全电子式智能卡预付费电表与用电管理.docVIP

全电子式智能卡预付费电表与用电管理 　　摘要:要从电子式智能卡预付费电表的工作原理和用电管理方式分析入手,改善IC卡电度表的销售和管理方法,建立一套科学的信息管理系统。 　　Abstract: Started with the analysis of the working principle of smart card controlled pre-paid utility meter and management of electric energy use,the paper discusses the methods to improve IC card meter sales and management and establish a scientific and information management system. 　　关键词:全电子式;预付费;电表;IC卡;智能 　　Key words: all electronic;prepaid;meter;IC card;smart 　　中图分类号:TM93 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)12-0237-01 　　 　　0引言 　　全电子式电度表是当今国内最先进的一类电度表,综合了单片机技术、电子测量技术和智能(IC)卡技术,其采用先进的单片机技术和专门设计的电能测量集成电路,具有计量精度高、可防止窃电、自身损耗低和可靠性高等特点。其中的一些型号还具有复式计费功能。由于此类电度表的用电量数据已经数字化,可以很方便地与各种数据收集传送电路配合组成自动计量计费的系统,是现行家用电度表的换代产品,该类产品的大量使用将节省供电部门大量的抄表计算工作,并能及时回收电费(先付费,后用电),具有巨大的经济效益和社会效益。 　　1全电子式智能卡预付费电度表结构和原理 　　全电子式智能卡预付费电度表主要包括单相表和三相表,三相表根据线制的不同又分为三相三线制和三相四线制,在这里只介绍可广泛用于居民家庭的单相全电子式智能卡预付费电度表。 　　其工程原理如下图: 　　1.1 电能计量原理。居民用电一般为电压220V,频率50Hz,周期为20ms,先将强电变为弱电,以便后边进行单片机的处理,这里分别用电压互感器和电流互感器,将220V的电压变为5V,将电流变为小电流。用采样的方法,一个周期内对电压和电流采样500次,也就是说,每隔40ns对电压和电流信号采样一次。这可以通过将变换之后的信号进入数据选择开关来实现,用单片机控制数据选择开关的工作状态,每隔40ns开通一次,即采样一次。采样电压信号进入A/D转换器,将采样电压信号由模拟信号变为数字信号;在电压信号转换的时候,将采样电流信号进行保持。待A/D转换结束后,将A/D转换后的数字电压信号和保持器的模拟电流信号进入一个乘法型的D/A转换器,在这里实现电压和电流的相乘,在D/A转换器的输出即得到一个电压型的功率信号P=U×i,这个信号再经过V/F转换,得到一个频率脉冲信号,将这个脉冲信号输入单片机,通过对这个频率脉冲信号计数,即可求出电能。即W=P×fo至此,可以求出居民的用电量,这个用电量是一个数字化的量,可以将这个电量用做很多用途,例如显示或传输。 　　1.2 IC卡接口。当从用电管理部门购得一定数量得电能后,这个电量就存储在IC卡里面。当IC卡通过IC卡接口插入电表时,电表自动将IC卡内的电量读入电表并与电表所余电量相加后显示于表盘,同时将加入电表的电量从IC卡内减去。 　　操作过程:用户先向供电单位购电,付费后供电单位用IC卡读写器将所售电量写入IC卡,在供电局用户可在专用的复读器上核对供电局输入的电量是否正确,用户回家后将IC卡插入智能电表,智能电表自动将所购电量计入电表,电表则自动显示原可用电量与新购电量之和。智能电能表负责每时每刻的用电计量并显示表内还可用的电量。根据要求,在电将用完时红灯亮示警。这时用户应再次到供电部门买电,回来再将IC卡插入智能电表,电表显示新加入的电量,运行恢复正常。电量全部用完后自动断电。 　　1.3 键盘、显示器接口。键盘、显示器接口用于实现人机交互,通过键盘,用户可以查询以往的用电量、当前的剩余量等。显示器则是电表将用户查询的结果及提示信息显示出来,显示器可采用LED或LED动态扫描显示器,以节省I/O口使用。 　　1.4 继电器开关是一个动作机构,当用户所购买的电量用完时或剩余电量小于某一个值时,切断电路,用户将必须再去用电管理部门买电才可再次接通电路继续用电。 　　1.5 主控单片机。单片机是整个电表的核心,电表每个部分的工作都依靠单片机执行程序来准确控制。 　　2可以达到的性能 　　本电表基本功能实现后,在硬软件改动不大的条件下可