港口多功能電表的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種港口多功能電表，包括三相多功能電子基表，所述三相多功能電子基表包括電流互感器、電壓互感器、電量測(cè)量單元、插拔式校表接口板、存儲(chǔ)器和三相供電電源，三相供電的電壓線路和電流線路分別經(jīng)所述電壓互感器和電流互感器連接到電量測(cè)量單元的電量測(cè)量芯片的模擬電壓、電流輸入端。實(shí)現(xiàn)了三相多功能電量測(cè)量、累計(jì)、存儲(chǔ)和顯示功能，電鑰匙卡預(yù)付結(jié)算用電管理功能，以及用電數(shù)據(jù)和監(jiān)控狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)化按需實(shí)時(shí)上傳功能。
【專利說明】港口多功能電表
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及計(jì)量?jī)x表，具體涉及一種港口多功能電表及其三相多功能電子基表和卡控?cái)?shù)據(jù)處理單元。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的家用電表幾乎家家都有，具備基本的用電計(jì)量和預(yù)付費(fèi)充值功能，但是在特殊環(huán)境和設(shè)備上要根據(jù)其需求采用多功能電表，比如在港口會(huì)經(jīng)常有船舶停靠，每艘船舶的用電量和用電時(shí)間都不同，傳統(tǒng)的計(jì)費(fèi)電表無法滿足要求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有電表無法滿足港口多個(gè)船舶用戶用電計(jì)量的問題。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是提供一種港口多功能電表的卡控?cái)?shù)據(jù)處理單元，包括卡控?cái)?shù)據(jù)處理器以及分別與其連接的LED示度器、查詢按鍵輸入接口、IC電鑰匙口、JAG編程接口、EEPROM存儲(chǔ)器、加解密ESAM、電能脈沖輸入、電源管理模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、485通信接口、負(fù)荷控制輸出單元、外設(shè)狀態(tài)監(jiān)控輸入接口，所述卡控?cái)?shù)據(jù)處理器通過UART串行通信口接收電子基表的總有功電能脈沖輸出，并完成總有功電能的電鑰匙卡預(yù)付結(jié)算計(jì)費(fèi)管理，以及多種電量數(shù)據(jù)、電表運(yùn)行狀態(tài)、計(jì)量參數(shù)的查詢和設(shè)備監(jiān)控狀態(tài)的顯示。
[0005]在上述港口多功能電表的卡控?cái)?shù)據(jù)處理單元中，所述卡控?cái)?shù)據(jù)處理器通過IC電鑰匙口完成電表身份、通信地址、電能計(jì)費(fèi)參數(shù)和實(shí)時(shí)時(shí)鐘的設(shè)定和調(diào)整，以及用電卡和抄表卡的控制管理。
[0006]在上述港口多功能電表的卡控?cái)?shù)據(jù)處理單元中，所述卡控?cái)?shù)據(jù)處理器通過485通信接口完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送、用電實(shí)時(shí)控制、用電卡實(shí)時(shí)注冊(cè)授權(quán)和在線廣播校時(shí)、調(diào)價(jià)的網(wǎng)絡(luò)控制功能。
[0007]在上述港口多功能電表的卡控?cái)?shù)據(jù)處理單元中，所述卡控?cái)?shù)據(jù)處理器通過兩個(gè)查詢按鍵，循環(huán)查詢顯示電表各參數(shù)、電表狀態(tài)、使用狀態(tài)和監(jiān)測(cè)狀態(tài)。
[0008]在上述港口多功能電表的卡控?cái)?shù)據(jù)處理單元中，所述卡控?cái)?shù)據(jù)處理器通過負(fù)荷控制輸出單元實(shí)現(xiàn)供電回路主控開關(guān)的斷電閉鎖信號(hào)輸出控制。
[0009]在上述港口多功能電表的卡控?cái)?shù)據(jù)處理單元中，所述電源管理模塊分別為卡控?cái)?shù)據(jù)處理器和實(shí)時(shí)時(shí)鐘供電，實(shí)現(xiàn)電源監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)復(fù)位和實(shí)時(shí)時(shí)鐘電池供電切換管理。
[0010]本實(shí)用新型還提供了一種港口多功能電表的三相多功能電子基表，包括電流互感器、電壓互感器、電量測(cè)量單元、嵌入式的計(jì)量處理器、插拔式校表接口板、存儲(chǔ)器和三相供電電源，三相供電的電壓線路和電流線路分別經(jīng)所述電壓互感器和電流互感器連接到電量測(cè)量單元的電量測(cè)量芯片的模擬電壓、電流輸入端，經(jīng)內(nèi)部A/D采樣、轉(zhuǎn)換和處理，最終算出電量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，所述計(jì)量處理器通過SPI串行接口和中斷控制信號(hào)對(duì)所述電量測(cè)量芯片進(jìn)行校準(zhǔn)設(shè)置、監(jiān)控和電量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的讀取、累計(jì)及存儲(chǔ)，并根據(jù)與其連接的上位機(jī)的需求上傳電量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
[0011]在上述港口多功能電表的三相多功能電子基表中，所述電量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括三相分相和合相雙向有功、無功電能測(cè)量值，三相電壓有效值，三相電流有效值，頻率值，功率因數(shù)值，三相有功功率、無功功率、視在功率的實(shí)測(cè)量以及總有功和無功電能脈沖輸出，總有功和無功電能脈沖輸出分別輸出至表尾和上位機(jī)，供校表和計(jì)費(fèi)使用。
[0012]在上述港口多功能電表的三相多功能電子基表中，所述三相供電電源包括分別對(duì)應(yīng)于各相的三個(gè)獨(dú)立的電壓變換器和電壓整流、濾波、變換部分，所述三相供電電源為電子基表、上位機(jī)和485通信部分提供兩路獨(dú)立的供電。
[0013]本實(shí)用新型還提供了一種港口多功能電表，包括上述卡控?cái)?shù)據(jù)處理單元和三相多功能電子基表，二者為兩個(gè)獨(dú)立的電路板，且通過IDC-16軟線相連。
[0014]本實(shí)用新型提供的港口多功能電表包括卡控?cái)?shù)據(jù)處理單元和三相多功能電子基表，實(shí)現(xiàn)了三相多功能電量測(cè)量、累計(jì)、存儲(chǔ)和顯示功能，電鑰匙卡預(yù)付結(jié)算用電管理功能，以及用電數(shù)據(jù)和監(jiān)控狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)化按需實(shí)時(shí)上傳功能，滿足了港口多個(gè)船舶用戶的用電計(jì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型提供的港口多功能電表的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作出詳細(xì)的說明。
[0017]如圖1所示，本實(shí)用新型提供的港口多功能電表包括卡控?cái)?shù)據(jù)處理單元和三相多功能電子基表，二者為兩個(gè)獨(dú)立的電路板，基表板安裝于表底下層，卡控板安裝于底殼上層，且通過IDC-16軟線相連，完成三相多功能電量測(cè)量、累計(jì)、存儲(chǔ)和顯示功能，完成電鑰匙卡預(yù)付結(jié)算用電管理功能，完成用電數(shù)據(jù)和監(jiān)控狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)化按需實(shí)時(shí)上傳功能。
[0018]三相多功能電子基表包括電流互感器、電壓互感器、電量測(cè)量單元、嵌入式的計(jì)量處理器、存儲(chǔ)器、三相供電電源和插拔式校表接口板，三相多功能電子基表分為三相三線和三相四線兩種型號(hào)，電量測(cè)量單元選用成熟穩(wěn)定可靠的美芯MAXQ3180多功能電量測(cè)量模塊。
[0019]三相供電的電壓線路和電流線路分別經(jīng)電壓互感器和電流互感器連接到電量測(cè)量單元的電量測(cè)量芯片的模擬電壓、電流輸入端，經(jīng)內(nèi)部A/D采樣、轉(zhuǎn)換和處理，最終算出電量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，電量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括三相分相和合相雙向有功、無功電能測(cè)量值，三相電壓有效值，三相電流有效值，頻率值，功率因數(shù)值，三相有功功率、無功功率、視在功率的實(shí)測(cè)量以及總有功和無功電能脈沖輸出，總有功和無功電能脈沖輸出分別輸出至表尾和上位機(jī)，供校表和計(jì)費(fèi)使用。本實(shí)用新型中上位機(jī)即為卡控?cái)?shù)據(jù)處理單元。
[0020]計(jì)量處理器通過SPI串行接口和中斷控制信號(hào)對(duì)電量測(cè)量芯片進(jìn)行校準(zhǔn)設(shè)置、監(jiān)控和電量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的讀取、累計(jì)及存儲(chǔ)，并根據(jù)與其連接的上位機(jī)的需求上傳電量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
[0021]三相供電電源包括分別對(duì)應(yīng)于各相的三個(gè)獨(dú)立的電壓變換器和電壓整流、濾波、變換部分，三相供電電源為電子基表、上位機(jī)和485通信部分提供兩路獨(dú)立的供電。
[0022]三相多功能電子基表采用高性能的計(jì)量芯片及主CPU，安裝于底殼下層，實(shí)現(xiàn)多功能電量精確測(cè)量和為卡控?cái)?shù)據(jù)處理單元提供三相直流電源，其硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下:
[0023]計(jì)量芯片采用MAXQ3180，基表CPU采用NEC78F0526實(shí)現(xiàn)；
[0024]基表預(yù)留運(yùn)行指示燈，方便測(cè)試；
[0025]預(yù)留程序更新接口，便于預(yù)留程序升級(jí)。
[0026]校表采用RS485轉(zhuǎn)TTL工裝；
[0027]基表和主表采用軟排線連接；
[0028]三相電流、電壓采樣均采用互感器隔離取樣方式；
[0029]電流互感器采用HLX3B-1.5 (6) A/5mA-50Hz-0.1級(jí)-20 Ω的一體化電流互感器；
[0030]計(jì)量脈沖光電隔離端直接連接到表端子；
[0031]計(jì)量脈沖同時(shí)送給主表，脈沖的信號(hào)地和主DC電源共地，脈沖空閑狀態(tài)為低電平，有效脈沖為高電平。
[0032]三相三線和三相四線兩種規(guī)格的基表兼容于一個(gè)印制板中，全部安排在底板上。
[0033]卡控?cái)?shù)據(jù)處理單元包括卡控?cái)?shù)據(jù)處理器以及分別與其連接的LED示度器、查詢按鍵輸入接口、IC電鑰匙口、JAG編程接口、EEPROM存儲(chǔ)器、加解密ESAM、電能脈沖輸入、電源管理模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、485通信接口、負(fù)荷控制輸出單元、外設(shè)狀態(tài)監(jiān)控輸入接口，卡控?cái)?shù)據(jù)處理器通過UART串行通信口接收電子基表的總有功電能脈沖輸出，并完成總有功電能的電鑰匙卡預(yù)付結(jié)算計(jì)費(fèi)管理，以及多種電量數(shù)據(jù)、電表運(yùn)行狀態(tài)、計(jì)量參數(shù)的查詢和設(shè)備監(jiān)控狀態(tài)的顯示，電源管理模塊分別為卡控?cái)?shù)據(jù)處理器和實(shí)時(shí)時(shí)鐘供電，實(shí)現(xiàn)電源監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)復(fù)位和實(shí)時(shí)時(shí)鐘電池供電切換管理。
[0034]卡控?cái)?shù)據(jù)處理單元通過UART與三相多功能電子基表進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，完成電子基表綜合電量計(jì)量數(shù)據(jù)的讀取。卡控?cái)?shù)據(jù)處理器通過接收電子基表總有功電能脈沖輸出完成總有功電能的IC電鑰匙卡預(yù)付結(jié)算計(jì)費(fèi)管理?？?cái)?shù)據(jù)處理器卡控?cái)?shù)據(jù)處理器通過IC電鑰匙口完成電表身份、通信地址、電能計(jì)費(fèi)參數(shù)和實(shí)時(shí)時(shí)鐘的設(shè)定和調(diào)整，以及用電卡和抄表卡的控制管理等數(shù)據(jù)卡管理。
[0035]其中，IC電鑰匙卡的主要作用是實(shí)現(xiàn)電能電費(fèi)管理系統(tǒng)和智能IC電鑰匙卡電表間的數(shù)據(jù)可靠傳遞。利用IC電鑰匙卡作為數(shù)據(jù)傳遞介質(zhì)，簡(jiǎn)單可靠，可減少系統(tǒng)日常維護(hù)費(fèi)用，提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。IC電鑰匙卡及卡座的主要問題是環(huán)境適應(yīng)能力，本系統(tǒng)選用專門為IC電鑰匙卡表獨(dú)立研發(fā)的接觸式IC電鑰匙卡，該IC電鑰匙卡由于采用了獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、材料和工藝，其優(yōu)異的環(huán)境適應(yīng)能力是卡片式IC電鑰匙卡及底座所無法比擬的。IC電鑰匙卡由于內(nèi)部采用的普通雙列封裝芯片，目前只能提供普通存貯卡，普通存貯卡最大的特點(diǎn)是卡容量可選范圍大，操作簡(jiǎn)便。型號(hào)選用8?64K字節(jié)；通訊協(xié)議符合ISO/IEC7816-3同步協(xié)議，雙線串行I2C接口，由軟件仿真實(shí)現(xiàn)。
[0036]表電源供電部分由三相變壓器實(shí)現(xiàn)三相供電，以保證缺相狀態(tài)下的正常計(jì)量管理。針對(duì)IC卡電度表所面臨的電網(wǎng)環(huán)境極其復(fù)雜這一現(xiàn)狀，采用專用高性能的電源管理模塊MAX690，實(shí)施電源的實(shí)時(shí)檢測(cè)，保證在任何電源怎樣變化、跌落、中斷和干擾情況下都不會(huì)死機(jī)和失控，從而確保實(shí)時(shí)時(shí)鐘、電表預(yù)置參數(shù)和用電記錄數(shù)據(jù)的絕對(duì)可靠。掉電數(shù)據(jù)保護(hù)利用濾波儲(chǔ)能電容的殘壓由中斷服務(wù)程序快速完成剩余電能脈沖數(shù)。[0037]電能脈沖輸入和輔助水量脈沖(擴(kuò)展功能)為利于抗干擾可靠計(jì)數(shù)，不采用硬件整形電路，而是直接接至卡控?cái)?shù)據(jù)處理器帶施密特觸發(fā)輸入的端口，采用軟件數(shù)字濾波的方式對(duì)相鄰脈寬均不低于60mS的進(jìn)行計(jì)數(shù)，確保用電數(shù)據(jù)計(jì)量的準(zhǔn)確可靠。
[0038]卡控?cái)?shù)據(jù)處理器通過485通信接口，按照DL/T645-2007-JG數(shù)據(jù)交換協(xié)議，完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送、用電實(shí)時(shí)控制、用電卡實(shí)時(shí)注冊(cè)授權(quán)和在線廣播校時(shí)、調(diào)價(jià)等網(wǎng)絡(luò)控制功倉泛。
[0039]卡控?cái)?shù)據(jù)處理器通過兩個(gè)查詢按鍵，可循環(huán)查詢顯示電表各參數(shù)、電表狀態(tài)、使用狀態(tài)和監(jiān)測(cè)狀態(tài)。
[0040]加解密ESAM和EEPROM存儲(chǔ)器用于數(shù)據(jù)加解密和各類數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。EEPROM存儲(chǔ)器用于存放電表設(shè)定參數(shù)和用電數(shù)據(jù)的存貯，上述數(shù)據(jù)在斷電情況下不能丟失，因此表存貯器只能采用EEPR0M，選擇的依據(jù)是體系結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)容量，本表選用雙線串行I2C接口的24C128，容量為32K字節(jié)(并可視實(shí)際需求最大擴(kuò)展至8 X 64K字節(jié))，數(shù)據(jù)停電保持40年。通訊協(xié)議符合IS0/IEC7816-3同步協(xié)議，由軟件仿真實(shí)現(xiàn)。
[0041]實(shí)時(shí)時(shí)鐘選用內(nèi)置晶振的高精度，免調(diào)整的RTC-4553AA，正常工作狀態(tài)下由主電源供電，掉電情況下由后備鋰電池供電，提供:年、月、日、周、時(shí)、分、秒。
[0042]卡控?cái)?shù)據(jù)處理器通過負(fù)荷控制輸出單元實(shí)現(xiàn)供電回路主控開關(guān)的斷電閉鎖信號(hào)輸出控制。表內(nèi)單片機(jī)輸出端口經(jīng)三極管放大驅(qū)動(dòng)表內(nèi)直流中間繼電器，智能電表根據(jù)所控狀態(tài)控制中間繼電器輸出無源跳閘閉鎖接點(diǎn)，間接控制外接電控自動(dòng)開關(guān)實(shí)現(xiàn)合法供電和停電。
[0043]表狀態(tài)顯示采用八位高亮LED數(shù)碼和兩個(gè)LED指示燈組成，LED數(shù)碼顯示器用軟件動(dòng)態(tài)掃描方式顯示:時(shí)鐘、本次累計(jì)用電量、剩余電量和其他表狀態(tài)、參數(shù)及報(bào)警提示等；兩個(gè)LED指示燈則由單片機(jī)端口直接驅(qū)動(dòng)(低電平有效)靜態(tài)顯示方式，分別用于脈沖運(yùn)行指示和卡處理狀態(tài)指示。
[0044]顯示器選用兩個(gè)四位共陽高亮LED數(shù)碼顯示器組合而成，其段碼直接輸出至卡控?cái)?shù)據(jù)處理器；其位碼通過I2C總線擴(kuò)展的八位帶鎖定的八位并口，再經(jīng)三極管驅(qū)動(dòng)電路到各顯示位。
[0045]本實(shí)用新型提供的港口多功能電表包括卡控?cái)?shù)據(jù)處理單元和三相多功能電子基表，實(shí)現(xiàn)了三相多功能電量測(cè)量、累計(jì)、存儲(chǔ)和顯示功能，電鑰匙卡預(yù)付結(jié)算用電管理功能，以及用電數(shù)據(jù)和監(jiān)控狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)化按需實(shí)時(shí)上傳功能，滿足了港口多個(gè)船舶用戶的用電計(jì)量。
[0046]本實(shí)用新型不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人應(yīng)該得知在本實(shí)用新型的啟示下作出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本實(shí)用新型具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.港口多功能電表，包括三相多功能電子基表，其特征在于，所述三相多功能電子基表包括電流互感器、電壓互感器、電量測(cè)量單元、插拔式校表接口板、存儲(chǔ)器和三相供電電源，三相供電的電壓線路和電流線路分別經(jīng)所述電壓互感器和電流互感器連接到電量測(cè)量單元的電量測(cè)量芯片的模擬電壓、電流輸入端。
2.如權(quán)利要求1所述的港口多功能電表，其特征在于，所述三相供電電源包括分別對(duì)應(yīng)于各相的三個(gè)獨(dú)立的電壓變換器和電壓整流、濾波、變換部分，所述三相供電電源為電子基表、上位機(jī)和485通信部分提供兩路獨(dú)立的供電。
【文檔編號(hào)】G07F15/06GK203588375SQ201320424169
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月17日
【發(fā)明者】蔣玉峰, 王日勝, 陳杰, 夏明卓, 張樹亮, 王彥杰, 付學(xué)志, 李巖, 胡兵, 王智 申請(qǐng)人:蔣玉峰