一种远程抄表的智能空开

技术领域

本发明涉及开关控制技术领域，更具体地，涉及一种远程抄表的智能空开。

背景技术

智能空开，又称为智能空气开关或者智能空气断路器，只要电路中电流超过额定电流就会自动断开，具备截断和接通电源的功能，通常具备过流和过压自动跳闸功能。智能空开广泛应用于低压配电网络、电力拖动系统、高架线输电、无线信号基站和架空线供电路中。

远程抄表，运用远程抄表的一个重要的原因是住户或者基站分布广、电表数量多，传统人工抄表效率低、运维成本高。例如5G通信基站，基站覆盖半径为：100-300米，相比4G基站，5G基站的数量大幅增加，每家运营商需要增加数百万个基站，需要抄表的数量也大幅增加，对用电量数据管控有更高的要求。

现有技术中，智能空开不具有远程抄表的功能，远程抄表主要还是依赖电表来实现，远程抄表的方案主要有以下几种：

方案一：更换新电表，新电表与传统电表相比，具有RS485通讯功能或者无线通讯功能，但是，新电表的价格成本比较高，同时大批量更换安装也需要人力成本，由于电表数量庞大，加起来之后成本巨大，因此实际并没有大批量运用。

方案二：使用传统电表，并每个电表配置摄像设备，采用摄像设备拍摄电表上显示的读数，拍摄画面传输后实现远程抄表，但是，增加了摄像设备及摄像设备支架的成本，也占用了基站的有效空间资源，增加了基站设备的成本，同时摄像头拍照会受天气的影响，有时拍摄的电表读数模糊不清，不能够有效的、实时的读取电能。

方案三：使用传统电表，并每个电表配置采集器设备，和一个集中采集器等装置组成一个系统，通过采集器设备采集电表的用电量，再通过电力线方式或RS485通讯方式将采集的数据发送至集中器，采集器通过电表的RS485接口或者电平脉冲采集电路采集用电量。但是，该远程抄表系统，增加了很多设备成本和安装成本，并且整个电力管理系统均需要改变。

有鉴于此，本申请提供一种远程抄表的智能空开，可以实现精准的、实时的远程抄表，并且设备成本和安装成本低，便于升级用电量管理系统。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种远程抄表的智能空开，实现精准的、实时的远程抄表，并且设备成本和安装成本低，便于升级用电量管理系统。

本申请不对传统电表进行改造，不增加配置设备，如：摄像设备、采集器、集中器等设备，仅采用本申请的智能空开，实现远程抄表，采用简单的方法解决目前用电量管理及升级的问题，不增加配置设备的成本及安装成本，并且不增加通讯成本。

本申请的远程抄表的智能空开通过感知传统电表的红外脉冲信号，或者和与传统电表连接，获得电平脉冲信号(传统电表具有红外脉冲输出和电平脉冲输出功能)，再通过单片机将脉冲信号换算为用电量，实现抄表，然后通过通讯电路将换算后的用电量信号传输到用电管理部门或运营部门的监控中心，有效的实现了与传统电表计数的同步计量，能够精准的、实时的监测用电量，实现对每个电表的零误差远程集中监测，并且，本发明的远程抄表的智能空开采用的电子元件少，本身的成本低。在此基础上，本申请人完成了本申请。

一种远程抄表的智能空开，包括：脉冲采集电路、单片机模块、和通讯电路，脉冲采集电路为：红外脉冲采集电路、或/和电平脉冲采集电路，所述脉冲采集电路与单片机模块的输入端连接，单片机模块的输出端与通讯电路连接，所述红外脉冲采集电路感知并同步采集电表的红外脉冲输出信号，电平脉冲采集电路与电表的接口连接，同步采集电表的电平脉冲输出信号，单片机模块将红外脉冲信号、或电平脉冲信号换算为用电量，通讯电路将用电量信号发射传输到用电管理部门或运营部门的监控中心。

在一些实施方式中，脉冲采集电路为红外脉冲采集电路、或者脉冲采集电路为红外脉冲采集电路和电平脉冲采集电路，优选的，脉冲采集电路为红外脉冲采集电路和电平脉冲采集电路。

进一步的，脉冲采集电路采集并输出脉冲信号的频率与电表发出脉冲输出信号的频率相同，一个电表发出脉冲输出信号的频率是固定的，电表每转一圈发出一个脉冲输出信号。

例如，电表一般标为1600转/度、或者3200转/度，那么电表发出红外脉冲输出信号的频率为：1度电发出1600个红外脉冲、或者3200个红外脉冲，即1600个红外脉冲/度、或者3200个红外脉冲/度；那么电表发出电平脉冲输出信号的频率为：1度电发出1600个电平脉冲、或者3200个电平脉冲，即1600个电平脉冲/度、或者3200个电平脉冲/度。

进一步的，红外脉冲采集电路包括：红外信号接收芯片REC、电阻R22、和电阻R23，红外信号接收芯片REC感知并同步采集电表的红外脉冲输出信号。

进一步的，电平脉冲采集电路通过接口J1与电表的接口连接，电平脉冲采集电路还包括：电极管Q1、电阻R19、电阻R20、和电阻R21。

进一步的，当电表脉冲发生脉冲输出时，通过发射极电阻R21的上拉，将三极管Q1的发射极产生高、低电平，通过集电极电阻R20的上拉电源到VCC，使三极管Q1集电极形成一个开关状态，形成一个电源脉冲，将这个脉冲与芯片U1的一个中断口相联接，即可记录电表脉冲发生的个数。实现对电表的读数进行记录。

在一些实施方式中，单片机模块包括单片机电路，单片机电路包括：芯片U1，芯片U1将采集到的红外脉冲信号、或/和电平脉冲信号换算为用电量。

进一步的，芯片U1进行脉冲信号与用电量的换算，依照电表发出脉冲输出信号的频率与度数的关系进行换算，并进行累加统计，从而计算出用电量，

例如，电表发出红外脉冲输出信号的频率为：1600个红外脉冲/度，那么将该参数设置到芯片U1中，对红外脉冲采集电路输入芯片U1的红外脉冲信号点进行累加，当红外脉冲信号点达到1600个时，用电量为1度，依次进行累加统计计算。

进一步的，单片机电路还包括外围电路、时间记录电路和基数电路。

进一步的，外围电路与芯片U1的初入端连接，外围电路包括：电阻R4和电阻R5组成的电路，以及电阻R6、电阻R7和开关G1组成的电路。

进一步的，时间记录电路可以记录抄表时间，每月定时抄表的时间，输入电表的基本参数时间，当月用电的时间记录。

进一步的，时间记录电路包括：芯片U3、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电容C5、和电容C6。

进一步的，基数电路作为输入电表的基数，如电表为1600个红外脉冲/度，则输入1600作为计算电表发生脉冲的基准，同时将此数据永久的存贮在芯片U2中。只有通过改变数据，重新写入才可改变此数据。

进一步的，基数电路包括：芯片U2、电阻R8、和电阻R9。

在一些实施方式中，通讯电路发射传输用电量信号的方式包括：有线发射、FSU发射、和无线发射。

进一步的，有限发射方式为通过RS485发射传输用电量信号，FSU发射方式为通过基站现有的FSU通讯组网发射传输用电量信号，无线发射方式为通过无线通讯技术发射传输用电量信号。

进一步的，用电管理部门为县、市、或者省、直辖市的一级用电管理部门。

进一步的，通讯电路包括无线通讯电路和RS485通讯电路，RS485通讯电路通过芯片U4，实现RS485的通讯功能，具体的，通过单片机电路中芯片U1的程序整改，实现RS485的MODBUS通讯和FSU通讯；通过芯片U1的口线TXD2和RXD2与无线通讯电路进行通讯，实现对无线通讯。

在一些实施方式中，所述远程抄表的智能空开，还包括：键盘显示电路和开关电源电路，所述键盘显示电路与单片机电路的输出端连接，开关电源电路与单片机电路、脉冲采集电路、通讯电路、和键盘显示电路连接并提供电源。

进一步的，键盘显示电路将用电量信号中具体的用电量度数，显示在电管理部门或运营部门的监控中心。

附图说明

图1为本申请的红外脉冲采集电路的一种电路图。

图2为本申请的电平脉冲采集电路的一种电路图。

图3为本申请的单片机电路的一种电路图。

图4为本申请的无线通讯电路的一种电路图。

图5为本申请的RS485通讯电路的一种电路图。

具体实施方式

描述以下实施例以辅助对本申请的理解，实施例不是也不应当以任何方式解释为限制本申请的保护范围。

在以下描述中，本领域的技术人员将认识到，在本论述的全文中，组件可描述为单独的功能单元(可包括子单元)，但是本领域的技术人员将认识到，各种组件或其部分可划分成单独组件，或者可整合在一起(包括整合在单个的系统或组件内)。

同时，附图内的组件或系统之间的连接并不旨在限于直接连接。相反，在这些组件之间的数据可由中间组件修改、重格式化、或以其它方式改变。另外，可使用另外或更少的连接。还应注意，术语“联接”、“连接”、或“输入”“固定”应理解为包括直接连接、通过一个或多个中间媒介来进行的间接的连接或固定。

实施例1：

一种远程抄表的智能空开，如图1-图5所示，包括：脉冲采集电路、单片机模块、和通讯电路，脉冲采集电路为：红外脉冲采集电路、和电平脉冲采集电路，所述脉冲采集电路与单片机模块的输入端连接，单片机模块的输出端与通讯电路连接，所述红外脉冲采集电路感知并同步采集电表的红外脉冲输出信号，电平脉冲采集电路与电表的接口连接，同步采集电表的电平脉冲输出信号，单片机模块将红外脉冲信号、或电平脉冲信号换算为用电量，通讯电路将用电量信号发射传输到用电管理部门或运营部门的监控中心。

脉冲采集电路采集并输出脉冲信号的频率与电表发出脉冲输出信号的频率相同，一个电表发出脉冲输出信号的频率是固定的，电表每转一圈发出一个脉冲输出信号。电表一般标为1600转/度，那么电表发出红外脉冲输出信号的频率为：1度电发出1600个红外脉冲，即1600个红外脉冲/度；那么电表发出电平脉冲输出信号的频率为：1度电发出1600个电平脉冲，即1600个电平脉冲/度。红外脉冲采集电路包括：红外信号接收芯片REC、电阻R22、和电阻R23，红外信号接收芯片REC感知并同步采集电表的红外脉冲输出信号。电平脉冲采集电路通过接口J1与电表的接口连接，电平脉冲采集电路还包括：电极管Q1、电阻R19、电阻R20、和电阻R21。当电表脉冲发生脉冲输出时，通过发射极电阻R21的上拉，将三极管Q1的发射极产生高、低电平，通过集电极电阻R20的上拉电源到VCC，使三极管Q1集电极形成一个开关状态，形成一个电源脉冲，将这个脉冲与智能空开中的单片机的一个中断口相联接，即可记录电表脉冲发生的个数。实现对电表的读数进行记录。

单片机模块包括单片机电路，单片机电路包括：芯片U1，芯片U1将采集到的红外脉冲信号、或/和电平脉冲信号换算为用电量。芯片U1进行脉冲信号与用电量的换算，依照电表发出脉冲输出信号的频率与度数的关系进行换算，并进行累加统计，从而计算出用电量，电表发出红外脉冲输出信号的频率为：1600个红外脉冲/度，那么将该参数设置到芯片U1中，对红外脉冲采集电路输入芯片U1的红外脉冲信号点进行累加，当红外脉冲信号点达到1600个时，用电量为1度，依次进行累加统计计算。单片机电路还包括外围电路，外围电路与芯片U1的初入端连接，外围电路包括：电阻R4和电阻R5组成的电路，以及电阻R6、电阻R7和开关G1组成的电路。单片机电路还包括时间记录电路，可以记录抄表时间，每月定时抄表的时间，输入电表的基本参数时间，当月用电的时间记录。时间记录电路包括：芯片U3、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电容C5、和电容C6。单片机电路还包括基数电路，基数电路作为输入电表的基数，如电表为1600个红外脉冲/度，则输入1600作为计算电表发生脉冲的基准，同时将此数据永久的存贮在芯片U2中。只有通过改变数据，重新写入才可改变此数据。基数电路包括：芯片U2、电阻R8、和电阻R9。

通讯电路发射传输用电量信号的方式包括：有线发射、FSU发射、和无线发射。有限发射方式为通过RS485发射传输用电量信号，FSU发射方式为通过基站现有的FSU通讯组网发射传输用电量信号，无线发射方式为通过无线通讯技术发射传输用电量信号。用电管理部门为县、市、或者省、直辖市的一级用电管理部门。通讯电路包括无线通讯电路和RS485通讯电路，RS485通讯电路通过芯片U4，实现RS485的通讯功能，具体的，通过单片机电路中芯片U1的程序整改，实现RS485的MODBUS通讯和FSU通讯；通过芯片U1的口线TXD2和RXD2与无线通讯电路进行通讯，实现对无线通讯。所述远程抄表的智能空开，还包括：键盘显示电路和开关电源电路，所述键盘显示电路与单片机电路的输出端连接，开关电源电路与单片机电路、脉冲采集电路、通讯电路、和键盘显示电路连接并提供电源。键盘显示电路将用电量信号中具体的用电量度数，显示在电管理部门或运营部门的监控中心。

尽管本申请已公开了多个方面和实施方式，但是其它方面和实施方式对本领域技术人员而言将是显而易见的，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。本申请公开的多个方面和实施方式仅用于举例说明，其并非旨在限制本申请，本申请的实际保护范围以权利要求为准。