專利名稱：一種在戶內對預付費智能電表遠程充值的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對預付費智能電表進行付費的方法和裝置，尤其涉及一種利用電 力線載波通信技術實現(xiàn)與智能電表的雙向通信，并在戶內對預付費智能電表進行充值的方 法和裝置。
背景技術：
隨著智能電網(wǎng)技術的發(fā)展和逐步應用，智能用電管理系統(tǒng)及智能電表的使用量不 斷增加，一方面通過智能用電管理系統(tǒng)，電力企業(yè)可以遠程獲取用戶的實時用電信息，另一 方面用戶也將作為用電管理的參與者，實現(xiàn)在戶內監(jiān)控并管理家庭用電。其中，家庭電能管 理的一個重要方面是采用了帶預付費功能的智能電表，這種電表除了具有普通電能表的計 量功能外，還能夠實現(xiàn)用戶先買電，再用電，所購電能用完后智能電表自動對用電器斷電。 目前對智能電表充值的主要方法是管理系統(tǒng)將用戶信息和購電信息結合生成一組加密代 碼，用戶自己輸入到電表中，電表經(jīng)過正確解密后得到預存電量或金額并保存。然而，智能 電表往往安裝在戶外較為隱蔽的位置，導致用戶進行預付費的不便，用戶也難以及時獲取 用電信息、電能余量及預付費提醒等信息。這就需要設計一種可以在戶內實現(xiàn)預付費的裝 置，這種裝置需要具備同智能電表的雙向通信功能，一方面接收電表的狀態(tài)信息，另一方面 向電表發(fā)送充值信息。
發(fā)明內容
為解決背景技術中的問題，本發(fā)明提供了一種利用電力線載波通信技術實現(xiàn)用戶 在戶內進行預付費電表充值的方法和裝置，使用戶在戶內即可方便對預付費智能電表進行 充值，并顯示實時用電信息、付費信息及用電服務信息，而且，在戶內電力線斷電后，付費裝 置亦可向預付費電表充值。本發(fā)明解決上述技術問題的方案是在由預付費智能電表、低壓電力線和付費裝 置組成的系統(tǒng)中，提供一種與預付費智能電表成對應關系的付費裝置；付費裝置包括按鍵、 顯示屏、單片機、電源模塊、存儲器、外殼和電力線通信調制/解調模塊七個部分，其中，單 片機聯(lián)接存儲器、顯示屏、按鍵，電力線通信調制/解調模塊與低壓電力線直接相聯(lián)并聯(lián)接 單片機，電源模塊分別與單片機、存儲器、顯示屏及電力線通信調制/解調模塊相聯(lián)以提供 所需電壓，按鍵作為用戶充值命令輸入端口，顯示屏用于顯示命令及用電信息，單片機用于 處理和解析按鍵輸入的充值命令并組織輸出數(shù)據(jù)，最后通過電力線載波通信調制/解調模 塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至預付費智能電表，電源管理模塊用于向系統(tǒng)提供合格電壓，外殼用于將各 部分裝配成一個整體，并對各部分形成保護；付費裝置中的按鍵作為用戶充值及查詢命令 的輸入端口，單片機用于處理和解析按鍵輸入的充值命令并組織輸出數(shù)據(jù)，同時控制顯示 屏的顯示，存儲器用于存儲歷史充值數(shù)據(jù)，最后通過電力線載波通信調制/解調模塊將數(shù) 據(jù)發(fā)送至智能電表，電源管理模塊用于向系統(tǒng)提供合格電壓。本發(fā)明的有益結果是，在不改變現(xiàn)有預付費智能電表安裝方式的情況下，提供了一種在戶內對預付費智能電表進行充值的方法和裝置，它利用低壓電力載波通信技術實現(xiàn) 了付費裝置與預付費智能電表的雙向通信，使得在戶內任何電力線接口即可接入付費裝置 進行付費操作，從而不需要新增通信線路的條件下實現(xiàn)了用戶對智能電表的充值。
圖1本發(fā)明的應用示意圖，
圖2本發(fā)明付費裝置的原理框圖， 圖3本發(fā)明付費裝置內單片機數(shù)據(jù)處理流程圖， 圖4電源管理模塊原理框圖。
具體實施例方式如圖1所示，在由預付費智能電表1、付費裝置2及低壓電力線3組成的系統(tǒng)中，預 付費智能電表1安裝在戶外，電表通過判斷用戶預付費的余額控制向用戶的供電，用戶需 先向電表充值才能用電，付費裝置2用于實現(xiàn)付費操作，低壓電力線3為電力和充值信息傳 輸?shù)耐ǖ?。本發(fā)明主要解決用戶在戶內對預付費智能電表的充值問題。用戶在戶內任意位 置的電力線接口接入本發(fā)明中付費裝置2，并通過付費裝置2的按鍵輸入付費命令，裝置內 的單片機對充值命令進行處理和解析，然后通過電力線載波通信將付費數(shù)據(jù)發(fā)送到預付費 智能電表1，實現(xiàn)電費充值，當戶內低壓電力線3因所購電能用盡而斷電后，付費裝置2可通 過直流電源對預付費智能電表1進行充值。在本實施例中，低壓電力線載波通信技術是現(xiàn)有技術，在2009年12月30日授權 的中國專利2004100403801和2004年09月01日授權的中國專利03^7309中有詳細說明， 在此，本發(fā)明應用低壓電力線載波通信技術的工作原理不作具體描述。如圖2所示，本發(fā)明中的付費裝置主要包括按鍵、顯示屏、單片機、電源模塊、存儲 器、外殼和電力線通信調制/解調模塊七個部分，其中，單片機聯(lián)接存儲器、顯示屏、按鍵， 電力線通信調制/解調模塊與電力線直接相聯(lián)并聯(lián)接單片機，電源模塊分別與單片機、存 儲器、顯示屏及電力線通信調制/解調模塊相聯(lián)以提供所需電壓，外殼用于將其他六個部 分裝配成一個整體，并對各部分形成保護。其中，單片機用于處理和解析按鍵輸入的充值命 令并組織輸出數(shù)據(jù)，最后通過電力線載波通信調制/解調模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至預付費智能電 表；電源管理模塊用于向系統(tǒng)提供合格電壓；外殼用于將各部分裝配成一個整體，并對各 部分形成保護；按鍵作為用戶充值及查詢命令的輸入端口 ；顯示屏用于顯示充值信息和電 表的各種電量信息；存儲器用于存儲歷史充值數(shù)據(jù)；電力線載波通信調制/解調模塊用于 實現(xiàn)與預付費智能電表的雙向通信。本發(fā)明中采用AVR單片機。在實際付費裝置設計中，具備類似功能的芯片或電路 系統(tǒng)均可應用，其運行和操作方法是，將編寫的軟件固化在硬件中，此技術屬于現(xiàn)有公知技 術。單片機與其他元件的聯(lián)接及制造均為公知技術，在此不作具體描述。如圖3所示，單片機的工作流程包括 步驟301:程序開始；
步驟302 判斷付費開始按鍵是否按下，當用戶開始付費時首先按下付費裝置上的開 始付費按鍵以表示進入付費操作，當芯片檢測到該按鍵時程序進入付費流程，否則保持初始狀態(tài)；
步驟303 當付費開始按鍵按下后，用戶通過鍵盤輸入充值密碼，每按下一個按鍵，鍵 盤掃描一次，系統(tǒng)記下輸入數(shù)據(jù)，計算輸入位數(shù)；
步驟304:當計算出的位數(shù)滿足要求時，系統(tǒng)將信息通過電力線載波通信發(fā)至預付費 智能電表，然后等待電表的回執(zhí)；如果按鍵在1分鐘內沒有任何響應，而且輸入位數(shù)不滿足 要求，則程序回到初始狀態(tài)，用戶需要重新輸入密碼；
步驟305 付費裝置通過電力線載波通信向電表發(fā)送充值數(shù)據(jù)，； 步驟306 本發(fā)明中的電力線通信調制/解調模塊具有雙向通信功能，向電表發(fā)送充值 數(shù)據(jù)后，經(jīng)過電表對數(shù)據(jù)的解析，電表通過電力線通信向付費裝置發(fā)送付費成功與否的信 息？
步驟307 當系統(tǒng)收到電表發(fā)送成功的信息，則將本次付費信息存入付費裝置的存儲 器，并在顯示器上顯示，否則程序進入步驟302，用戶需重新進行付費操作； 步驟308 流程結束。如圖4所示，本發(fā)明的付費裝置中的電源管理模塊采用交、直流雙路供電，保證在 停電狀態(tài)下能夠正常工作。電池管理模塊主要由交流電源、直流電源、升壓穩(wěn)壓芯片和電源 切換模塊組成。交流電源采用66kHz開關電源設計，避開載波調制頻率的多次諧波頻點，盡 量避免對載波通訊效果造成影響，輸出為12V，500mA，直流電源采用4節(jié)AAA電池通過升壓 穩(wěn)壓芯片輸出12V，500mA。電源切換的主要作用是在開關電源輸出正常時電池輸出關斷，當 開關電源掉電時電池組供電。其實現(xiàn)方法是將開關電源輸出電壓連接到三極管基極，三極 管發(fā)射極控制電池組升壓模塊的開關，當開關電源沒有電壓輸出時，表示交流電斷電，此時 三極管基極沒有電壓輸入，則發(fā)射極信號控制電池組正常工作，否則，關斷電池組工作。本發(fā)明采用了電力線通信技術，大大方便了用戶在戶內對預付費電表進行充值操 作，發(fā)明中的付費裝置成本較低，適合大規(guī)模應用，市場應用前景大。
權利要求
1.一種利用電力線載波通信技術實現(xiàn)戶內對預付費智能電表充值方法，其特征是在 由預付費智能電表、低壓電力線及付費裝置組成的系統(tǒng)中，預付費智能電表安裝在戶外，用 戶在戶內任意位置的電力線接口接入付費裝置，并通過付費裝置的按鍵輸入付費命令，裝 置內的單片機對充值命令進行處理和解析，然后通過電力線載波通信將付費數(shù)據(jù)發(fā)送到預 付費智能電表，實現(xiàn)電費充值，當戶內電力線因所購電能用盡而斷電后，付費裝置可通過直 流電源對預付費智能電表進行充值。
2.一種利用電力線載波通信技術實現(xiàn)戶內對預付費智能電表充值的裝置，其特征是 裝置包括按鍵、顯示屏、單片機、電源模塊、存儲器、外殼和電力線通信調制/解調模塊七個 部分，其中，單片機聯(lián)接存儲器、顯示屏、按鍵，電力線通信調制/解調模塊與低壓電力線直 接相聯(lián)并聯(lián)接單片機，電源模塊分別與單片機、存儲器、顯示屏及電力線通信調制/解調模 塊相聯(lián)以提供所需電壓，外殼用于將其他六個部分裝配成一個整體，并對各部分形成保護。
3.根據(jù)權利2所述利用電力線載波通信技術實現(xiàn)戶內對預付費智能電表充值的裝置， 其特征是所述的電源模塊采用交、直流雙路供電，保證在電力線斷電狀態(tài)下能夠正常工 作，交流電源采用66kHz開關電源設計，避免對電力線載波通信的干擾，輸出12V，500mA，直 流電源采用4節(jié)AAA電池通過升壓穩(wěn)壓芯片輸出12V，500mA。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用電力線載波通信實現(xiàn)用戶在戶內對帶預付費功能的智能電表進行遠程充值的方法和裝置，它利用電力線載波通信技術同智能電表實現(xiàn)雙向通信，用戶通過裝置上的按鍵輸入充值命令，裝置內的單片機對充值命令進行處理和解析，然后利用低壓電力線載波通信技術向智能電表發(fā)送充值命令，同時接收智能電表的反饋信息并進行顯示。本發(fā)明提供一種用戶實現(xiàn)戶內用電預付費的裝置，利用電力線載波通信的方式方便了裝置的安裝，同時，交、直流雙供電模式保證了系統(tǒng)在電力線斷電情況下的正常顯示和充值。
文檔編號G07F15/06GK102122410SQ20101056787
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權日2010年12月1日
發(fā)明者喬彥超, 宋曉輝, 岳鵬飛, 田震, 舒玉杰, 趙蘭普, 高俊峰 申請人:河南省科學院應用物理研究所有限公司