[发明专利]一种基于LoRa通信技术的单相预付费电能表

权利要求书

1.一种基于LoRa通信技术的单相预付费电能表，其特征在于：包括微处理器、电能计量模块、继电器控制模块、电源模块、通用模块、预付费模块和LoRa通信模块；

所述电能计量模块包括电流取样、电压取样和电能计量芯片，电能计量芯片采用单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C，电能计量芯片将采集到的电压和电流信号通过增益放大器进行放大，接着通过模数转换器将模拟信号转换成数字信号，经过滤波后，电流与电压数据相乘得出有功功率，最后以高脉冲的形式并经过处理后发送至微处理器；

所述继电器控制模块包括继电器和继电器控制，用于控制电路的通断，当微处理器接收到售电管理系统传来的用户欠费信号时，发出断开继电器命令，继电器控制接收命令后控制继电器执行命令，切段用户电源供应；

所述电源模块包括电力线供电和锂电池供电，正常情况下通过电力线对电能表进行供电，当线路发生故障停电时，则由锂电池对电能表进行供电，保证电能表通信正常；

所述通用模块包括液晶显示单元、时钟单元、存储单元、指示单元和脉冲输出单元，其中：

所述液晶显示单元用于显示各费率累计电能量示值和总累计电能量示值、最大需量、有功电能方向、日期、时间、当月和上月月度累计用电量、继电器信息、预付费信息以及表地址；

所述时钟单元在电能表中主要提供时间基准，采用具有温度补偿功能的内置硬件时钟电路，具有日历、计时、闰年自动转换功能；

所述存储单元采用EEPROM，保存电量、区号和编号数据和状态，停电后不丢失；

所述指示单元使用高亮、长寿命LED作为指示灯；其中脉冲指示灯为红色，平时灭，计量有功电能时闪烁；报警指示灯也为红色，正常时灭，报警时常亮；跳闸指示灯为黄色，负荷开关分段时亮，平时灭；

所述脉冲输出单元对需要输出的有功脉冲进行输出的管理。

2.根据权利要求1所述的一种基于LoRa通信技术的单相预付费电能表，其特征在于：所述微处理器采用FM3308电能表专用芯片，微处理器是电能表的核心，通过计算和处理事件的功能将其他模块连接起来形成一个统一的整体，完成电能表的电能计量、数据显示、继电控制、预付费控制以及无线通信的功能。

3.根据权利要求1所述的一种基于LoRa通信技术的单相预付费电能表，其特征在于：所述预付费模块通过在电能表内插入IC卡实现电能表的预付费功能，功能包括：

1)数据预置功能：售电管理系统通过用户IC卡对预购电量、剩余报警电量门限、最大囤积电量、负荷门限以及协议透支电量参数进行设置；

2)智能控制功能：电能表采用脉冲采样方式自动计量用户电量，当用户购电量用完或协议透支电量用尽时，电能表输出跳闸控制信号，切断用户用电；

3)预报警功能：当用户电能表中显示的剩余电量小于报警电量时，给予用户报警提示，以便用户尽快购电；

4)负荷控制功能：当用电负荷连续超过电能表设定的控制值时，电能表的负荷开关自动断开，保护用电线路、设备不受损坏，当用电负荷减少在控制范围内时，电能表自动合闸，方便用户使用；

5)安全保护功能：在IC卡和电能表内都有密钥安全认证，保证用电安全；

6)电量冻结功能：售电管理系统可以对电能表下发电量冻结指令，并将冻结电量数据抄回进行线损统计和电费核算。

4.根据权利要求1所述的一种基于LoRa通信技术的单相预付费电能表，其特征在于：所述LoRa通信模块用于将电能表中的数据发送给售电管理系统，同时接受售电管理系统发送的控制信号实现对电能表的远程控制，LoRa通信模块包括主控模块、射频模块、通信接口以及电源管理模块，其中：

所述主控模块将射频模块、通信接口以及电源管理模块连接起来形成一个统一的整体，对整个LoRa通信模块起控制和管理作用，包括主控芯片、时钟电路、复位电路、滤波电路、调试接口和射频接口；

所述射频模块包括射频芯片、时钟电路、电源滤波电路、射频前端、阻抗匹配和微带传输线，其中射频芯片采用具有LoRa技术的SX1276芯片；

所述通信接口包括UART和GPIO接口，用于采集电能表相关数据；

所述电源管理模块为LoRa通信模块的正常运行提供电能，用于电能表进行通信测试。