一种基于阶梯电价的预付费用电控制系统技术方案

一种基于阶梯电价的预付费用电控制系统，包括遥控器、多个预付费的电子电能表、售电机、无线多跳集中器、上位机；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预付费的电子电能表相传导；本实用新型专利技术设计科学、合理、富有创意、充分体现出售电的灵活性、方便性、易操作和运行的准确性等通常售电方式所不具备的优点。提高了售电的效率，实用性较强，整体结构紧凑、耗材少、寿命长、成本低廉、性能稳定、可靠、维修方便，本实用新型专利技术适宜电力部门推广使用。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及的是控制管理系统，具体的是基于红外遥控技术在电力系统中使用的一种数字化、智能化和网络化的阶梯电价预收费用的控制和管理系统。
技术介绍
目前，能源紧缺和环境污染已成为制约经济社会可持续发展的主要矛盾。对居民用电实行阶梯电价政策，是许多能源紧缺国家为应对能源价格高涨、抑制能源不合理消耗而采取的重要措施之一。在我国全面实行居民阶梯电价，主要是考虑建立三个方面的机制 一是合理的电价机制。电压等级越高的用户，供电成本越低；电压等级越低的用户，供电成本越高。居民用电位于电网供电最终端，电压等级最低，因而其供电成本是最高的。我国居民用电价格低于工业电价，导致各类用户之间交叉补贴。实行阶梯电价，有利于改善我国电价结构，促进其逐步趋于合理。二是公平负担的用电机制。居民电价低于供电成本，造成用电越多的居民用户，享受的补贴越多，用电量越少的居民用户，享受的补贴越少。通过实行居民阶梯电价政策，可以考虑不同居民承受能力，既保证大多数居民电价保持基本稳定，又能促使用电量多的居民用户多负担电费，建立合理的公平负担机制。三是促进节能减排的机制。通过实行居民阶梯电价政策，可以充分发挥价格杠杆的作用，引导用户特别是用电量多的居民用户调整用电行为，促进合理、节约用电，从而有利于建设资源节约型和环境友好型社会。总体而言，划分的档次越多，操作越复杂。在拟定我国阶梯电价政策过程中，意见主要集中在两档与三档之分。分两档是将居民用电量分为基本生活电量和非基本生活电量；分三档的第一档为居民基本生活用电量，第二档为正常合理用电量，第三档为满足较高生活质量的用电量。分两档虽操作相对简单，但两档之间价差较大，第二档居民电费增支压力较大。目前，居民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。
技术实现思路
本技术的目的是针对目前居民用电和供电经营部门对电费收取存在诸多不适的问题，可实现阶梯电价预付费控制和远程集抄管理的一种基于红外遥控技术的阶梯电价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红外遥控技术的阶梯电价预付费用电控制系统，包括遥控器、多个预付费的电子电能表、售电机、无线多跳集中器、上位机；所述的电子电能表、售电机通过遥控器发出的红外线予以控制；售电机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，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，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，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。上述预付费的电子电能表，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，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，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，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；上述上位机采用市售的成品微机，在其嵌入式CPU芯片对应的输出端口连接有第三GPRS模块，即第三GPRS模块直接与上位机相连接，在其嵌入式CPU芯片装设有管理软件线损分析和统计、电量使用报表、用电异常分析、电网质量监控等程序。本技术的工作原理及操作程序红外遥控技术是一种利用红外线进行点对点通信的技术，其相应的软件和硬件技术都已比较成熟，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、无线通讯模块和预付费的电子电能表构成。本技术中用户的预付费的电子电能表均装设有无线通讯模块，无线通讯模块采用了 SM8958A处理器芯片；无线通讯部分采用了 NRF905无线通讯芯片，它和处理器间通过SPI通讯进行编程配置及数据信息的传输。NRF905无线通讯芯片，由一个完全集成的频率调制器、一个带解调器的接收器、一个功率放大器、一个晶体振荡器和一个调节器组成， 硬件编码解码，ShockBurst工作模式自动产生前导码和CRC，很容易通过SPI接口进行编程配置。无线通讯模块还有一个控制输出部分，根据系统功能要求来控制继电器的吸合来达到通断电路的目的，即未预付费灯及其它用电器不会燃亮。虽然单个电表通讯距离有限，仅仅为一公里，但是每一个预付费的电子电能表都具有路由的功能，能够转发通讯协议包，这样一来在每一个村仅仅设置一个具有GPRS通讯和433MHZ无线通讯的无线多跳集中模块即可，不同位置的电表通过电表之间多跳路由就可以转发到无线多跳集中模块上，最终将用电数据传输到用电管理中心或将控制指令信息本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡瑞，陈亮，
申请(专利权)人：沈阳理工大学，
类型：实用新型
国别省市：