CN212568942U - 智能电表数据采集装置 - Google Patents

Abstract

智能电表数据采集装置，包括智能电表本体及手机远程控制电路模块、稳压模块，还具有光控电路、计数电路、延时控制电路；所述手机远程控制电路模块、光控电路、计数电路、延时控制电路、稳压模块安装在元件盒内，并和智能电表本体单片机模块、GPRS模块经导线连接。本新型能根据管理部门预先设定的时间段，传递智能电表用电数据到远端后台，远端管理人员还可在任何时间根据需要，通过手机控制GPRS模块传递用电数据，应用更加方便灵活，其他时间段单片机模块和GPRS模块处于失电状态(其余部件待机流只有10mA左右)，由此达到节省了电能，并由于传递的数据量大大减少，保证了后台应用软件处理数据更为有效。基于上述，本新型具有好的应用前景。

Description

智能电表数据采集装置

技术领域

本实用新型涉智能电表配套设备技术领域，特别是一种智能电表数据采集装置。

背景技术

能实现用电数据远传的智能电表，由于不需要人员到现场抄表，给管理人员带来了便利，也给相关部门节省了费用支出。智能电表为了实现数据的远传，其内部主要配套有电源模块、数据采集模块、单片机模块和GPRS模块等部件(电源模块为其他模块供电)，工作时，数据采集模块将采集的智能电表用电数据输入至单片机模块，单片机模块将输入的智能电表用电数据转换为数字信号，然后经GPRS模块通过无线移动网络将数据远传，和GPRS模块建立连接的远端管理部门PC机等接收到无线数据信号后，通过其内部的应用软件显示就能直观了解到智能电表的用电数据(应用软件能将实时的数据经其配套的储存模块储存)。

在实际情况下，管理部门并不需要实时不间断了解智能电表的用电数据，一般都是在一定时间段后，比如每个月或更长时间了解一次相关区域处(例如生产工厂使用的智能电表)的智能电表用电数据，就能满足实际工作需要；因此现有的智能电表不间断实时传递数据工作模式会带来以下弊端，第一，由于单片机模块和GPRS模块的工作电流在几百mA左右(特别GPRS模块耗电量大)，因此，连续长时间不间断传递数据会造成电能浪费；第二，由于若干处的智能电表都在不间断实时传递数据到远端管理后台，传输的数据量较大，对后台接收及处理数据信号的应用软件要求较高，当数据量过大时有可能导致应用软件无法有效处理各相关数据，进而对智能电表的用电数据有效采集带来一定影响。

实用新型内容

为了克服现有能实现用电数据远传的智能电表因结构所限，实时不间断传递用电数据会导致电能浪费，增加了相关部件出现故障的几率，以及会对后台应用数据处理软件、处理相关数据的效果造成一定影响的弊端，本实用新型提供了能根据管理部门预先设定的时间段，传递智能电表用电数据到远端后台，远端管理人员还可在任何时间根据需要，通过手机控制GPRS模块传递用电数据，应用更加方便灵活，其他时间段单片机模块和GPRS模块处于失电状态(其余部件待机流只有10mA左右)，由此达到节省了电能，并由于传递的数据量大大减少，保证了后台应用软件处理数据更为有效的智能电表数据采集装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

智能电表数据采集装置，包括智能电表本体及手机远程控制电路模块、稳压模块，其特征在于还具有光控电路、计数电路、延时控制电路；所述手机远程控制电路模块、光控电路、计数电路、延时控制电路、稳压模块安装在元件盒内；所述稳压模块的正极电源输出端脚和手机远程控制电路模块、延时控制电路的第一正极电源输入端电性连接，延时控制电路的正极电源输出端和光控电路、计数电路的正极电源输入端电性连接；所述光控电路的信号输出端和计数电路的第一路信号输入端电性连接，计数电路、手机远程控制电路模块的控制信号输入及输出端分别电性串联在智能电表内电源模块的两个电源输出端和单片机模块、GPRS模块的两个电源输入端之间，延时控制电路的信号输出端和计数电路的第二路信号输入端电性连接；所述计数电路的正极电源输出端和延时控制电路的第二正极电源输入端电性连接，稳压模块的负极电源输出端和手机远程控制电路模块、光控电路、计数电路、延时控制电路负极电源输入端电性连接。

进一步地，所述光控电路包括光敏电阻、电阻、NPN三极管和继电器，其间经电路板布线连接，光敏电阻一端和继电器正极电源输入端连接，光敏电阻另一端和电阻一端连接，电阻另一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端连接。

进一步地，所述计数电路包括计数器以及继电器，其间经电路板布线连接，计数器的电源输出端和继电器电源输入两端分别连接。

进一步地，所述延时控制电路包括继电器、电阻、NPN三极管、电解电容，其间经电路板布线连接，第一只继电器正极及控制电源输入端连接，第一只电阻一端和第二只电阻一端、第二只继电器正极电源输入端连接，第一只电阻另一端和第一只电解电容正极、第三只电阻一端连接，第三只电阻另一端和第一只NPN三极管基极连接，第一只NPN三极管发射极和第二只NPN三极管基极连接，第一只及第二只NPN三极管集电极和第一只继电器负极电源输入端连接，第二只电阻另一端和第二只电解电容正极、第四只电阻一端连接，第四只电阻另一端和第三只NPN三极管基极连接，第三只NPN三极管发射极和第四只NPN三极管基极连接，第三只及第四只NPN三极管集电极和第二只继电器负极电源输入端连接，两只电解电容负极和第二只及第四只NPN三极管发射极连接。

进一步地，所述手机远程控制电路模块还配套有一只经电路板布线连接的继电器，手机远程控制电路模块的第一路控制电源输出接线端、负极电源输入端和继电器电源输入两端分别连接。

进一步地，所述稳压模块是交流转直流开关电源模块。

本实用新型有益效果是：本新型能根据管理部门预先设定的时间段，经过操作计数器的相应按键、设定智能电表向后台传递用电数据的间隔时间；在光控电路、计数电路作用下，能在每一天进行一次计数器的累加计数，达到设定的天数后，在计数电路、延时控制电路等共同作用下，能自动在一段时间内接通智能电表内的单片机模块、GPRS模块的电源，这样，智能电表在自身功能作用下，就能将一段时间段内用电数据经GPRS模块传递到远端后台。本新型远端管理人员还可在任何时间根据需要，通过手机控制在一段时间内接通智能电表内的单片机模块、GPRS模块的电源，将一段时间段内用电数据经GPRS模块传递到远端后台，应用更加方便灵活。本新型其他时间段单片机模块、GPRS模块处于失电状态(本新型所有部件待机流只有10mA左右)，由此节省了电能，并由于传递的数据量大大减少，保证了后台应用软件处理数据更为有效。基于以上，所以本新型具有好的应用前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型结构示意框图。

图2是本实用新型的结构示意图。

图3是本实用新型的电路图。

具体实施方式

图1、2中所示，智能电表数据采集装置，包括具有数据采集模块1、单片机模块2和GPRS模块3、电源模块11等必要部件的智能电表本体4，及手机远程控制电路模块5、稳压模块6，还具有光控电路7、计数电路8、延时控制电路9；所述手机远程控制电路模块5、光控电路7、计数电路8、延时控制电路9、稳压模块5安装在元件盒10内电路板上，元件盒10安装在智能电表4的壳体上端。

图3中所示，光控电路包括光敏电阻RL、电阻R、NPN三极管Q1和继电器J，其间经电路板布线连接，光敏电阻RL一端和继电器J正极电源输入端连接，光敏电阻RL另一端和电阻R一端连接，电阻R另一端和NPN三极管Q1基极连接，NPN三极管Q1集电极和继电器J负极电源输入端连接，光敏电阻RL的受光面位于元件盒10前中部开孔外，利于探测外部的光源(在元件盒10侧不应有照明光源)。计数电路包括品牌吉祥、型号JX008BA-C11的带报警输出的计数器成品A1以及继电器J1，其间经电路板布线连接，计数器成品A1具有一个四位数码显示管、两个设置按键、清零按键QL以及7个接线端，7个接线端1及2脚分别接输入12V电源、4及5脚分别接开关信号、3脚悬空、6及7脚分别接用电设备，通电后使用者分别通过操作两只设置按键可以设定计数器达到设定的计数后6及7脚输出正负两极电源，计数器A1具有记忆功能，设定后只要不进行下一次设置断电后其内部设定的数据也不会丢失，计数器成品A1的6及7脚和继电器J1电源输入两端分别连接。延时控制电路包括继电器J2、J3，电阻R1、R2、R3、R4，NPN三极管Q2、Q3、Q4、Q5，电解电容C1、C2，其间经电路板布线连接；第一只继电器J2正极及控制电源输入端连接，第一只电阻R1一端和第二只电阻R2一端、第二只继电器J3正极电源输入端连接，第一只电阻R1另一端和第一只电解电容C1正极、第三只电阻R3一端连接，第三只电阻R3另一端和第一只NPN三极管Q2基极连接，第一只NPN三极管Q2发射极和第二只NPN三极管Q3基极连接，第一只及第二只NPN三极管Q2及Q3集电极和第一只继电器J2负极电源输入端连接，第二只电阻R2另一端和第二只电解电容C2正极、第四只电阻R4一端连接，第四只电阻R4另一端和第三只NPN三极管Q4基极连接，第三只NPN三极管Q4发射极和第四只NPN三极管Q5基极连接，第三只及第四只NPN三极管Q4及Q5集电极和第二只继电器J3负极电源输入端连接，两只电解电容C1及C2负极和第二只及第四只NPN三极管Q3及Q5发射极连接。手机远程控制电路模块A2还配套有一只经电路板布线连接的继电器J4，手机远程控制电路模块A2是厂家品牌东浩森、型号CL4-GPRS的远程无线控制器成品，其具有两个电源输入端1及2脚，四路控制电源输出接线端，工作电压是直流12V，使用中，通过现有成熟的手机APP技术，使用者可在远端经手机APP通过无线移动网络分别发送出控制指令，手机远程控制电路模块A2接收到控制指令后，会分别控制四路控制电源输出端输出或不输出电源,手机远程控制电路模块A2的第一路控制电源输出接线端3脚、负极电源输入端2脚和继电器J4电源输入两端分别连接。稳压模块A是型号MP-U72S12的交流220V转12V直流开关电源模块成品，功率50W。

图3中所示，稳压模块A电源输入端1及2脚和交流220V电源(电表接线端)两极分别经导线连接，稳压模块A的正极电源输出端3脚和手机远程控制电路模块A2正极电源输入端1脚、延时控制电路第一正极电源输入端继电器J2控制电源输入端经导线连接，延时控制电路的正极电源输出端继电器J2常闭触点端和光控电路正极电源输入端光敏电阻RL一端、计数电路正极电源输入端计数器A1的1脚经导线连接；光控电路的信号输出端继电器J的控制触点端及常开触点端和计数电路A1的第一路信号输入端开关信号引脚4及5脚分别经导线分别连接，计数电路的控制信号输入及输出端继电器J1两个控制触点端及两个常开触点端、手机远程控制电路模块的控制信号输入及输出端继电器J4两个控制触点端及两个常开触点端分别经导线串联在智能电表内电源模块DY的两个电源输出端和单片机模块、GPRS模块(A3)的两个电源输入端之间，延时控制电路的信号输出端继电器J3控制触点端及常开触点端和计数电路的第二路信号输入端计数器A1的清零按键QL下两个触点分别经导线连接；计数电路的正极电源输出端计数器A1的6脚和延时控制电路的第二正极电源输入端电阻R1一端经导线连接，稳压模块A的负极电源输出端4脚和手机远程控制电路模块A2负极电源输入端2脚、光控电路负极电源输入端NPN三极管Q1发射极、计数电路负极电源输入端计数器A1的2脚、延时控制电路负极电源输入端NPN三极管Q3发射极经导线连接。

图1、2、3中所示，本新型工作时，220V交流电源进入稳压模块A的电源输入两端后，稳压模块A在其内部电路作用下其3及4脚会输出稳定的12V直流电源进入手机远程控制电路模块A2、延时控制电路第一电源输入端，于是，手机远程控制电路模块A2、延时控制电路第一电源输入端处于得电工作状态；同时12V电源正极经延时控制电路的继电器J2控制电源输入端及常闭触点端进入光控电路、计数电路正极电源输入端，于是，光控电路、计数电路处于得电工作状态。光控电路、计数电路中：光控电路得电工作后，每天晚上时由于光照强度极低，光敏电阻RL的电阻值很大在10M左右，这样NPN三极管Q1基极电压低于0.7V处于截止状态，那么继电器J不会得电吸合，计数器A1也不会累加天数；每天白天、天刚亮时，由于光照度变大，光敏电阻RL的电阻值变得较小在100K左右，这样12V电源经光敏电阻RL及电阻R降压限流后、高于NPN三极管Q1基极0.7V起始电压，于是，NPN三极管Q1导通其集电极输出低电平进入继电器J负极电源输入端，进而，继电器J得电吸合其控制触点端和常开触点端闭合；由于，继电器J的控制触点端及常开触点端和计数电路A1的开关信号引脚4及5脚分别连接，所以每天天刚亮时，计数器会进行一次累加天数计数；在计数器A1内部电路以及管理人员经计数器A1两只设置按键、设定的计数器达到设定的计数后(比如30天)，计数器A1的6及7脚会输出正负两极电源分别进入继电器J1正负两极电源输入端，以及延时控制电路第二电源输入端，于是，延时控制电路第二电源输入端处于得电工作状态；继电器J1得电后吸合其两个控制触点端和两个常开触点端分别闭合，由于，继电器J1两个控制触点端及两个常开触点端分别经导线串联在智能电表内电源模块DY的两个电源输出端和单片机模块、GPRS模块(A3)的两个电源输入端之间，所以此刻单片机模块、GPRS模块(A3)会得电工作，在智能电表本体内部电路作用下，智能电表本体内的数据采集模块会将采集的智能电表用电数据输入至单片机模块，单片机模块将输入的智能电表用电数据转换为数字信号，然后经GPRS模块通过无线移动网络将数据远传，和GPRS模块建立连接的远端管理部门PC机等接收到无线数据信号后，通过其内部的应用软件显示就能直观了解到智能电表的用电数据(应用软件能将实时的数据经其配套的储存模块储存，方便管理人员对数据的后续调阅)。

图1、2、3中所示，延时控制电路得电工作后，计数器A1的6脚输出的12V电源还会经电阻R2降压限流为电解电容C2充电，刚开始的60秒钟时间内，电解电容C2的电没有充满时，12V电源正极经电阻R2、R4降压限流后进入由NPN三极管Q4及Q5组成的达林顿管基极电压低于0.7V，于是，达林顿管处于截止状态，那么后继电器J3也就不会得电吸合；60秒钟后，电解电容C2的电充满时，12V电源正极经电阻R2、R4降压限流后进入由NPN三极管Q4及Q5组成的达林顿管基极电压高于0.7V，于是，达林顿管处于导通状态，其集电极输出低电平进入继电器J3负极电源输入端，进而，继电器J3得电吸合其控制触点端和常开触点端闭合；由于，计数器A1的清零按键QL的两个接线端和继电器J3控制触点端、常开闭触点端分别连接(相当于人为按下清零按键QL)，所以，此刻计数器A1在其内部电路作用下，计数器A1的累加计数天数会被清零，进入下一个30天累加天数计数，下一次30天计数到后，计数器A1的6及7脚会再次输出电源，进而，单片机模块再次将输入的智能电表用电数据转换为数字信号，然后经GPRS模块通过无线移动网络将数据远传，满足了实际需要。延时控制电路得电工作，12V电源为电解电容C2充电的同时，12V电源还会经电阻R1降压限流为电解电容C1充电，刚开始的70秒钟时间内，电解电容C1的电没有充满时，12V电源正极经电阻R1、R3降压限流后进入由NPN三极管Q2及Q3组成的达林顿管基极电压低于0.7V，于是，达林顿管处于截止状态，那么，后续继电器J2也就不会得电吸合；70秒钟后，电解电容C1的电充满时，12V电源正极经电阻R1、R3降压限流后进入由NPN三极管Q2及Q3组成的达林顿管基极电压高于0.7V，于是，达林顿管处于导通状态，其集电极输出低电平进入继电器J2负极电源输入端，进而，继电器J2得电吸合其控制触点端和常闭触点端开路；由于，光控电路及后续延时控制电路第二电源输入端、计时电路正极电源输入端和继电器J2常闭触点端相连，所以此刻，光控电路及后续延时控制电路第二电源输入端、计时电路会全部失电不再工作(继电器J1失电其两个控制触点端和两个常开触点端分别开路)，单片机模块、GPRS模块(A3)由于失电，也不再传输智能电表的一段时间内总用电数据，完成一次累加天数的用电数据传递全部工序；继电器J2失电后，由于电解电容C1上充的电压，NPN三极管Q2及Q3会继续导通一段时间，间隔5秒钟左右后，电解电容C1上充的电压不足以维持NPN三极管Q2及Q3继续导通时，NPN三极管Q2及Q3截止，那么继电器J2再次失电不再吸合其控制电源输入端和常闭触点端再次闭合，这样12V电源正极又会再次经经继电器J2控制电源输入端及常闭触点端为光控电路及后续延时控制电路第二电源输入端、计时电路电源输入端供电，相当于全部电路回到初始状态，为下次计时电路累加30天计数到后，单片机模块再次将输入的智能电表用电数据转换为数字信号，然后经GPRS模块通过无线移动网络将数据远传做好准备。

图1、2、3中所示，手机远程控制电路模块A2得电工作后，远端管理人员根据需要，如果需要查询智能电表本体的用电数据时，通过现有成熟的手机APP技术，可在远端任何地方经手机APP通过无线移动网络分别发送出控制指令，当管理人员经手机操作界面发送出第一路无线闭合控制指令，手机远程控制电路模块A2接收到闭合控制指令后，第一路控制电源输出端3脚会输出电源进入继电器J4正极电源输入端，于是，继电器J4得电吸合其两个控制电源输入端和两个常开触点端开闭合，由于，继电器J4两个控制触点端及两个常开触点端分别经导线串联在智能电表内电源模块DY的两个电源输出端和单片机模块、GPRS模块(A3)的两个电源输入端之间，所以此刻单片机模块、GPRS模块(A3)会得电工作，在智能电表本体内部电路作用下，智能电表本体内的数据采集模块将采集的智能电表用电数据输入至单片机模块，单片机模块将输入的智能电表用电数据转换为数字信号，然后经GPRS模块通过无线移动网络将数据远传，和GPRS模块建立连接的远端管理部门PC机等接收到无线数据信号后，通过其内部的应用软件显示就能直观了解到智能电表的用电数据。当需要关闭智能电表本体数据传递时，管理人员经手机操作界面发送出第一路无线开路指令，手机远程控制电路模块A2接收到开路控制指令后，第一路控制电源输出端3脚会停止输出电源进入继电器J4正极电源输入端，于是，继电器J4失电不再吸合其两个控制电源输入端和两个常开触点端开路，这样，智能电表本体内的单片机模块、GPRS模块(A3)就会失电不再工作，达到远端控制停止智能表表本体传递数据的目的，应用更加方便灵活。本新型其他时间段GPRS模块处于失电状态(本新型所有部件待机流只有10mA左右)，由此节省了电能，并由于传递的数据量大大减少(若干智能电表上传数据时间不一致，更不会导致数据量过大，保证了后台应用软件处理数据更为有效。本新型生产厂家可直接安装在智能电表本体内，扩展其功能，也可以技术人员安装在智能电表本体外使用。继电器J、J1、J2、J3、J4是DC12V继电器；光敏电阻RL型号是MD45；电阻R、R3、R4、R1、R2阻值分别是100Ω、470K、470K、1.16M(可用可调电阻代替)、1.35M(可用可调电阻代替)；电解电容C1、C2规格是47μF/25V；NPN三极管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5型号是9013。

以上显示和描述了本新型的主要特征及本新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.智能电表数据采集装置，包括智能电表本体及手机远程控制电路模块、稳压模块，其特征在于还具有光控电路、计数电路、延时控制电路；所述手机远程控制电路模块、光控电路、计数电路、延时控制电路、稳压模块安装在元件盒内；所述稳压模块的正极电源输出端脚和手机远程控制电路模块、延时控制电路的第一正极电源输入端电性连接，延时控制电路的正极电源输出端和光控电路、计数电路的正极电源输入端电性连接；所述光控电路的信号输出端和计数电路的第一路信号输入端电性连接，计数电路、手机远程控制电路模块的控制信号输入及输出端分别电性串联在智能电表内电源模块的两个电源输出端和单片机模块、GPRS模块的两个电源输入端之间，延时控制电路的信号输出端和计数电路的第二路信号输入端电性连接；所述计数电路的正极电源输出端和延时控制电路的第二正极电源输入端电性连接，稳压模块的负极电源输出端和手机远程控制电路模块、光控电路、计数电路、延时控制电路负极电源输入端电性连接。

2.根据权利要求1所述的智能电表数据采集装置，其特征在于，光控电路包括光敏电阻、电阻、NPN三极管和继电器，其间经电路板布线连接，光敏电阻一端和继电器正极电源输入端连接，光敏电阻另一端和电阻一端连接，电阻另一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端连接。

3.根据权利要求1所述的智能电表数据采集装置，其特征在于，计数电路包括计数器以及继电器，其间经电路板布线连接，计数器的电源输出端和继电器电源输入两端分别连接。

4.根据权利要求1所述的智能电表数据采集装置，其特征在于，延时控制电路包括继电器、电阻、NPN三极管、电解电容，其间经电路板布线连接，第一只继电器正极及控制电源输入端连接，第一只电阻一端和第二只电阻一端、第二只继电器正极电源输入端连接，第一只电阻另一端和第一只电解电容正极、第三只电阻一端连接，第三只电阻另一端和第一只NPN三极管基极连接，第一只NPN三极管发射极和第二只NPN三极管基极连接，第一只及第二只NPN三极管集电极和第一只继电器负极电源输入端连接，第二只电阻另一端和第二只电解电容正极、第四只电阻一端连接，第四只电阻另一端和第三只NPN三极管基极连接，第三只NPN三极管发射极和第四只NPN三极管基极连接，第三只及第四只NPN三极管集电极和第二只继电器负极电源输入端连接，两只电解电容负极和第二只及第四只NPN三极管发射极连接。

5.根据权利要求1所述的智能电表数据采集装置，其特征在于，手机远程控制电路模块还配套有一只经电路板布线连接的继电器，手机远程控制电路模块的第一路控制电源输出接线端、负极电源输入端和继电器电源输入两端分别连接。

6.根据权利要求1所述的智能电表数据采集装置，其特征在于，稳压模块是交流转直流开关电源模块。

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