[发明专利]一种基于无线多跳网络的预付费用电控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是控制管理系统，具体的是基于无线多跳网络技术在电力系统中使用的一种数字化、智能化和网络化用电预收费用的控制和管理系统。

背景技术

目前，农村用电和供电经营部门计量采用的电能表主要有三类：一类是传统的转盘式机械电能表，是目前使用最普遍的一种，弊端是精度不高且难以实现数字化功能，是面临淘汰的一种电能表。第二类是电子式电能表，是目前使用较先进的一种电能表，其特点是采用了专用集成电路，提高了计量精度和可靠性，但由于没有CPU，无法实现显示和预收费等其他功能。第三类是预收费电子电能表，是目前最先进和功能最强的一类，具有计量精度高、预收费和数字显示功能。主要有IC卡式的和红外通讯式的。但IC卡式的预收费电子电能表存在一些弊病：首先是必须接触式通讯，其次是电表不能完全封闭和IC容易损坏，更主要的是不适合北方冬季的严寒天气。

从抄表角度而言，虽然是多年研究的问题，但是主要集中在485总线或者是电力线载波技术，这类产品对于居住相对集中的用户十分有效，所以在我国的城镇地区有着较好的应用，但是对于农电这样一个庞大的市场却没有根本解决办法。形成这种局面的客观原因主要有两个方面，一方面农村供电用户居住分散；另外一个方面是农村供电用户经济承受能力有限，就这两个方面大大地限制了农电用电管理现代化的进程。对于有线抄表产品譬如485总线类，由于居住距离分散所以安装布线十分复杂而且成本很高，适用于小区集中安装。对于电力线载波产品由于成本较高而且由于我国农电电网电量品质问题还有变压器带来的带宽问题都制约了这类产品的发展。最近还兴起了直接用短信抄表的产品，但是对于一个普通农电用户增加200元以上成本显然推广起来不现实。

随着科学技术的快速发展，用电经营和管理的发展趋势必然是向数字化、智能化和网络化方向发展，传统的电能表和用电管理方式必将遭到摒弃。

发明内容

本发明的目的是针对目前农村用电和供电经营部门对电费收取存在诸多不适的问题，而提供极为适用于农村，可实现多费率预付费控制和远程集抄管理的一种基于无线多跳网络的预付费用电控制系统。

解决上述问题所采取的技术方案是：

一种基于无线多跳网络的预付费用电控制系统，包括遥控器、多个无线预付费的电子电能表、售电机、无线多跳集中器、上位机；所述遥控器通过红外线与电子电能表或售电机相传导；售电机的箱体上的接口通过数据线与上位机的通讯接口相连接，上位机的第一串行接口连接GPRS模块，此GPRS模块与无线多跳集中器相传导，无线多跳集中器通过无线多跳网络分别与带有NRF905无线通讯模块的多个无线预付费的电子电能表相传导；

上述遥控器包括装在壳体内的电路控制板；如图3所示，电路控制板上装设有红外线发送接收芯片和8958A处理器芯片；红外线发送接收芯片的对应输出端与红色LED发光二极管的两端相连接，8958A处理器芯片的输入端与遥控器上的数字功能按键相连接。

上述无线预付费的电子电能表如图2所示，包括装在外壳内的无线通讯模块、电能采集模块、红外线发送接收芯片、8958A处理器芯片和继电器；电能表的红外发送接收芯片的输出端通过导线与所述电能表的8958A处理器芯片对应的输入端相连接，电能采集模块的输入端分别与用户的电流、电压回路相连接，电能采集模块的输出端与8958A处理器芯片的对应输入端相连接，8958A处理器芯片的相应的输入端通过SPI接口与无线通讯模块的输出端相连接，8958A处理器芯片的输出端与继电器线圈两端相连接；

上述售电机如图5所示，包括装在箱体里的红外光电耦合器、MAX232接口、红外线发送接收芯片和8958A处理器芯片；所述红外线发送接收芯片的输入端与红外光电耦合器的输出端相连接，8958A处理器芯片的输出端通过MAX232接口与上位机的第二串行接口相连接进行通讯；

上述无线多跳集中器包括第二GPRS模块、C8051F020处理器芯片和无线通讯模块；所述第二GPRS模块的通讯端与C8051F020处理器芯片对应的通讯端相连接，C8051F020处理器芯片的SPI口与无线通讯模块的通讯端相连接。

本发明的工作原理及操作程序：

无线多跳网络是从目前的学术前沿无线网络传感器技术引用过来，通过增加无线通讯模块来实施的。本发明的无线多跳网络系统结构示意图如图1所示，是由基于红外线通讯技术的售电机、遥控器、用电中心管理的上位机、GPRS模块、无线多跳集中器、无线通讯模块和无线预付费的电子电能表构成。