Q4、Q5受U1控制，采用动态扫描，JM03651轮流显示与之相连的每个电表的表号、当前底度数、到期日期或剩余电量等信息，并可显示 设备故障信息。 值得提出的是，本实用新型的保护范围并不局限于上述具体实施方式
，根据本实 用新型的基本技术构思，特别是使用授权式多功能电度表1和数据管理终端3来实现用电 管理的模式，本领域普通技术人员无需经过创造性的劳动，即可联想到的实施方式，均属于 本实用新型的保护范围。
权利要求集中式限时限量用电管理系统与终端，特别涉及用电管理行业的一种用电管理系统，其特征在于由授权式多功能电度表(1)、RS485通讯总线(2)、数据管理终端(3)、IC卡读写器(4)、计算机管理系统(5)、用电授权IC信息卡(6)六个部分构成；所述授权式多功能电度表(1)和RS485通讯总线(2)连接；数据管理终端(3)和RS485通讯总线(2)连接。
2.根据权利要求1所述的集中式限时限量用电管理系统与终端，其特征在于所述授 权式多功能电度表(1)的RS485通讯接口(12)单元以及数据管理终端(3)的RS485通讯 接口(18)通过RS485通讯总线(2)连接在一起。
3.根据权利要求1所述的集中式限时限量用电管理系统与终端，其特征在于所述授 权式多功能电度表(1)由显示单元(7)、处理器(8)、存储器单元(9)、电能计量单元(10)、 断路器(11)、RS485接口单元(12)、接线监测(13)几部分组成；所述处理器(8)分别与各 单元连接。
4.根据权利要求1所述的集中式限时限量用电管理系统与终端，其特征在于所述数 据管理终端(3)包括显示单元(14)、CPU(15)，存储器单元(16)、RTC电路单元(17)、RS485 接口单元(18)、IC卡读写单元(19)；所述CPU(15)分别与各单元连接。
5.根据权利要求3所述的集中式限时限量用电管理系统与终端，其特征在于所述处 理器(8)采用的集成电路型号为NEC的UPD78F0511，所述电能计量单元(10)采用ADI公司 的ADE7755集成电路，所述存储器单元(9) ATMEL公司的集成电路AT24LC16，所述RS485接 口单元(12)集成电路的型号为MAX3085 ；所述处理器(8)分别与各个电路连接。
6.根据权利要求4所述的集中式限时限量用电管理系统与终端，其特征在于所述 显示单元(14)使用5位一体的数码管型号为JM03651B，所述CPU(15)集成电路的型号为 ATMEL公司的MEGA64，所述RTC电路单元(17)集成电路的型号为RX8025，所述RS485接口 单元(18)集成电路的型号为MAX3485，R19、R20、R21使用热敏电阻以防止电路损坏，所述 CPU(15)的五个引脚和IC卡读写单元(19)连接。
专利摘要本实用新型公开了集中式限时限量用电管理系统与终端，包括授权式多功能电度表、数据管理终端、通讯总线和通讯线、用电授权IC信息卡、IC卡读写器和计算机管理系统；授权式多功能电度表带有RS485接口、通讯协议和通断电功能；数据管理终端有RS485接口，通过通讯总线和授权式多功能电度表连接，使用通讯协议读取授权式多功能电度表的底度数，可向授权式多功能电度表发送通断电控制命令；用电授权IC信息卡是回抄底度数和传递授权信息的介质。其益处是为用户提供限时、限量等多种可选的用电方式，克服预付费收费方式的诸多矛盾，用户自助抄表，节约抄表人力，减少了管理成本，不仅实现了一户一表用电方式，还给用电管理带来了诸多便利。
文档编号G06Q30/00GK201611495SQ20092016733
公开日2010年10月20日 申请日期2009年7月28日 优先权日2009年7月28日
发明者付云琦, 张延菊, 李泉, 李秀华, 王兴昆, 王天泽, 田利科, 邵文志, 郝兆喜 申请人:王兴昆