一种智能电表和监控系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种智能电表和监控系统，所述智能电表包括：微控制器MCU模块和与所述MCU模块相连接的计量芯片、CPU卡、显示与按键和存储器，其中，所述计量芯片，用于进行电能数据的采集；所述CPU卡，用于与外部IC卡接口，完成购电操作；所述存储器，用于存储所述电能数据；所述显示与按键和存储器，用于显示所述电压、电流数据；还包括：正交频分复用OFDM模块，与所述MCU模块相连接，且所述OFDM模块与主站进行通信并传递所述电能数据。本实用新型专利技术通过OFDM模块与主站进行通信，实现大量数据的可靠的通信。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种智能电表，属于电力仪表

技术介绍
目前，近年来，随着智能用电技术的发展，电表经历了三个主要发展阶段:第一阶段:本世纪60年代以前，电表基本上米用电气机械原理。感应式电表米用电磁感应原理制成，包括两个固定的铁心线圈和一个活动的转盘。当线圈通过交变电流时，在转盘上感应产生涡流，这些涡流预交变磁场相互作用产生电磁力，从而引起活动部分转动，产生扭矩。第二阶段:从70年代起，人们开始研究并试验采用模拟电子电路的方案。到了 80年代，大量新型电子元器件的相继出现，为模拟电子式电表的更新奠定了基础。在1976年日本就研制出电子式电表，从此以后进一步准 确测量交流电参量，包括电压、电流、功率、电能计量等成为测量领域的主攻方向和热门课题。第三阶段:从90年代末数字采样技术应用于电功率的测量，数字采样技术的电子式电表是以处理器为核心，对数字化的被测对象进行各种判断、处理和运算，从而实现多种功能。从本质上讲，数字采样的电子式电表是最容易和当前蓬勃发展的计算机技术相结合，使得各种复杂的控制自校准数据传输功能都可以很方便地用于电表中，因而有很强的生命力。目前市场常见的电表如下附图说明图1所示，主要包括:MCU (Micro Controller Unit，微控制器单元)模块、载波模块、计量芯片、电源模块、红外通信、RS485通信、CPU卡、加密模块、显示与按键和存储器。其中，MCU模块是智能电表的核心处理器，用于控制各个模块、数据的处理等功能，载波模块用于完成与主站的通信；计量芯片用于完成电压、电流数据的采集；电源模块用于整个电表各个模块的供电管理；存储器主要存储参数、日数据、月数据和负荷数据等；显示与按键模块主要是用于人机交互；安全模块主要用于数据的加解密；CPU卡主要用于与外部IC卡接口，完成购电等功能；RS485通信模块和红外通信模块主要用于数据的抄读、设置等功能。其中，智能电表工作原理为:计量芯片完成电能数据的采集，MCU模块通过SPI 口读取计量芯片的数据，MCU进一步处理完数据保存到存储器，外部设备可以通过载波模块、红外通信、RS485通信读取MCU处理的数据。通过显示与按键可以现场查看电表数据。现有技术中，智能电表中载波模块主要基于FSK (频移键控)等调制方式的电力线载波通信技术。电力线载波通信是以电力线为传输媒介，通过载波方式传输模拟或数字信号的技术，而且无外架通信线路。当用户使用的电表数量达到上百万台之后，要保证电表与主站/控制中心之间安全、可靠的通信变得越来越困难，而智能电网相关功能所需的实时通信也变得越来越困难
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服现有技术中，当用户使用的电表数量达到上百万台之后，要保证电表与主站/控制中心之间可靠的通信变得越来越困难的缺点。本技术解决上述技术问题所采取的技术方案如下:一种智能电表，包括:微控制器MCU模块和与所述MCU模块相连接的计量芯片、CPU卡、显示与按键模块和存储器；所述计量芯片，用于进行电能数据的采集；所述CPU卡，用于与外部IC卡接口，完成购电操作；所述存储器，用于存储所述电能数据；所述显示与按键模块，用于显示所述电能数据；还包括有:正交频分复用OFDM模块，与所述MCU模块相连接，所述OFDM模块与主站进行通信并传递所述电能数据。进一步地，还设有:红外通信模块和/或RS485通信模块，与所述MCU控制模块相连接，所述红外通信模块和/或RS485通信模块与用户的手持终端相通信。进一步地，还设有安全模块，与所述MCU控制模块相连接，用于对所述电能数据进行加密。进一步地，所述电能数据包括:电压、电流、功率、电量、频率任一或其组合。进一步地，所述MCU模块通过通用异步收发传输UART接口与所述OFDM模块相连接。进一步地，所述智能电表通过正交频分复用OFDM模块接入到以太网中，并与包含有OFDM模块且连接到所述以太网中的主站进行通信。进一步地，所述OFDM模块与包含有OFDM模块的主站通过电力载波信道进行通信。—种智能电表监控系统,包括:以上所述智能电表和主站，所述智能电表通过所述OFDM模块与包含有OFDM模块的所述主站进行通信。本技术采取了上述方案以后，由于OFDM是一种高速、低成本的电力线载波通信调制方式，本技术通过OFDM模块与主站进行通信，能够实现大量数据的可靠的传输。本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。以下结合附图对本技术进行详细的描述，以使得本技术的上述优点更加明确。图1是现有技术中的智能电表的结构示意图；图2是本专利技术实施例智能电表的结构示意图；图3是本技术实施例智能电表通信系统的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术进行详细地说明。OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，是MCM Mult1-Carrier Modulation,多载波调制的一种。其主要思想是:将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。OFDM采用数据并行传输的多载波技术，将高速串行数据分解为多个并行的低速数据，使用N个子载波把整个信道分成N个子信道，这些子信道并行传输信息。本技术为了克服现有技术中，当用户使用的电表数量达到上百万台之后，要保证电表与主站/控制中心之间可靠的通信变得越来越困难的缺点，采取了上述OFDM技术，从而实现大量数据的可靠的传输。如图2所示，在优选的实施例中，所述智能电表，包括:微控制器MCU模块、OFDM模块、计量芯片、电源模块、红外通信模块、RS485通信模块、CPU卡、安全模块、显示与按键模块和存储器，其中，与微控制器MCU模块相连接的计量芯片、CPU卡、所述显示与按键模块，用于显示所述电压、电流数据，所述计量芯片，用于进行电能数据的采集；所述CPU卡，用于与外部IC卡接口，完成购电操作；所述存储器，用于存储所述电能数据，其中，与现有技术不同，本申请采取了正交频分复用OFDM模块，其与所述MCU模块相连接，且所述OFDM模块与主站进行通信并传递所述电能数据。由于OFDM是一种高速、低成本的电力线载波通信调制方式，本技术通过OFDM模块与主站进行通信，能够实现大量数据的可靠的传输。此外，如图1所示，本技术还设有红外通信模块和/或RS485通信模块，与所述MCU控制模块相连接，其中，所述红外通信模块和/或RS485通信模块与用户的手持终端相通信，并且，还设有安全模块，用于对所述电能数据进行加密，从而实现数据的安全通信。其中，所述电能数据包括:电压、 电流、功率、电量、频率任一或其组合，更具体地说，所述计量芯片用于完成包含电压、电流数据的电能数据的采集；所述电源模块用于整个电表各个模块的供电管理；存储器主要存储参数、日数据、月数据和负荷数据等；所述显示与按键模块主要是用于人机交互；安全模块主要用于电表数据的加解密；CPU卡主要用于与外部IC卡接口，完成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能电表，包括：微控制器MCU模块和与所述MCU模块相连接的计量芯片、CPU卡、显示与按键模块和存储器；所述计量芯片，用于进行电能数据的采集；所述CPU卡，用于与外部IC卡接口，完成购电操作；所述存储器，用于存储所述电能数据；所述显示与按键模块，用于显示所述电能数据；其特征在于，还包括有：正交频分复用OFDM模块，与所述MCU模块相连接，所述OFDM模块与主站进行通信并传递所述电能数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯保才，马宗超，王加元，裴俊英，赵玲，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院，国家电网公司，
类型：实用新型
国别省市：