一种智能电能表及公用事业仪表抄表系统技术方案

本发明专利技术公开了一种智能电能表，包括信号采集单元，用于接入电网电力线；信号处理单元，用于接收、计算和处理信号采集单元的数字信号值；通讯端，用于接收通讯请求或发送数据；控制单元，用于控制对智能电能表的外部数据信息获取和发送数据，所述控制单元与信号处理单元和通讯端连接。本发明专利技术还公开了一种公用事业仪表抄表系统，包括终端系统及前述智能电能表，还包括通过M-BUS总线加以通讯连接的水表、气表和热表，所述智能电能表通过无线网络与终端系统之间进行通讯。本发明专利技术无需使用用电信息数据采集设备和数据集中器设备，且将不同的公用事业仪表接设在M-BUS总线上进行控制管理，具有功耗较低，通讯稳定，结构简洁，成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种智能电能表及公用事业仪表抄表系统本申请为分案申请，原案申请号为2012102998418，申请日为2012年8月22日，申请人为华立仪表集团股份有限公司。
本专利技术涉及公用事业商品(例如水、电、天然气等)测量仪器仪表领域，更特定言之，本专利技术涉及一种替代数据采集器或集中器设备的智能电能表，以及包括这种智能电能表的集中抄表系统。
技术介绍
民用仪表的远程抄表方式是由一个数据采集器通过RS485总线进行通讯和数据抄收，然后将这些数据发送给一个数据集中器设备，再由集中器与数据管理终端系统进行通讯和数据上传。而相反，数据管理终端系统的命令亦需要通过终端系统——集中器——采集器——电能表这个连接关系来发送和传输。因此，需要另外装配采集器和集中器设备，对于安装分散的用户而言，其户内装设的电表极其不适合再使用RS485或类似无线方式的通讯方案，任一级中间节点故障均会导致后级表计无法进行数据读取，而即使使用了GPRS通讯方式，则同样需要装设单独的GPRS外置模块，而且需要嵌入专用的SIM卡和电池方能使用，成本较高。而目前的民用仪表领域中均通过表计发送数据给采集器设备，最新颖的技术是使用心跳帧的形式维持一次数据通讯的有效连接，即每过一个周期定时发送一个自定义的询问帧，避免应答设备因长时间等待而中断本次连接。本领域技术人员应当了解，若通过这种方式发送数据，大量的心跳帧无疑将增加通讯功耗和费用，例如使用GPRS网络进行通讯，则发送信息需要向网络运营方支付通讯费用。同时，这种方式导致AMR系统中前置机的数据处理量的持续增加。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术存在的缺陷，设计一种智能电能表以及装设这种智能电能表的集中抄表(AMR)系统，去除了现有技术中AMR系统必须使用的数据采集设备和集中器。在本专利技术的优选实施例中，将智能电能表作为一个服务器或客户端类的设备，它可以直接与外部数据收集管理终端建立实时可靠的有效连接，免除了数据发送和分拣处理的过程，同时避免了数据传输可能出现的问题及功耗，同时不会因为装设了多种组件而增加表计的成本和体积重量。在本专利技术的另一优选实施例中，通过M-BUS总线的方式，将多种公用事业仪表(例如水表、气表或热表)连接至本专利技术智能电能表，以实现多种表计的数据联抄技术。同样地，通过总线的方式在一个有效区域内设定数据采集设备，获取其他仪表(包括电能表)的数据信息，这样可以替代现有技术中的数据采集和分拣功能设备，也免除了现场布线的困扰。为了实现上述设计目的，本专利技术的技术方案1，设计一种智能电能表，在其中装设有相互耦合在一起的处理器和控制器，处理器用于接收和处理电力能耗数据信息，并接收控制器发送的数据命令，同时处理器又能够控制所述的控制器获取外部源的数据信息，或向外部设备终端发送数据命令。为了实现上述设计目的，本专利技术的技术方案2，设计一种公用事业仪表抄表系统系统，其中包括了前述的智能电能表和其他类型的公用事业仪表，通过总线方式加以连接。技术方案1：一种智能电能表，它接设于电网电力线与电网用户负载之间，包括：信号采集单元，用于接入电网电力线，进一步获取其电流和电压信号并转换成电力数字信号值；信号处理单元，用于接收这些电力数字信号值并进行计算和数据处理；通讯端，用于接收通讯请求或发送数据；进一步包括：控制单元，用于控制对所述智能电能表的外部数据信息获取和发送数据，所述控制单元通过若干个接口与信号处理单元和通讯端加以连接。进一步地，在本专利技术的优选实施例中，包括用于提供智能电能表内部组件的工作电压的变压器PT和电源设备，用于将电网电压和电流转换成为信号处理单元和控制单元所需5V和15V的工作电压。进一步地，在本专利技术的优选实施例中，在控制单元中设定一个电源控制端，用于控制通讯端所需要的通讯电压，因不同类型的通讯所需的频率和功耗不同，所以需要通过控制单元预先判定通讯类型，随后进行通讯端口设置，然后对通讯端进行通讯控制。进一步地，在本专利技术的优选实施例中，包括用于显示电能耗用量和外部数据信息的LCD显示器，它与控制单元相互电连接。进一步地，在本专利技术的优选实施例中，分别在信号处理单元和控制单元上设置UART接口，用于两者之间的数据信息的互相发送和接收。在信号处理单元的一个FLASH单元或RAM中设定数据采集模组和接口类，在控制单元的FLASH或RAM中设定数据处理模组和接口类命令。在本专利技术的优选实施例中，在电能表正常工作时，信号处理单元发送数据采集命令CHECK_M至控制单元，或通讯接口类命令SMS_PROMPT，以控制控制单元对外部设备进行数据采集，例如对一个有效通讯区域内的其他电能表进行电量数据进行采集，以此使本专利技术智能电能表实现一个数据采集设备的功能。在本专利技术的另一优选实施例中，在电能表正常工作时，控制单元发送数据处理命令STAT_M至信号处理单元，以此使本专利技术电能表作为一个数据集中器设备，实现对电力能耗数据的分拣和处理。技术方案2：一种公用事业仪表抄表系统，它包括终端系统，并包括如前所述的智能电能表，进一步包括水表、气表和热表。其中，所述智能电能表与水表、气表以及热表是通过M-BUS总线加以通讯连接，所述智能电能表通过无线网络与终端系统之间进行通讯。进一步地，在本专利技术的优选实施例中，所述水表、气表和热表中装设有用于接收和应答数据信息的应答单元，所述智能电能表通过M-BUS总线向水表、气表和热表获取公用商品耗用量数据信息，以此作为一个数据采集设备。进一步地，在本专利技术的优选实施例中，所述智能电能表是通过其中设置的控制单元向水表、气表和热表发送数据信息获取命令。进一步地，在本专利技术的优选实施例中，所述智能电能表通过其通讯端与终端系统之间以WLAN、WIFI、3G或ADSL无线方式加以连接。本专利技术的优选实施例摒弃了当前抄表系统所必须使用的用电信息数据采集设备和数据集中器设备，且将不同的公用事业仪表接设在M-BUS总线上。1)通过电表中装设专用集成单元来获取其他公用事业仪表的公用商品耗用量数据信息，以此作为一个数据采集设备。2)通过电表内部装设的通讯模块，可以使之直接与终端主站系统进行有效通讯(例如通过GSM、3G、WIFI等网络，或最简单的PLC通讯)，并利用内部芯片实现对数据的分拣功能，以此替代了一个数据集中器设备的功能。3)在表计内部设定命令，摒弃了常规技术中需要定时发送心跳帧来获取应答信息，保证远程网络表计持续在线，且利用总线电力线供电，功耗较低，且通讯稳定，本专利技术结构简洁，降低了成本，具有显著的社会、经济效益。附图说明本专利技术的优选实施方式将在以下通过参照附图的方式加以详细体现，图中的相同功能组件/模块以相同符号加以标记，其中的图1为本专利技术智能电能表的功能结构原理图；图2为本专利技术抄表系统的结构原理图；图3为本专利技术抄表系统的数据发送与回复的流程图。具体实施方式图1示意性绘示出本专利技术智能电能表的优选实施例，它接设于电网电力线SPL与电网用户负载LD之间，包括：信号采集单元10，它用于接入电网电力线SPL，进一步获取其电流I和电压U信号并转换成电流IX和电压UX数字信号值；信号处理单元11，优选为一个CPU或DSP芯片，它用于接收这些电力数字信号值IX和UX并进行计算和数据处理，通过公式P＝ΣIX·UX的形式累乘得出电网用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能电能表，它接设于电网电力线与电网用户负载之间，包括：信号采集单元(10)，用于接入电网电力线，进一步获取其电流和电压信号并转换成电力数字信号值；信号处理单元(11)，用于接收这些电力数字信号值并进行计算和数据处理；通讯端(12)，用于接收通讯请求或发送数据；其特征在于进一步包括：控制单元(13)，用于控制对所述智能电能表的外部数据信息获取和发送数据，所述控制单元(13)通过若干个接口(131)与信号处理单元(11)和通讯端(12)加以连接，所述信号处理单元(11)又控制所述的控制器获取外部M‑BUS总线的数据信息，或向外部M‑BUS总线上的设备终端发送数据命令，在本智能电能表正常工作时，信号处理单元(11)发送数据采集命令CHECK_M至控制单元(13)，或通讯接口类命令SMS_PROMPT，以控制控制单元(13)对外部M‑BUS总线上的设备终端进行数据采集，以此使本智能电能表作为一个数据采集设备；控制单元(13)发送数据处理命令STAT_M至信号处理单元(11)，以使本智能电能表作为一个数据集中器设备，实现对能耗数据的分拣和处理，控制控制单元(13)对一个有效通讯区域内的其他本智能电能表进行电量数据进行采集。...

【技术特征摘要】
1.一种公用事业仪表抄表系统，它包括智能电能表(1)、水表(2)、气表(3)、热表(4)和终端系统(5)，所述智能电能表(1)接设于电网电力线与电网用户负载之间，智能电能表(1)与水表(2)、气表(3)以及热表(4)是通过M-BUS总线加以通讯连接，所述智能电能表(1)通过无线网络与终端系统(5)之间进行通讯，其中所述水表(2)、气表(3)和热表(4)中装设有用于接收和应答数据信息的应答单元(21；31；41)，所述智能电能表(1)通过M-BUS总线向水表(2)、气表(3)和热表(4)获取公用商品耗用量数据信息，以作为一个数据采集设备，其中在智能电能表(1)与水表(2)、气表(3)或热表(4)之间增加一个加密设备，防止系统外部设备通过非正常手段来获取数据；所述智能电能表包括：信号采集单元(10)，用于接入电网电力线，进一步获取其电流和电压信号并转换成电力数字信号值；信号处理单元(11)，用于接收这些电力数字信号值并进行计算和数据处理；通讯端(12)，用于接收通讯请求或发送数据；控制单元(13)，用于控制对所述智能电能表的外部数据信息获取和发送数据，所述控制单元(13)通过若干个接口(131)与信号处理单元(11)和通讯端(12)加以连接，所述信号处理单元(11)又控制所述的控制单元(13)获取外部M-BUS总线的数据信息，或向外部M-BUS总线上的设备终端发送数据命令，在智能电能表正常工作时，信号处理单元(11)发送数据采集命令CHECK_M至控制单元(13)，或通讯接口类命令SMS_PROMPT，以控制控制单元(13)对外部M-BUS总线上的设备终端进行数据采集，以此使本智能电能表作为一个数据采集设备；控制单元(13)发送数据处理命令STAT_M至信号处理单元(11)，以使智能电能表作为一个数据集中器设备，实现对能耗数据的分拣和处理，控制控制单元(13)对一个有效通讯区域内的智能电能表进行电量数据进行采集；其特征在于其通讯方法包括步骤：1)智能电能表(1)发送初始化操作帧给气表(3)，应答单元(21；31；41)接收到这些操作帧时，回复单字节帧E5H，同时初始化气表(3)的通讯状态，准备开始通讯；2)当所述M-BUS总线上的设备初始化完成之后，应答单元(21；31；41)将气表(3)当前的数据信息传送给智能电能表(1)，电表采用请求方式，当气表(3)一旦接收到此请求帧时进行回复，回复内容固定12字节头内容+当前温度补偿的用气量+当前温度未补偿的用气量+气表(3)阀门状态；3)当气表(3)接收到如上操作帧，则通过应答单元(21；31；41)进行回复，同时需要将DATA区的数据设置为气表(3)设备的地址，之后智能电能表(1)将使用此地址与气表(3)进行通讯；4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张平，陈凯，宋锡强，梁胜民，
申请(专利权)人：华立仪表集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33