浅谈红外式电费预付费系统的应用-仪表网-手机版

安科瑞耿敏花

　　摘要：介绍了一种红外式电费预付费系统的工作原理和设计方法，给出了主要硬件电路及电度表控制板、红外卡和收费器，同时给出了应用程序的流程图和设计思想，经实际运行证明，该系统抗干扰能力强、成本低、使用方便，适于推广应用。

　　关键词：预付费；预付费电度表；单片机

　　0引言

　　目前，国内市场上流行的预付费电度表大都是IC卡电度表，通常的IC卡是将一微电子芯片镶嵌于符合ISO7816标准的PVC(或ABS等)塑料基片中，封装成外形尺寸与磁卡类似的卡片.为降低成本，IC卡电度表中的IC卡由焊有一片EPROM的一小块印刷电路板构成，也称为电卡．由于其接触式结构，使用不方便．在某些地区，为防窃电，各用户的电度表都集中安装并封闭在居民楼的楼道里的电表柜中，以至于无法采用现有的IC卡电度表．若采用非接触式IC卡(RF卡)，由于基站芯片价格和传输距离等原因，目前还不适合用于预付费电度表．另一方面，由于预付费电度表要解决电费存储、接收发送、数据加密等问题，在技术上与市场上流行的红外式复费率电度表并不相同，有其自己的特点和难点．为此，我们研制了一种红外式电费预付费系统，其使用方便，成本低，适于推广应用．

　　1预付费系统的原理

　　红外式电费预付费系统由电度表控制板、红外交费器(红外)、收费器和电费管理数据库四部分组成，如图1所示．

　　1.1各部分的功能

　　1)电度表控制板加装于现有的电度表表盒中，它的功能包括：①通过红外收发器，与红外交费器交换数据，接收、发送相关数据；②记录电度表的转数；③显示交费金额、剩余电费；④控制用户电源通断．

　　2)红外交费器，为方便亦称红外卡，用于替代IC卡(电卡)，它的作用是①存储交费金额；②通过红外收发器与电度表控制板和收费器交换数据；③控制电度表的LED显示交费金额、剩余电费等数据．

　　3)收费器是一具有RS一232接口的红外收发器．①它接收从红外卡发来的红外数据，经处理后由RS一232接口送至PC机的电费管理数据库中，供电业部门进行管理；②用户在交费后，电费管理数据库中的交费金额通过RS一232接口送给收费器，经收费器的红外发送器发送至红外卡中．

　　1.2交费过程

　　1)用户欲交费时，先用红外卡读取电度表控制板中存储的电度表的编号、密码及剩余电费等数据．

　　2)在收费站，将红外卡中的电度表数据发送给收费器，送至PC机的电费管理数据库中．

　　3)用户交费后，红外卡接收到收费器发送来的相应的交费金额，并存储在红外卡中．

　　4)用户回家后，用红外卡将交费金额发送至电度表中，电度表显示交费金额，供用户核对

　　2硬件设计

　　2.1电度表控制板的硬件设计

　　电度表控制板的电原理如图2所示．该控制板采用Z86E08OTP单片机为核心进行设计，其内含2kPROM；具有可编程看门狗定时器；6个矢量中断，优先权可随意设定；256个累加器方便应用软件的编写[4]．图2中RD和TD为红外收发器，其中TD为红外发光二极管，由Z86单片机输出口线P01驱动，红外数据发射子程序将发送的编码数据转换成载波频率为38kHz的信号经P10驱动TD发射出红外信号．其波形如图3fa)所示．RD为一红外接收元件NJL41H380，可接收载波频率为38kHz的红外编码数据，RD的输出波形如图3(1))所示阐．RD的输出送至Z86单片机的P31，P3l是外部中断输入Q2，下降沿触发，在中断服务子程序中对接收的编码数据进行解码．OPrrO是一光电开关，用于将电度表表盘的转数转换成电脉冲信号，经U5构成的施密特电路整形后送单片机的P33进行计数．P33是外部中断输入Q1，为保证电度表转数的准确，设定中断优先级为Ql>IRQ2．输出口线P00驱动继电器J的通断，根据用户的预付费情况对用户电源进行通断控制．Z86单片机P2口的P20设定为输入线，P21～P27设定为输出线．串行存储芯片9346用于存储电表转数、电费、编号和密码等数据．4位小型LED用于显示剩余电费和交费额等数据，译码／锁存／驱动器U3完成BCD到七段码的转换和锁存，译码／马区动器U2用于位选．

　　2.2红外卡的硬件设计

　　红外卡的电原理如图4所示．RD和TD为红外收发器，其工作原理与电度表控制板相同．按钮开关S1，S2，S3和S4用于方式切换，P24～P27设定为输入线，利用软件查询方式使红外卡分别工作在电度表数据接收发射LED显示及交费金额接收发射等方式．U2用于存储交费金额、编号和密码等数据．Z86C04单片机的工作电压为3．0～5．5V．红外卡尺寸为10Cln×5Cln×1．5Cln．

　　2.3收费器

　　收费器采用Z86E06单片机，其红外收发电路与图2相同．扩展一RS一232接口芯片与PC机的RS一232接口相连，如图5所示．

　　3软件设计

　　数据的收发存储采用BCD码，编码格式为

　　指令标志位控制电度表的工作方式，如显示、接收及发送等．在软件设计中除采用Z8单片机所提供看门狗定时器(WDT)功能外，还采用了软件陷阱、指令冗余及软件容错等方法，使系统抗干扰能力强，工作可靠.

　　3.1电度表控制板的软件设计

　　电度表控制板的主程序流程如图6所示．当剩余电费少于10度时，LED亮，显示剩余电费数值，提示用户应去交费．当接收到交费数据后，LED显示该值，以供用户核对．正常工作时LED不亮．

　　3.2红外卡的软件设计

　　红外卡的软件流程如图7所示．用户欲查看剩余电费时，可按下S4键向电度表控制板发出指令，电度表控制板上的LED亮，显示剩余电费数值．

　　3.3电费管理数据库软件

　　电费管理数据库软件功能图如图8所示．

　　4、安科瑞Acrelcloud-3200预付费水电云平台

　　4.1概述

　　AcrelCloud-3200预付费水电云平台是安科瑞公司研制的与DDSY-1352单相电子式预付费电能表及DTSY-1352三相电子式预付费电能表配套的售电管理系统。另外可以选配远传阀控水表组成水电一体预付费系统，达到先交费后用水的目的，剩余水量用完自动关阀。主要完成电能表/水表参数设置，商户售电/售水管理及能耗管理工作，操作简便，实现物业公司远程实时操作实时监控，具有良好的人机界面，能够有效的统计和管理数据。安装方便，是用电管理部门、商业广场和物业小区，提高用电用水管理水平，解决收费难问题的理想产品。

　　4.2应用场所

　　本平台适用于公寓出租户、商业广场、公寓酒店、物业小区、写字楼、物流仓储、高校、连锁超市、智慧园区、农贸市场等场所。

　　4.3系统结构