CN105467181A - 一种用于居民费控表短信通知缴费的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于居民费控表短信通知缴费的装置及方法，包括CPU主控单元，以及均与CPU主控单元相交互的数据采集单元、无线通讯单元、存储单元以及电源管理单元，电源管理单元的输入端与费控表前端AC-220V电源相连，输出端转换为供CPU主控单元、数据采集单元、无线通讯单元以及存储单元的工作电压；本发明通过数据采集单元实时采集用户费控表的费用及电量数据，通过CPU主控单元处理后发送给用户终端，能够在电表剩余金额、剩余电量不足时能够及时以短信方式通知用户缴费，大大减少了人工催费所带来的人力、财力及时间上的浪费。

Description

一种用于居民费控表短信通知缴费的装置及方法

【技术领域】

本发明涉及一种用于居民费控表短信通知缴费的装置及方法，具体涉及一种能够实现同时对多个费控电能表的剩余金额、剩余电量等指标进行在线实时监测并在达到报警门限值的情况下向居民用户发送充值短信提醒的终端装置。

【背景技术】

随着近几年我国电力体制改革的深入和大中城市配网改造工程的成功实施，供电体系必须进行一系列的自动化和智能化改造，以保证配输电***能够高效、公平、便捷的为电能使用者提供优质服务。但目前基层单位的电能表由于采用表箱集中式安装，在电能表剩余金额达到报警门限时，电能表背光报警无法及时有效的通知到居民用户。

上述问题会导致：一、用户在不知道自己的电费余额不足的情况下，被电力公司强行切断电力供应；二、电力公司需要派专人前往小区催费。强行切断电力，容易使电力公司和用户产生民事纠纷。而对于那些电表安装位置比较分散的地区进行人工催费则会浪费大量的人力资源，并且实时性也较差。

【发明内容】

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种用于居民费控表短信通知缴费的装置及方法，该装置能够在电表剩余金额、剩余电量不足时给用户及时发送充值短信提醒，而不再需要人工催费，从而降低表计的维护成本。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种用于居民费控表短信通知缴费的装置，包括壳体，以及设置于壳体内的主控电路板，主控电路板上设置有CPU主控单元，以及均与CPU主控单元相交互的数据采集单元、无线通讯单元、存储单元以及电源管理单元，输出端转换为供CPU主控单元、数据采集单元、无线通讯单元以及存储单元的工作电压；壳体的下端设置电源接口和数据接口，并安装有与无线通讯单元相连的天线，电源管理单元通过电源接口与费控表前端AC-220V电源相连，数据采集单元通过数据接口与费控表相连，壳体的正面设置有运行状态显示面板；其中，

数据采集单元用于采集至少一个费控表的费用及电量数据，并将采集到的数据发送给CPU主控单元；

CPU主控单元对数据采集单元采集的数据进行处理，将其转换为费用及电量信息，在电表剩余金额或剩余电量不足时，通过无线通讯单元通知终端用户；

存储单元包括Flash数据存储单元和EEPROM参数存储单元，Flash数据存储单元用于存储电能表的历史数据，EEPROM参数存储单元用于存储电能表的参数。

本发明进一步的改进在于：

所述数据采集单元采用有极性RS-485采集单元，用于采集四块电能表的数据；数据接口包括RS-485正极接口和RS-485负极接口。

所述CPU主控单元上连接有用于查询和设置通信参数、主站号码以及用户号码的红外维护单元，红外维护单元和无线通讯单元均通过串行总线与CPU主控单元相交互；红外维护单元包括38K红外发送调制电路以及红外发射和接收单元，红外发射和接收单元的发射和接收端设置于运行状态显示面板上。

所述Flash数据存储单元通过SPI总线与CPU主控单元相交互，EEPROM参数存储单元通过I²C总线与CPU主控单元相交互。

所述CPU主控单元通过I/O接口连接用于在CPU主控单元由于异常导致宕机时进行强行复位的看门狗复位单元；CPU主控单元和无线通讯单元均与用于在AC-220V电源断电时，向CPU主控单元和无线通讯单元放电，使CPU主控单元存储数据，无线通讯单元完成数据发送工作的法拉电容充放电单元。

所述无线通讯单元采用GPRS网络处理单元，天线为GPRS天线，壳体的底部还设置有SIM卡槽；CPU主控单元采用型号为STM32F103的32位高速处理器。

所述壳体分为上下扣合的两部分，通过至少四个螺栓固定。

所述壳体背部上端设置用于悬挂整个装置的挂钩，通过挂钩将整个装置安装与表箱中。

所述壳体中部相对设置有上卡槽和下卡槽，上卡槽和下卡槽卡装在表箱的导轨中，将整个装置安装于表箱内。

一种居民费控表短信通知缴费方法，包括以下步骤：

1)首先通过串行总线经过RS485数据采集单元采集最多四块智能电能表的电压、电流、功率、正向有功示值、剩余金额以及剩余电量的实时数据，并在CPU主控单元中对收集的各指标数据进行统计、处理、告警及上传的工作；

2)将指标及实时监测数据处理后，通过SPI总线写入存储空间Flash数据存储单元中，Flash数据存储单元能够存储四块智能表连续31天的历史曲线数据以及62天的日冻结数据；

3)CPU主控单元根据采集到的智能表剩余金额和剩余电量，与电表内报警门限值比较，当达到报警门限值后，会向指定的用户发送报警短信；短信内容依次为编号、姓名、当前剩余金额及提示及时充值的信息，且在用户未充值的情况下，间隔24小时再发送2次；

4)当CPU主控单元由于异常导致宕机时，启动看门狗复位单元，将CPU主控单元强行复位；

5)在外部AC-220V电源正常供电的情况下，法拉电容充放电单元自行充电；当外部AC-220V电源断电的情况下，法拉电容充放电单元放电，向CPU主控单元和GPRS网络处理单元提供DC-5V电源，用于CPU主控单元参数的保存以及数据停电转存。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过数据采集单元实时采集用户费控表的费用及电量数据，通过CPU主控单元处理后发送给用户终端，能够在电表剩余金额、剩余电量不足时能够及时以短信方式通知用户缴费，大大减少了人工催费所带来的人力、财力及时间上的浪费。

进一步的，本发明上行通信为376.1规约可登陆GPRS主站，下行通过RS485采集电能表，对于载波通讯效果较差等原因导致抄表成功率偏低的地区采用本装置，可彻底的解决现场表计数据上传不及时、抄收率低的情况，能够进一步完善用电信息采集***的数据完整性。

进一步的，本发明只需要对通信参数、主站电话号码、用户电话号码等常规参数进行配置，而无需更多的配置工作，在不增加设计成本的情况下，提高了设备的灵活性，并大大减少了参数配置的工作量，进而降低了设备的维护成本。

进一步的，本发明工作电压可直接从电表前端取电，具有体积小、功耗低、安装便捷的优点，同时具备导轨式、挂钩式两种安装方式，能够有效应对现场复杂的环境，施工方便可靠。

【附图说明】

图1是本发明的电气结构示意图；

图2是本发明的电源管理电路图；

图3是本发明的GPRS网络处理单元电路图

图4为本发明整体结构的主视图；

图5为本发明的左视图；

图6为本发明的后视图；

图7为本发明的仰视图；

图8为本发明卡装于表箱中的示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1至图8，本发明包括壳体1，以及设置于壳体1内的主控电路板，主控电路板上设置有CPU主控单元，以及均与CPU主控单元相交互的数据采集单元、无线通讯单元、存储单元以及电源管理单元，输出端转换为供CPU主控单元、数据采集单元、无线通讯单元以及存储单元的工作电压；如图7所示，壳体1的下端设置电源接口和数据接口，并安装有与无线通讯单元相连的天线，电源管理单元通过电源接口与费控表前端AC-220V电源相连，数据采集单元通过数据接口与费控表相连，壳体1的正面设置有运行状态显示面板3；其中，

数据采集单元用于采集至少一个费控表的费用及电量数据，并将采集到的数据发送给CPU主控单元；数据采集单元采用有极性RS-485采集单元，用于采集四块电能表的数据；数据接口包括RS-485正极接口和RS-485负极接口。

无线通讯单元采用GPRS网络处理单元，天线为GPRS天线6，壳体1的底部还设置有SIM卡槽8；CPU主控单元采用型号为STM32F103的32位高速处理器。

存储单元包括Flash数据存储单元和EEPROM参数存储单元，Flash数据存储单元用于存储电能表的历史数据，EEPROM参数存储单元用于存储电能表的参数。Flash数据存储单元通过SPI总线与CPU主控单元相交互，EEPROM参数存储单元通过I²C总线与CPU主控单元相交互。

CPU主控单元对数据采集单元采集的数据进行处理，将其转换为费用及电量信息，在电表剩余金额或剩余电量不足时，通过无线通讯单元通知终端用户；

CPU主控单元上连接有用于查询和设置通信参数、主站号码以及用户号码的红外维护单元，红外维护单元和无线通讯单元均通过串行总线与CPU主控单元相交互；红外维护单元包括38K红外发送调制电路以及红外发射和接收单元，红外发射和接收单元的发射和接收端设置于运行状态显示面板3上。CPU主控单元通过I/O接口连接用于在CPU主控单元由于异常导致宕机时进行强行复位的看门狗复位单元；CPU主控单元和无线通讯单元均与用于在AC-220V电源断电时，向CPU主控单元和无线通讯单元放电，使CPU主控单元存储数据，无线通讯单元完成数据发送工作的法拉电容充放电单元。

壳体1分为上下扣合的两部分，通过至少四个螺栓7固定。本发明能够通过两种方式将整个装置安装于表箱中：

一、壳体1背部上端设置用于悬挂整个装置的挂钩2，通过挂钩2将整个装置安装与表箱中。

二、如图5、6和7所示，壳体1中部相对设置有上卡槽4和下卡槽5，上卡槽4和下卡槽5卡装在表箱的导轨9中，将整个装置安装于表箱内。

本发明还公开了一种居民费控表短信通知缴费方法，包括以下步骤：

1)首先通过串行总线经过RS485数据采集单元采集最多四块智能电能表的电压、电流、功率、正向有功示值、剩余金额以及剩余电量的实时数据，并在CPU主控单元中对收集的各指标数据进行统计、处理、告警及上传的工作；

2)将指标及实时监测数据处理后，通过SPI总线写入存储空间Flash数据存储单元中，Flash数据存储单元能够存储四块智能表连续31天的历史曲线数据以及62天的日冻结数据；

3)CPU主控单元根据采集到的智能表剩余金额和剩余电量，与电表内报警门限值比较，当达到报警门限值后，会向指定的用户发送报警短信；短信内容依次为编号、姓名、当前剩余金额及提示及时充值的信息，且在用户未充值的情况下，间隔24小时再发送2次；

4)当CPU主控单元由于异常导致宕机时，启动看门狗复位单元，将CPU主控单元强行复位；

5)在外部AC-220V电源正常供电的情况下，法拉电容充放电单元自行充电；当外部AC-220V电源断电的情况下，法拉电容充放电单元放电，向CPU主控单元和GPRS网络处理单元提供DC-5V电源，用于CPU主控单元参数的保存以及数据停电转存。

本发明的电路结构原理：

本发明主控电路包括电源管理单元、GPRS网络处理单元、RS-485采集单元、红外维护单元、法拉电容充放电单元、存储空间为4M的Flash数据存储单元和存储空间为32K的EEPROM参数存储单元，Flash数据存储单元和EEPROM参数存储单元分别通过SPI总线和I²C总线连接到CPU主控单元上，CPU主控单元采用型号为STM32F103的32位高速处理器。电源管理单元包括78L05芯片、差模电感、集成电源芯片以及整流桥，输入端接AC-220V电源。GPRS网络处理单元包括一块M590E-R2通信芯片以及通过物理隔离的C707SIM卡座。

CPU主控单元通过串行总线与GPRS网络处理单元和红外维护单元相连。红外维护单元自带38K红外发送调制电路和接收电路。Flash数据存储单元通过SPI总线与CPU主控单元相连，用于智能电能表历史数据的存储。EEPROM参数存储单元通过I²C总线与CPU主控单元相连，用于智能电能表重要参数的存储。

CPU主控单元上通过I/O接口连接有法拉电容充放电单元，在外部220V交流供电断开的情况下，法拉电容充放电单元为CPU主控单元和GPRS网络处理单元供电，能够维持1～2分钟的电力供应，用于主控单元重要数据的存储。CPU主控单元通过I/O接口连接有硬件看门狗芯片，用于在CPU主控单元由于异常导致宕机时可以强行复位，恢复到正常的工作状态。

如图2所示，为本发明电源管理单元的电路图，电源管理单元包括78L05芯片、差模电感、集成电源芯片、整流桥。GPRS网络处理单元包括一块M590E-R2通信芯片、通过物理隔离的C707SIM卡座。

如图3所示，CPU主控单元还通过I/O接口连接SP706专用复位芯片。在所述的法拉电容充放电单元中，在外部AC-220V正常供电的情况下，自行充电，外部供电断开后，提供5V的直流给CPU主控单元和GPRS网络处理单元，持续时间为1～2分钟，此时间段用于CPU主控单元重要参数的保存以及数据停电转存。本发明CPU主控单元通过I/O接口分别与绿色LED状态灯和红色LED运行灯连接。

本发明的结构原理：

本发明的CPU主控单元是整个***的核心，首先通过串行总线经过RS485数据采集单元采集最多四块智能电能表的电压、电流、功率、正向有功示值、剩余金额、剩余电量等实时数据，并在CPU主控单元中的72MHZARM7芯片中对收集的各指标数据进行统计、处理、告警及上传等工作。将指标及实时监测数据处理后，通过SPI总线写入存储空间为4M的AT45DB321Flash芯片中。最大可存储4块智能表连续31天的历史曲线数据以及62天的日冻结数据。CPU主控单元上行支持376.1主站通信规约，下行支持645智能表采集规约，可以同时采集智能表数据，并实现物理隔离。

CPU主控单元根据采集到的智能表剩余金额、剩余电量，与电表内报警门限值比较，当达到报警门限值后，会向指定的用户发送报警短信，短信内容依次为编号、姓名、当前剩余金额及提示及时充值的信息，且在用户未充值的情况下，间隔24小时再发送2次。通过上述过程，能够及时有效的通知到用户剩余金额不足，大大的减少了小区人工催费所带来的人力浪费。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于居民费控表短信通知缴费的装置，其特征在于，包括壳体(1)，以及设置于壳体(1)内的主控电路板，主控电路板上设置有CPU主控单元，以及均与CPU主控单元相交互的数据采集单元、无线通讯单元、存储单元以及电源管理单元，输出端转换为供CPU主控单元、数据采集单元、无线通讯单元以及存储单元的工作电压；壳体(1)的下端设置电源接口和数据接口，并安装有与无线通讯单元相连的天线，电源管理单元通过电源接口与费控表前端AC-220V电源相连，数据采集单元通过数据接口与费控表相连，壳体(1)的正面设置有运行状态显示面板(3)；其中，

数据采集单元用于采集至少一个费控表的费用及电量数据，并将采集到的数据发送给CPU主控单元；

CPU主控单元对数据采集单元采集的数据进行处理，将其转换为费用及电量信息，在电表剩余金额或剩余电量不足时，通过无线通讯单元通知终端用户；

存储单元包括Flash数据存储单元和EEPROM参数存储单元，Flash数据存储单元用于存储电能表的历史数据，EEPROM参数存储单元用于存储电能表的参数。

2.根据权利要求1所述的用于居民费控表短信通知缴费的装置，其特征在于，所述数据采集单元采用有极性RS-485采集单元，用于采集四块电能表的数据；数据接口包括RS-485正极接口和RS-485负极接口。

3.根据权利要求1所述的用于居民费控表短信通知缴费的装置，其特征在于，所述CPU主控单元上连接有用于查询和设置通信参数、主站号码以及用户号码的红外维护单元，红外维护单元和无线通讯单元均通过串行总线与CPU主控单元相交互；红外维护单元包括38K红外发送调制电路以及红外发射和接收单元，红外发射和接收单元的发射和接收端设置于运行状态显示面板(3)上。

4.根据权利要求1所述的用于居民费控表短信通知缴费的装置，其特征在于，所述Flash数据存储单元通过SPI总线与CPU主控单元相交互，EEPROM参数存储单元通过I²C总线与CPU主控单元相交互。

5.根据权利要求1所述的用于居民费控表短信通知缴费的装置，其特征在于，所述CPU主控单元通过I/O接口连接用于在CPU主控单元由于异常导致宕机时进行强行复位的看门狗复位单元；CPU主控单元和无线通讯单元均与用于在AC-220V电源断电时，向CPU主控单元和无线通讯单元放电，使CPU主控单元存储数据，无线通讯单元完成数据发送工作的法拉电容充放电单元。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的用于居民费控表短信通知缴费的装置，其特征在于，所述无线通讯单元采用GPRS网络处理单元，天线为GPRS天线(6)，壳体(1)的底部还设置有SIM卡槽(8)；CPU主控单元采用型号为STM32F103的32位高速处理器。

7.根据权利要求1所述的用于居民费控表短信通知缴费的装置，其特征在于，所述壳体(1)分为上下扣合的两部分，通过至少四个螺栓(7)固定。

8.根据权利要求1或7所述的用于居民费控表短信通知缴费的装置，其特征在于，所述壳体(1)背部上端设置用于悬挂整个装置的挂钩(2)，通过挂钩(2)将整个装置安装与表箱中。

9.根据权利要求1或7所述的用于居民费控表短信通知缴费的装置，其特征在于，所述壳体(1)中部相对设置有上卡槽(4)和下卡槽(5)，上卡槽(4)和下卡槽(5)卡装在表箱的导轨(9)中，将整个装置安装于表箱内。

10.一种如权利要求1-5或7任意一项所述装置的居民费控表短信通知缴费方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)首先通过串行总线经过RS485数据采集单元采集最多四块智能电能表的电压、电流、功率、正向有功示值、剩余金额以及剩余电量的实时数据，并在CPU主控单元中对收集的各指标数据进行统计、处理、告警及上传的工作；

2)将指标及实时监测数据处理后，通过SPI总线写入存储空间Flash数据存储单元中，Flash数据存储单元能够存储四块智能表连续31天的历史曲线数据以及62天的日冻结数据；

3)CPU主控单元根据采集到的智能表剩余金额和剩余电量，与电表内报警门限值比较，当达到报警门限值后，会向指定的用户发送报警短信；短信内容依次为编号、姓名、当前剩余金额及提示及时充值的信息，且在用户未充值的情况下，间隔24小时再发送2次；

4)当CPU主控单元由于异常导致宕机时，启动看门狗复位单元，将CPU主控单元强行复位；

5)在外部AC-220V电源正常供电的情况下，法拉电容充放电单元自行充电；当外部AC-220V电源断电的情况下，法拉电容充放电单元放电，向CPU主控单元和GPRS网络处理单元提供DC-5V电源，用于CPU主控单元参数的保存以及数据停电转存。