强制式自抄电能表

1.一种智能化电能表，特别是一种强制式自抄电能表，它包括有电能 测量部件(1)、机械计度器(2)，其特征在于：它还包括有时钟日历电 路(5)、媒介卡读写器(7)和相应的媒介读写卡、以及对来自时钟日历 电路(5)、电能测量部件(1)、媒介卡读写器(7)的数据进行处理的微 处理器(4)、微处理器(4)与媒介卡读写器(7)之间设有双向数据传输 通道，还设有被微处理器(4)控制的断路器(6)和显示器(8)；在微处 理器(4)中设有强制式自抄程序，该程序按规定的零点抄表日和规定 费率对自上一个零点抄表日至本次零点抄表日累计用电进行积算确定 所用电能量数或应交纳电费金额，并在显示器(8)中予以显示及在显 示器(8)上提醒用户在媒介卡读写器(7)中插入专用的媒介读写卡进行 抄表，并检查该卡中有否上一次抄表周期所用电已付费的记录，若已 插入该专用媒介读写卡并有上一次抄表周期所用电已付费记录，则显 示器(8)不再显示原提醒抄表的标记，继续供电至下一个零点抄表 日，若用户未在媒介卡读写器(7)中插入上述专用的媒介读写卡或者 在该卡中没有上一次抄表周期所用电已付费的记录并且该状态持续以 至超过了规定的抄表期限，则微处理器(4)控制断路器(6)停止供电， 并继续判别用户是否在媒介卡读写器(7)中插入上述专用的媒介读写 卡并且该卡中已有上一个抄表周期所用电已付费的记录，这也就是判 别用户是否在媒介卡读写器(7)中插入有效的用户抄表卡，若已插入 有效的用户抄表卡则控制断路器(6)恢复供电至下一个零点抄表日， 若仍未插入有效的用户抄表卡则继续控制断路器(6)停止供电。
2.根据权利要求1所述的强制式自抄电能表，其特征在于：每一个强制 式自抄电能表，在其微处理器(4)内皆设有为该强制式自抄电能表所 专有的一组编号和密码，与该强制式自抄电能表相配套的各个媒介读 写卡也设有与该组编号和密码相同的编号或密码。
3.根据权利要求2所述的强制式自抄电能表，其特征在于：在其微处理 器(4)中所设的强制式自抄程序中增设有逾期警告子程序，经判别用 户没有插入有效的用户抄表卡，并已超过从本次零点抄表日起算的抄 表期限，那末微处理器(4)通过显示器(8)发出逾期警告但继续供电， 同时仍继续判别用户是否插入有效的用户抄表卡，如果用户插入了有 效的用户抄表卡那未持续供电至下一个零点抄表日，如果用户未插入 有效的用户抄表卡并且该状态持续以至超过了规定的警告期限，微处 理器(4)就指示断路器(6)断电，并继续判别是否插入有效的用户抄表 卡，直至插入有效的用户抄表卡再恢复供电。
4.根据权利要求3所述的强制式自抄电能表，其特征在于：在微处理器 (4)的强制式自抄程序中还设有临时供电子程序，它在断路器(6)断电 之后，经判别在媒介卡读写器(7)中未插入有效的用户抄表卡之后， 再判别是否得到来自媒介卡读写器(7)中插入卡的记录，若未得到已 插入卡的记录，则继续控制断路器(6)断电，若得到已插入卡的记录 则控制断路器(6)临时恢复供电至一定期限或临时恢复供电至一定用 电量，再控制断路器(6)断电，并不再判别媒介卡读写器(7)是否再有 插入卡的记录，但仍继续判别在媒介卡读写器(7)中是否插入有效的 用户抄表卡，若已插入有效的用户抄表卡则控制断路器(6)恢复供 电、否则继续控制断路器(6)断电。

本发明涉及一种智能化电能表，特别是一种强制式自抄电能表。\n现在普遍使用的人工抄表方式，存在效率低下，时效性差等缺 陷，集中抄表方式，较好地解决抄表的时效性并节约人力，还可实时 采集一些现场数据，但存在一次性投资较大，并且网络的运行、维护 费用较高，通讯联络易受环境干扰影响等缺陷。预付费电能表在改进 抄表方式的同时，其本身的特点决定了在实际使用中存在一些固有缺 陷，主要是其收费方式与现行模式相悖、供电部门无法真实统计用户 实际使用的电能、无法确切了解用户预购电度的存量、当电价变化时 难以及时有效处理、缺乏对不良用户窃电行为的有效监控手段。\n本发明的目的是提供一种强制式自抄电能表，它能免除供电部门 用于人工抄表的繁重工作，并且使供电部门能确切地掌握各用户在某 一实际时刻的用电数据。\n本发明的目的是这样实现的：一种智能化电能表，特别是一种强 制式自抄电能表，它包括有电能测量部件、机械计度器，它还包括有 时钟日历电路、媒介卡读写器和相应的媒介读写卡、以及对来自时钟 日历电路、电能测量部件、媒介卡读写器的数据进行处理的微处理 器、微处理器与媒介卡读写器之间设有双向数据传输通道，还设有被 微处理器控制的断路器和显示器；在微处理器中设有强制式自抄程 序，该程序按规定的零点抄表日和规定费率对自上一个零点抄表日至 本次零点抄表日累计用电进行积算确定所用电能量数或应交纳电费金 额，并在显示器中予以显示及在显示器上提醒用户在媒介卡读写器中 插入专用的媒介读写卡进行抄表，并检查该卡中有否上一次抄表周期 所用电已付费的记录，若已插入该专用媒介读写卡并有上一次抄表周 期所用电已付费记录，则显示器不再显示原提醒抄表的标记，继续供 电至下一个零点抄表日，若用户未在媒介卡读写器中插入上述专用的 媒介读写卡或者在该卡中没有上一次抄表周期所用电已付费的记录并 且该状态持续以至超过了规定的抄表期限，则微处理器控制断路器停 止供电，并继续判别用户是否在媒介卡读写器中插入上述专用的媒介 读写卡并且该卡中已有上一个抄表周期所用电已付费的记录，这也就 是判别用户是否在媒介卡读写器中插入有效的用户抄表卡，若已插入 有效的用户抄表卡则控制断路器恢复供电至下一个零点抄表日，若仍 未插入有效的用户抄表卡则继续控制断路器停止供电。还可以在每一 个强制式自抄电能表的微处理器内设有为该强制式自抄电能表所专有 的一组编号和密码，与该强制式自抄电能表相配套的各个媒介读写卡 也设有与该组编号和密码相同的编号或密码。所述的强制式自抄电能 表，在其微处理器中所设的强制式自抄程序中还可增设有逾期警告子 程序，经判别用户没有插入有效的用户抄表卡，并已超过从本次零点 抄表日起算的抄表期限，那末微处理器通过显示器发出逾期警告但继 续供电，同时仍继续判别用户是否插入有效的用户抄表卡，如果用户 插入了有效的用户抄表卡那未持续供电至下一个零点抄表日，如果用 户未插入有效的用户抄表卡并且该状态持续以至超过了规定的警告期 限，微处理器就指示断路器断电，并继续判别是否插入有效的用户抄 表卡，直至插入有效的用户抄表卡再恢复供电。所述的强制式自抄电 能表，在其微处理器的强制式自抄程序中还可增设有临时供电子程 序，它在断路器断电之后，经判别在媒介卡读写器中未插入有效的用 户抄表卡之后，再判别是否得到来自媒介卡读写器中插入卡的记录， 若未得到已插入卡的记录，则继续控制断路器断电，若得到已插入卡 的记录则控制断路器临时恢复供电至一定期限或临时恢复供电至一定 用电量，再控制断路器断电，并不再判别媒介卡读写器是否再有插入 卡的记录，但仍继续判别在媒介卡读写器中是否插入有效的用户抄表 卡，若已插入有效的用户抄表卡则控制断路器恢复供电，否则继续控 制断路器断电。\n本发明的强制式自抄电能表在结构上与一般预付费电能表及多费 率电能表相比较的不同点在于预付费电能表其供电量取决于相当于货 币的媒介读写卡上所记录的数据，因而可不必具有时钟日历电路，多 费率电能表对不同时段的用电按不同费率收费，因而必须具有时钟日 历电路但不是一定需要媒介卡读写器与媒介读写卡以及断路器，本发 明的强制式自抄电能表它的结构中必须具有时钟日历电路、断路器和 媒介卡读写器并以媒介读写卡作为电能表与外界传递各项信息的工 具，而且在微处理器内设置了强制式自抄程序这是迄今为止尚未在关 于电能表的文献上有过报道的；本发明由于以用户自助抄表代替供电 部门抄表大为减少供电部门的工作量，且以媒介读写卡写入或读出数 据避免了人工手抄的失误；它以电能表内置时钟日历和微处理器内所 设定的程序提醒用户抄表并在规定期限内付费若逾期未付费则予断 电，这样就迫使用户按期自助抄表付费；电能表内微处理器所确定的 抄表日可以是供电部门统一规定的抄表日甚至是精确到以分、秒表达 的时刻，而且每一个电能表有其特定的密码以及所专用的媒介读写 卡，这样就便于供电部门对用电状况作有效监控，真实了解输电线路 的损耗，及各种非法用电的情况；在预付费电表中其读写媒介相当于 货币而本发明的强制式自抄电能表中媒介读写卡中记录的是数据，因 而相对更为安全；本发明的强制式自抄电能表尤其适用于对交通不便 地区的用户用电进行管理。\n以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详述。\n图1是本发明的电路框图。\n图2是设置在图1中微处理器内的强制式自抄程序的程序框图。\n图3是图2所表示的强制式自抄程序中增设逾期警告子程序后的 程序框图。\n圈4是图3所表示的程序框图中可以再增设的临时供电子程序的 程序框图的设置情形。\n图5是图1所表示的电路框图的一种具体实施方式的电子线路 图。\n参见图1，本发明包括有电能测量部件1、机械计度器2、电能 脉冲采样电路3、微处理器4、时钟日历电路5、断路器6、媒介卡读 写器7、显示器8，A、B为电能表的进线，A′、B′为电能表的出线， 其中电能测量部件1和机械计度器2是普通感应式或静止式电能表所 不可缺少的两个主要部件，在构成本发明时如果电能测量部件1为静 止式时其输出直接为电能脉冲，因而这时可以省略电能脉冲采样电路 3，每个电能脉冲它表示一个确定的电能量值是由电能表所决定的固 有常数，微处理器4按照对电能脉冲的计数来核算用电量，并依据时 钟日历电路5及设置的零点抄表日期，按月存储指定抄表日的零点抄 表数据，表内记录了零点抄表数据后就发出要求用户抄表的提示，用 户必须在规定的抄表期限内，比如从零点抄表日起的十天内持上一次 电费已结算的有效的用户抄表卡读取本次电表内的零点抄表数据。时 钟日历电路5是实现自动零点抄表、强制实现用户按周期自助抄表的 时间基准，它提供确切的年、月、日、小时、分、秒的实时信息给微 处理器4，这些信息和来自媒介卡读写器7的信息一起作为微处理器 4内程序运行以及通过显示器8向用户发出抄表、应缴电费度数、各 种警告信号，向断路器6发出通、断指令的依据。\n本发明的强制式自抄电能表所采用的媒介读写卡可以是IC卡、 电卡或磁卡，各配置相应的媒介卡读写器。\n用户抄表后，持卡按约定的结算期限到就近的结算点付费，以便 下次顺利抄表。如果在规定的时间内，用户没有抄表则到达规定的抄 表期限后电表将自动切断用户电源。用户被切断电源后，只要随时插 入上次电费已付清的用户抄表卡可即时恢复供电；借助时钟日历电路 还可进一步扩展电能表的功能如配合峰谷电价扩充多个计费费率，多 费率量的时段表等参数需要修改时，可以借助于用户抄表卡向电能表 传送；还可以进行负载过流限止，当用户负载超过限定功率，并且持 续一个短时间后，可予切断电源，还可进行负载曲线记录即记录指定 日期24小时内每小时的实际使用的电能量。\n参见图2，本发明的强制式自抄电能表可以有多种不同用途的媒 介读写卡，如检验设置卡、初始化设置卡、用户(设置/抄表)卡、用 户清除卡、现场清除卡、现场检查卡(特别检查卡)、参数读数卡、历 史记录读数卡，当媒介卡读写器7读入某一种用途的卡时，微处理 器4内会有相应的程序对读入的信息进行处理，其中经常性使用的 是用户抄表卡，在微处理器4内所设置的多种程序中，最主要的也 就是与用户抄表卡相关的程序，也就是强制式自抄程序，图2中列出 了该程序的程序框图，所谓零点抄表日即以精确到分、秒的时刻积算 用电情况的那一天，该程序按规定的零点抄表日和规定费率对自上一 个零点抄表日至本次零点抄表日累计用电进行积算确定所用电能量 或应交纳电费金额，并在显示器8中予以显示及在显示器8上提醒用 户在媒介卡读写器7中插入专用的媒介读写卡进行抄表，并检查该卡 中有否上一次抄表周期所用电已付费的记录，若已插入专用的媒介读 写卡并且已有上一次抄表周期所用电已付费记录则显示器8不再显 示原提醒抄表的标记，继续供电至下一个零点抄表日，若用户未在媒 介卡读写器7中插入上述专用的媒介读写卡或者在该卡中没有上一 次抄表周期所用电已付费的记录并且该状态持续至一规定期限则微 处理器4控制断路器6停止供电，并继续判别用户是否在媒介卡读写 器7中插入上述专用的媒介读写卡并且该卡中已有上一个抄表周期 所用电已付费的记录，若已付费则控制断路器6恢复供电，若仍未付 费则继续控制断路器6停止供电。这里所述的专用的媒介读写卡也就 是在程序框图中所述的用户抄表卡，所谓有效的用户抄表卡也就是该 卡的编号和密码与电能表的编号和密码一致为该电能表所专用，而且 该卡中具有上一个抄表周期所用电已付费的记录；程序开始前的初始 化包括电表表号、区号、密码以及电表运行的基本工作参数如脉冲常 数、功能选择组合、时钟初值、电能计量起始值、首次零点抄表月份， 基本参数是最基本的工作参数在正常运行过程中不允许被再次修改， 还有功能参数包括零点抄表日期、抄表期限、临时供电期限、过载限 定功率、过载连续脉冲数、用以记录负荷曲线的用电代表日、多费率 功能参数(费率数、时段数、时段表)，这些基本参数和功能参数在电 表安装之前由表计管理部门通过初始化设置卡进行设置，以后每次抄 表时，电表通过用户抄表卡对表内的基本参数进行校验，如果功能参 数有必要修改可以由用户电费结算终端借助于用户抄表卡向电表传 递参数的方法进行修改。用户抄表时电表不仅向用户抄表卡写入本次 抄表周期内的用电数、应付电费金额，还可在用户抄表卡中写入表明 电表运行状况的数据，如用户的实际抄表日期和时间、参数校验标志、 继电器正常标志、电池欠压标志、超载断电次数、IC卡误操作次数、 在用电代表日的负荷曲线(记录24小时中每小时实际用电量)，这些 信息在用户向电费结算终端付款时传递给用电管理部门，电费结算终 端在收到用户抄表卡时先验证该卡所记录的用电数据有效并收取电 费后，向用户抄表卡写入本次电费已结算的信息包括结算日期，付款 收据编号。\n参见图3，在强制式自抄程序中可以增设逾期警告子程序，在已 超过规定的抄表期限时，微处理器并不立即令断路器断电，而是继续 供电但发出逾期警告，警告的方式可以是蜂鸣器发声、间歇性停电， 也可以通知罚款或交滞纳金，并设定警告期限，只有超过了警告期限 还没有插入有效的用户抄表卡，微处理器才指示断路器断电。把图3 与图2进行比较可以看出有关逾期警告子程序的程序框的安放位置。\n参见图4，在图3的程序框图的基础上还可增设临时供电子程序， 图3中P1、P2、P3各点的右面去掉并和本图中的相应点连接，从而 形成完整的带有逾期警告子程序和临时供电子程序的强制式自抄程 序，它对因种种原因在超过警告期限仍未插入有效的用户抄表卡的用 户在急需用电时进行一次照顾，该程序使得在断路器依照微处理器指 令切断用户供电后，可以插入本用户或其他用户的非有效卡临时恢复 供电，临时供电可以维持若干天，并对于所用电有一定的限量，而且 仅限一次，也就是说临时供电期满仍再断电，这时再插入非有效卡不 能恢复供电，只有插入有效的用户抄表卡才会恢复供电。\n参见图5，这是作为图1所示的电路框图的一个具体实施例的电 子线路图，图5中用虚线把电子线路划分成若干区域分别对应于图1 中同样编号的电路框，由于电能测量部件1、机械计度器2是一般电 能表都具有的，因而在图5中略去不画，供应电能表内电子线路运行 的稳压电路也略去不画，微处理器4是一个型号为8751属于8051系 列的单片机，它带有4K内存，所含程序可用编程器写入，大批量生 产时，采用电子工业中目前已十分成熟的掩膜光刻技术制造成固化的 集成电路ROM，不因失电而改变，内存的其余部分为RAM用来存储各 类可变化的数据，需要供电才能维持不致丢失，时钟日历电路5是一 个由专用锂电池供电的微功耗电路，它的型号为PCF8583，它还带有 240字节的RAM，微处理器8751的RAM中所储存的可能因失电而丢失 的数据在PCF8583的RAM中皆有备份，由于PCF8583带有专用的锂电 池不会丢失数据，如果发生意外断电的情况，微处理器8751的RAM 中所储存的数据即使丢失也可借助PCF8583得以迅速恢复；PCF8583 的INT脚与8751的P32脚相连，使微处理器4接受PCF8583发出的 秒信号，SCL脚与8751的P36脚相连，接收微处理器4所输出的数 据接收节拍时钟信号，SDA脚与8751的P37脚相连作为时钟日历电 路5与微处理器4之间的数据通道；脉冲采样电路3主要是两个光电 管11和12作为传感器，它们将来自感应式电能测量部件1的机械转 盘转变为电脉冲，需要二个光电传感器是因为便于让传感器区别转盘 转动的方向以及消除抖动，来自该两光电管11和12的信息分别由 8751的P34、P35脚进入；断路器6由一个驱动电路和一个磁保持的 功率型继电器13组成，直接控制用户回路，其中晶体管T11、T12、 T13、T14构成一个桥路，来自8751的P16、P17脚的信号分别使晶 体管T10、T15处于通或断的状态并进而控制晶体管T11、T12、T13、 T14的通或断，当P16、P17同为高电平或同为低电平时，磁保持的 功率型继电器13无电流通过，该继电器不动作，当P16为高电平P17 为低电平时T11、T13导通，T14、T12不导通，磁保持的功率型继电 器13得电动作，当P16为低电平P17为高电平时T14、T12导通，T11、 T13不导通，磁保持的功率型继电器13也得电动作，这两种得电动 作分别使断路器6接通或切断用户电源线；8751的P00～P07脚为所 要显示数据的笔段译码，P10～P15用以确定所要显示数据的位，在 每一瞬间，P10～P15中只有一个脚为高电平其他脚为低电平，相应 地晶体管T1至T6也只有一个处于导通状态，该导通管所对应的三个 双位八段数字显示器TOD-3261中的某一位就按P00～P07笔段译码 进行显示，由于P10～P15以极高速度轮流为高电平，六位显示器就 能被同时观察到；RXD/P30脚与P27脚输出电平使两个LED指示灯 管起提示作用，分别表示电能脉冲指示和抄表指示；P20为卡复位与 卡座14的RST脚相连，P21为微处理器4的时钟输出它与卡座14中 的CLK脚相连，P22与卡座14的SW脚相连用以检测有否卡，P23控 制卡电源，有卡为低电平无卡为高电平，P24与卡座14的I/O脚相 连是微处理器4与卡座14间的数据双向传输线，它按微处理器4的 时钟节拍输出数据；RESET脚为微处理器4的复位信号输入脚。这里 所涉及的元器件微处理器8051系列单片机以及PCF8583其性能与有 关工作原理可参见“飞利浦80C31系列单片机原理与应用技术手册” 北京航空航天大学出版社1992年版，断路器6采用上海贝斯特继电 器研究所BST-902型磁保持的功率型继电器，其原理可参见专利文献 95243817.8。\n本发明的强制式自抄电能表，在其具体实施的电子线路中，各集 成电路块和晶体管可以采用其替代品，例如采用某种型号的微处理器 使得时钟日历电路与微处理器一体，那仍旧应属于本发明的范围。