用电交互终端预付费系统

1.一种智能交互终端用电预付费系统，包括智能电表、采集器、GPRS网络及服务器，其特征在于，所述系统增加了智能插排和智能交互终端；所述智能插排和智能电表设在用户端，采集器、智能交互终端和服务器设在电力收费管理端，通过GPRS网络或载波将用户的用电信息传递到智能交互终端并进行预付费处理和用电管理；
所述智能插排由插口保护电路、分压采样电路和计量芯片所组成，输入的电流电压经插口保护电路，进入分压采样电路转变成小的采样电压电流信号，采样信号再进入计量芯片，获得用电电器的用电量、电流、电压、有功功率的信息；
所述智能交互终端由接口保护电路、载波信道、上行信道、路由器、路由存储器、数据管理器、数据存储器、RS485通讯模块、协议转换器和电源所组成；数据管理器按照设置的工作时间和加载的电表自动控制路由器进行抄表，并将路由器抄回的数据保存到数据存储器；路由器则控制载波通讯信道通讯，对加载的电表进行抄表路径的模糊性搜索、组织和优化，存储抄表路径，实现智能化抄表；用户通过外置银联刷卡键盘刷卡、输入密码及购电金额，协议转换器负责将这些信息、数据按内部协议转换并通过上行信道，将数据传送到营销系统，实现付费作业。
2.根据权利要求1所述的一种智能交互终端用电预付费系统，所述智能插排上有电源插头和接用电电器的插座，智能插排使用时直接插在电源插座上，再将用电电器的电源插头节插在智能插排的插座上。
3.根据权利要求1所述的一种智能交互终端用电预付费系统，所述智能插排采用电源线通过电力载波方式与采集器进行通讯，无需另外铺设通讯线，通过载波方式将信息传送到采集器和智能交互终端。

用电交互终端预付费系统\n[0001] 技术领域 \n[0002] 本发明涉及用电交互终端预付费系统，属电力计量技术领域。\n[0003] 背景技术 \n[0004] 目前，电表预付费有三种实现方式：即远程预付费、终端预付费以及电表预付费。\n[0005] 远程预付费的概念，是结算在后台系统完成，后台给出跳闸信号。电表只需要提供电表用电信息给后台即可。这种方式对电表的功能要求不高，但是对通信的要求比较高。电表只需要提供实时的结算数据，但是对通信的实时性要求很高。\n[0006] 电表预付费的实现方式则是结算在电表进行，电表中需要保存用户的剩余电费，电表需要通过电力公司认可的资费模式进行结算。这种方式的优点是对通信的要求不是很高，但是对通信的安全性要求高（如果是通过远程下载剩余电费的话），对电表的功能要求也比较高。 除非有一整套完整的规范可以通讯远程下载资费政策，并且有快速可靠的通信信道可以使得电表快速更新到新的资费政策，否则，电力公司不能随时调整电费政策，因为结算在电表进行。\n[0007] 终端预付费则是和电表一起同时挂一个终端，终端按照一个参考电价来核算给出跳闸信号，但是真实的电费仍然是在后台结算，真实电费和终端参考电费之间的差异，用户到电力公司充值的时候，电力公司会给出差异说明。终端只需要有一种参考电价和参考结算方式即可。但是电表则需要提供完整的电参数数据，同时提供通信信道到后台。这种方式的优点是对通信的要求不需要太高，对电表的功能要求也不必太高，但是由于后台有电费调整模块，参考电价和真实电价的差异容易使得用户对电力公司提出疑义。这种终端预付费除在用户侧需增加采样处理和发送装置外，还必须要有一个智能交互终端。 [0008] 国家电网公司“SG186”营销业务应用系统已全面上线运行，并正在推广实施电力用户用电信息采集系统和智能小区工程建设。营销业务的全面变革对电能计量的自动化、信息化和互动化提出了更高的要求，对整个电网电能计量的信息化建设都将会产生深远的影响。目前“电力用户用电信息采集系统”已具备远程购电和本地用电卡购电方式，该两种方式都需用电用户到购电营业窗口或银行购电窗口购电。因此，本发明旨在开发研究智能交互终端，通过智能交互终端将用户和银行之间、用户和电网公司之间、银行和电网之间形成网络互动和即时连接，实现数据交换的实时、高速、双向的总体效果；实现电力、电讯、电视、远程家电控制和电池集成充电等的多用途开发。它可以整合系统中的数据，优化电网的管理，实现电力用户能在本地使用银联卡购电。将电网提升为互动运转的全新模式，形成电网全新的服务功能，提高整个电网的可靠性、可用性和综合效率。\n[0009] 发明内容 \n[0010] 本发明的目的是：（1）公开一种智能交互终端用电预付费系统，通过信息交互技术、信息展现技术，实现用户、电网公司和银行之间形成网络互动和即时连接，达到电力用户可在本地终端使用银联卡购电的目的。（2）利用智能交互终端用电综合监控技术，监测电力设施状态，掌握电力设施的运行工况和电力网络的潮流等信息。（3）开发终端智能显示技术，显示用电设备用电数据，分析用电量及用电负荷在各时段的分布情况，为电力管理部门提供更加节能高效的用电方案。实现用电监测、控制、用电交互、谐波监测、自动抄表、负荷管理、报警信息等多种功能。（4）开发终端故障判断技术，采用智能故障判断技术进行故障判断,协助维护人员及时查找、处理问题。\n[0011] 本发明的技术方案如下，用电交互终端预付费系统由智能插排、智能电表、采集器、智能交互终端、GPRS网络及服务器组成。智能插排和智能电表设在用户端，采集器、智能交互终端和服务器设在电力收费管理端，通过GPRS网络或载波将用户的用电信息传递到智能交互终端并进行预付费处理和用电管理。\n[0012] 本发明用电交互终端预付费系统中的智能电表、采集器、GPRS网络及服务器是现有电力营销系统已有设备，但现有智能电表只能采集某一用户的总电量，不能分别采集用户内的各用电设备的用电情况，比如不知道该用户空调的用电情况，也不知冰箱的用电情况……，现有的终端也不具备通过银联卡实现付费功能。\n[0013] 本发明通过在用电信息采集系统，即用户端加装智能插排，用以实现采集各个用电电器的用电信息；将原有的电力终端更换为智能交互终端，用以实现本地银联卡购电。本发明用电交互终端预付费系统结构如图1所示。\n[0014] 本发明中的智能插排是安装在用电端用电电源插座上的一个重要器件。\n[0015] 智能插排由插口保护电路、分压采样电路和计量芯片所组成。输入的电流电压经接口保护电路，进入分压采样电路转变成小的采样电压电流信号，采样信号再进入计量芯片，获得用电电器的用电量、电流、电压、有功功率的信息。\n[0016] 智能插排用于检测某一用电电器（负载）的电量、电流、电压、有功功率等信息，液晶显示屏数字化显示，停电后保留电能累计值。通过载波方式与采集器进行通讯。\n[0017] 智能插排上有电源插头和接用电电器的插座，智能插排使用时直接插在电源插座上，再将用电电器的电源插头节插在智能插排的插座上。用电电器用电时电流就经过了智能插排，智能插排就可监测出用电电器的用电量、电流、电压、有功功率等信息，智能插排采用电源线通过电力载波方式与采集器进行通讯，无需另外铺设通讯线，通过载波方式将信息传送到采集器和智能交互终端。\n[0018] 本发明中的智能交互终端是系统安装在电力收费管理端的重要器件。智能交互终端由接口保护电路、载波信道、上行信道（GPRS）、路由器、路由存储器、数据管理器、数据存储器、RS485通讯模块、协议转换器（32位单片机）和电源所组成。由采集器采集的用户用电信息通过载波或RS485通信接口进入智能交互终端，经接口保护电路进入，数据通过上行信道传递给协议转换器，协议转换器按照自身所支持的规约格式转换为一条或多条内部协议与数据管理器交换提取数据或设置参数，对返回的数据再进行协议封装返回给上行信道。数据管理器则按照设置的工作时间和加载的电表自动控制路由器进行抄表，并将路由器抄回的数据保存到数据存储器。路由器则控制载波通讯信道通讯，对集中器加载的电表进行抄表路径的模糊性搜索、组织和优化，存储抄表路径，实现智能化抄表工作。用户通过外置银联刷卡键盘刷卡、输入密码及购电金额，协议器负责将这些信息、数据按内部协议转换并通过上行通道，将数据传送到营销系统，实现缴费作业。\n[0019] 现有的“终端预付费机”直接与银行接口，只具备付费功能。但不能与电力营销系统接口，终端本身不能监测用电设备的用电数据，不能分析用电量及用电负荷在各时段的分布情况，不能提供更加节能高效的用电方案，不具备用电监测、控制、用电交互、谐波监测、自动抄表、负荷管理等多种功能。\n[0020] 本发明的智能交互终端具备人机交互界面，不仅可以监测用电设备的用电数据，分析用电量及用电负荷在各时段的分布情况，可以提供更加节能高效的用电方案，具备用电监测、控制、用电交互、谐波监测、自动抄表、负荷管理等多种功能。显示用户用电电量及电费等相关信息。最重要的是可以通过银联刷卡密码键盘实现缴费功能。\n[0021] 本发明的智能交互终端还可显示主站下发的停电信息、停电计划、电价信息、配电系统运行工况等；提供安全用电指导，引导科学用电。具体可实现以下功能：\n[0022] （1）用电通知、公告信息：支持客户自定义显示内容，通过后台软件将指定的内容信息，通过GPRS下载到智能交互终端；\n[0023] （2）用电信息宣传：由于智能表箱部署范围大、客户量大、客户层次面广等优势；\n可以通过智能表箱发布企业文化、政策法规、客户服务、停电计划、企业社会活动等信息及定向性的利民广告信息；\n[0024] （3）客户历史用电电费查询：通过与营销系统的接口，实现查询用户的历史用电情况；\n[0025] （4）客户用电数据查看：查看客户当前电表的运行数据；\n[0026] （5）用电详情查看：通过抄收智能插排数据，可以分项显示，让用户清楚用电详情；\n[0027] （6）实时查看电能质量信息；\n[0028] （7）实现缴费功能，可满足商户MIS消费、IC卡发卡充值业务、小额支付等应用的需求，操作时根据人机互动界面提示完成缴费，缴费信息通过GPRS网络与主站通讯。\n[0029] 本发明与现有技术比较的有益效果是，本发明的智能交互终端具备人机交互界面，不仅可以通过银联刷卡密码键盘实现缴费功能，还可以监测用电设备的用电数据，分析用电量及用电负荷在各时段的分布情况，可以提供更加节能高效的用电方案，具备用电监测、控制、用电交互、谐波监测、自动抄表、负荷管理等多种功能。显示用户用电电量及电费等相关信息。\n[0030] 本发明能广泛用于电力用电终端预付费。\n[0031] 附图说明 \n[0032] 图1：为系统结构示意图；\n[0033] 图2：智能插排连接示意图；\n[0034] 图3：智能插排结构示意图；\n[0035] 图4：智能交互终端结构示意图。\n具体实施方式\n[0036] 本发明具体实施方式如下：\n[0037] 本发明实施例智能交互终端用电预付费系统在现有的用电信息采集系统上实现，现有用电信息采集系统由智能电表、采集器、终端、GPRS网络及服务器组成。智能电表采集电量等信息通过载波或RS485将用电信息传送到采集器或接收通过采集器下发的主站命令，采集器通过载波或RS485和电力终端进行通讯，电力终端再通过GPRS/3G等第三方信道与主站进行通讯，实现用电信息的全采集功能。但现有智能电表只能采集某一用户的总电量，不能分别采集用户内的各用电设备的用电情况；现有的电力终端也不具备通过银联卡实现付费功能。本发明实施例在系统中用电端采用智能插排，在电力收费管理端采用智能交互终端。\n[0038] 本发明实施例用电交互终端预付费系统由智能插排、智能电表、采集器、智能交互终端、GPRS网络及服务器组成。智能插排和智能电表设在用户端，采集器、智能交互终端和服务器设在电力收费管理端，通过GPRS网络或载波将用户的用电信息传递到智能交互终端并进行预付费处理和用电管理。\n[0039] 1. 智能插排\n[0040] 智能插排的结构如图3所示。\n[0041] 智能插排由插口保护电路、分压采样电路和计量芯片所组成，输入的电流电压经接口保护电路，进入分压采样电路转变成小的采样电压电流信号，采样信号再进入计量芯片，获得用电电器的用电量、电流、电压、有功功率的信息。\n[0042] 智能插排是采用高电阻分压方式采样电压，采用锰铜片采样电流，并转换为小电流、电压信号，再将这些采样信息传送到计量芯片，即可计算出用电电器的用电量、电流、电压、有功功率等信息，智能插排通过载波方式将信息传送到采集器和智能交互终端。\n[0043] 2. 智能交互终端\n[0044] 智能交互终端结构如图4所示。\n[0045] 智能交互终端由接口保护电路、载波信道、上行信道（GPRS）、路由器、路由存储器、数据管理器、数据存储器、RS485通讯模块、协议转换器（32位单片机）和电源所组成。由采集器采集的用户用电信息通过载波或RS485通信接口进入智能交互终端，由接口保护电路进入，数据通过上行信道传递给协议转换器，协议转换器按照自身所支持的规约格式转换为一条或多条内部协议与数据管理器交换提取数据或设置参数，对返回的数据再进行协议封装返回给上行信道。数据管理器则按照设置的工作时间和加载的电表自动控制路由器进行抄表，并将路由器抄回的数据保存到数据存储器。路由器则控制载波通讯信道通讯，对集中器加载的电表进行抄表路径的模糊性搜索、组织和优化，存储抄表路径，实现智能化抄表工作。用户通过外置银联刷卡键盘刷卡、输入密码及购电金额，协议器负责将这些信息、数据按内部协议转换并通过上行通道，将数据传送到营销系统，实现缴费。\n[0046] 本发明实施例中智能交互终端采用外置银联刷卡缴费原理，即用户通过外置银联刷卡键盘刷卡、输入密码及购电金额，协议器负责将这些信息、数据按内部协议转换并通过上行通道，将数据传送到营销系统，实现付费功能。\n[0047] 本发明实施例中智能交互终端的电能量数据交互流程为，协议器负责管理各上行通道，数据通过上行信道传递给协议转换器，协议转换器按照自身所支持的规约格式转换为一条或多条内部协议与数据管理器交换提取数据或设置参数，对返回的数据再进行协议封装返回给上行信道。数据管理器则按照设置的工作时间和加载的电表自动控制路由器进行抄表，并将路由器抄回的数据保存到数据存储器。路由器则控制载波通讯信道通讯，对集中器加载的电表进行抄表路径的模糊性搜索、组织和优化，存储抄表路径，实现智能化抄表工作。\n[0048] 本发明实施例利用智能插排能获得每一用电电器的用电量、电流、电压、有功功率等信息，通过电力载波方式可将信息传送到采集器、智能交互终端和电力营销系统；本发明实施例通过外置银联刷卡键盘刷卡、输入密码及购电金额，智能交互终端负责将这些信息、数据传送到营销系统，达到本地付费购电的目的。