CN102122410A - 一种在户内对预付费智能电表远程充值的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用电力线载波通信实现用户在户内对带预付费功能的智能电表进行远程充值的方法和装置，它利用电力线载波通信技术同智能电表实现双向通信，用户通过装置上的按键输入充值命令，装置内的单片机对充值命令进行处理和解析，然后利用低压电力线载波通信技术向智能电表发送充值命令，同时接收智能电表的反馈信息并进行显示。本发明提供一种用户实现户内用电预付费的装置，利用电力线载波通信的方式方便了装置的安装，同时，交、直流双供电模式保证了***在电力线断电情况下的正常显示和充值。

Description

一种在户内对预付费智能电表远程充值的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种对预付费智能电表进行付费的方法和装置，尤其涉及一种利用电力线载波通信技术实现与智能电表的双向通信，并在户内对预付费智能电表进行充值的方法和装置。

背景技术

随着智能电网技术的发展和逐步应用，智能用电管理***及智能电表的使用量不断增加，一方面通过智能用电管理***，电力企业可以远程获取用户的实时用电信息，另一方面用户也将作为用电管理的参与者，实现在户内监控并管理家庭用电。其中，家庭电能管理的一个重要方面是采用了带预付费功能的智能电表，这种电表除了具有普通电能表的计量功能外，还能够实现用户先买电，再用电，所购电能用完后智能电表自动对用电器断电。目前对智能电表充值的主要方法是：管理***将用户信息和购电信息结合生成一组加密代码，用户自己输入到电表中，电表经过正确解密后得到预存电量或金额并保存。然而，智能电表往往安装在户外较为隐蔽的位置，导致用户进行预付费的不便，用户也难以及时获取用电信息、电能余量及预付费提醒等信息。这就需要设计一种可以在户内实现预付费的装置，这种装置需要具备同智能电表的双向通信功能，一方面接收电表的状态信息，另一方面向电表发送充值信息。

发明内容

为解决背景技术中的问题，本发明提供了一种利用电力线载波通信技术实现用户在户内进行预付费电表充值的方法和装置，使用户在户内即可方便对预付费智能电表进行充值，并显示实时用电信息、付费信息及用电服务信息，而且，在户内电力线断电后，付费装置亦可向预付费电表充值。

本发明解决上述技术问题的方案是：在由预付费智能电表、低压电力线和付费装置组成的***中，提供一种与预付费智能电表成对应关系的付费装置；付费装置包括按键、显示屏、单片机、电源模块、存储器、外壳和电力线通信调制/解调模块七个部分，其中，单片机联接存储器、显示屏、按键，电力线通信调制/解调模块与低压电力线直接相联并联接单片机，电源模块分别与单片机、存储器、显示屏及电力线通信调制/解调模块相联以提供所需电压，按键作为用户充值命令输入端口，显示屏用于显示命令及用电信息，单片机用于处理和解析按键输入的充值命令并组织输出数据，最后通过电力线载波通信调制/解调模块将数据发送至预付费智能电表，电源管理模块用于向***提供合格电压，外壳用于将各部分装配成一个整体，并对各部分形成保护；付费装置中的按键作为用户充值及查询命令的输入端口，单片机用于处理和解析按键输入的充值命令并组织输出数据，同时控制显示屏的显示，存储器用于存储历史充值数据，最后通过电力线载波通信调制/解调模块将数据发送至智能电表，电源管理模块用于向***提供合格电压。

本发明的有益结果是，在不改变现有预付费智能电表安装方式的情况下，提供了一种在户内对预付费智能电表进行充值的方法和装置，它利用低压电力载波通信技术实现了付费装置与预付费智能电表的双向通信，使得在户内任何电力线接口即可接入付费装置进行付费操作，从而不需要新增通信线路的条件下实现了用户对智能电表的充值。

附图说明

图1 本发明的应用示意图，

图2 本发明付费装置的原理框图，

图3 本发明付费装置内单片机数据处理流程图，

图4 电源管理模块原理框图。

具体实施方式

如图1所示，在由预付费智能电表1、付费装置2及低压电力线3组成的***中，预付费智能电表1安装在户外，电表通过判断用户预付费的余额控制向用户的供电，用户需先向电表充值才能用电，付费装置2用于实现付费操作，低压电力线3为电力和充值信息传输的通道。本发明主要解决用户在户内对预付费智能电表的充值问题。用户在户内任意位置的电力线接口接入本发明中付费装置2，并通过付费装置2的按键输入付费命令，装置内的单片机对充值命令进行处理和解析，然后通过电力线载波通信将付费数据发送到预付费智能电表1，实现电费充值，当户内低压电力线3因所购电能用尽而断电后，付费装置2可通过直流电源对预付费智能电表1进行充值。

在本实施例中，低压电力线载波通信技术是现有技术，在2009年12月30日授权的中国专利2004100403801和2004年09月01日授权的中国专利03267309中有详细说明，在此，本发明应用低压电力线载波通信技术的工作原理不作具体描述。

如图2所示，本发明中的付费装置主要包括按键、显示屏、单片机、电源模块、存储器、外壳和电力线通信调制/解调模块七个部分，其中，单片机联接存储器、显示屏、按键，电力线通信调制/解调模块与电力线直接相联并联接单片机，电源模块分别与单片机、存储器、显示屏及电力线通信调制/解调模块相联以提供所需电压，外壳用于将其他六个部分装配成一个整体，并对各部分形成保护。其中，单片机用于处理和解析按键输入的充值命令并组织输出数据，最后通过电力线载波通信调制/解调模块将数据发送至预付费智能电表；电源管理模块用于向***提供合格电压；外壳用于将各部分装配成一个整体，并对各部分形成保护；按键作为用户充值及查询命令的输入端口；显示屏用于显示充值信息和电表的各种电量信息；存储器用于存储历史充值数据；电力线载波通信调制/解调模块用于实现与预付费智能电表的双向通信。

本发明中采用AVR单片机。在实际付费装置设计中，具备类似功能的芯片或电路***均可应用，其运行和操作方法是，将编写的软件固化在硬件中，此技术属于现有公知技术。单片机与其他元件的联接及制造均为公知技术，在此不作具体描述。

如图3所示，单片机的工作流程包括：

步骤301：程序开始；

步骤302：判断付费开始按键是否按下，当用户开始付费时首先按下付费装置上的开始付费按键以表示进入付费操作，当芯片检测到该按键时程序进入付费流程，否则保持初始状态；

步骤303：当付费开始按键按下后，用户通过键盘输入充值密码，每按下一个按键，键盘扫描一次，***记下输入数据，计算输入位数；

步骤304：当计算出的位数满足要求时，***将信息通过电力线载波通信发至预付费智能电表，然后等待电表的回执；如果按键在1分钟内没有任何响应，而且输入位数不满足要求，则程序回到初始状态，用户需要重新输入密码；

步骤305：付费装置通过电力线载波通信向电表发送充值数据，；

步骤306：本发明中的电力线通信调制/解调模块具有双向通信功能，向电表发送充值数据后，经过电表对数据的解析，电表通过电力线通信向付费装置发送付费成功与否的信息，

步骤307：当***收到电表发送成功的信息，则将本次付费信息存入付费装置的存储器，并在显示器上显示，否则程序进入步骤302，用户需重新进行付费操作；

步骤308：流程结束。

如图4所示，本发明的付费装置中的电源管理模块采用交、直流双路供电，保证在停电状态下能够正常工作。电池管理模块主要由交流电源、直流电源、升压稳压芯片和电源切换模块组成。交流电源采用66kHz开关电源设计，避开载波调制频率的多次谐波频点，尽量避免对载波通讯效果造成影响，输出为12V，500mA，直流电源采用4节AAA电池通过升压稳压芯片输出12V，500mA。电源切换的主要作用是在开关电源输出正常时电池输出关断，当开关电源掉电时电池组供电。其实现方法是将开关电源输出电压连接到三极管基极，三极管发射极控制电池组升压模块的开关，当开关电源没有电压输出时，表示交流电断电，此时三极管基极没有电压输入，则发射极信号控制电池组正常工作，否则，关断电池组工作。

本发明采用了电力线通信技术，大大方便了用户在户内对预付费电表进行充值操作，发明中的付费装置成本较低，适合大规模应用，市场应用前景大。

Claims (3)

1.一种利用电力线载波通信技术实现户内对预付费智能电表充值方法，其特征是：在由预付费智能电表、低压电力线及付费装置组成的***中，预付费智能电表安装在户外，用户在户内任意位置的电力线接口接入付费装置，并通过付费装置的按键输入付费命令，装置内的单片机对充值命令进行处理和解析，然后通过电力线载波通信将付费数据发送到预付费智能电表，实现电费充值，当户内电力线因所购电能用尽而断电后，付费装置可通过直流电源对预付费智能电表进行充值。

2.一种利用电力线载波通信技术实现户内对预付费智能电表充值的装置，其特征是：装置包括按键、显示屏、单片机、电源模块、存储器、外壳和电力线通信调制/解调模块七个部分，其中，单片机联接存储器、显示屏、按键，电力线通信调制/解调模块与低压电力线直接相联并联接单片机，电源模块分别与单片机、存储器、显示屏及电力线通信调制/解调模块相联以提供所需电压，外壳用于将其他六个部分装配成一个整体，并对各部分形成保护。

3.根据权利2所述利用电力线载波通信技术实现户内对预付费智能电表充值的装置，其特征是：所述的电源模块采用交、直流双路供电，保证在电力线断电状态下能够正常工作，交流电源采用66kHz开关电源设计，避免对电力线载波通信的干扰，输出12V，500mA，直流电源采用4节AAA电池通过升压稳压芯片输出12V，500mA。

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