大型小区预付费电表设计方案讲解

单相IC卡预付费电度表的设计摘要本文介绍了接触式IC卡电度表的硬、软件设计,该设计采用电子电度表专用集成电路SM9903实现电量计量,用加密型IC卡SLE4442作为预付费售电的传输媒质,用单片机AT89C51构成主控系统,采用LED显示器节约电能。

关键词接触式IC卡;电能计量;SM9903;SLE44420 引言IC卡预付费电度表是当今国际最先进的预付费电度表,它集防磁、防干扰、防静电、防窃电、过载保护、用电自动度量、可接自动抄表系统、通讯、液晶显示、状态声光报警等功能于一体,以无法破译的保密系统保证了安全性和可靠性。

1 总体方案单相预付费电度表主要包括电能计量系统和预付费系统。

电能计量系统主要完成电能测量、电能值显示、超负荷断电等功能;预付费系统主要是利用IC卡实现先付费,再用电。

系统框图如图1。

图1硬件电路结构图2 单相IC卡预付费电度表工作过程上电时,数码管显示代码。

将存放在E2PROM中的剩余电量调至RAM中。

当单片机工作正常时,能显示剩余电量和已用电量。

当有本机IC卡插入卡槽时,根据有电卡和无电卡(空卡)作出不同的处理。

若卡中的电量被写入表中,且将卡清零。

若为空卡或非本机卡或IC卡密码输入有误,则显示相应错误代码。

当有用电时,剩余电量递减,已用电量递增。

当电用完时,切断电源,并显示及时购电代码3 硬件电路3.1 有功电能测量本设计采用有功电能测量集成电路SM9903。

SM9903内部电路模型如图2。

图2SM9903内部电路模型图3.2 预付费电度表工作原理预付费电度表的硬件电路可分为电能计量电路、控制电路、显示电路、IC 卡接口、电量存储器、掉电检测和CPU监控几大模块。

下面分别介绍各部分电路的工作原理。

电能计量电路采用静止式电子电度表专用集成电路SM9903,电表常数为1 600P/kW·h。

控制部分是整个电度表的心脏,实现电能脉冲、掉电信号、IC卡信号、串行E2PROM数据的采集和读写,完成显示驱动模块的控制和继电器的驱动功能。

学校家属区预付费电表设计方案总体设计系统结构由采集设备、通信信道、远程集中抄表与收费管理系统主站与中国银行易充值平台四部分组成，其中系统主站单独组网。

1)采集设备指安装在现场得采集终端（集中器）及计量设备（智能电表）。

2)通信信道就是指主站与采集终端得通信信道，主要包括以太网、GPRS/CDMA等。

3)集中抄表与收费管理系统主站网络主要由服务器、收费工作站、维护工作站以及相关得网络设备组成，该系统实现自动抄表与收费，并实现预付费4)支持与中国银行易充值接口实现代扣充值。

1.1远程通信组网远程通信通道就是指集中器与主站之间得通信通道，由于一般通信距离较远，称作远程通道，考虑充分利用已有资源及通信可靠性，本项目要求主站与集中器之间通信支持校园网。

1.2本地通信组网就是指集中器与现场电表之间得通信组网方案，充分考虑各种通信方式得可靠性，本项目采用RS485总线方式。

1.3软件架构主站系统采用多层分布式结构，分别由展现层、业务处理层、通讯采集层以及数据层组成。

展现层：采用Web浏览器方式为用户受理各业务，提供可交互得界面。

用户通过界面操纵各类业务、维护系统与设备。

业务处理层：提供与实现抄表、设备维护、用量计算、费用计算、缴费与票据打印等各类业务与服务，进行各类业务规则得处理。

数据层：数据得存储与一致性维护。

通讯采集层：负责与集中器或其它逻辑节点间得数据与信息交换，提供稳定、可靠得通讯链路等。

1.4主要功能特点1)远程自动抄表实现对计量点得日冻结表码远程抄读，并用于用电监测与费用结算。

2)后台预付费采用后台预付费模式，对用电用户实现预付费管理。

3)支持阶梯计费支持按月阶梯计费，响应国家政策中关于能源阶梯计费要求。

4)多种缴费方式支持收费中心坐收收费模式；支持与中国银行易充值接口实现代扣充值；5)自动催费系统在用户剩余电费低于告警阀值或拉闸阀值时，系统自动对用户采用短信催费与拉合闸控制。

1.5系统扩展及兼容设计为保护投资得有效性，系统建设在规划设计阶段必须充分考虑系统扩展性与兼容性，以便满足业务范围扩大及系统规模增长得需求。

电表集抄预付费综合管理系统实施方案一、概述电表集抄预付费综合管理系统（以下简称系统），是由湖南集社电子技术有限公司自主研发、拥有自主知识产权的远程抄表管理系统，并集成威胜、科陆、鼎信等国内一流品牌相关硬件产品，为二级能源用户提供领先的预付费综合管理解决方案。

系统采用阿里云专业服务器ECS，免去用户自建及维护服务器的繁琐，大大降低用户成本，保证了系统稳定、安全、高速、高效运行；系统以全自动的远程抄表方式取代了传统的人工抄表，实时/定时相结合的方式采集信息，对数据实现统一管理、集中存储，极大地提高了工作效率和计量的准确率。

二、参照标准和规范文件✧GB/T17215.321-2008《1级和2级静止式有功电能表》✧JJG596-2012《电子式交流电能表检定规程》✧DL/T645-2007《多功能电能表通讯协议》✧Q/GDW130-2005《电力负荷管理系统数据传输规约》✧Q/GDW1376J-2013《电力用户用电信息采集系统通信协议：主站与采集终端通信协议》三、系统介绍1、系统组成系统由抄表系统硬件（电能表、集中器等）和预付费管理系统软件及APP 软件组成。

根据项目实际情况，系统配置清单如下。

2、系统网络结构图一电表远程抄表系统网络结构3、系统运行原理系统采用阿里云专业服务器ECS和微软SQL SERVER2008，可以满足大容量数据存储的要求。

管理软件采用网络化设计，既适用于本地一站式管理，也适用于多个管理部门的多重管理，如分公司和总公司之间、物业管理和行业管理之间等。

集中器按照主台下发的抄表命令自动向各个采集器发送冻结抄表指令，抄取计量表各种数据信息，并具有数据补抄功能，可自动对未成功抄回的计量表进行补抄。

集中器内部带有高精度时钟芯片和大容量非易失性存储器，可保存31天的日零点冻结数据和12个月的月末零点冻结数据。

系统初始化原理：系统设计了自动搜寻采集器的功能，计量表和抄表设备即装即用、施工快捷，非常方便。

预付费电表升级改造管理方案一、前言。

预付费电表就像个小管家，以前管钱管得还不错，但现在时代进步啦，它也得跟着升级改造，这样才能更好地为大家服务。

咱们这个管理方案呢，就是要把这个升级改造的事儿办得妥妥当当的。

二、目标。

1. 让预付费电表变得更聪明。

把电表升级得能更好地计算电费，精确到每一分钱，而且还能适应各种新的用电情况，就像给一个小学生升级成大学生一样，知识储备大大增加。

2. 提升用户体验。

让用户用起来更方便，不管是缴费啊，还是查询用电情况，都像玩手机一样简单，最好是大爷大妈也能轻松上手。

三、升级改造内容。

# （一）硬件升级。

1. 换个“芯”给电表换上新的芯片，就像给老电脑换个新处理器，速度更快，计算能力更强。

这样就能更准确地计量电量，也能支持更多的功能，比如远程控制。

2. 加强通信能力。

让电表能更好地跟后台系统“聊天”，就像给它装了个高级对讲机。

可以选择更稳定、更快的通信方式，像4G或者窄带物联网（NB IoT）。

这样一来，电表的数据就能快速地传到管理系统，用户的缴费信息也能及时传回来。

# （二）软件升级。

1. 智能计费系统。

设计一个更智能的计费程序，不仅能按照不同的电价时段准确收费，还能根据用户的用电习惯给出合理的用电建议。

比如说，要是发现某个用户晚上用电特别多，就可以提醒他晚上有些时段电价更便宜，可以把一些用电量大的电器放在那个时候使用。

2. 用户界面优化。

把用户在手机或者电脑上查看电表信息的界面做得更简洁、更漂亮。

就像把一个乱糟糟的房间收拾得井井有条，用户一打开就能清楚地看到自己的用电量、余额，还能方便地缴费。

四、实施步骤。

# （一）准备阶段（1 2个月）1. 成立项目小组。

把技术人员、客服人员、还有宣传人员都拉到一个小组里。

技术人员负责电表的实际升级，客服人员要准备好回答用户的各种问题，宣传人员就得把这个事儿告诉大家。

就像组建一个超级战队，每个成员都有自己的任务。

2. 物资准备。

购买好升级需要的新芯片、通信模块等硬件设备，还有软件升级的开发工具和测试设备。

摘要随着社会生产力的发展和科学技术的进步，电表的使用已经趋向智能化的需求，IC 预付费智能电表从技术上满足了电力工业对电能的计算、控制和管理的要求。

所谓预付费是指用户“先付费，后用电”。

IC卡预付费智能电表具有多种防窃电功能，起动电流小、无潜动、宽负荷、低功耗，误差曲线平直、长期运行时稳定性好，外形美观、体积小、重量轻、安装方便。

论文对其硬件和软件进行设计，硬件电路主要包括电能计量电路、控制电路、显示电路、IC卡接口、电能存储器、掉电检测和电源等模块；软件设计主要有系统初始化程序、主程序MAIN、IC卡检测及读写程序、外中断0服务程序、定时器0中断服务程序等。

设计主要通过IC卡单元，专用集成电路SM9903，以及LED显示器等各个单元来完成计费，数据显示。

实现智能化电表。

关键词IC卡预付费智能电表。

AbstractWith the development of social productivity and progress of science and technology, the use of intelligent electric meter has been the trend of demand, IC prepaid intelligent meter and meet the requirement of calculation, power control and management of the electric power industry from technology. The so-called prepaid refers to the user "first payment, after electricity". Intelligent IC card prepaid meter has multiple anti-theft function, small starting current, no creeping, wide load, low power consumption, error curve straight, long-term operation stability, beautiful appearance, small size, light weight, convenient installation.The hardware and software design, the hardware circuit mainly includes the electric energy metering circuit, control circuit, display circuit, IC card interface, energy storage, power failure detection and power supply module; software design includes system initialization program, main program MAIN, IC card detection and reading and writing program, external interrupt service program, 0 timer 0 interrupt service program. The design mainly through the IC card unit, special integrated circuit SM9903, and LED display unit to complete billing, data display. The realization of intelligent electric meter.Keywords IC card prepaid smart meter.目录1. 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题意义 (1)1.3 国内智能电表的发展 (2)1.4 国外智能电表的发展 (2)1.5 智能电表的发展趋势 (2)2. IC卡预付费智能电表工作原理 (4)2.1 IC卡预付费智能电表概述 (4)2.1.1 IC卡介绍 (4)2.1.2 lC 卡电能表管理信息系统的简介 (4)2.1.3 IC卡预付费智能电表概述 (5)2.2 预付费电度表工作过程及基本原理 (5)2.2.1 预付费电度表工作过程 (5)2.2.2 有功电能测量的基本原理 (6)3. 预付费智能电表硬件设计 (9)3.1 硬件设计 (9)3.1.1 电能计量系统方案设计 (9)3.2 预付费电度表电路 (11)3.2.1 电能计量电路 (11)3.2.2 控制部分 (12)3.2.3 显示电路 (12)3.2.4 IC卡接口电路 (14)3.2.5 电能存储器 (14)3.2.6 掉电检测电路 (14)3.2.7 磁保持继电器驱电路 (15)4. 系统的软件设计 (17)4.1 主程序设计流程图以及相应代码 (17)4.2 IC卡检测及读写程序设计 (18)4.3 外中断0服务程序的流程图以及代码 (22)4.4 定时器0中断服务程序以及代码 (24)结论 (34)致谢 (35)参考文献 (36)1. 绪论1.1 课题背景电能表是我国电工仪表行业中产量最大，应用最广的产品。

一表多卡预付费电能表的设计与应用李文俊飞思卡尔半导体 MCU 应用设计中心（南京润深电子有限公司，南京大校场路5号 210005）内容摘要：本文从一表多卡预付费电能表的实际应用情况出发，以排灌用表（浇地表）为实例，详细介绍了一表多卡预付费电能表的设计要点及应用经验。

此外，本文还对一表多卡预付费电能表中的设计注意事项给予提醒，还总结了一表多卡预付费电能表的一些运行经验。

同时本文还给出一种一表多卡预付费电能表的成熟设计方案，并对该方案的优缺点加以评估。

关键词：浇地表一表多卡射频卡 MC68HC908JL8一、引言预付费电能表因为其独特的应用优势有着较为广泛的使用。

预付费电能表按照使用场合来分可分为两大类，一类是专用预付费电能表。

简单地讲就是一表一卡，即每个用户单独使用一只电表，各个用户之间不能通用。

每个电表只识别一个购电卡，同时每个购电卡也只能在一只电能表上使用。

第二类是公用预付费电能表。

也就是一卡多表或者讲一表多卡。

其最大的特点是多个用户共有一个电表或者一个用户使用多个电表，并且每个电表对每个用户进行单独计量收费。

一表多卡预付费电能表作为预付费电能表的一个分支也在越来越多的场合下使用。

公用浇地表（即排灌用表）就是其一个较成功的例子。

它不仅解决了收水费电费难的问题，而且又杜绝了以往固定交多少钱任意用水的严重浪费现象，符合社会节约用水的方针。

二、使用情况分析一表多卡预付费电能表因其特定的使用环境，使其与专用预付费电能表存在很多差别。

环境影响恶劣。

一表多卡电能表一般安装在野外露天的环境，沙尘、潮湿影响特别严重，因此对电表的密封性能有着较高的要求。

此外，电表所在环境的干扰因素也很多，对电表的电磁兼容性能也有特殊的要求。

使用频繁。

一表多卡预付费电能表一般均为多个用户使用，使用的频率较高。

例如，公用脱粒机用表在秋收农忙季节，每天的使用次数相当多。

而在平时几乎停止使用。

其关键部件如卡座等可能是专用预付费表使用次数的几百倍。

浅析智能电表的预付费远程抄表及多回路监测系统设计及应用1. 项目概况曹路新城市商业广场，是商业综合体。

有5个单体构成，1、4号楼是沿街商业，共41户，2、3、5号楼是小商铺，共249户，建筑面积4.36万平方米，建筑高度19.8米。

项目设开关站1座，用户站2座。

供电局的电费计量方式是高供高量，每个商铺的电费有物业每月收取。

2.现实情形按已往的做法，每家每户装一块电表，物业工程师每月定点去抄表，把每月的电表读数通知用户，用户在规定的时间去物业中心缴费。

这种方法费时间费人工，还时不时会发生不交电费的现象，有时为了催缴电费工作人员要沟通好几次。

为了躲避低效的电费收取方式，这个项目在设计的时候，和设计师商讨采用智能电表远程抄表系统，商铺部分的电表采用预付费远程抄表，这样能省缺抄表的繁琐，也能监控商铺的用电情况。

3. 智能电表智能电表有三部分构成，测量部分、数据处理部分、通信部分，是具备计量电能、实时监测、自动掌控、数据处理、信息传递等功能的电表。

预付费智能电表需要到后台充电才略供电，一般设置一次以上低电量跳闸提示用户，之后再不充电自动切断电源，从而有效解决物业抄表、收费低效的工作方法。

通过后台软件对用户每一次的充电情况和使用情况进行记录，方便以后的统计、查询、开票等。

智能电表是在机械式电表、半电子式电表的基础上发展起来的一种新型电表，具有计量更准确、电量查询、电量记忆、低电量报警、智能计费、数据传送等特点。

4. 远程抄表系统4.1 智能远传表能将数据输出的表为远传表，和传统表不一样是在原电表的基础上加添了数据输出的功能。

4.2 手记器手记器是手记智能远传表输出的数据信息，并将这些数据信息转换成计量认可的物理量，存储在手记器的存储器中，通过后台软件，可以查询系统中每一个用户的数据，并在后台软件下将用户数据上传。

4.3 转换器转换器是完成与手记器的数据通讯工作，定时循环接收手记器的数据，向手记器下达命令，依据后台要求接收某个智能电表的数据。

商户插卡式预付费电表方案(总3页)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March商户插卡式预付费电表方案一、启用目的为了有效管控租户的用电行为，使租户合理、高效的使用电能，避免租户拖欠电费的现象的发生，减轻由此给公司造成的经济负担，特制定此方案。

二、启用方法实行逐层逐户将机械式电表改为预付费智能电表，计划从负一层开始安装，直至四层全部完成电表启用工作。

三、智能IC卡预付费电表收费系统介绍由IC卡电表、IC卡读写器、管理系统软件和IC卡组成。

通过读写器对IC卡售电充值。

实现用户预先购电，再消费的管理模式，根本上避免拖欠电费的情况发生。

四、IC卡预付费电表管理系统1. 管理计算机安装于管理中心，通过收费系统管理软件对所有IC卡及电表进行收费管理。

系统管理软件功能包括IC卡管理、数据资料查询、报表打印功能、系统安全维护到系统操作的人性化均有完善的功能。

2. IC卡读写器通过USB口直接连接电脑，通过管理软件对电卡进行发行、充值、补卡、查询等操作。

3. IC卡预付费电表种类IC卡预付费单相电表和 IC卡预付费三相电表4.主要技术参数基本误差：符合GB/要求时钟准确度：在参比温度下≤±秒/天，环境温度对日计时误差影响≤(d.℃•)电池容量：≥停电后数据保存时间：≥10年停电后时钟工作时间：≥5年停电后时钟电流：≤正常工作电压：~极限工作电压：~电压回路功耗：在参比电压、参比温度和参比频率下，电能表电压线路的有功功率和视在功率消耗在非通信状态下不大于、10VA；在通信状态下不大于3W、12VA电流回路功耗：在基本电流、参比温度和参比频率下，电能表电流线路的视在功率消耗不大于1VA。

正常工作温度：-25℃~+60℃极限工作温度：-40℃~+70℃存贮和运输温度：-40℃~+70℃环境湿度：≤95%产品寿命：大于10年电能脉冲宽度：80±20mS，典型值：80mS调制式红外通信速率：1200bpsRS485通信速率：1200、2400、4800、9600 bps载波模块和电表之间的通信速率：2400bps5.规格参数五、IC卡预付费电表功能1、租户购电卡采用逻辑加密IC卡，数据采用动态加密技术，一表一卡，杜绝伪卡、且使用寿命长, 能接受按正确程序补发的新卡，并拒绝原卡。

单相载波预付费电能表推荐方案设计单位：宁夏隆基宁光仪表有限公司序言城市居民小区住宅智能化、电力管理现代化，是当今二十一世纪各个小区电力部门为主奋斗的目标。

以何种先进的方式来替代人工入户抄表收费，是电力部门目前迫切需要得到解决的问题。

基于低压电力载波通讯技术及计算机技术于一体的“住宅小区载波预付费集中抄表系统”，是利用现有的低压220V线路作为通信载体，它以抄表速度快、精度高、投资小、运行可靠等诸多优点，在未来几年内，将成为大多数小区未来替代人工抄表、人工被动收费的高科技产品之一。

第一部分技术背景一、电力线载波电力线载波通信技术出现在20世纪20年代初期，发展速度相当的快，到了40年代国内就已经有日本生产的载波机在东北运行，做为长距离高压电力线调度的通信手段，目前仍在应用。

到目前为止，该技术已经经历了数十年的发展，国内研究、应用也已具相当的规模和水平,而且国内已经有专业研究适合我国电网电力线载波通信的公司，并且在近几年内作了一些试点工作，已经解决了一些关键的技术问题。

该技术也逐步的在家庭自动化，智能小区自动化控制、监察，集中抄表系统领域得到了应用，尤其是在集中抄表领域，国内一些省市已经开始进行试点并准备应用、普及。

二、低压电力线载波通信的优点1、电力线载波通信不需要敷设专用的通信线路，直接利用现有敷设好的电力线作为信号的传输通道。

2、直接应用电力线作为通信信道，信道具有牢固、可靠性高等特点。

3、无须额外增加线路投资，具有投资少见效快的特点。

4、具有与电网建设同步的优势，方便供电部门实现集抄。

5、数据传输经过编码加校验处理，数据传输稳定可靠，安全保密性好。

6、实现数据的分散与集中管理。

7、不受环境因素的影响，实现全天候数据传输。

8、可以实现用电监察、线损分析、负荷监控等功能的实时监测。

三、电力线载波通信技术方式1、传统的窄带载波FM通信方式传统窄带载波FM通信方式是一项成熟的传统技术。

其在电力线模拟通信方面已达到实用标准，能够做到在电力线上跨相位甚至跨变压器进行通信，价格低廉且较为容易实现，所以在应用中比较普遍。

毕业设计说明书IC卡预付费电子电能表设计摘要飞速发展的电力工业对电能的计量与管理提出了更高的要求:先付费、后用电，实施分时电价，实现自动抄表和收费等。

IC卡预付费电子电能表应运而生，能够满足上述要求。

本论文在大量文献查阅和市场调研的基础上，论述了IC卡预付费电子电能表的工作原理及采用的标准，IC卡的主要技术，论述了电能表的方案设计、电能测量电路芯片的选型及电表控制程序设计中应该考虑的具体技术问题。

售电管理系统软件不仅能实现对IC卡和电费的管理，还能实现对生活小区住户及其它各种费用的综合管理，论文详细地说明了售电管理系统的功能分析、模块划分、程序的总体结构、输入输出以及接口设计、数据结构的设计等，并说明了几个主要模块关键技术的实现。

因此，IC卡预付费电子电能表系统具有广泛的应用前景。

关键字：电子电能表，IC卡，预付费，单片机，交流采样Design of the full electronic watt-hour meter of prepaymentAuthor：Ba LuoTutor：Niu YuelanABSTRACTThe electric industry has been developed at very fast speed, it brings forward higher requires to the electricity management. It hopes that the user can prepay electricity before using it，time-sharing electrovalence, copying the data’s from watt-hour meters and charging can be carried out automatically. In these cases the full electronic watt-hour meter of prepayment of IC card emerges, it can be met the demands of the management above.Based on consulting a lot of literature and investigating，the paper discussed the principle of the full electronic watt-hour meter of prepayment of IC card, the standard and the technology of IC card. It also discussed the design of the watt-hour meter, the type of the energy measurement chips and the technique problems of the control program.The software of selling electricity management system can carry out not only the management to the IC card, but also the comprehensive management of various fees. The paper explained the analysis of function, module partition, program structure, input and output, interface and structure design of the software in detail. It stressed the critical technology of each module.Therefore the system of the full electronic watt-hour meter of prepayment has widely application prospect.Key words：The full electronic watt-hour meter，IC card，Prepayment，Single chip computer，Ac sampling目录1 绪论 (1)1.1 IC卡概况 (1)1.2 IC卡的分类 (2)1.3 IC卡预付费电能表 (3)1.4 近几年IC卡预付费电能表发展状态 (4)2 IC卡电能表原理分析 (6)2.1 预付费电表原理和常识 (6)2.2 市场上常见预付费电表及其比较 (6)2.3 IC卡电能表的组成框图 (7)3 硬件电路设计 (8)3.1 主控芯片的选用 (8)3.1.1 AT89C52的封装引脚 (8)3.1.2 AT89C52的部特性 (8)3.1.3 AT89C52方框图 (9)3.1.4 各引脚功能说明 (9)3.1.5 振荡器特性 (12)3.1.6 空闲模式 (12)3.1.7 掉电模式 (12)3.2 接口电路的设计 (13)3.2.1 信号检测与传感电路的设计[8] (13)3.2.2 A/D转换通道的设计 (13)3.2.3 外部存储器的扩展设计 (17)3.2.4 掉电检测及看门狗电路的电路设计 (18)3.2.5 键盘及显示电路的设计 (19)3.2.6 串行通信接口的设计[10] (19)3.2.7 稳压电源的设计[11] (22)3.2.8 报警电路的设计 (23)3.3 硬件地址的确定 (23)3.3.1 外部存储器的分配 (23)3.3.2 A/D转换器的地址分配 (23)3.3.3 LED显示器地址分配 (23)4 系统软件的设计 (24)4.1 主控程序的设计 (24)4.1.1 中断源及中断优先级的安排 (24)4.1.2 存储器的分配 (24)4.2 模块部分的设计 (24)4.2.1 掉电中断子程序的设计 (24)4.2.2 数据采集中断子程序的设计 (25)4.2.3 键盘中断子程序的设计 (26)4.2.4 串行口中断子程序的设计 (26)4.2.5 显示子程序的设计 (26)4.2.6 声光报警子程序的设计 (26)4.2.7 数字滤波的设计 (29)4.2.8 系统主流程图 (31)4.3 软件程序清单 (31)结论 (32)1 设计历程 (32)2 设计特点 (32)3 展望和体会 (32)致 (34)参考文献 (35)附录A IC卡家用电能表硬件框图 (36)附录B 软件程序清单 (37)1 绪论1.1 IC卡概况IC卡是集成电路卡（Integrated Circuit Card）的英文简称，在有些国家也称之为灵巧卡（Smart Cart）、智慧卡（Intelligent Card）、微芯片卡（Microchip Card）等。

预付费载波数传电能表技术选择方案摘要：该文通过对预付费电能表及其售电管理系统的技术招标，探讨了目前许多IC卡电能表及其售电管理系统技术解决方案，并进行了技术方案论述以及具体技术方案的优化，细化等过程，得出了最佳IC卡预付费电能表的新型技术方案。

关键词：预付费；载波；数传电能表中图分类号：TM933.4 文献标志码：B 文章编号:1003-0867(2006)07-0005-03 目前供电企业一户一表改造结束后，县电力企业低压用户数量剧增，大多数都在十几万户以上，给供电企业的抄表、收费工作带来了十分艰巨的任务，特别是用户拖欠电费现象的日趋严重，加大了催费、收费方面的工作量，加大了按时收缴电费的难度。

为了解决好这些问题，先购电后用电这一结算方式自然成了对长期严重拖欠电费现象用户的最佳解决途径，亦即预付费结算方式自然就成了最佳解决方案。

实施预付费结算方式以后，还需要对用户的负荷进行在线检测，并按日、月、季、年统计分析用户实际用电量，进行线损率计算，这就需要具备远方抄表系统等功能。

因此，预付费和载波数传电能表技术自然就成为我们理想的解决方案。

通过预付费电能表技术，我们对用户实施先购电后用电这一目的，通过远抄数传电能表技术，我们实现对用户、对线路进行电量统计、多级线损分析、负荷曲线分析、用电异常检测（防窃电）以及电能质量、电压、功率等进行有效检测等目的，从而达到两全其美的供用电管理效果。

我们汉中市区电力局最近在预付费电能表技术招标工作方面就是本着这一原则进行招标，探讨了技术招标方式，就目前现有IC卡预付费电能表的技术方案，进行了研讨以及具体技术方案的优化、细化等过程，得出了最佳的IC卡预付费电能表的新型技术方案，达到了目前最佳的技术与经济效果。

1 技术方案的具体确定我们首先对预付费电能表，如有卡售电的接触式IC卡电能表和非接触式IC卡电能表，以及无卡售电方式电能表的优缺点进行了评细的分析比较，并对新开发的电力线载波预付费数传电能表作了介绍和分析。

【信息科学与工程】民用I C 卡预付费三表(气、水、电)的系统设计李　民(辽东学院信息技术学院,辽宁丹东　118003)摘　要:民用I C 卡预付费三表(气、水、电)系统通过预付费控制单元读取三表数据,实现了一卡多表、先付后用。

该表的防窃、防干扰、报警和数据保护功能提高了系统的安全性和适应性,有效地解决了收费过程中出现的各种问题。

关键词:管理系统;I C 卡;预付费控制单元中图分类号:TP212 文献标志码:A 文章编号:1673-4939(2007)03-0146-04 煤气、自来水和电费的收取大都采用入户查表收费方式,不但效率低、费用高,也给用户带来了安全隐患[1]。

自I C 卡投入应用以来,其方便快捷和经济适用的特点得到了人们的广泛认可。

目前国内外在民用的气、水、电方面都有各自的I C 卡计量设备,但这些I C 卡互不通用,每个用户需要安装不同的计量设备,不但操作繁琐,还浪费了大量的资源。

民用I C 卡预付费三表(气、水、电)系统实现一卡多表,解决了入户查表收费难问题,实现了三表自动计量收费。

不但实现了办公自动化,还可以通过预付费沉淀资金,减轻财政负担,提高各部门服务质量,符合国家信息领导小组、建设部金卡办的规范。

民用I C 卡预付费三表主要由三部分构成:I C 卡、管理系统、用户处的预付费控制单元。

在管理系统中的主站建立用户档案,将用户基本信息通过网络传送到分站,用户可以在主站处也可以在分站处预付费,回家后,将卡插入预付费控制单元,预付费控制单元将卡中数据读入,并判断其合理性。

正常时,打开阀门,允许用户用气、用水、用电。

当余量不足时,能提示用户交费,当余量为0时,会切断阀门或继电器,直到用户持卡交费,重新插卡后才能恢复使用。

其系统结构图如图1所示。

第14卷第3期 辽东学院学报(自然科学版) Vol .14No .3　2007年9月 Journal of Liaodong Unive rsity (Na tural Science s ) Sept .2007　①收稿日期5基金项目辽宁省教育厅基金资助项目(D 5)作者简介李民(6—),男,辽宁庄河人,副教授,硕士,从事计算机网络和系统开发研究。

预付费载波电能表实施方案一、概述：随着两网改造的启动和国家电力公司“一户一表，抄表到户”用电管理模式的推广和普及，大用户、居民用户用电量的准确、及时、自动化抄收已成为体现电力企业管理水平的重要标志；同时也是制约电力企业减员增效，加快用电管理自动化步伐的重要因素之一。

只有摒弃落后传统的人工抄表模式，依靠先进的通信技术手段实现自动化抄表，完善统计、分析、优化运行功能，才能提高工作效率，为用电量预测提供必需的原始数据，逐步适应市场化、商业化的电力运行模式。

针对以上形式及存在问题，北科电子有限公司经多年研究开发出具有领先优势的全电子预付费载波电度表及管理系统，通过预付费功能可解决人工上门收费、收费不及时、收费帐目出错、收费滞后、电费拖欠等问题，而通过载波功能可解决人工上门抄表、降低人力物力损耗、实时监测用电情况等问题。

二、功能及特点电力载波技术与预付费电能表模块结合为一体构成载波预付费电度表。

电表对用户用电进行精确计量，并将用电数据存储，供电部门对电话线连接的计算机和集中器进行通讯，而集中器通过电力传输线路加载载波信号访问电表，将电表内用电数据及时传给计算机。

当表内剩余电量用尽，电表将自动断电。

预付费载波表的使用可大大提高用电管理部门现代化、智能化管理水平，更有利于提高管理部门经济效益。

1、预收费功能与载波功能相结合，使用电收费成为非常容易的事情，系统实时监测用电及用户预存费用，有效避免以往预付费电表不能实时反应用户实际用电情况，供电部门不能准确计算供电效率、用电效率及线路供电情况。

2、预收费系统与载波系统相结合，可实时检测长期不缴费用户用电情况，使发现问题、处理问题，更及时、更准确。

3、载波监测用电数据与预收费系统比较、计算，可精确测算收费情况、用电情况、供电效率、企业效益等。

主要功能及解决问题说明三、系统构成及原理1、安装方法及示意图:为每一用户安装一全电子式预付费载波电度表（与安装普通电表方法一致），在不同变台下架设一集中器，并通过电话线与供电管理部门计算机主站相连，实现计算机与不同电表进行通讯。

预付费多费率智能电度表设计摘要：将非接触式IC卡技术与单片机技术相结合，研究了一种新型的电能计量收费装置。

该设计不仅实现了电费的预先收取，而且还实现了分时段计量用户的电能和电费，从而提高了电网的利用率，达到合理付费的目的。

关键词：CS5460；单片机；预付费电表；IC卡1.引言电能是最重要的能源。

电能表是当前电能计量和经济结算的主要工具。

电能表的准确与否直接关系到国家与用户的经济利益。

电能开发及利用的加快，对电能的管理和电能表性能提出了更高的要求。

原来的感应式电能表具有准确度低、适用频率范围窄、功能单一等缺点。

因此新型电能表的研制也日益成为电力行业的迫切需求。

考虑系统的成本及稳定性，笔者设计了基于AT89C51单片机的IC 卡[1]预付费多费率智能电度表。

2.系统功能及组成2.1 系统功能：1) 预收费功能：用户向供电公司预交一定费用后，购得IC卡，获得相应的电度数。

2）报警功能：当IC卡中剩余电度数低于一定值时，电表将报警，提醒用户给IC卡充值。

3）断电功能：如用户不及时预交电费，电表将切断电源供应。

4）显示卡中余额功能：电表可随时显示IC卡中剩余的电度数，便于用户交费及供电公司工作人员监督。

5）加密功能：对IC卡进行加密，使系统不易被仿制和非法使用。

6）合理付费功能：分时段计量用户的电能和电费，从而提高了电网的利用率。

该系统由主机、IC卡电表及IC卡组成。

主机可设在供电公司或其委托机构(如银行)，用于向IC卡中写入用电度数及统计系统工作和安全管理；IC卡电表装于用户处，计量用电度数，同时具备加密、报警、断电及显示功能；IC卡用于购买电能或设置硬件设计加密信息。

2.2预付费多费率电度表的硬件设计系统采用了ATMEL公司的AT89C51单片机为主控单片机[2]。

电能计量专用集成电路CS5460将电阻分流器和电阻分压器变换得到的交流电压信号和电流信号转换成频率正比于用电功率的能量脉冲。

主机完成对用户用电量的记录显示累加和控制功能。

单相预付费电子式电能表的设计与实现摘要：随着电力行业的快速发展，电能表作为衡量电能消耗的重要工具，也在不断更新与改进。

本文主要介绍了单相预付费电子式电能表的设计与实现。

首先，介绍了预付费电能表的基本原理和特点。

接着，详细阐述了单相预付费电子式电能表的硬件设计，包括电路结构、核心芯片的选择与使用、各个模块的功能和通信接口设计。

最后，对于软件实现进行了阐述，包括算法设计、显示界面的设计以及电能计量和结算的流程。

通过本文的介绍，读者可以了解到单相预付费电子式电能表的设计与实现的关键要点。

1. 引言单相预付费电子式电能表是一种在电力行业广泛应用的电能计量工具，具有准确计量、方便管理、便于用户使用的特点。

相比传统的电能表，单相预付费电子式电能表不仅具备计量功能，还能实现预付费、远程抄表等功能，大大提高了电能管理的便利性与安全性。

2. 预付费电能表的基本原理和特点预付费电能表基本原理是通过智能电子芯片、电能量检测电路和交流继电器等组成的电路来实现电能检测和计量。

其特点包括：信息量大、计量准确、安全可靠、使用简便等。

3. 单相预付费电子式电能表的硬件设计3.1 电路结构设计单相预付费电子式电能表的电路结构主要包括电源模块、电能检测模块、智能芯片和显示控制模块等。

3.2 核心芯片的选择与使用单相预付费电子式电能表的核心芯片一般选择性能稳定、集成度高、功耗低的智能电子芯片。

通过对比选用各个厂家的产品，根据产品的性能、成本等因素进行综合评估选择最适合的核心芯片。

3.3 各个模块的功能设计电源模块主要负责电能表的供电和电池充电等功能；电能检测模块主要用于检测电能的输入和输出，实现精确计量；智能芯片负责数据处理和存储，实现电能结算、用户信息管理等功能；显示控制模块用于显示电能数据、用户信息以及系统状态等。

3.4 通信接口设计单相预付费电子式电能表通常具备远程抄表和充值等功能，需要设计合适的通信接口。

现阶段常用的通信方式有RS485、ZigBee、GPRS等，可根据实际需求选择最合适的通信方式。

IC卡预付费电表执行阶梯电价建议方案根据陕西省物价局近期通告，我省一户一表居民用电实行阶梯电价，阶梯电价初步方案：一档电量为120或150千瓦时以内的用电量（含120或150千瓦时），不加价；二档电量为120-210（150-240）千瓦时的用电量（含210或240千瓦时），每千瓦时加价0.05元；三档电量为210或240千瓦时以上的用电量，每千瓦时加价0.3元。

合表用户不执行居民阶梯电价，用电价格暂不做调整。

一户一表家庭月用电300度多支出多少费用现有的IC卡电表，无法实现电量冻结，无法统计每月用户实际使用电量，此两点就决定了现有的单一预付费IC卡电表无法在硬件上实现阶梯电价。

所以只能通过售电软件的限购和人为控制来实施。

软件系统一般都是通过单一价格售电，所以用户每次买电价格也都是唯一的，要想实现阶梯多价格买电那就必须购买多次。

次数根据阶梯价格分几个阶段来定。

物业公司在给住户卖电也必须做一些必要工作，第一、售电系统必须设定不同阶段的阶梯电价；第二、软件必须设定购电时价格可变更；第三、售电人员必须按照阶梯电价的限定量人为控制住户每次买电的电量，（控制依据是当月内此住户的买电记录）。

安装了IC卡预付费电表的小区要实现阶梯电价的方案如下一、阶梯价格根据上述的阶梯电价方案，用电量和电价分为三个阶段，软件系统的阶梯价格必须为三种价格，以普通小区为例按照方案一：阶梯电价1：0.60元/度0度– 120度阶梯电价2：0.65元/度120度– 210度阶梯电价3：0.90元/度210度- ∞二、住户买电方式住户本月没有购电记录，首次买电按照阶梯电价1最多只能买电120度。

住户当月第二次买电必须按照阶梯电价2最多只能买电90度（阶梯2的购量限额是最高限额和最低限额的差值）。

住户当月第三次买电必须按照阶梯电价3执行，购电限额由物业公司自定。

三、软件功能和设定1、售电软件系统在电价参数里必须设定以上三个价格，并设定三个价格的最高购电限额（旌旗电子的售电系统可设定单价上下限额）。