基于GPRS通讯的三相预付费电能表系统技术方案

本实用新型专利技术提供基于ＧＰＲＳ通讯的三相预付费电能表系统，该系统包括三相预付费电能表与ＧＰＲＳ服务器；三相预付费电能表包括电能计量模块、ＧＰＲＳ模块、显示模块、控制电闸、微处理模块和电表电源；电能计量模块由三相电能计量芯片及三相采样电路组成，电能计量模块通过串行外围设备接口与微处理模块连接；ＧＰＲＳ模块通过串口与微处理模块连接；显示模块、控制电闸分别与微处理模块通过输入输出信号线连接；微处理模块由ＭＣＵ系统及时钟电路组成，ＧＰＲＳ服务器通过ＧＰＲＳ模块与三相预付费电能表通讯，本实用新型专利技术实现了随时抄表功能、监控电能表状态功能、随时更新电能表参数（如费率）功能，同时通过用户认证，消除了安全隐患。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及三相电能计量与远程抄表领域，具体涉及基于GPRS通讯的三相预付费 电能表系统。技术背景三相预付费电能表目前已经有了广泛的应用，其最主要的技术包括IC卡及RFID技术、 三相电量计量技术、电量管理技术、远程抄表技术等。现有的IC卡技术己经非常成熟地应用 在预付费电能表中，不过IC卡技术也存在一定的安全隐患，如通过接口盗电、通过复制IC 卡等情况可能发生。电量计量技术，目前多采用固态技术代替机械电子技术，这样做的优点 是使电能表的精度更高，使用寿命更长。远程抄表技术中，多采用集抄方式，电能表通过有 线的形式，如使用RS485、电话线等连接到集抄器，再由集抄器上报供电中心(供电方)。上 述方式还不能实现双向通讯及随时抄表。同时也给远程抄表的安装增加了成本。电量管理技 术基本以国标为标准，对电量管理过程做了非常详细的规定。本产品远程抄表技术，使用非 常热门的GPRS (通用分组无线业务)技术，具有保密性好、成本低、适合突发性数据传输 等特点。同时实用了远程控制、随时抄表、远程监测功能。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供基于GPRS通讯的三相预付 费电能表系统。具体技术方案如下基于GPRS通讯的三相预付费电能表系统，该系统包括三相预付费电能表与GPRS服务 器；三相预付费电能表包括电能计量模块、GPRS模块、显示模块、控制电闸、微处理模 块和电表电源；电能计量模块由三相电能计量芯片及三相采样电路组成，三相采样电路采样 电力用户的使用电流和电压，三相电能计量芯片根据采集到的电流和电压来计量用户的使用 电量，电能计量模块通过串行外围设备接口与微处理模块连接；GPRS模块通过串口与微处 理模块连接；显示模块、控制电闸分别与微处理模块通过输入输出信号线连接，显示模块用 于显示时间、电量使用情况和电表状态；控制电闸用于控制电力供应的通断；微处理模块由 MCU系统及时钟电路组成，MCU系统记录用户电量使用情况对与其连接的各组成部分进行 控制，时钟电路为三相预付费电能表提供实时时间；GPRS服务器通过GPRS模块与三相预 付费电能表通讯，负责对三相预付费电能表进行远程抄表、远程控制、远程充值。上述的三相预付费电能表系统中，电能计量模块由三相电能计量芯片及三相采样电路组 成，三相采样电路通过分压从三相四线电力线的采样A、 B和C三相电压，并通过电流互感 器采样三组电流，三组电流分别为A相电流输入和输出，B相电流输入和输出，C相电流输 入和输出；三相采样电路与三相电能计量芯片连接，将采样结果传输给三相电能计量芯片。上述的三相预付费电能表系统中，显示模块由汉字点阵液晶显示器、220V报警灯、220V报警铃组成；微处理模块由MCU系统与DS1302时钟电路组成，MCU系统与DS1302时钟 电路之间使用I/O 口连接，MCU系统包括MCU芯片、复位电路、外部晶振。上述的三相预付费电能表系统中，电表电源由变压器和稳压芯片组成，直接从三相电力 线采电，供应电源给三相预付费电能表中的其他模块。上述的三相预付费电能表系统中，所述电表状态分为4个状态正常状态可用电量足够，运行正常；赊欠状态可用电量低于报警门限值，进入赊欠状态，启用可赊欠电量，预支电量； 报警状态可赊欠电量使用完，电量重新低于报警门限值时，进入报警状态，报警灯点亮；欠费状态可用电量使用完，进入欠费状态，电能表闸断开，报警铃响铃。 上述的基于GPRS抄表的三相预付费电能表系统的控制方法，该方法中用户先购电，再 使用，供电方进行远程抄表、远程充值、远程控制，具体包括如下步骤(1) 用户向供电方购买电量，供电方通过GPRS服务器向用户的三相预付费电能表充值， 微处理模块更新已记录的可用电量，三相预付费电能表进入正常状态；(2) 微处理模块读取电量计量模块计算出的设定时间内用户使用电量，将己记录的可用 电量减去该设定时间内用户使用电量，并更新已记录的可用电量，当三相预付费电能表可用 电量减少至报警门限值时，三相预付费电能表的微处理模块通过显示模块向用户报警并进入 赊欠状态，把可赊欠电量加至可用电量中；(3) 当三相预付费电能表可用电量再次减少至报警门限值时，三相预付费电能表向用户报 警并进入报警状态；(4) 当三相预付费电能表可用电量减少至0时，微处理模块控制控制电闸断开，进入欠 费状态，并通过GPRS模块将欠费状态信息传输给GPRS服务器；直到下次充值成功才合上 电闸。上述的控制方法中，步骤(1)中，每个三相预付费电能表对应一个用户，每个三相预付 费电能表都拥有一个固定的电能表编号和一个固定的用户编号，三相预付费电能表通过GPRS 模块主动发起连接访问GPRS服务器，若三相预付费电能表的该两个编号已记录在GPRS服 务器的用户列表中，则允许访问。上述的控制方法中，所述远程抄表包括三相预付费电能表通过GPRS模块，周期性向 GPRS服务器上报运行状态、可用电量及累计电量，当供电方通过GPRS服务器向三相预付 费电能表发送抄表指令后，三相预付费电能表也通过GPRS模块反馈电表状态、可用电量及 累计电量；所述远程充值包括用户购电后，供电方通过GPRS服务器向用户的三相预付费电能表 发送充值指令，三相预付费电能表的微处理模块执行该指令并反馈电表状态、可用电量及累 计电量；所述远程控制包括供电方通过GPRS服务器向用户三相预付费电能表发送控制电闸指 令、抄表指令、修改可赊欠电量指令。上述的控制方法中，可赊欠的电量由用户与供电方协商确定，可赊欠的电量由供电方通 过GPRS服务器远程告知三相预付费电能表；当三相预付费电能表可用电量低于报警门限值 后，可赊欠的电量自动累加到可用电量上。与现有技术相比，本技术具有如下优点和有益效果(1) 实时通讯。不需要通过IC卡实现预付费与抄表，供电中心(供电方)可以随时从电能 表获得数据、调整费率、监控并控制电能表状态。同时可以对不按规定缴费的用户进行远程 断电。实现真正的双向通讯。GPRS使用流量计费，系统运行费用低。(2) 防止偷电行为。有效防治复制IC卡、破坏IC槽口等偷电手法。在软件中，首先通过用 户认证，电能表和服务器能相互识别身份，防止非法访问；另外由三相预付费电能表主动发 起连接访问，并保持在线状态，防止其它非法的访问；另外发送方对GPRS数据进行加密， 接收方需要解密才能获取数据，防止通过网络进行偷电的手法。(3) 赊欠功能。符合国标的赊欠功能，使用户和供电中心(供电方)可根据实际，设置赊欠 电量。使用户有足够时间充值。(4) GPRS服务器。供电中心(供电方)通过服务器，方便地管理各电能表，实时地把用户 数据记录在数据库中。通过对数据的分析统计，可以得到用户用电曲线、供电可靠率等。(5) 停电应急功能。停电时自动保存电能表中的数据，保证数据不丢失。(6) 事故报警功能。当缺相、断电等情况出现时，自动向服务器报警。(7) 适用范围广。只要是GPRS网络覆盖区内，都可以使用。附图说明图l是本技术实施方式中的三相预付费电能表结构图。 图2是本技术实施方式中的三相预付费电能表工作流程图。 图3是本技术实施方式中的GPRS服务软件结构图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于ＧＰＲＳ通讯的三相预付费电能表系统，其特征是，该系统包括三相预付费电能表与ＧＰＲＳ服务器；三相预付费电能表包括电能计量模块、ＧＰＲＳ模块、显示模块、控制电闸、微处理模块和电表电源；电能计量模块由三相电能计量芯片及三相采样电路组成，三相采样电路采样电力用户的使用电流和电压，三相电能计量芯片根据采集到的电流和电压来计量用户的使用电量，电能计量模块通过串行外围设备接口与微处理模块连接；ＧＰＲＳ模块通过串口与微处理模块连接；显示模块、控制电闸分别与微处理模块通过输入输出信号线连接；微处理模块由ＭＣＵ系统及时钟电路组成，ＧＰＲＳ服务器通过ＧＰＲＳ模块与三相预付费电能表通讯。

【技术特征摘要】
1、基于GPRS通讯的三相预付费电能表系统，其特征是，该系统包括三相预付费电能表与GPRS服务器；三相预付费电能表包括电能计量模块、GPRS模块、显示模块、控制电闸、微处理模块和电表电源；电能计量模块由三相电能计量芯片及三相采样电路组成，三相采样电路采样电力用户的使用电流和电压，三相电能计量芯片根据采集到的电流和电压来计量用户的使用电量，电能计量模块通过串行外围设备接口与微处理模块连接；GPRS模块通过串口与微处理模块连接；显示模块、控制电闸分别与微处理模块通过输入输出信号线连接；微处理模块由MCU系统及时钟电路组成，GPRS服务器通过GPRS模块与三相预付费电能表通讯。2、 根据权利要求1所述的三相预付费电能表系统，其特征在于电能计量模块由三相电 能计量芯片及三相采样电路组成，三相采样电路通过分压从三相四线...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆以勤，蔡韬，沈锡放，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：81[]