一种预付费电能表告警信息短信通知装置的制作方法

1.本实用新型涉及预付费电能表告警信息采集查询及告警信息通知技术领域，具体涉及一种预付费电能表告警信息短信通知装置。


背景技术：

2.随着智能电网的不断建设，预付费电能表的接入所使用的厂站终端或者负控管理终端的上行通信数据传输规约中均无法实现预付费电能表剩余电量、剩余金额、透支电量和透支金额等信息的抄读与传输，客户接收预付费电能表的剩余电量、电费告警信息不及时、不精确而导致停电，给用电客户造成严重的生产经营损失等问题。由于大用户预付费电表均具有本地费控功能，解决预付费电能表实时告警和数据采集的双重功能对于提高客户满意度具有重要意义。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种预付费电能表告警信息短信通知装置，具体方案如下：
4.一种预付费电能表告警信息短信通知装置，包括rs485模块、告警遥信采集模块、电源管理模块、短信sms模块和微处理器，所述短信sms模块、告警遥信采集模块、电源管理模块和rs485模块分别连接微处理器，电源管理模块提供微处理器工作电压。
5.进一步地，所述rs485模块包括max13085型号的rs485芯片，在所述rs485芯片的管脚a上增加上拉电阻，在rs485芯片的管脚b上增加下拉电阻，在rs485芯片的工作电源和地之间接入电容。
6.进一步地，所述告警遥信采集模块提供四路无源遥信信号监控接口，每路无源遥信信号监控接口的电路组成为：电源连接光耦的引脚1，光耦的引脚2连接电阻一端，电阻另一端连接预付费电能表的遥信信号采集端，二极管一端连接电源，另一端连接在电阻和光耦的引脚2之间，光耦的引脚4分别连接电阻一端和无源遥信信号监控接口的遥信电平输出端，电阻另一端连接电源，光耦的引脚3分别接连接地和电容一端，电容另一端连接光耦的引脚4。
7.进一步地，所述所述电源管理模块采用ne10-1a05型号的开关电源。
8.进一步地，所述短信sms模块由电平自适应单元、sim卡单元和sim800c单元组成，所述电平自适应单元分别连接微处理器和sim800c卡单元，sim卡单元连接sim800c卡单元。
9.进一步地，所述微处理器采用stc15w4k32s4型号的处理器。
10.本实用新型的优点
11.本实用新型的预付费电能表告警信息短信通知装置通过安装在预付费电能表的前端，从而实现数据短信推送、rs485模块接口数据抄读、告警遥信采集模块输入和电源管理等功能，该装置利用rs485模块接口实现对预付费电能表的数据采集；利用告警遥信采集模块的通信接口实现预付费电能表告警信号的捕获；利用短信sms模块完成数据的短信推
送；利用电源管理模块完成整个设备的电源管理，解决了预付费电能表的接入所使用的厂站终端或者负控管理终端的上行通信数据传输规约中均无法实现预付费电能表剩余电量、剩余金额、透支电量和透支金额等信息的抄读与传输，客户接收预付费电能表的剩余电量、电费告警信息不及时、不精确而导致停电问题，实现预付费电能表实时告警和数据采集的双重功能，适合推广。
附图说明
12.图1为本实用新型预付费电能表告警信息短信通知装置结构框图。
13.图2为图1的rs485模块的电路及引脚图。
14.图3为图1的告警遥信采集模块电路图。
15.图4为图1的市电与电源管理模块组成电路图。
16.图5为本实用新型的预付费电能表告警信息短信通知装置与现场的预付费电能表连接示意图。
17.图中：
18.ro:接收口输出；re：接收器输出使能(低电平有效)；de：驱动器输出使能(高电平有效)；di：驱动器输入；a：驱动器输出/接收器输入(同相)；b：驱动器输出/接收器输入(反相)。
具体实施方式
19.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步地解释说明，但需要注意的是，本具体实施例不用于限定本实用新型的权利范围。
20.如图1至图5所示，本具体实施例提供的一种预付费电能表告警信息短信通知装置，包括rs485模块、告警遥信采集模块、短信sms模块、电源管理模块和微处理器。
21.所述rs485模块采用max13085型号的rs485芯片，使用两线制的rs485差分信号传输技术，其与微处理器的串口相连，将ttl串口信号转换为rs485差分信号。采用专用型号为max13085的rs485芯片，并对rs485芯片的接口与所需连接设备的数字电路部分采用光电隔离和耐压保护技术，使得rs485芯片的接口具有如下特性：承受4kv的电压历时1分钟的耐压试验；能承受8kv的静电接触放电；能承受4kv的浪涌试验(对零线)；rs485的a、b端子间能承受380v的交流电历时5分钟不损坏；能承受1kv快瞬变脉冲群耦合试验。rs485模块用于解决当预付费电能表电量数据、冻结数据、剩下电量、剩余金额等计量相关数据的采集。如图2所示，由于rs485芯片的管脚re为接收允许控制使能管脚，其低电平有效；管脚de为发送允许控制使能管脚，其为高电平有效；而rs485模块作为一种半双工异步通信标准，所以在电路设计时对于使能控制管脚re和de可以使用一个管脚进行控制。而在rs485芯片的管脚a上增加上拉电阻和rs485芯片的管脚b上增加下拉电阻是因为rs485总线在空闲状态下，电平是不固定的，电平范围在-200mv到 200mv之间，对于rs485模块的收发器输出低电平，会出现通信异常。电容c6为芯片工作电源滤波，剩余的器件tvs1、tvs2为tvs保护管，器件rt1和rt2为自恢复保险丝，rv1为压敏电阻。这些器件实现总线的过电压保护，提高装置总线接口的安全性与稳定性。同时能支持dlt645-1997和dlt645-2007规约的预付费电能表的规定数据项进行数据采集，并对采集数据进行数据转化生成使用者所需数据明细。
22.所述告警遥信采集模块提供四路独立的无源遥信信号监控接口以实现多个预付费电能表独立接入，每路无源遥信信号监控接口均采用光电隔离和电阻分压技术，以实现本短信通知装置与预付费电能表的接口安全。具体地，所述告警遥信采集模块提供四路无源遥信信号监控接口，每路无源遥信信号监控接口的电路组成为：电源vcc分别连接el817型号的光耦g1、g2、g3、g4的引脚1，光耦g1、g2、g3、g4的引脚2分别连接电阻r8、r9、r10、r11一端，电阻r8、r9、r10、r11另一端分别连接预付费电能表的遥信信号采集端xy_input_1、xy_input_2、xy_input_3、xy_input_4，二极管d1、d2、d3、d4一端分别连接电源vcc，另一端连接在电阻r8、r9、r10、r11和光耦g1、g2、g3、g4的引脚2之间，光耦g1、g2、g3、g4的引脚4分别连接电阻r12、r13、r14、r15一端和用于连接微处理器的io口的无源遥信信号监控接口的遥信电平输出端xy_output_1、xy_output_2、xy_output_3、xy_output_4，电阻r12、r13、r14、r15另一端分别连接电源vcc，光耦g1、g2、g3、g4的引脚3分别连接地和电容c10、c11、c12、c13一端，电容c10、c11、c12、c13另一端连接光耦g1、g2、g3、g4的引脚4。电阻r8、r9、r10、r11、r12、r13、r14、r15均为限流电阻，防止电流太大损坏本短信通知装置，电容c10、c11、c12、c13目的在于使唤无源遥信信号监控接口的遥信电平输出起到保持作用，当预付费电能表的遥信信号采集端xy_input_1、xy_input_2、xy_input_3、xy_input_4信号均为低电平时，光耦g1、g2、g3、g4开始工作，从而用于连接微处理器的io口的无源遥信信号监控接口的遥信电平输出端xy_output_1、xy_output_2、xy_output_3、xy_output_4的信号也变为低电平，从而实现微处理器能检测到有限信号的功能。告警遥信采集模块的端子d5用于与预付费电能表的遥信端子进行连接，并通过无源遥信信号监控接口状态量的变化以实现预付费电能表告警信号的监听。实现预付费电能表告警信息能实时监控，本短信通知装置软件设计为实现10s的扫描周期。
23.所述短信sms模块由电平自适应单元、sim卡单元和sim800c单元组成，电平自适应单元分别连接微处理器和sim800c卡单元，sim卡单元连接sim800c卡单元。电平自适应单元是用于实现短信sms模块对于3.3v/5v控制装置的自适应，以提高短信sms模块的使用范围。短信sms模块负责短信sms的发送，用户对装置的参数配置短信的接收等核心单元，sim800c单元作为短信sms模块的主要单元。短信sms模块是一款四频gsm/gprs模块,为城堡孔封装，其性能稳定，外观小巧，为装置的轻便和易安装提供一种新的解决方案。sim800c单元工作频率为gsm/gprs 850/900/1800/1900mhz，能低功耗实现语音、sms和数据信息的传输。sim800c尺寸为17.6*15.7*2.3mm，能适用于各种紧凑型产品设计需求。
24.所述电源管理模块采用ne10-1a05型号的开关电源。ne10-1a05型号的开关电源输入端通过自动恢复保险丝rt1连接接插件j1，输出端连接连接接插件j2，开关电源模块的输入端和输出端之间并联有压敏电阻rv1。如图4所示，市电与电源管理模块的电路组成为：端子j1连接自恢复保险丝rt1一端，自恢复保险丝rt1另一端连接开关电源p1的管脚2，开关电源p1的管脚1连接端子j2，压敏电阻rv1一端连接在自恢复保险丝rt1和开关电源p1的管脚2之间，另一端连接在开关电源p1的管脚1，开关电源p1的管脚3接电源vcc，开关电源p1的管脚4接地，电容c8、c9、c3、c5、c6分别并联在电源vcc和地之间。端子j1和j2分别接市电220v交流电的火线和零线，为本短信通知装置的安装提供直接的电源输入；自恢复保险丝rt1和压敏电阻rv1共同实现装置的过电压和过电流保护；自恢复保险丝rt1的型号为mz6-30r-60r，压敏电阻rv1型号为681kd14。开关电源p1用于实现交流输入时85vac-264vac的电压范
围；直流输入时100vdc-375vdc的电压范围；输入电压的频率范围为47hz-63hz；输出功率为10w(电压为5v，电流为2a)；最大容性负载为2000uf。
25.所述rs485模块、告警遥信采集模块、电源管理模块和短信sms模块分别连接微处理器，电源管理模块提供微处理器工作电压。
26.所述微处理器采用的是宏晶科技的stc15w4k32s4型号的处理器，具有独立的4串行口设计。该处理器为抗干扰最强的stc15新系列8051处理器，其支持2.4v～5.5v宽电源电压,无须转换芯片可直接与pc机usb接口进行通信；增强型8051单片机集成了上电复位电路与高精准r/c振荡器，给单片机芯片加上电源就可跑程序；可在线编程与在线仿真，一颗芯片既是目标芯片，又是仿真芯片；集成了大容量的程序存储器、数据存储器以及eeprom，增加了定时器、串行口等基本功能部件，集成了a/d、pca、比较器、专用pwm模块、spi等高功能接口部件，可大大简化单片机应用系统的外围电路，使单片机应用系统的设计更加简捷，系统性能更加高效、可靠。微处理器是整个短信通知装置的运算和工作控制大脑，预付费电能表告警遥信信号的监听、电能表实时数据的协议抄读、告警短信的生成、参数设置短信的解析和装置配置等功能。其中电容c7为微处理器工作电源的滤波功能，而端子接口j3为处理器的isp程序下载接口，其使用处理器的串口0的冷启动模式完成装置开发、生产时的功能程序的调试烧录功能。
27.将本具体实施例的短信通知装置应用到现场预付费电能表中，具体连接方式如图5所示。当预付费电能表在运行过程中其剩余电量或者剩余金额达到阈值时，预付费电能表产生告警电平(本装置为低电平有效)被本短信通知装置采集后，短信通知装置会根据产生遥信的端子序号从短信通知装置提取预付费电能表的档案信息，同时启用rs485模块，采集预付费电能表的相关实时数据，将需要反馈的信息打包成短信模板后发送给用户录入的接收短信的手机列表用户。