一種多功能電表的設(shè)計問題研究

張意如

（遼寧建筑職業(yè)學(xué)院，遼陽 111000）

近年來，各行各業(yè)都在推動產(chǎn)業(yè)向智能化方向發(fā)展，而電力行業(yè)也不例外。因為傳統(tǒng)的管理方法和發(fā)展模式已經(jīng)不能滿足當(dāng)前使用的需要。隨著居民用電量的增大以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜，對于電表的功能就提出了更高的要求。因此，對多功能電表進行設(shè)計時，應(yīng)使其具備數(shù)據(jù)的實時傳輸、不同時段的費率計算、遠程抄表等功能，在為用戶帶來便利的用時，也提高了工作人員的工作效率。

1 多功能電表的總體設(shè)計

單片機是一種集成電路芯片，它是一個完整的微型計算機系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，各類電子產(chǎn)品只要添加了單片機模塊，就能完成產(chǎn)品的升級，因此，在電表上使用單片機，使其能夠滿足當(dāng)前的使用需要，升級為智能電表。首先，電能經(jīng)采集芯片轉(zhuǎn)化成信號，并輸送到單片機，然后通過對脈沖信號的個數(shù)進行統(tǒng)計，來完成電能的計量工作。存儲元件的使用能夠保證相關(guān)數(shù)據(jù)的安全性，使其避免因意外情況而損壞數(shù)據(jù)。與此同時，時鐘芯片的使用保證了電表信息以及時間信息的正常顯示。最后，通信單元在多功能電表的硬件設(shè)計中也扮演了重要的角色，它可以為電網(wǎng)與單片機的通信提供橋梁。

2 多功能電表的硬件設(shè)計

2.1 電能計量單元

電能計量單元的工作原理是將電能轉(zhuǎn)化成脈沖信號，并傳輸?shù)絾纹瑱C，而轉(zhuǎn)化工作則需要通過計量芯片來完成，因此，計量芯片是電能計量單元的核心元件。計量芯片通過數(shù)字電路來進行信號處理，電流及電壓的取樣均是經(jīng)由電阻來完成的，不過前者是錳銅電阻直采，后者則需借助電阻網(wǎng)絡(luò)來完成工作。計量芯片對采集來的數(shù)據(jù)信息進行分析，然后通過脈沖的方式將處理過的信息輸送到單片機。

2.2 時鐘單元

多功能電表的時鐘單元主要借助時鐘芯片來保證時間的準(zhǔn)確性。時鐘芯片具有多個儲存器，而且還可以對日歷時鐘進行編程，實現(xiàn)閏年補償。除此之外，時鐘芯片還能根據(jù)不同情況，對控制數(shù)據(jù)以及串行數(shù)據(jù)的輸入輸出進行調(diào)節(jié)。

2.3 存儲單元

存儲單元主要依靠存儲芯片來儲存電量以及時間等信息。多功能電表設(shè)計中的存儲芯片主要具備體積小、使用方便、不易受環(huán)境干擾等優(yōu)點，能夠很好地完成數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，與此同時，接口方便，可以使其連接多個接口，來進行不同的操作，實現(xiàn)不同的功能。

2.4 通信單元

通信單元是多功能電表遠程傳輸數(shù)據(jù)的主要通道，系統(tǒng)通過通信單元實現(xiàn)遠程抄表、對情況進行檢測等功能。傳統(tǒng)電表與多功能電表最大的不同，就是多功能電表具有完善的通信功能。通信單元的穩(wěn)定運行極大地提升了管理工作的效率。當(dāng)前，用電管理部門積極推動用電管理辦法向智能化、自動化的方向發(fā)展，而發(fā)展的基礎(chǔ)就在于自動抄表系統(tǒng)的建立，這就要求多功能電表具備強大的通信能力，因此，通信單元在多功能電表的硬件設(shè)計中具有十分重要的作用。

3 多功能電表的軟件設(shè)計

3.1 主程序設(shè)計

每一個單元機都設(shè)有自己的主程序，同時配合具有不同的功能單元的子程序，來完成相應(yīng)的工作。多功能電表的程序設(shè)計主要由主程序和中斷程序組成，首先，主機需要完成與各個分機的通信工作，主機和電網(wǎng)分機對地址進行雙向判斷。當(dāng)分機地址正確時，就能夠傳輸故障信息以及電能計量結(jié)果，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)故障真實存在時，便會對其進行斷電，將故障顯示出來。如在故障檢測中未發(fā)現(xiàn)異常，則應(yīng)繼續(xù)供電，使其累積電量，并通過讀取調(diào)制解調(diào)器芯片上的信息，來決定是否進行計量信息的發(fā)送。

3.2 遠程預(yù)付費程序設(shè)計

多功能電表一個重要的功能就是用戶能夠及時的完成電費的預(yù)存與繳納，這為用戶帶來了極大的便利。遠程預(yù)付費的控制程序流程如下：首先終端接收到主機發(fā)送的用戶信息及電能計量情況，然后檢查購電狀態(tài)是否需要更改，如需更改，則會清除購電控的狀態(tài)信息，如不需要進行更改，設(shè)置購電控投入即可，最后程序會根據(jù)具體情況進行狀態(tài)更換，以決定發(fā)出警告還是進入保電狀態(tài)。

3.3 遠程抄表程序設(shè)計

單片機獲取用戶使用電能計量信息的方法，主要是通過計算電能計量芯片轉(zhuǎn)化的脈沖個數(shù)來完成，同時將這些數(shù)據(jù)有序?qū)懭胫蛔x存儲器，以供抄表時使用。當(dāng)用戶插入電卡時，電卡與單片機進行通信，從而獲取電卡信息并將其自動保存在單片機的指定區(qū)域，再通過單片機的通訊將信息傳輸?shù)蕉喙δ茈姳砩稀３酥猓诼?lián)網(wǎng)服務(wù)器通過定期通訊的方式，與綜合計量表進行連接，以獲取每個用戶的用電情況，完成抄表工作。當(dāng)用戶欠費或者發(fā)生偷電情況時，程序能夠進行斷電處理，并將信息及時反饋到單片機。

4 結(jié)論

一種多功能電表的設(shè)計，主要是為了豐富電表的功能，使其在為人們帶來便利的同時，也提高了用電管理的效率。通過對多功能電表的硬件及軟件進行設(shè)計，以實現(xiàn)電表的遠程預(yù)付費、遠程抄表。設(shè)計人員還可以對電表進行其他功能的開發(fā)，進一步優(yōu)化電表的功能，幫助用戶樹立節(jié)約用電的意識，促進電力能源的可持續(xù)發(fā)展。