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淺談紅外式電費(fèi)預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用

 更新時(shí)間:2024-07-25 點(diǎn)擊量:144

安科瑞 耿敏花

  摘要:介紹了一種紅外式電費(fèi)預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計(jì)方法,給出了主要硬件電路及電度表控制板、紅外卡和收費(fèi)器,同時(shí)給出了應(yīng)用程序的流程圖和設(shè)計(jì)思想,經(jīng)實(shí)際運(yùn)行證明,該系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)、成本低、使用方便,適于推廣應(yīng)用。

  關(guān)鍵詞:預(yù)付費(fèi);預(yù)付費(fèi)電度表;單片機(jī)

  0引言

  目前,國內(nèi)市場上流行的預(yù)付費(fèi)電度表大都是IC卡電度表,通常的IC卡是將一微電子芯片鑲嵌于符合ISO7816標(biāo)準(zhǔn)的PVC(或ABS等)塑料基片中,封裝成外形尺寸與磁卡類似的卡片.為降低成本,IC卡電度表中的IC卡由焊有一片EPROM的一小塊印刷電路板構(gòu)成,也稱為電卡.由于其接觸式結(jié)構(gòu),使用不方便.在某些地區(qū),為防竊電,各用戶的電度表都集中安裝并封閉在居民樓的樓道里的電表柜中,以至于無法采用現(xiàn)有的IC卡電度表.若采用非接觸式IC卡(RF卡),由于基站芯片價(jià)格和傳輸距離等原因,目前還不適合用于預(yù)付費(fèi)電度表.另一方面,由于預(yù)付費(fèi)電度表要解決電費(fèi)存儲(chǔ)、接收發(fā)送、數(shù)據(jù)加密等問題,在技術(shù)上與市場上流行的紅外式復(fù)費(fèi)率電度表并不相同,有其自己的特點(diǎn)和難點(diǎn).為此,我們研制了一種紅外式電費(fèi)預(yù)付費(fèi)系統(tǒng),其使用方便,成本低,適于推廣應(yīng)用.

  1預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)的原理

  紅外式電費(fèi)預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)由電度表控制板、紅外交費(fèi)器(紅外)、收費(fèi)器和電費(fèi)管理數(shù)據(jù)庫四部分組成,如圖1所示.

  1.1各部分的功能

  1)電度表控制板加裝于現(xiàn)有的電度表表盒中,它的功能包括:①通過紅外收發(fā)器,與紅外交費(fèi)器交換數(shù)據(jù),接收、發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù);②記錄電度表的轉(zhuǎn)數(shù);③顯示交費(fèi)金額、剩余電費(fèi);④控制用戶電源通斷.

  2)紅外交費(fèi)器,為方便亦稱紅外卡,用于替代IC卡(電卡),它的作用是①存儲(chǔ)交費(fèi)金額;②通過紅外收發(fā)器與電度表控制板和收費(fèi)器交換數(shù)據(jù);③控制電度表的LED顯示交費(fèi)金額、剩余電費(fèi)等數(shù)據(jù).

  3)收費(fèi)器是一具有RS一232接口的紅外收發(fā)器.①它接收從紅外卡發(fā)來的紅外數(shù)據(jù),經(jīng)處理后由RS一232接口送至PC機(jī)的電費(fèi)管理數(shù)據(jù)庫中,供電業(yè)部門進(jìn)行管理;②用戶在交費(fèi)后,電費(fèi)管理數(shù)據(jù)庫中的交費(fèi)金額通過RS一232接口送給收費(fèi)器,經(jīng)收費(fèi)器的紅外發(fā)送器發(fā)送至紅外卡中.

  1.2交費(fèi)過程

  1)用戶欲交費(fèi)時(shí),先用紅外卡讀取電度表控制板中存儲(chǔ)的電度表的編號(hào)、密碼及剩余電費(fèi)等數(shù)據(jù).

  2)在收費(fèi)站,將紅外卡中的電度表數(shù)據(jù)發(fā)送給收費(fèi)器,送至PC機(jī)的電費(fèi)管理數(shù)據(jù)庫中.

  3)用戶交費(fèi)后,紅外卡接收到收費(fèi)器發(fā)送來的相應(yīng)的交費(fèi)金額,并存儲(chǔ)在紅外卡中.

  4)用戶回家后,用紅外卡將交費(fèi)金額發(fā)送至電度表中,電度表顯示交費(fèi)金額,供用戶核對

  2硬件設(shè)計(jì)

  2.1電度表控制板的硬件設(shè)計(jì)

  電度表控制板的電原理如圖2所示.該控制板采用Z86E08OTP單片機(jī)為核心進(jìn)行設(shè)計(jì),其內(nèi)含2kPROM;具有可編程看門狗定時(shí)器;6個(gè)矢量中斷,優(yōu)先權(quán)可隨意設(shè)定;256個(gè)累加器方便應(yīng)用軟件的編寫[4].圖2中RD和TD為紅外收發(fā)器,其中TD為紅外發(fā)光二極管,由Z86單片機(jī)輸出口線P01驅(qū)動(dòng),紅外數(shù)據(jù)發(fā)射子程序?qū)l(fā)送的編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成載波頻率為38kHz的信號(hào)經(jīng)P10驅(qū)動(dòng)TD發(fā)射出紅外信號(hào).其波形如圖3fa)所示.RD為一紅外接收元件NJL41H380,可接收載波頻率為38kHz的紅外編碼數(shù)據(jù),RD的輸出波形如圖3(1))所示闡.RD的輸出送至Z86單片機(jī)的P31,P3l是外部中斷輸入Q2,下降沿觸發(fā),在中斷服務(wù)子程序中對接收的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼.OPrrO是一光電開關(guān),用于將電度表表盤的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào),經(jīng)U5構(gòu)成的施密特電路整形后送單片機(jī)的P33進(jìn)行計(jì)數(shù).P33是外部中斷輸入Q1,為保證電度表轉(zhuǎn)數(shù)的準(zhǔn)確,設(shè)定中斷優(yōu)先級(jí)為Ql>IRQ2.輸出口線P00驅(qū)動(dòng)繼電器J的通斷,根據(jù)用戶的預(yù)付費(fèi)情況對用戶電源進(jìn)行通斷控制.Z86單片機(jī)P2口的P20設(shè)定為輸入線,P21~P27設(shè)定為輸出線.串行存儲(chǔ)芯片9346用于存儲(chǔ)電表轉(zhuǎn)數(shù)、電費(fèi)、編號(hào)和密碼等數(shù)據(jù).4位小型LED用于顯示剩余電費(fèi)和交費(fèi)額等數(shù)據(jù),譯碼/鎖存/驅(qū)動(dòng)器U3完成BCD到七段碼的轉(zhuǎn)換和鎖存,譯碼/馬區(qū)動(dòng)器U2用于位選.

  2.2紅外卡的硬件設(shè)計(jì)

  紅外卡的電原理如圖4所示.RD和TD為紅外收發(fā)器,其工作原理與電度表控制板相同.按鈕開關(guān)S1,S2,S3和S4用于方式切換,P24~P27設(shè)定為輸入線,利用軟件查詢方式使紅外卡分別工作在電度表數(shù)據(jù)接收發(fā)射LED顯示及交費(fèi)金額接收發(fā)射等方式.U2用于存儲(chǔ)交費(fèi)金額、編號(hào)和密碼等數(shù)據(jù).Z86C04單片機(jī)的工作電壓為3.0~5.5V.紅外卡尺寸為10Cln×5Cln×1.5Cln.

  2.3收費(fèi)器

  收費(fèi)器采用Z86E06單片機(jī),其紅外收發(fā)電路與圖2相同.?dāng)U展一RS一232接口芯片與PC機(jī)的RS一232接口相連,如圖5所示.

  3軟件設(shè)計(jì)

  數(shù)據(jù)的收發(fā)存儲(chǔ)采用BCD碼,編碼格式為

  指令標(biāo)志位控制電度表的工作方式,如顯示、接收及發(fā)送等.在軟件設(shè)計(jì)中除采用Z8單片機(jī)所提供看門狗定時(shí)器(WDT)功能外,還采用了軟件陷阱、指令冗余及軟件容錯(cuò)等方法,使系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng),工作可靠.

  3.1電度表控制板的軟件設(shè)計(jì)

  電度表控制板的主程序流程如圖6所示.當(dāng)剩余電費(fèi)少于10度時(shí),LED亮,顯示剩余電費(fèi)數(shù)值,提示用戶應(yīng)去交費(fèi).當(dāng)接收到交費(fèi)數(shù)據(jù)后,LED顯示該值,以供用戶核對.正常工作時(shí)LED不亮.

  3.2紅外卡的軟件設(shè)計(jì)

  紅外卡的軟件流程如圖7所示.用戶欲查看剩余電費(fèi)時(shí),可按下S4鍵向電度表控制板發(fā)出指令,電度表控制板上的LED亮,顯示剩余電費(fèi)數(shù)值.

  3.3電費(fèi)管理數(shù)據(jù)庫軟件

  電費(fèi)管理數(shù)據(jù)庫軟件功能圖如圖8所示.

  4、安科瑞Acrelcloud-3200預(yù)付費(fèi)水電云平臺(tái)

  4.1概述

  AcrelCloud-3200預(yù)付費(fèi)水電云平臺(tái)是安科瑞公司研制的與DDSY-1352單相電子式預(yù)付費(fèi)電能表及DTSY-1352三相電子式預(yù)付費(fèi)電能表配套的售電管理系統(tǒng)。另外可以選配遠(yuǎn)傳閥控水表組成水電一體預(yù)付費(fèi)系統(tǒng),達(dá)到先交費(fèi)后用水的目的,剩余水量用完自動(dòng)關(guān)閥。主要完成電能表/水表參數(shù)設(shè)置,商戶售電/售水管理及能耗管理工作,操作簡便,實(shí)現(xiàn)物業(yè)公司遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)操作實(shí)時(shí)監(jiān)控,具有良好的人機(jī)界面,能夠有效的統(tǒng)計(jì)和管理數(shù)據(jù)。安裝方便,是用電管理部門、商業(yè)廣場和物業(yè)小區(qū),提高用電用水管理水平,解決收費(fèi)難問題的理想產(chǎn)品。

  4.2應(yīng)用場所

  本平臺(tái)適用于公寓出租戶、商業(yè)廣場、公寓酒店、物業(yè)小區(qū)、寫字樓、物流倉儲(chǔ)、高校、連鎖超市、智慧園區(qū)、農(nóng)貿(mào)市場等場所。

  4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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  4.4系統(tǒng)功能

  4.4.1房間監(jiān)控

  清晰簡潔的展示所有房間狀態(tài)信息,所屬樓棟樓層,在線失連情況,費(fèi)用狀態(tài)等,進(jìn)入房間詳情可對房間當(dāng)前實(shí)時(shí)信息進(jìn)行查看,并可了解當(dāng)天用電量和使用金額情況,可對房間內(nèi)的電表進(jìn)行各種遠(yuǎn)程控制操作,比如開戶、電價(jià)設(shè)置,售電、退電、報(bào)警金額設(shè)置、分合閘操作等等。

  4.4.2電戶開表

  系統(tǒng)針對商鋪開戶不僅支持一戶一表,也支持一戶掛多表的需要;支持自定義電價(jià)方案,單一電價(jià)、尖峰平谷電價(jià)、階梯電價(jià)等:支持預(yù)先設(shè)置開戶信息后期一鍵開戶;支持設(shè)置電表合額告警默認(rèn)三級(jí)告警,告警金額和次也可以自定義,推送方式支持手機(jī)短信,APP推送,郵件、語音外呼、公眾號(hào)推送等。

  4.4.3充電繳費(fèi)

  可以對已開戶的電表進(jìn)行遠(yuǎn)程充值,電費(fèi)實(shí)時(shí)下發(fā)到電表。電表會(huì)根據(jù)電度走字實(shí)時(shí)扣除電費(fèi)同時(shí)系統(tǒng)也支持早臺(tái)計(jì)費(fèi),金額下發(fā)到系統(tǒng)賬戶,到賬快速穩(wěn)定。

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  4.4.4財(cái)務(wù)管理

  訂單總覽,包含系統(tǒng)里所有水電充值退費(fèi)記錄,以及物業(yè)費(fèi)扣費(fèi)流水記錄。收入概況,可以從日,月,年,時(shí)間跨度等不同維度統(tǒng)計(jì)水電費(fèi)收入情況,收入組成。

  4.4.5報(bào)表

  系統(tǒng)還提供了多個(gè)報(bào)表以供查詢。用電綜合報(bào)表,幫助財(cái)務(wù)統(tǒng)計(jì)每個(gè)月商鋪總用電量,尖峰平谷用電量以及電費(fèi),能耗同比分析,可以比較每個(gè)月份與去年同期相比的用能差距。能耗日月年報(bào)表,按日,月,年三個(gè)不同維度查詢電表每個(gè)階段的用能情況。

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  4.4..6批量操作

  為了方便用戶對大量儀表進(jìn)行管理和設(shè)置,可以在系統(tǒng)中新建批量操作任務(wù),比如設(shè)置電價(jià)、電表控制、儀表設(shè)置、充值等,批量任務(wù)可以立即執(zhí)行,也可以定時(shí)執(zhí)行。

  4.4.7自定義收費(fèi)方案

  為了靈活應(yīng)對用戶多種多樣的收費(fèi)方案,比如物業(yè)費(fèi),房租,服務(wù)費(fèi)等,系統(tǒng)支持用戶自定義收費(fèi)項(xiàng)目。收費(fèi)方式可設(shè)置直接從賬戶扣除或者生成催繳賬單,可設(shè)置周期性收費(fèi)或者一次性收費(fèi),可以按固定金額收費(fèi)或者按房間面積換算等等。

  4.4.8公共區(qū)域用電分?jǐn)?/p>

  確定某塊表為主表,然后分配關(guān)聯(lián)子表,系統(tǒng)每個(gè)月自動(dòng)將主表的用電按比例換算成電費(fèi)從子表中扣除,這樣可以剩余人工統(tǒng)計(jì)的麻煩。公攤方式多樣,可以根據(jù)比例公攤,按房間面積公攤,按用量公排,收費(fèi)方式有直接扣費(fèi)或者生成維費(fèi)賬單。

  4.4.9后付費(fèi)模式

  按日期生成后付費(fèi)用戶周期用電費(fèi)用,對數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)后生成繳費(fèi)賬單方便追蹤客戶繳費(fèi)情況可導(dǎo)出繳費(fèi)賬單以及欠費(fèi)賬單通知客戶。

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  4.4.10公眾號(hào)在線支付

  用戶可以在微信小程序或者微信公眾號(hào)自助查詢電表使用情況以及繳費(fèi)。

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  5系統(tǒng)硬件配置

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  6結(jié)語

  為提高用電管理水平,增加經(jīng)濟(jì)效益,電力公司正在推行營業(yè)制度的改革,改革的目標(biāo)之一是逐步實(shí)現(xiàn)電費(fèi)預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)和遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表技術(shù).研制的紅外式電費(fèi)預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)樣機(jī)經(jīng)試用表明,其使用方便,性能可靠,并已經(jīng)通過有關(guān)部門組織的技術(shù)鑒定.若能推廣應(yīng)用,其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益是很大的.

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