基于FRAM的电能表高精度扣费方法及组件技术

本发明专利技术涉及基于FRAM的电能表高精度扣费方法及组件，其包括以下步骤；S1，执行程序，判断是否上电，若不是则进行休眠，否则，上电；S2，执行电能计量任务；S3，执行钱包文件ESAM卡扣费任务；S4，执行数据保存任务。执行数据保存任务。执行数据保存任务。

【技术实现步骤摘要】
基于FRAM的电能表高精度扣费方法及组件


[0001]本专利技术涉及基于FRAM的电能表高精度扣费方法及组件，属于电能表扣费方法
，具体涉及是一种电能表扣费方法，能够解决国南网电能表对内部ESAM卡钱包文件不能成功扣费，重复扣费的问题。

技术介绍

[0002]现今国内电能表在本地扣费流程方案主要分两步：
[0003]1.电能量累加后，单片机内部RAM进行运算扣款，并暂存RAM；
[0004]2.15分钟定时、上下电、插卡时将RAM中的扣款数据同步至ESAM卡内和EEPROM内。
[0005]在以上执行步骤中，需要依赖的硬件设备有RAM，EEPROM，ESAM卡，电解电容。
[0006]这些设备本身有各自的优缺点：
[0007]RAM的缺点是掉电后数据易失。
[0008]EEPROM和ESAM卡的缺点是速率慢，读写次数有限制，不能无限制的高速读写；
[0009]电解电容有衰减特性和器件一致性，最糟糕的状态下只剩下60％的容值。
[0010]基于以上的方案和器件特性，此类扣费方案在上下电，或电能表异常复位时造成扣费异常，数据同步丢失(15分钟内)。
[0011]例1：电能表运行过程中，因外部因数导致的电能表异常复位，此时RAM中的电量和扣费数据就有可能丢失，而从上一次EEPROM保存的数据中恢复，那这中间时间产生的数据就会不可逆的丢失了。
[0012]例2：电能表掉电瞬间，RAM中的数据保存至EEPROM和ESAM卡中，而此时的电解电容有可能衰减严重，从而无法支持数据保存时的电源，最终导致数据保存和扣费失败。从冻结数据来看，甚至出现电能量扣费倒走现象。
[0013]一旦发生这类现象，就会引起经济纠纷，给用户和电力公司造成不小的经济损失，同时也增加了线损。
[0014]因此，设计一种电能表扣费方法，以解决电能表扣费问题，很有社会价值和应用前景。

技术实现思路

[0015]本专利技术所要解决的技术问题总的来说是提供一种基于FRAM的电能表高精度扣费方法。本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种电能表扣费方法，采用可靠的器件设备、数据校验方式和上电加载电量的纠错防护机制，对电量数据进行多种类和多备份处理。
[0016]为了实现上述目的，本专利技术涉及的电能表扣费方案需要增加一种存储装置“铁电存储器(FRAM)”，该存储器提供一种与RAM一致的无限的读写次数性能,但又有与ROM一样的非易失性。
[0017]为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案是：
[0018]一种基于FRAM的电能表高精度扣费方法，包括以下步骤；
[0019]S1，执行程序，判断是否上电，若不是则进行休眠，否则，上电；
[0020]S2，执行电能计量任务；
[0021]S3，执行钱包文件ESAM卡扣费任务；
[0022]S4，执行数据保存任务。
[0023]作为上述技术方案的进一步改进：
[0024]在S3中，当电能表在上电之初，FRAM定时进行数据备份。
[0025]在S3中，还包括S3.1，定时钱包文件ESAM卡刷新流程，首先，进行电能量累加；然后，到累计到设定阈值条件后，单片机内部RAM进行运算扣款，扣款数据暂存RAM中；其次，扣款数据同步到FRAM中并备份；再次，执行判断，是否超过设定时间段、是否上下电和/或是否插卡，当条件为是，则将RAM中的扣款数据同步至ESAM内和EEPROM内，当条件为否，则再进行电能量累加。
[0026]在S3中，还包括S3.2，钱包文件存储备份处理流程，首先，单片机内部RAM进行运算扣款，扣款数据暂存RAM中；然后，扣款数据同步到FRAM中进行若干组备份，每份备份中包含有钱包文件数据和MD5效验数据，且在各个备份区存有存储指针，用于定位到该备份当前的存储的位置；其次，FRAM存储指针+1，进行轮询存储，存储频率随扣费速率，扣费速率即工作负载，1个脉冲扣费一次；再次，执行判断FRAM存储指针是否大于或等于备份数据数，如果是，则FRAM存储指针从存储指针＝1时对应的备份数据重复遍历，否则，从FRAM存储指针从存储指针+1时对应的备份数据重复遍历。
[0027]在S3中，还包括S3.3，钱包文件扣费流程，首先根据FRAM的存储指针对当前钱包文件进行定位并读取；然后，读取后进行MD5数据效验，若正确，则按该钱包文件数据继续运行，对钱包文件ESAM卡进行扣费操作；若错误，则获取FRAM中所有钱包文件数据，逐个效验，找出剩余金额最小，效验正确的一备份，并对该备份进行扣费操作。
[0028]借助于基于FRAM的电能表高精度扣费电路组件。
[0029]一种基于FRAM的电能表高精度扣费电路组件，包括
[0030]FRAM电路，包括芯片US20作为MCU，芯片US20脚1
‑
4、7接地，脚8一路接系统电源MVDD另一通过隔离电容CS20接地，脚6连接至时钟信号FRAM_SCL MCU，脚5通过电阻RS22接数据信号FRAM_SDA；
[0031]系统电源MVDD分别通过电阻RS20及电阻RS23分别接电阻RS22输出端及脚6；
[0032]FRAM电路，用于读取备份数据；
[0033]ESAM卡，保持并具有钱包文件存储；
[0034]FRAM电路电连接有掉电检测电路；
[0035]8.根据权利要求7所述的基于FRAM的电能表高精度扣费电路组件，ESAM卡，在扣费、充值、插卡及设定分钟段内定时进行数据同步更新，FRAM中的钱包文件包括若干个备份，每份备份中包含有钱包文件数据和MD5效验数据，在各个备份区存有存储指针，用于定位到该备份当前的存储的位置；该若干个备份区进行轮询存储，存储频率随扣费速率而定，扣费速率即工作负载，1个脉冲扣费一次；
[0036]FRAM的一条数据存储时间<<两个脉冲之间的间隔时间，即两个脉冲之间的间隔时间是FRAM的一条数据存储时间若干倍。
[0037]作为上述技术方案的进一步改进：
[0038]在掉电检测电路中，包括电阻RT30
‑
32；二极管DT30、电容CT30；系统电源MVDD通过串接电阻RT30、31输出三路，一路经过电阻RT32接地，一路经过二极管DT30接DVDD，一路通过PUDTest_1_ADC连接至MCU的比较器输入引脚；
[0039]当系统电源MVDD没有电压的时候，该引脚会触发MCU的比较器信号翻转，从而检测到掉电标志。
[0040]电能表的电源系统，包括电阻RP11、RP2、RP21、二极管DP1、DP3
‑
8，电容EP1
‑
3、CP3，互感器TRP1；
[0041]在外部输入UN、UL之间接电阻RP11，外部输入UN经过电阻RP2后分两路，一路经过RP21接外部输入UL，一路接互感器TRP1脚1，脚4通过二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FRAM的电能表高精度扣费方法，其特征在于：包括以下步骤；S1，执行程序，判断是否上电，若不是则进行休眠，否则，上电；S2，执行电能计量任务；S3，执行钱包文件ESAM卡扣费任务；S4，执行数据保存任务 。2.根据权利要求1所述的基于FRAM的电能表高精度扣费方法，其特征在于： 在S3中， 当电能表在上电之初，FRAM定时进行数据备份。3. 根据权利要求1所述的基于FRAM的电能表高精度扣费方法，其特征在于：在S3中，还包括S3.1，定时钱包文件ESAM卡刷新流程，首先，进行电能量累加；然后，到累计到设定阈值条件后， 单片机内部RAM进行运算扣款，扣款数据暂存RAM中；其次，扣款数据同步到FRAM中并备份；再次，执行判断，是否超过设定时间段、是否上下电和/或是否插卡，当条件为是，则将RAM中的扣款数据同步至ESAM内和EEPROM内，当条件为否，则再进行电能量累加。4.根据权利要求1所述的基于FRAM的电能表高精度扣费方法，其特征在于：在S3中，还包括S3.2，钱包文件存储备份处理流程，首先，单片机内部RAM进行运算扣款，扣款数据暂存RAM中；然后，扣款数据同步到FRAM中进行若干组备份，每份备份中包含有钱包文件数据和MD5效验数据，且在各个备份区存有存储指针，用于定位到该备份当前的存储的位置；其次，FRAM存储指针+1，进行轮询存储，存储频率随扣费速率 ，扣费速率即工作负载， 1个脉冲扣费一次；再次，执行判断FRAM存储指针是否大于或等于备份数据数，如果是，则FRAM存储指针从存储指针=1时对应的备份数据重复遍历，否则，从FRAM存储指针从存储指针+1时对应的备份数据重复遍历。5.根据权利要求1所述的基于FRAM的电能表高精度扣费方法，其特征在于：在S3中，还包括S3.3，钱包文件扣费流程，首先 根据FRAM的存储指针对当前钱包文件进行定位并读取；然后，读取后进行MD5数据效验，若正确，则按该钱包文件数据继续运行，对钱包文件ESAM卡进行扣费操作；若错误，则获取FRAM中所有钱包文件数据，逐个效验，找出剩余金额最小，效验正确的一备份，并对该备份进行扣费操作。6.根据权利要求1所述的基于FRAM的电能表高精度扣费方法，其特征在于： 借助于基于FRAM的电能表高精度扣费电路组件。7.一种基于FRAM的电能表高精度扣费电路组件，其特征在于：包括FRAM电路，包括芯片US20作为MCU，芯片US20脚1
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4、7接地，脚8一路接系统电源MVDD另一通过隔离电容CS20接地，脚6连接至时钟信号FRAM_SCL MCU，脚5通过电阻RS22接数据信号FRAM_SDA ；...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿纪萌，孙凡，刘建垒，单宝华，李吉林，张宇菲，张连霞，
申请(专利权)人：青岛乾程科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：