CN216082874U - 智能表箱终端及采用其的智能表箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能表箱终端及采用其的智能表箱，所述智能表箱终端通过将电表的管理功能集成在其处理芯片上，并且电表与智能表箱终端之间采用近距离通信方式，不再通过HPLC网络进行通信，电表不再配置管理芯片和HPLC通信模组，大幅度降低了电表的制造成本。另外，通过在智能表箱上设置人机交互模组，便于用户随时查询多种用电信息，操作遍历，功能更加多样化，还可以省去电表上的电卡插口，进一步降低电表的制造成本。

Description

智能表箱终端及采用其的智能表箱

技术领域

本实用新型涉及电力用采技术领域，特别地，涉及一种智能表箱终端，另外，还涉及一种采用上述智能表箱终端的智能表箱。

背景技术

智能电表是智能电网数据采集的基本设备之一，承担着采集原始电能数据并计量、传输的任务，是实现数字化电网的前提和基础。智能电表除了具备传统电能表基本的电能计量功能以外，它还具有数据处理、实时监测、环境感知、信息交换等多种智能化的功能。因此，智能电表内主要包含两个芯片，并将电表各功能分成计量芯和管理芯两个部分独立工作。计量芯实现法定计量功能，同时拥有冻结数据存储功能、部分事件记录功能等，而管理芯实现显示、负荷控制和对外通信等其他功能。由于计量部分和管理部分要实现的功能不同，每一块智能电表的计量部分和管理部分都各自需要一颗主控芯片并各自独立自成***，两颗主控完成的功能和关键核心也会不同。而为保护电表的物理安全，多个电表会部署于一个表箱中，并在表箱内部署一个表箱终端，实现表箱管理、线损分析、违规电器检测和电表误差诊断等表箱的智能化管理功能。因此，在一个表箱内，用于实现管理功能的芯片包括表箱终端的处理芯片和每个电表的管理芯等多个芯片，而这些芯片实现的功能类似，并且存在处理能力冗余，造成了资源浪费。而且，电表中的管理芯的成本较大，从而导致智能电表的制造成本居高不下。

实用新型内容

本实用新型提供了一种智能表箱终端及采用其的智能表箱，以解决现有的智能电表所存在的制造成本高的技术问题。

根据本实用新型的一个方面，提供一种智能表箱终端，包括处理芯片、人机交互模组、上行通信模组、本地通信模组和电源模组，所述人机交互模组、上行通信模组、本地通信模组和电源模组均与所述处理芯片连接，所述人机交互模组、上行通信模组、本地通信模组和电源模组均设置为固定模组，表箱内的每个电表仅配置有计量芯片和本地通信模组，所述电源模组作为供电电源，所述处理芯片通过本地通信模组与表箱内的各个电表进行近距离通信以采集各个电表的用采数据并执行电表的管理功能，所述处理芯片还通过上行通信模组与集中器通信连接，所述人机交互模组包括显示屏、操作盘和智能电卡插口，所述智能电卡插口用于***电卡，所述显示屏用于进行信息显示，所述操作盘上设置有多个按键并用于进行功能操作，所述处理芯片还用于读取***电卡的相关信息并根据所述操作平台的功能操作控制所述显示屏显示对应的用电信息。

进一步地，还包括与所述处理芯片连接并用于起到定位功能的定位模组，所述定位模组采用北斗卫星定位模组或GPS卫星定位模组。

进一步地，还包括用于进行负荷识别的负荷识别模组，所述负荷识别模组设置为可插拔模组，通过异步收发传输器和串行外设接口与所述处理芯片连接，所述负荷识别模组采用非介入式负荷辨识模组。

进一步地，还包括状态检测模组，所述状态检测模组设置为可插拔模组，通过异步收发传输器和串行外设接口与所述处理芯片连接，所述状态检测模组配备有4个遥信接口，表箱上设置有用于检测表箱门状态的红外传感器，表箱内部设置有用于检测环境的温度情况和湿度情况的温湿度传感器、用于检测表箱内是否出现异常气体的气敏传感器和用于检测表箱内是否出现光异常情况的光传感器，所述红外传感器、温湿度传感器、气敏传感器和光传感器分别与4个遥信接口对应连接，所述处理芯片还用于在所述红外传感器检测到表箱门被打开时，或者温湿度传感器、气敏传感器和光传感器中任一者的传感数值超过阈值时，通过所述上行通信模组上报相应的状态异常信息。

进一步地，所述红外传感器采用TIM561-2050101型西克传感器，所述温湿度传感器采用AM2301型温湿度复合传感器，所述气敏传感器采用定电位电解式气体传感器，所述光传感器采用LKEAP型电弧光传感器。

进一步地，还包括用于进行故障检测的故障检测模组，所述故障检测模组设置为可插拔模组，通过异步收发传输器和串行外设接口与所述处理芯片连接，所述故障检测模组采用电能质量模组，所述处理芯片还用于在所述故障检测模组检测到故障发生时通过所述上行通信模组上报相应的状态异常信息。

进一步地，所述上行通信模组包括HPLC通信模组和微功率无线通信模组，所述HPLC通信模组采用TXHX13-SCBM1型HPLC模块，所述微功率无线通信模组采用NRF24L01型无线通信模块。

进一步地，所述本地通信模组包括蓝牙通信模组、红外通信模组和NFC通信模组中的至少一种。

进一步地，所述电源模组采用LIPO电池。

另外，本实用新型还提供一种智能表箱，采用如上所述的智能表箱终端。

本实用新型具有以下效果：

本实用新型的智能表箱终端，通过将电表的管理功能集成在表箱终端的处理芯片上，并且电表与表箱终端之间采用近距离通信方式，不再通过HPLC网络进行通信，电表不再配置管理芯片和HPLC通信模组，大幅度降低了电表的制造成本。另外，通过在智能表箱上设置人机交互模组，便于用户随时查询多种用电信息，操作遍历，功能更加多样化，还可以省去电表上的电卡插口，进一步降低电表的制造成本。

另外，本实用新型的智能表箱同样具有上述优点。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的智能表箱终端分别与电表和集中器进行通信连接的示意图。

图2是本实用新型优选实施例的智能表箱终端的模块连接结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1和图2所示，本实用新型的优选实施例提供一种智能表箱终端，包括处理芯片、人机交互模组、上行通信模组、本地通信模组和电源模组，所述人机交互模组、上行通信模组、本地通信模组和电源模组均与所述处理芯片连接。其中，所述人机交互模组、上行通信模组、本地通信模组和电源模组均设置为固定模组，固定模组平时无法更换，在发生故障时可以更换。所述电源模组作为供电电源，例如锂离子电池、锂聚合物电池，优选采用采用LIPO电池，安全性好。表箱内的每个电表仅配置有计量芯片和本地通信模组，所述处理芯片通过本地通信模组与表箱内的各个电表进行近距离通信以采集各个电表的用采数据并执行电表的管理功能，通过将电表的管理功能集成在表箱终端的处理芯片上，并且电表与表箱终端之间采用近距离通信方式，不再通过HPLC网络进行通信，电表不再配置管理芯片和HPLC通信模组，本地通信模组的成本要远低于HPLC通信模组的成本，大幅度降低了电表的制造成本。所述处理芯片还通过上行通信模组与集中器通信连接。所述人机交互模组包括显示屏、操作盘和智能电卡插口，所述处理芯片与人机交互模块具体通过SPI接口和I/O接口进行通信，SPI接口用以与显示屏进行数据通信，I/O接口用以接收操作盘的操作信号。所述智能电卡插口用于***电卡，所述显示屏用于进行信息显示，所述操作盘上设置有多个按键并用于进行功能操作，所述处理芯片还用于读取***电卡的相关信息并根据所述操作平台的功能操作控制所述显示屏显示对应的用电信息。例如，操作盘上设置有上下左右四个方向键、确认按键、后退按键六个按键，用户在智能电卡插口***电卡，处理芯片读取电卡ID后，可以通过操作盘和显示屏查询电表基础信息、剩余电量、历史电费、每日用电明细等用电信息。其中，所用显示屏可为RFD-HA10099APS6型LCD显示屏。通过在智能表箱上设置人机交互模组，便于用户随时查询多种用电信息，操作遍历，功能更加多样化，还可以省去电表上的电卡插口，进一步降低电表的制造成本。

可以理解，本实施例的智能表箱终端，通过将电表的管理功能集成在表箱终端的处理芯片上，并且电表与表箱终端之间采用近距离通信方式，不再通过HPLC网络进行通信，电表不再配置管理芯片和HPLC通信模组，大幅度降低了电表的制造成本。另外，通过在智能表箱上设置人机交互模组，便于用户随时查询多种用电信息，操作遍历，功能更加多样化，还可以省去电表上的电卡插口，进一步降低电表的制造成本。

可以理解，所述处理芯片作为核心管理单元，其自带操作***，拥有事件记录、数据冻结、需量测量等功能。处理芯片内含存储器接口、ESAM接口，存储器接口为SPI接口，可接入EEPROM等存储器，用以存储电能数据、事件计量等，ESAM接口为SPI接口，可接入嵌入式安全控制模块。处理芯片通过本地通信模组与表箱内各用户电表的计量芯通信，采集实时电压、电流、功率等电能数据，并且可以与表箱内各智能电表之间进行时钟同步，并通过上行通信模块与集中器通信，进行电能数据上报、事件信息上报等。其中，所述本地通信模组包括蓝牙通信模组、红外通信模组和NFC通信模组中的至少一种，例如，蓝牙通信模组可为BLE 5.0低功耗蓝牙模组，红外通信模组可为W0038HL-26-30红外线接收模块。所述上行通信模组包括HPLC通信模组和微功率无线通信模组，所述HPLC通信模组采用TXHX13-SCBM1型HPLC模块，所述微功率无线通信模组采用NRF24L01型无线通信模块。

可以理解，所述智能表箱终端还包括与所述处理芯片连接并用于起到定位功能的定位模组，所述定位模组采用北斗卫星定位模组或GPS卫星定位模组。其中，所述定位模组也为固定模组，可以通过定位模组获得智能表箱终端所在位置信息，便于工作人员可以快速、准确地到达表箱终端所在现场。

可以理解，所述智能表箱终端还包括用于进行负荷识别的负荷识别模组，所述负荷识别模组设置为可插拔模组，通过异步收发传输器UART和串行外设接口SPI与所述处理芯片连接，SPI接口用以传输各模组需要的电能数据，UART接口用以返回事件信息，并获取相互基本信息如时间信息、计量配置信息等。其中，所述负荷识别模组采用市售的符合国家标准的非介入式负荷辨识模组。所述负荷识别模组可以实现波形提取功能、特征分析功能和明细计算功能，例如，负荷识别模组可以从处理芯片处接收并储存各用户的电流、电压波形数据，并利用波形数据计算特征量，生成各用户使用电器的种类、启停时间，将结果返回处理芯片，用以管理人员查看，若检测到如电瓶车充电等危险用电、违规用电行为，则立刻进行事件上报。还可以计算各电器电能消耗，生成各用户电费明细单，包括每日各电器耗电总量，使用户可以自行计划用电，实现节能省电。其中，具体的功能实现过程为现有技术，故在此不再赘述。

可以理解，所述智能表箱终端还包括状态检测模组，所述状态检测模组设置为可插拔模组，通过异步收发传输器UART和串行外设接口SPI与所述处理芯片连接，SPI接口用以传输各模组需要的电能数据，UART接口用以返回事件信息，并获取相互基本信息如时间信息、计量配置信息等。所述状态检测模组配备有4个遥信接口，表箱上设置有用于检测表箱门状态的红外传感器，表箱内部设置有用于检测环境的温度情况和湿度情况的温湿度传感器、用于检测表箱内是否出现异常气体的气敏传感器和用于检测表箱内是否出现光异常情况的光传感器，所述红外传感器、温湿度传感器、气敏传感器和光传感器分别与4个遥信接口对应连接，所述处理芯片还用于在所述红外传感器检测到表箱门被打开时，或者温湿度传感器、气敏传感器和光传感器中任一者的传感数值超过阈值时，通过所述上行通信模组上报相应的状态异常信息。通过红外传感器检测表箱门状态，如发生表箱门开启等状态变化，则向处理芯片上报状态信息，确认是否为工作人员操作，从而及时确定异常现象。另外，所述状态检测模组还可以从处理芯片处接收各用户电流、电压等数据，判断各户开关状态。其中，温湿度传感器检测表箱内的自然温度与湿度情况，气敏传感器检测表箱内是否出现如一氧化碳、氯化氢、二氧化硫等电线异常时产生的气体，光传感器检测表箱内是否出现光异常情况。所述红外传感器采用TIM561-2050101型西克传感器，所述温湿度传感器采用AM2301型温湿度复合传感器，所述气敏传感器采用定电位电解式气体传感器，所述光传感器采用LKEAP型电弧光传感器。

可以理解，所述智能表箱终端还包括用于进行故障检测的故障检测模组，所述故障检测模组设置为可插拔模组，通过异步收发传输器UART和串行外设接口SPI与所述处理芯片连接，SPI接口用以传输各模组需要的电能数据，UART接口用以返回事件信息，并获取相互基本信息如时间信息、计量配置信息等。所述故障检测模组采用市售的符合国家标准的电能质量模组，所述处理芯片还用于在所述故障检测模组检测到故障发生时通过所述上行通信模组上报相应的状态异常信息。例如，所述故障检测模块从处理芯片处接收表箱内各电表用户的电流、电压数据，并使用实时数据进行计算，判断各电表用户的家庭线路中是否存在漏电流、漏电压、过电流、故障电弧等异常现象，若发生异常现象则向处理芯片上报状态异常信号。可以理解，具体的故障检测过程属于现有技术，故在此不再赘述。

另外，本实用新型的另一实施例还提供一种智能表箱，所述智能表箱内设置有一个表箱终端和多个电表，每个电表仅配置有计量芯片和本地通信模组，表箱终端则采用如上所述的智能表箱终端。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能表箱终端，其特征在于，包括处理芯片、人机交互模组、上行通信模组、本地通信模组和电源模组，所述人机交互模组、上行通信模组、本地通信模组和电源模组均与所述处理芯片连接，所述人机交互模组、上行通信模组、本地通信模组和电源模组均设置为固定模组，表箱内的每个电表仅配置有计量芯片和本地通信模组，所述电源模组作为供电电源，所述处理芯片通过本地通信模组与表箱内的各个电表进行近距离通信以采集各个电表的用采数据并执行电表的管理功能，所述处理芯片还通过上行通信模组与集中器通信连接，所述人机交互模组包括显示屏、操作盘和智能电卡插口，所述智能电卡插口用于***电卡，所述显示屏用于进行信息显示，所述操作盘上设置有多个按键并用于进行功能操作，所述处理芯片还用于读取***电卡的相关信息并根据所述操作平台的功能操作控制所述显示屏显示对应的用电信息。

2.如权利要求1所述的智能表箱终端，其特征在于，还包括与所述处理芯片连接并用于起到定位功能的定位模组，所述定位模组采用北斗卫星定位模组或GPS卫星定位模组。

3.如权利要求1所述的智能表箱终端，其特征在于，还包括用于进行负荷识别的负荷识别模组，所述负荷识别模组设置为可插拔模组，通过异步收发传输器和串行外设接口与所述处理芯片连接，所述负荷识别模组采用非介入式负荷辨识模组。

4.如权利要求1所述的智能表箱终端，其特征在于，还包括状态检测模组，所述状态检测模组设置为可插拔模组，通过异步收发传输器和串行外设接口与所述处理芯片连接，所述状态检测模组配备有4个遥信接口，表箱上设置有用于检测表箱门状态的红外传感器，表箱内部设置有用于检测环境的温度情况和湿度情况的温湿度传感器、用于检测表箱内是否出现异常气体的气敏传感器和用于检测表箱内是否出现光异常情况的光传感器，所述红外传感器、温湿度传感器、气敏传感器和光传感器分别与4个遥信接口对应连接，所述处理芯片还用于在所述红外传感器检测到表箱门被打开时，或者温湿度传感器、气敏传感器和光传感器中任一者的传感数值超过阈值时，通过所述上行通信模组上报相应的状态异常信息。

5.如权利要求4所述的智能表箱终端，其特征在于，所述红外传感器采用TIM561-2050101型西克传感器，所述温湿度传感器采用AM2301型温湿度复合传感器，所述气敏传感器采用定电位电解式气体传感器，所述光传感器采用LKEAP型电弧光传感器。

6.如权利要求1所述的智能表箱终端，其特征在于，还包括用于进行故障检测的故障检测模组，所述故障检测模组设置为可插拔模组，通过异步收发传输器和串行外设接口与所述处理芯片连接，所述故障检测模组采用电能质量模组，所述处理芯片还用于在所述故障检测模组检测到故障发生时通过所述上行通信模组上报相应的状态异常信息。

7.如权利要求1所述的智能表箱终端，其特征在于，所述上行通信模组包括HPLC通信模组和微功率无线通信模组，所述HPLC通信模组采用TXHX13-SCBM1型HPLC模块，所述微功率无线通信模组采用NRF24L01型无线通信模块。

8.如权利要求1所述的智能表箱终端，其特征在于，所述本地通信模组包括蓝牙通信模组、红外通信模组和NFC通信模组中的至少一种。

9.如权利要求1所述的智能表箱终端，其特征在于，所述电源模组采用LIPO电池。

10.一种智能表箱，其特征在于，采用如权利要求1～9任一项所述的智能表箱终端。

Images