CN204883965U - 一种基于手机nfc通信控制的用电控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于手机NFC通信控制的用电控制器，包括均与单片机连接的电能计量模块、NFC模块、遥控信号发送模块、存储模块、Wi-Fi模块、无线通讯模块、显示模块、计时模块和电源模块；还包括断电模块，断电模块包括与遥控信号发送模块进行无线通信的遥控信号接收模块，以及与遥控信号接收模块连接、用于断开用电电路的断电执行模块。本实用新型可实现直接网上缴费充电；结合NFC、Wi-Fi技术各自的优点，极大方便了用户使用；供电公司可以及时进行对账，账户信息更新，故障维护等处理；用户只需要使用具备NFC功能的智能手机触碰NFC模块即可完成认证，获取用电信息；用电控制器与用电电路之间采用遥控信号通信，较好地解决了用电透支欠费问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于手机NFC通信控制的用电控制器。
背景技术
近几年来，预付费式电表已逐渐成为电网电能的计量设备，出现了使用IC卡预付费的电能表。但是仍然存在一些问题：1、不支持通过手机等智能设备实现网络付费充电，并直接获取用电信息；2、电能表只能与供电公司的后台进行交互，信息量受到当前抄表***速率的限制，出故障后也不便于问题的定位；3、现有技术单独使用NFC交互数据时，传输距离短，传输速率低，单独使用Wi-Fi时，扫描设备慢，认证过程复杂；4、由于部分用户将跳闸信号线断开，导致电能表无剩余金额而透支欠费，不能追回使供电公司利益受损。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于提供一种基于手机NFC通信控制的用电控制器，以解决现有技术存在的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
一种基于手机NFC通信控制的用电控制器，包括均与单片机连接的电能计量模块、用于与具有NFC芯片的手机进行无线连接的NFC模块、遥控信号发送模块、存储模块、Wi-Fi模块、无线通讯模块、显示模块、计时模块和电源模块；还包括断电模块，所述断电模块包括与遥控信号发送模块进行无线通信的遥控信号接收模块，以及与遥控信号接收模块连接、用于断开用电电路的断电执行模块。
电能计量模块的输入端连接取样芯片，取样芯片的输入端连接电流互感器。
所述NFC模块采用英飞凌公司的NFC控制器和NFC安全芯片，所述NFC控制器通过SPI接口与单片机连接，所述NFC安全芯片与NFC控制器连接。
所述无线通讯模块为基于6LoWPAN无线传感器网络的通讯模块，通过UART或者SPI接口与单片机相连。
所述单片机为嵌入式ARM处理器。
所述Wi-Fi模块采用TI公司的集成收发器与协议栈的一体化模块，通过USB、UART或者SPI与单片机连接。
所述断电执行模块为断路器。
遥控信号发送模块和遥控信号接收模块均采用433MHz或315MHz无线模块。
本实用新型的有益效果：1、将具备NFC功能的智能手机靠近本实用新型的NFC模块，可实现直接网上缴费充电，免去了用户每次去供电公司缴纳电费的麻烦；2、能够结合NFC、Wi-Fi技术各自的优点，弥补各自的缺点，极大方便了用户使用，提升了用户体验；3、本实用新型的6LoWPAN无线传感器网络模块，将用电控制器接入供电公司的IPV6监控网络中，供电公司能及时得到充值信息，用户的用电数据，设备运行状态；供电公司可以及时进行对账，账户信息更新，故障维护等处理；4、本实用新型的Wi-Fi模块在NFC模块的引导下，完成用户智能手机与用电控制器的Wi-Fi认证过程，用户只需要使用具备NFC功能的智能手机触碰NFC模块即可完成认证，获取用电信息；5、用电控制器与用电电路之间采用遥控信号通信，代替了原有电线连接通信控制，欠费用户很难将本实用新型的遥控信号切断，较好地解决了用电透支欠费问题。
附图说明
图1为本实用新型的结构原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
本实用新型提供一种基于手机NFC通信控制的用电控制器，包括单片机、电能计量模块、NFC模块、遥控信号发送模块、断电模块、存储模块、Wi-Fi模块、无线通讯模块、显示模块、计时模块、电源模块；其中各功能模块具体描述如下：
单片机，采用嵌入式ARM处理器，用于控制电能计量模块将取样电流值与取样电压值换算成电能值，并将电能值存储到存储模块；负责整个用电控制器相关通讯及控制相关程序的运行。
电能计量模块，用于将电流值和电压值换算成电能值，并换算成电费金额；其输入端连接取样芯片，取样芯片的输入端连接三组电流互感器。电流互感器向取样芯片提供电流值和电压值，取样模块用于取样电流值和电压值。
NFC模块，采用英飞凌公司的NFC控制器和NFC安全芯片，NFC控制器通过SPI接口与单片机连接，NFC安全芯片与NFC控制器连接；用于与具有NFC芯片的手机进行无线连接，通过NFC模块，用户手机可以进行网上缴费充电，读取用电量信息。
遥控信号发送模块，采用433MHz或315MHz无线模块，用于向与断电执行模块连接的遥控信号接收模块发送断电信息。
断电模块，包括遥控信号接收模块以及与遥控信号接收模块连接的断电执行模块。遥控信号接收模块与遥控信号发送模块进行无线通信，接收遥控信号发送模块发送的断电信息，断电执行模块接收到遥控信号接收模块输出的无线断电信号后断开用电电路。遥控信号接收模块采用433MHz或315MHz无线模块，断电执行模块采用断路器。
Wi-Fi模块，采用TI公司的集成收发器与协议栈的一体化模块，通过USB，UART或者SPI与单片机连。
无线通讯模块，采用基于6LoWPAN无线传感器网络的通讯模块，通过UART或者SPI接口与单片机相连。
显示模块，采用LCD显示屏，显示用户的用电信息和付费信息。
计时模块，为实时提供时钟信号的时钟电路。
电源模块，为本实用新型供电。
本实用新型的工作原理：
1、使用具备NFC功能的手机完成付费充值的过程如下：
首先用户去供电公司营业厅进行注册，完成本实用新型与NFC智能手机的密钥注册与交换；用户通过手机支付宝等第三方支付方式为NFC手机钱包充值；将NFC智能手机靠近NFC模块，手机与电表通过NFC建立安全连接，进行身份确认；鉴权完成后，通过基于6LoWPAN无线传感器网络与供电公司后台建立连接，更新充值数据，完成充值操作；完成充值后，在LCD显示屏和用户手机APP上同时提示充值信息，账户信息及当月用电量。
2、不同具备NFC功能的手机用户获取用户用电信息或运行日志、故障信息的过程如下：
将手机靠近NFC模块，通过NFC交换双方的身份，双方的MAC地址以及Wi-Fi密码，进行自动验证，建立Wi-Fi安全连接；用电控制器根据用户身份的不同，将不同的数据发送给手机；如果是用电用户，用电控制器通过TCPSocket连接启动发送进程，将用户的分时用电信息，账户信息等发送到用电用户的手机上，手机通过相应的APP将结果显示给用户，以便用户核对数据；如果是检测人员，用电控制器通过TCPSocket连接启动发送进程，将用电控制器的运行信息等传送到检测人员的智能手机上，智能手机通过相应的APP对数据进行分析，定位故障。
3、当电能计量模块计算出用户用电透支欠费时，通过遥控信号发送模块向断电模块的遥控信号接收模块发送断电信号，并输出给断电执行模块断路器，实现用户用电电路中负荷开关的断开，用电控制器与用电电路之间采用遥控信号通信，代替了原有电线连接通信控制，欠费用户很难将本实用新型的遥控信号切断，较好地解决了用电透支欠费问题。
Claims (8)
1.一种基于手机NFC通信控制的用电控制器，其特征在于：包括均与单片机连接的电能计量模块、用于与具有NFC芯片的手机进行无线连接的NFC模块、遥控信号发送模块、存储模块、Wi-Fi模块、无线通讯模块、显示模块、计时模块和电源模块；还包括断电模块，所述断电模块包括与遥控信号发送模块进行无线通信的遥控信号接收模块，以及与遥控信号接收模块连接、用于断开用电电路的断电执行模块。
2.根据权利要求1所述的基于手机NFC通信控制的用电控制器，其特征在于：电能计量模块的输入端连接取样芯片，取样芯片的输入端连接电流互感器。
3.根据权利要求1所述的基于手机NFC通信控制的用电控制器，其特征在于：所述NFC模块采用英飞凌公司的NFC控制器和NFC安全芯片，所述NFC控制器通过SPI接口与单片机连接，所述NFC安全芯片与NFC控制器连接。
4.根据权利要求1所述的基于手机NFC通信控制的用电控制器，其特征在于：所述无线通讯模块为基于6LoWPAN无线传感器网络的通讯模块，通过UART或者SPI接口与单片机相连。
5.根据权利要求1或4所述的基于手机NFC通信控制的用电控制器，其特征在于：所述单片机为嵌入式ARM处理器。
6.根据权利要求1所述的基于手机NFC通信控制的用电控制器，其特征在于：所述Wi-Fi模块采用TI公司的集成收发器与协议栈的一体化模块，通过USB、UART或者SPI与单片机连接。
7.根据权利要求1所述的基于手机NFC通信控制的用电控制器，其特征在于：所述断电执行模块为断路器。
8.根据权利要求1所述的基于手机NFC通信控制的用电控制器，其特征在于：遥控信号发送模块和遥控信号接收模块均采用433MHz或315MHz无线模块。
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