本實用新型涉及一種電能計量技術領域，特別是涉及一種用于電能計量的用電交互終端。

背景技術：

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，用電量需求越來越大，電能表的數(shù)量也迅速增加，同時，居民住宅的質量和檔次越來越高，住戶對住宅環(huán)境、物業(yè)管理水平的要求也日益提高。傳統(tǒng)的抄表方式存在許多弊端，如入戶麻煩、管理費用過高、存在安全隱患等，已經(jīng)不適應現(xiàn)代物業(yè)管理的需要。為了提高對客戶用電的管理水平，供電企業(yè)迫切希望通過現(xiàn)代化的手段，對用戶用電的監(jiān)測實現(xiàn)自動化、規(guī)范化。采用自動抄表技術的電力計量系統(tǒng)也應運而生。

現(xiàn)有的電力計量系統(tǒng)，主站通過集中器、采集器對費控電能表進行用電信息采集。然而，現(xiàn)有的費控電能表用戶操作不便利，人機交互體驗較差，同時售電營銷系統(tǒng)的繳費方式不夠多樣化，電價信息，用電政策不能夠及時傳達到終端用戶，同時用戶不能在本地查詢充值金額、欠費情況，尤其是用戶欠費時，沒有及時的提醒信息，導致因繳費不及時而斷電。

技術實現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術存在的不足，本實用新型之目的在于提供一種用電交互終端，以簡化電力計量系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的可靠性，節(jié)省設備投入，實現(xiàn)自動無人抄表，方便用戶的生活。

為達上述及其它目的，本實用新型提出一種用電交互終端，包括：

電源模塊，用于為用電交互終端供電，并提供備用電池模塊充電電源；

備用電池模塊，以于電源模塊斷電時，切換給用電交互終端供電；

CPU主控單元，與上行通信模塊、紅外通信模塊、刷卡系統(tǒng)、485通信模塊、人機交互單元連接，負責整個設備的數(shù)據(jù)流及業(yè)務實現(xiàn)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、報文解析、外部通信、故障監(jiān)測、邏輯處理；

上行通信模塊，用于CPU主控單元與主站集中器的通信；

紅外通信模塊，通過紅外方式與其他設備進行通信，實現(xiàn)紅外抄表；

下行通信模塊，用于與費控電能表通信，并通過分路選擇將下行通信與上行通信直連；

人機交互單元，用于實現(xiàn)人機交互。

進一步地，該用戶交互終端集成集中器以及采集器的功能。

進一步地，該CPU主控單元通過串行端口與該上行通信模塊、紅外通信模塊、刷卡系統(tǒng)、下行通信模塊連接，通過液晶驅動電路、通用GPIO與該人機交互單元連接。

進一步地，該CPU主控單元運行ESAM加密系統(tǒng)和多路復用管理。

進一步地，該上行通信模塊包括該多路復用管理用于偵測和選擇不同的上行通信模塊，選擇GPRS模塊、載波模塊、串口轉以太網(wǎng)絡模塊與主站、集中器通信，該多路復用管理實現(xiàn)對不同模塊的自動識別，同時由不同模塊的應用場景需要，將讀取的數(shù)據(jù)分發(fā)到既定的內部數(shù)據(jù)處理單元。

進一步地，該下行通信模塊包括下行485通信電路、分路選擇和上行485通信電路，該下行485通信電路連接費控電能表，抄讀數(shù)據(jù)，該分路選擇和上行485通信電路連接集中器、采集器，在業(yè)務需要的時刻，該CPU主控單元通過分路選擇將下行485通信與上行通信直連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)透傳。

進一步地，該備用電池模塊包括備用電池單元、充電電路、喚醒按鈕、MCU掉電檢測電路和邏輯控制電路，當電池電量低時，控制充電電路對電池進行充電，當設備的外部電源斷電時，檢測到電源模塊斷電后，該MCU掉電檢測電路和邏輯控制電路控制切換為備用電池單元供電。

進一步地，該備用電池單元按照設定的供電時間保證設備正常運作，到達設定時間后，自行關機，于關機后通過該喚醒按鈕使用該備用電池單元喚醒終端。

進一步地，該終端還包括USB數(shù)據(jù)交互電路，用于通過USB口，實現(xiàn)程序更新、公告信息導入、用戶信息導入。

進一步地，該刷卡系統(tǒng)為RFID刷卡系統(tǒng)，用于檢測用戶卡的ID，并讀取與用戶相關的信息。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型一種用電交互終端通過與采集器、集中器配合或集成采集器、集中器所有功能，實現(xiàn)了電力計量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)抄讀、用戶操作、充值計費于一體，簡化了電力計量系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)可靠性，節(jié)省了設備投入，實現(xiàn)了自動無人抄表。

附圖說明

圖1為本實用新型一種用電交互終端之第一較佳實施例的結構示意圖；

圖2為本實用新型較佳實施例中備用電池模塊20的結構示意圖；

圖3為本實用新型較佳實施例中通過喚醒按鈕使用備用電池單元喚醒設備的過程示意圖；

圖4為本實用新型具體實施例中多路復用管理的流程示意圖；

圖5為本實用新型一種用電交互終端之第二較佳實施例的結構示意圖；

圖6為本實用新型具體實施例中用電交互終端的具體應用情境示意圖。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例并結合附圖說明本實用新型的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本實用新型的其它優(yōu)點與功效。本實用新型亦可通過其它不同的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節(jié)亦可基于不同觀點與應用，在不背離本實用新型的精神下進行各種修飾與變更。

圖1為本實用新型一種用電交互終端之第一較佳實施例的結構示意圖。如圖1所示，本實用新型一種用電交互終端，包括：電源模塊10、備用電池模塊20、CPU主控單元30、上行通信模塊40、紅外通信模塊50、USB接口60、人機交互單元70、RFID刷卡系統(tǒng)80以及下行通信模塊90。

其中，電源模塊10為一AC-DC開關電源，其用于為整個用電交互終端供電，同時給備用電池模塊提供充電電源。

備用電池模塊20包括備用電池單元、充電電路、喚醒按鈕以及MCU掉電檢測和邏輯控制電路，用于電池電量采集、電池投切控制、充電管理。當電池電量低時，控制充電電路對電池進行充電。當設備的外部電源斷電時，系統(tǒng)檢測到斷電后，設備可無縫切換為備用電池供電。備用電池單元按照設定的供電時間保證設備正常運作，到達設定時間后，設備自行關機。關機后，用戶可以通過喚醒按鈕使用備用電池單元喚醒設備。備用電池模塊20的具體框圖如圖2所示。

圖3為本實用新型較佳實施例中通過喚醒按鈕使用備用電池單元喚醒設備的過程示意圖。在本實用新型具體實施例中，當主電源掉電以后，掉電檢測電路會觸發(fā)一個主電源掉電信號power_err。整板斷電后，持續(xù)按壓喚醒按紐，會對電容充電電路進行充電，當電容充電達到MOS管的控制門限電壓，觸發(fā)電池供電使能信號power_en。電池的供電回路在這兩個信號都有效的情況下，備用電池對整板供電。當電池供電啟動以后，CPU接管power_en信號控制。在備用電池供電的過程中，供電時間達到設定的供電時間T，CPU控制將power_en置為無效，整板電池供電斷電。

CPU主控單元30包括三線SPI、USB、多個通用串行UART端口、通用GPIO端口和液晶驅動電路，負責整個設備的數(shù)據(jù)流及業(yè)務實現(xiàn)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、報文解析、外部通信、故障監(jiān)測、邏輯處理等等功能，其通過串行端口UART1與上行通信模塊40連接，通過通用串行端口UART2與紅外通信模塊50連接，通過通用串行端口UART3和三線端口SPI與RFID刷卡系統(tǒng)80連接，通過通用串行端口UART4和通用GPIO端口與下行通信模塊90連接，通過液晶驅動電路、通用GPIO與人機交互單元70連接，CPU主控單元30運行ESAM加密系統(tǒng)和多路復用管理，ESAM加密系統(tǒng)為符合國標算法的加密系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)的安全性，多路復用管理用于偵測和選擇不同的上行通信模塊，復用管理與上行通信功能配合使用，上行通信方式可以根據(jù)場景需要，任意選擇GPRS模塊、載波模塊、串口轉以太網(wǎng)絡模塊與主站、集中器通信，復用管理實現(xiàn)對不同模塊的自動識別，同時由不同模塊的應用場景需要，將讀取的數(shù)據(jù)分發(fā)到既定的內部數(shù)據(jù)處理單元。

圖4為本實用新型具體實施例中多路復用管理的流程示意圖。對于上行通信模塊的GPRS模塊、載波通信模塊、UART轉網(wǎng)絡模塊，根據(jù)場景需求選擇其中一種模塊插入用電交互終端的插口中。硬件會檢測模塊類型，不同模塊的設備類型標志線信號邏輯位不同，CPU可通過檢測標志線判定識別模塊種類。不同的模塊單元與之進行數(shù)據(jù)交互的外部對象不同，程序邏輯控制根據(jù)判定的模塊種類，選擇相應的通信處理流程。

人機交互單元70由液晶顯示、按鍵、LED運行指示組成?？梢燥@示相關的查詢內容(用電記錄、電價信息、充值記錄、復電、用戶編號、地址信息，等等)所有用戶相關的操作內容，均在界面顯示。按鍵可供用戶對設備進行操作。LED運行指示，指示設備的運行狀態(tài)，通信情況。設備正常運行時，LED將按照一定規(guī)律閃爍。

RFID刷卡系統(tǒng)80為非接觸式卡刷卡和ESAM電路。用于檢測用戶卡的ID，并讀取與用戶相關的信息，如：卡號、用戶號、表號、費用，等等。同時可根據(jù)卡片的不同權限，規(guī)定用戶的操作內容，方便區(qū)分運維人員、開發(fā)人員、普通用戶的身份區(qū)別，不同人員操作的內容以及進行的操作業(yè)務不同。

紅外通信模塊50為通用電路，具備紅外抄表功能，通過紅外方式與其他設備進行通信。

USB數(shù)據(jù)交互電路60為通用電路，用于通過USB口，實現(xiàn)程序更新、公告信息導入、用戶信息導入等等。

下行通信模塊90為485通信模塊，由下行485通信電路、分路選擇和上行485通信電路組成，下行通信連接費控電能表，抄讀數(shù)據(jù)。分路選擇和上行485通信電路連接集中器、采集器，具備分路選擇功能，CPU主控單元可以通過分路選擇將下行485通信與上行485通信直連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)透傳，實現(xiàn)上行設備快速抄表及通信。

圖5為本實用新型一種用電交互終端之第二較佳實施例的結構示意圖。在本實用新型第二實施例中，用電交互終端具備傳統(tǒng)集中器、采集器的所有功能，即可以只使用用電交互終端取代集中器、采集器，直接與主站進行通信，上報相關的計量數(shù)據(jù)。具體地，該用電交互終端包括：電源模塊10、備用電池模塊20、CPU主控單元30、上行通信模塊40、紅外通信模塊50、USB接口60、人機交互單元70、RFID刷卡系統(tǒng)80、下行通信模塊90以及集中器和采集器，即集中器與采集器集成于用電交互終端中。

其中，電源模塊10為用于為整個用電交互終端供電，同時給備用電池模塊提供充電電源，在本實用新型具體實施例中，電源模塊10為一AC-DC開關電源。

備用電池模塊20用于電池電量采集、電池投切控制以及充電管理。在本實用新型具體實施例中，備用電池模塊20包括備用電池單元、充電電路、喚醒按鈕、MCU掉電檢測和邏輯控制電路，當電池電量低時，控制充電電路對電池進行充電。當設備的外部電源斷電時，系統(tǒng)檢測到斷電后，設備可無縫切換為備用電池供電。備用電池按照設定的供電時間保證設備正常運作，到達設定時間后，設備自行關機。關機后，用戶可以通過喚醒按鈕使用備用電池喚醒設備。

CPU主控單元30包括三線SPI、USB、多個通用串行UART端口、通用GPIO端口和液晶驅動電路，負責整個設備的數(shù)據(jù)流及業(yè)務實現(xiàn)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、報文解析、外部通信、故障監(jiān)測、邏輯處理等等相關，其通過串行端口UART1與上行通信模塊40連接，通過通用串行端口UART2與紅外通信模塊50連接，通過通用串行端口UART3和三線端口SPI與RFID刷卡系統(tǒng)80連接，通過通用串行端口UART4和通用GPIO端口與下行通信模塊90連接，通過液晶驅動電路、通用GPIO與人機交互單元70連接，CPU主控單元30運行ESAM加密系統(tǒng)和多路復用管理，ESAM加密系統(tǒng)為符合國標算法的加密系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)的安全性，多路復用管理用于偵測和選擇不同的上行通信模塊，復用管理與上行通信功能配合使用，上行通信方式可以根據(jù)場景需要，任意選擇GPRS模塊、載波模塊、串口轉以太網(wǎng)絡模塊與主站、集中器通信，復用管理實現(xiàn)對不同模塊的自動識別，同時由不同模塊的應用場景需要，將讀取的數(shù)據(jù)分發(fā)到既定的內部數(shù)據(jù)處理單元。

人機交互單元70由液晶顯示、按鍵、LED運行指示組成?？梢燥@示相關的查詢內容(用電記錄、電價信息、充值記錄、復電、用戶編號、地址信息，等等)所有用戶相關的操作內容，均在界面顯示，也就是說，用戶可以通過人機交互單元70直接查詢歷史用電量、電費余額、欠費信息、合閘復電記錄、充值金額選擇等，用戶還可以通過人機交互單元設置欠費提醒金額，以在CPU主控單元控制下及時提醒用戶的費用狀態(tài)，防止費用問題導致的斷電。按鍵可供用戶對設備進行操作。LED運行指示，指示設備的運行狀態(tài)，通信情況。設備正常運行時，LED將按照一定規(guī)律閃爍。

RFID刷卡系統(tǒng)80為非接觸式卡刷卡和ESAM電路。用于檢測用戶卡的ID，并讀取與用戶相關的信息，如：卡號、用戶號、表號、費用，等等。同時可根據(jù)卡片的不同權限，規(guī)定用戶的操作內容，方便區(qū)分運維人員、開發(fā)人員、普通用戶的身份區(qū)別，不同人員操作的內容以及進行的操作業(yè)務不同。

紅外通信模塊50為通用電路，具備紅外抄表功能，通過紅外方式與其他設備進行通信。

USB數(shù)據(jù)交互電路60為通用電路，用于通過USB口，實現(xiàn)程序更新、公告信息導入、用戶信息導入等等。

下行通信模塊90為485通信模塊，由下行485通信電路、分路選擇和上行485通信電路組成，下行485通信電路連接費控電能表，抄讀數(shù)據(jù)，分路選擇和上行485通信電路連接集中器、采集器，具備分路選擇功能，在業(yè)務需要的時刻，CPU主控單元可以通過分路選擇將下行485通信與上行485通信直連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)透傳，實現(xiàn)上行設備快速抄表及通信。

本實用新型之用電交互終端具備備用電池、USB口、非接觸式刷卡計費管理、多路復用管理，可大大方便用戶使用。尤其是針對斷電時，無法讀取用戶信息，是有極大改善，本實用新型具有人機交互單元，用戶可直接進行相關操作，用電交互終端可根據(jù)用戶需求定制提醒功能，方便用戶對用電進行管理，具備多種計費方式，便于用戶使用，用戶可通過銀行系統(tǒng)對用戶交互終端進行遠程支付用電費用，也可通過售電營銷管理系統(tǒng)進行繳費，還可以通過本地刷卡進行繳費，大大方便了用戶，其具體應用情境如圖6所示。

綜上所述，本實用新型一種用電交互終端通過與采集器、集中器配合或集成采集器、集中器所有功能，實現(xiàn)了電力計量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)抄讀、用戶操作、充值計費于一體，簡化了電力計量系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)可靠性，節(jié)省了設備投入，實現(xiàn)了自動無人抄表。

任何本領域技術人員均可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本實用新型的權利保護范圍，應如權利要求書所列。