CN204989313U - 一种可模块化扩展的多路电能量计量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可模块化扩展的多路电能量计量装置，其特征在于，包括中央处理单元、红外单元、读卡单元、存储单元、电池单元、液晶显示单元、键盘单元、电压采集单元、多路电流采集模块以及通讯单元，所述中央处理单元分别与所述红外单元、所述读卡单元、所述存储单元、所述电池单元、所述液晶显示单元、所述键盘单元、所述电压采集单元、所述多路电流采集模块以及所述通讯单元连接。本实用新型支持模块化扩展，降低了计量设备投资成本，减少了维护工作量、节约了表箱安装空间。

Description

一种可模块化扩展的多路电能量计量装置

技术领域

本实用新型涉及一种可模块化扩展的多路电能量计量装置。

背景技术

智能电表是智能电网的智能终端，除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用，它还具有用电信息存储、双向多种费率计量、用户端控制、多种数据传输模式的双向数据通信等智能化的功能。在我国，随着国家坚强智能电网建设的推进，作为用户端的智能电表的需求也在不断增长。当前，低压居民用户普遍采用一户一表的安装方式，对于城市小区居民用户而言，同一楼栋的用户电表往往集中安装于楼道走廊、电表井或配电房中。所有用户安装的智能电表均配置有采集、存储、计算、显示、通讯、读卡、控制等功能，但用户或电网公司对智能电表各功能的使用频度要求并不高，使得当前智能电表在显示、计算、通讯、读卡、存储等功能的性能上出现很大的冗余。考虑到智能电表因功能的增加使成本提高，性能得不到充分的利用将导致经济性变差。因此，针对低压居民用户集中装表的场合，有必要设计一种可采集多路用电信息的电能计量装置，实现显示、计算、通讯、读卡等功能的共用，并根据用户数量的变化灵活扩展配置，达到功能与经济性的平衡。

发明内容

为了克服现有的技术的不足,本实用新型提供一种可模块化扩展的多路电能量计量装置。

本实用新型技术方案如下所述：

一种可模块化扩展的多路电能量计量装置，其特征在于，包括

负责调用整个***的任务，管理所有***外设的中央处理单元，

支持外部设备通过红外线通信端口读取装置内的相关用户用电信息的红外单元，

支持用户通过用户卡读取计量装置内存储的和用户相关的用电信息的读卡单元，

用于存储从计量自动化***或者营销管理信息***获得的用户档案信息、各电压、电流模块采集的用户用电数据、所述中央处理单元的计算结果及相关历史数据的存储单元，

为整个装置提供备用电源，用于停电发生时维持装置正常持续运行的电池单元，

用于显示键盘输入对应的各设置项及用户查询的用电信息的液晶显示单元，

用于输入各种信息的键盘，

用于与主站、集中器进行通讯的通讯单元，

用于实时采集计量装置安装位置处的线路电压瞬时数据的电压采集单元，

采集用户线路上的电流瞬时量，并提供给所述中央处理单元用于用户的电能计量和用电分析的电流采集模块；

所述中央处理单元分别与所述红外单元、所述读卡单元、所述存储单元、所述电池单元、所述液晶显示单元、所述键盘单元、所述电压采集单元、所述多路电流采集模块以及所述通讯单元连接。

进一步的，所述中央处理单元、所述红外单元、所述读卡单元、所述存储单元、所述电池单元、所述液晶显示单元、所述键盘单元、所述电压采集单元以及所述通讯单元组装成一体结构，该一体结构为装置主机。

更进一步的，所述装置主机设置于用户线路进线的干线上，所述电流采集模块设于用户线路进线的支线上。

更进一步的，所述电流采集模块和所述装置主机通过信号线进行连接。

更进一步的，所述装置主机还包括电源管理单元，所述电源管理单元两端分别连接所述电池单元和所述中央处理单元，所述电源管理单元将电池单元输出的电压或者线路上的电压转换成稳定的***供电电压。

进一步的，所述电流采集模块内设有霍尔电流传感器和MCU芯片，所述霍尔电流传感器将采集到的用户线路上的电流瞬时量传递给所述MCU芯片，所述MCU芯片利用其上集成的AD将霍尔电流传感器输出的模拟量转换成数字信号提供给所述中央处理单元。

更进一步的，所述AD芯片上设有SPI接口，电流数字信号通过所述SPI接口进行传递。

进一步的，所述键盘包括参数设置键和多功能方向键，所述参数设置键用于***的设置输入，所述多功能方向键用于设置光标的位置、显示屏翻页。

根据上述结构的本实用新型，其有益效果在于，本实用新型可替代集中装表场合下电能表一户一表的安装方式，支持模块化扩展，只需要一台装置主机，并根据用户的数量灵活配置电流采集子模块个数，通过集中采集、集中处理、集中显示、集中上传的方式对集中装表的普通居民用电信息进行采集，降低了计量设备投资成本，减少了维护工作量、节约了表箱安装空间。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型电流采集模块内部的结构示意图；

图3为本实用新型与外部线路间的连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施方式对本实用新型进行进一步的描述：

如图1所示，一种可模块化扩展的多路电能量计量装置，包括中央处理单元、红外单元、读卡单元、存储单元、电池单元、电源管理单元、液晶显示单元、键盘单元、电压采集单元、多路电流采集模块（即电流采集子模块）以及通讯单元，中央处理单元分别与红外单元、读卡单元、存储单元、液晶显示单元、键盘单元、电压采集单元、多路电流采集模块以及通讯单元连接，并通过电源管理单元与电池单元连接，其中：

（1）中央处理单元

中央处理单元是保证正常工作的最小***，负责调用整个***的任务，管理所有***外设。

（2）红外单元

红外单元支持外设通过装置的红外线通信端口读取装置内的相关用户用电信息，如用户编号、用户名称、表码、电量、费率等。

（3）读卡单元

读卡单元支持用户通过用户卡读取计量装置内存储的和用户相关的用电信息，如用户编号、用户名称、表码、电量、费率等。

（4）存储单元

存储单元用于存储装置从计量自动化***或者营销管理信息***获得的用户档案信息、各电压、电流模块采集的用户用电数据、中央处理单元的计算结果及相关历史数据等。

（5）电池单元

电池单元为本装置提供备用电源，用于停电发生时装置的正常持续运行。采用充电电池或普通电池实现。

（6）电源管理单元

电源管理单元将电池单元输出的电压或者线路上的电压转换成稳定的***供电电压。采用充电电池时，还有充电管理能力，具有充电状态检测、电池电量检测、电量低报警和电量充满提示等功能。

（7）液晶显示单元

液晶显示单元用于显示键盘输入对应的各设置项。除此之外，还用于显示用户查询的用电信息。

（8）键盘

键盘由参数设置键和多功能方向键组成。参数设置键用于***的设置输入；多功能方向键用于设置光标的位置、显示屏翻页等。

（9）通讯单元

通讯单元用于与主站、集中器等进行通讯，可根据要求进行配置，支持微功率无线、电力载波、GPRS、RS485等方式。

（10）电压采集单元

电压采集单元用于实时采集计量装置安装位置处的线路电压瞬时数据，该数据提供给中央处理单元用于计算用户的用电信息；

（11）电流采集模块

如图2所示，电流采集模块内设有霍尔电流传感器和MCU芯片，MCU芯片上设有SPI接口，电流采集模块利用霍尔电流传感器采集用户线路上的电流瞬时量，传感器输出的模拟信号经过MCU芯片上集成的AD转换成数字信号。电流数字信号通过SPI接口提供给中央处理单元用于用户的电能计量和用电分析。

如图3所示，中央处理单元、红外单元、读卡单元、存储单元、电池单元、液晶显示单元、键盘单元、电压采集单元以及通讯单元组装成一体结构，该一体结构为装置主机，优选的，装置主机设置与用户线路进线的干线上，电流采集模块设于用户线路进线的支线上，电流采集模块和装置主机通过信号线进行连接。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

上面结合附图对本实用新型专利进行了示例性的描述，显然本实用新型专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种可模块化扩展的多路电能量计量装置，其特征在于，包括

负责调用整个***的任务，管理所有***外设的中央处理单元，

支持外部设备通过红外线通信端口读取装置内的相关用户用电信息的红外单元，

支持用户通过用户卡读取计量装置内存储的和用户相关的用电信息的读卡单元，

用于存储从计量自动化***或者营销管理信息***获得的用户档案信息、各电压、电流模块采集的用户用电数据、所述中央处理单元的计算结果及相关历史数据的存储单元，

为整个装置提供备用电源，用于停电发生时维持装置正常持续运行的电池单元，

用于显示键盘输入对应的各设置项及用户查询的用电信息的液晶显示单元，

用于输入各种信息的键盘，

用于与主站、集中器进行通讯的通讯单元，

用于实时采集计量装置安装位置处的线路电压瞬时数据的电压采集单元，

采集用户线路上的电流瞬时量，并提供给所述中央处理单元用于用户的电能计量和用电分析的电流采集模块；

所述中央处理单元分别与所述红外单元、所述读卡单元、所述存储单元、所述电池单元、所述液晶显示单元、所述键盘单元、所述电压采集单元、所述多路电流采集模块以及所述通讯单元连接。

2.根据权利要求1所述的可模块化扩展的多路电能量计量装置，其特征在于，所述中央处理单元、所述红外单元、所述读卡单元、所述存储单元、所述电池单元、所述液晶显示单元、所述键盘单元、所述电压采集单元以及所述通讯单元组装成一体结构，该一体结构为装置主机。

3.根据权利要求2所述的可模块化扩展的多路电能量计量装置，其特征在于，所述装置主机设置于用户线路进线的干线上，所述电流采集模块设于用户线路进线的支线上。

4.根据权利要求3所述的可模块化扩展的多路电能量计量装置，其特征在于，所述电流采集模块和所述装置主机通过信号线进行连接。

5.根据权利要求2所述的可模块化扩展的多路电能量计量装置，其特征在于，所述装置主机还包括电源管理单元，所述电源管理单元两端分别连接所述电池单元和所述中央处理单元，所述电源管理单元将电池单元输出的电压或者线路上的电压转换成稳定的***供电电压。

6.根据权利要求1所述的可模块化扩展的多路电能量计量装置，其特征在于，所述电流采集模块内设有霍尔电流传感器和MCU芯片，所述霍尔电流传感器将采集到的用户线路上的电流瞬时量传递给所述MCU芯片，所述MCU芯片利用其上集成的AD将霍尔电流传感器输出的模拟量转换成数字信号提供给所述中央处理单元。

7.根据权利要求6所述的可模块化扩展的多路电能量计量装置，其特征在于，所述MCU芯片上设有SPI接口，所述电流数字信号通过所述SPI接口进行传递。

8.根据权利要求1所述的可模块化扩展的多路电能量计量装置，其特征在于，所述键盘包括参数设置键和多功能方向键，所述参数设置键用于***的设置输入，所述多功能方向键用于设置光标的位置、显示屏翻页。