專利名稱：水.電.氣表網(wǎng)絡(luò)智能計(jì)費(fèi)收費(fèi)管理控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)控制裝置，特別是涉及水、電、氣的自動(dòng)控制裝置。
現(xiàn)有的水、電、氣表計(jì)費(fèi)、收費(fèi)，大都采用分散的手工抄表、計(jì)費(fèi)收費(fèi)，需要大量的人力和時(shí)間，而且工作效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，一些單位和個(gè)人拖欠電費(fèi)、水費(fèi)和煤氣費(fèi)相當(dāng)嚴(yán)重，影響了水、電、氣公司的資金周轉(zhuǎn)和經(jīng)濟(jì)利益。與此同時(shí)，水、電、氣表出現(xiàn)故障時(shí)，不能及時(shí)報(bào)警和自動(dòng)切斷水、電、氣，造成水、電、氣的不正常供應(yīng)，給用戶帶來不便，也有長(zhǎng)時(shí)間直通供水、電、氣，不經(jīng)過計(jì)量、導(dǎo)致計(jì)費(fèi)、收費(fèi)發(fā)生誤差，這種人工、手動(dòng)、分散的原始計(jì)費(fèi)收費(fèi)管理方式，亟待采用先進(jìn)科學(xué)的管理來改變。
本實(shí)用新型之目的旨在提供一種實(shí)現(xiàn)水、電、氣三表的智能抄表、制表、收費(fèi)一體化、自動(dòng)化、IC卡輸入、計(jì)數(shù)、操作、報(bào)警、顯示、有良好的人機(jī)用戶界面、功能齊全、智能化程度高的水、電、氣表網(wǎng)絡(luò)智能計(jì)費(fèi)收費(fèi)管理控制器。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是這種水、電、氣表網(wǎng)絡(luò)智能計(jì)費(fèi)收費(fèi)管理控制器包括有水、電、氣表的光電傳感器、光耦、整形電路、級(jí)聯(lián)中斷控制器、總線驅(qū)動(dòng)電路、微處理器、IC卡、報(bào)警顯示電路、ROM和RAM存貯器、鍵盤、顯示器及鍵盤顯示控制器、控制鎖存器、繼電器及電磁閥，水、電、氣表工作時(shí)由光電傳感器輸出計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)經(jīng)光耦耦合、整形電路整形之后送至級(jí)聯(lián)中斷控制器，級(jí)聯(lián)中斷控制器根據(jù)中斷隊(duì)列情況分別將中斷信號(hào)送至微處理器，申請(qǐng)中斷服務(wù)，鍵盤顯示控制器控制數(shù)字鍵和功能鍵的鍵盤中斷以及數(shù)碼管顯示器的顯示內(nèi)容，當(dāng)微處理器接收到故障報(bào)警時(shí)，通過數(shù)據(jù)總線向相應(yīng)的繼電器發(fā)出控制信號(hào)，控制信號(hào)鎖存在鎖存器中，直到另一個(gè)控制信號(hào)到來，改變其鎖存狀態(tài)為止，ROM是程序存貯器，其中存貯著本系統(tǒng)的程序，微處理器通過總線從中讀出指令，RAM為系統(tǒng)數(shù)據(jù)存貯器，各用戶的水、電、氣量信息以及有關(guān)的故障信息存貯其中，IC卡的讀寫操作和用戶的故障報(bào)警顯示通過微處理器的P1口來實(shí)現(xiàn)。
本控制器還與中心主控PC機(jī)進(jìn)行通訊，其通訊是利用微處理器的串行通訊口RXD、TXD以及RS485標(biāo)準(zhǔn)接口。
本實(shí)用新型利用現(xiàn)有的水、電、氣裝置，實(shí)現(xiàn)三表的智能抄表，并通過電磁閥進(jìn)行定量控制，用戶用IC卡將三表的基數(shù)送入本控制器，進(jìn)行正常供給，當(dāng)所購(gòu)數(shù)量快用完時(shí)，向用戶報(bào)警，提示插入新數(shù)量的IC卡，否則控制器工作啟動(dòng)，切斷源路。當(dāng)基表線路出現(xiàn)故障時(shí)，故障信號(hào)采集電路能自動(dòng)采集到基表的故障信號(hào)并送入控制器?？刂破鞲鶕?jù)故障信號(hào)的地址，啟動(dòng)相應(yīng)的電磁閥，切斷源路。單片機(jī)CPU與IC卡構(gòu)成內(nèi)外數(shù)據(jù)交換電路，單片機(jī)接譯碼器和數(shù)碼顯示器、鍵盤構(gòu)成人機(jī)交互界面。本控制器應(yīng)用廣泛，除了自身單獨(dú)工作外，還可接入通訊網(wǎng)絡(luò)或?qū)＞€、無線來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表及控制，配合上位機(jī)軟件，面向用戶設(shè)計(jì)，有良好的人機(jī)用戶界面，真正實(shí)現(xiàn)抄表、制表、收費(fèi)一體化、自動(dòng)化。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理、功能齊全、工作可靠、智能化程度高、性能優(yōu)良。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型電路原理圖；圖3為信號(hào)發(fā)生裝置示意圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明參見圖1、對(duì)照?qǐng)D2，圖1中所述的水、電、氣表為圖2所示的SB、DB、QB，光耦為OPTO，整形電路為IC20，級(jí)聯(lián)中斷控制器以IC2、IC3、IC4、IC5為主構(gòu)成，總線驅(qū)動(dòng)電路以IC9、IC10為主構(gòu)成，標(biāo)準(zhǔn)接口RS485是包括圖2所示IC23的通訊電路，ROM、RAM存貯器以IC7、IC8、IC14為主構(gòu)成，微處理器由IC1構(gòu)成，鍵盤顯示控制器以IC6、IC18、IC15、IC16為主構(gòu)成，鍵盤為圖示的K、B，顯示及驅(qū)動(dòng)電路則為IC17及數(shù)碼管，控制鎖存器以IC21主為構(gòu)成，繼電器為JDQ，電磁閥為DCF，故障報(bào)警電路由IC19及IC2為主構(gòu)成。
參見圖2，光電傳感器(脈沖水表SB、電表DB、氣表QB)工作時(shí)，產(chǎn)生的電壓脈沖信號(hào)經(jīng)過光耦OPTO(TIL193)和集成芯片IC20(40106)整形后連接到IC3(從片8259A)的中斷輸入端，向IC3發(fā)出中斷請(qǐng)求，IC3接收到中斷請(qǐng)求信號(hào)后再向IC2(主片8259A)發(fā)出中斷請(qǐng)求，并將相應(yīng)的中斷入口地址送至數(shù)據(jù)總線。IC2(主片8259A)收到I C3的中斷請(qǐng)求后，經(jīng)IC12反向后再向IC1(CPU)發(fā)出中斷請(qǐng)求。之所以采用這種主從8259A工作方式，是因?yàn)閳D2所示的單片機(jī)裝置需要管理8戶共24路中斷輸入信號(hào)，由一片主8259A和三片從8259A構(gòu)成，圖2中IC4、IC5為另外兩片從片8259A。單片機(jī)IC1(CPU)收到中斷請(qǐng)求后，根據(jù)8259A提供的中斷地址，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序，單片機(jī)響應(yīng)中斷，給IC8(RAM)中相應(yīng)的用戶數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)一次。一定數(shù)目的脈沖個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)0.001噸的水量(對(duì)電表則為0.001度電量，對(duì)氣表則為0.001單位體積的氣量)，水量的噸位按十進(jìn)制進(jìn)位，本控制器設(shè)計(jì)的最大讀數(shù)為9999.999?？紤]到TTL門電路的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力，在IC1(CPU)之后采用了兩片總線驅(qū)動(dòng)芯片IC9、IC10(74IS245)。IC11為總線驅(qū)動(dòng)控制電路。IC13產(chǎn)生8259A所需的中斷應(yīng)答信號(hào)。控制器的鍵盤和顯示由IC6(8279)、IC15(74LS154)、IC16(8708)、IC17(8708)構(gòu)成的鍵盤顯示系統(tǒng)管理和控制。鍵盤由16個(gè)鍵構(gòu)成，0-9共10個(gè)數(shù)字鍵，另外還有刷卡、查訊、水量、氣量、電量、退出共六個(gè)功能鍵。當(dāng)用戶在鍵盤上點(diǎn)擊查訊鍵后，控制器在數(shù)碼管上提示用戶輸入用戶單元號(hào)，用戶輸入用戶單元號(hào)后，控制器再提示用戶輸入密碼，正確輸入密碼后，控制器提示用戶輸入要查詢水量、電量還是氣量。用戶點(diǎn)擊相應(yīng)的功能鍵后，控制器顯示用戶的水(電、氣)量余量。點(diǎn)擊刷卡鍵時(shí)，控制器提示用戶輸入用戶單元號(hào)，輸入用戶單元號(hào)后，控制器提示用戶輸入密碼，正確輸入密碼后，控制器提示要增加水量還是電量或氣量。點(diǎn)擊相應(yīng)的功能鍵后，控制器完成刷卡操作，并回寫IC卡，將IC卡清零。以上操作過程的原理為用戶點(diǎn)擊某一鍵時(shí)，IC6(8279)的INT端產(chǎn)生中斷申請(qǐng)信號(hào)，該申請(qǐng)信號(hào)通過IC18反相后，送至IC1，向CPU申請(qǐng)中斷，CPU響應(yīng)中斷后，執(zhí)行相應(yīng)的鍵處理中斷子程序，完成相應(yīng)的操作。圖2中的IC9(74LS154)作為端口譯碼芯片，為外圍芯片IC2、IC3、IC4、IC5、IC6、IC7、IC8等提供端口地址?？刂破鞯某绦蚬袒贗C7ROM芯片中，所有的水量、氣量、電量及故障數(shù)據(jù)存放在IC8RAM芯片中。IC14是芯片IC7、IC8的地址鎖存器，為IC7、IC8的尋址提供地址，IC智能卡(ICCARD)與控制器的數(shù)量交換通過CPU的PO口實(shí)現(xiàn)。主控微機(jī)(上位機(jī))與控制器的信息交換通過芯片IC10(75176)，所交換的信息主要包括報(bào)警、水、電、氣量和控制信號(hào)。信號(hào)交換過程見通訊說明部分。此外，當(dāng)水表(SB)、電表(DB)、氣表(QB)中的線路由于人為或故障導(dǎo)致信號(hào)讀取裝置無信號(hào)輸出時(shí)，故障報(bào)警電路產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，通過IC19(74LS30)送到8259A主片的IR端，單片機(jī)響應(yīng)中斷后向固態(tài)繼電器JDQ發(fā)出控制信號(hào)，啟動(dòng)相應(yīng)的電磁閥(DCF)切斷該表的水(氣、電)源，并通過通信電纜通知中心主控機(jī)(PC)。IC21是固態(tài)繼電器FDQ控制信號(hào)鎖存芯片。在CPU改變固態(tài)繼電器JDQ控制狀態(tài)之前，一直保持JDQ輸入端的控信號(hào)不變。在啟動(dòng)電磁閥的同時(shí)，IC1向報(bào)警指示燈(LEDALARM)發(fā)出報(bào)警信號(hào)?？刂破鲗Ⅻc(diǎn)亮面板上的報(bào)警指示燈(LEDALARM)，指示相應(yīng)的用戶單元存在故障。用戶將智能卡(ICCARD)正確插入卡座后，卡座旁的LED指示燈會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮，同時(shí)單片機(jī)檢查卡座，自動(dòng)完成刷卡操作，并通過顯示器提示用戶操作結(jié)束。用戶也可以在插好卡后，點(diǎn)擊鍵盤上的刷卡鍵，單片機(jī)會(huì)響應(yīng)鍵盤完成刷卡操作，當(dāng)用戶將IC卡插入卡座后，卡座接口電路將會(huì)產(chǎn)生中斷信號(hào)，向CPU申請(qǐng)中斷，CPU響應(yīng)中斷后，調(diào)用刷卡中斷子程序，完成刷卡操作，如前所述。
用戶可以在水(電、氣)量被切斷之前的任何時(shí)刻刷卡?？ㄉ纤⑷氲臄?shù)量與單片機(jī)存儲(chǔ)器中的剩余量之和構(gòu)成新的用戶量，并寫入單片機(jī)存儲(chǔ)器中。
用戶通過鍵盤可以查詢本戶的水(電、氣)量情況。點(diǎn)擊查詢鍵，正確輸入用戶單元號(hào)及用戶密碼，即可開始查詢。點(diǎn)擊水(電、氣)量鍵，即可查到用戶所需。
當(dāng)用戶所購(gòu)水(電、氣)量快用完時(shí)，單片機(jī)會(huì)通過報(bào)警指示電路(LEDALARM)告訴用戶及時(shí)刷卡，否則水(電、氣)源將被切斷。
與用戶有關(guān)的數(shù)據(jù)貯存在帶掉電保護(hù)的存儲(chǔ)器中，確保系統(tǒng)斷電時(shí)數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。
由于單片機(jī)計(jì)數(shù)系統(tǒng)并不影響原水(電、氣)表的計(jì)數(shù)，在系統(tǒng)故障檢修期間，用戶可以根據(jù)原水(電、氣)表照常用水(電、氣)。
參見圖3，這種信號(hào)發(fā)生裝置光電傳感器為在水、電、氣表基座上安裝光電碼盤和光電開關(guān)，當(dāng)水、電、氣表中光電碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光電開關(guān)輸出相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)，由于光電開關(guān)與光電碼盤之間無接觸，因此不影響水、電、氣表本身的計(jì)數(shù)。
綜上所述，微處理器裝置由單片微機(jī)和外圍接口電路組成，外圍接口電路包括信號(hào)采集單元、信號(hào)預(yù)處理單元、人機(jī)對(duì)話單元、內(nèi)外數(shù)據(jù)交換單元、控制單元和通信單元。
所述信號(hào)采集單元是由水表、電表、煤氣表的旋轉(zhuǎn)圓盤、光電傳感器、光耦開關(guān)構(gòu)成的信號(hào)讀取裝置。
所述的信號(hào)讀取裝置能輸出計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)和故障報(bào)警信號(hào)。
所述故障報(bào)警信號(hào)由與光電傳感器連接的光耦開關(guān)產(chǎn)生。從光耦的發(fā)射極通過一接地電阻引出故障報(bào)警信號(hào)到單片機(jī)。
所述單片機(jī)接有由LED構(gòu)成的24路光電故障報(bào)警電路。
所述信號(hào)預(yù)處理單元由隔離光耦和具有整形功能的40106構(gòu)成。經(jīng)過預(yù)處理的信號(hào)是規(guī)整的數(shù)字信號(hào)。
所述人機(jī)對(duì)話單元由鍵盤顯示芯片IC6、譯碼器、4×4鍵盤、數(shù)碼管顯示構(gòu)成?？梢噪S時(shí)通過鍵盤和顯示器查詢用水、用電、用氣情況。
所述內(nèi)外數(shù)據(jù)交換單元由單片機(jī)、存儲(chǔ)器、IC卡、IC卡卡座、插卡指示燈構(gòu)成。可以通過IC卡隨時(shí)向單片機(jī)存儲(chǔ)器存入所購(gòu)數(shù)量的水(電、氣)量。
所述IC卡為橋式數(shù)據(jù)卡。IC卡使用一次后，需要重新辦理購(gòu)買手續(xù)方可再次使用。
所述IC卡卡座為插入式印刷板插槽。
所述插卡指示燈由與IC卡、卡座相連接的信號(hào)線和放置于卡座旁的LED指示燈構(gòu)成。
本實(shí)用新型采用現(xiàn)有的水、電、氣計(jì)量裝置，可實(shí)現(xiàn)三表的智能抄表，并可通過電磁閥進(jìn)行定量控制，用戶可利用IC卡將三表的基數(shù)送入系統(tǒng)，當(dāng)所購(gòu)數(shù)量快用完時(shí)，向用戶報(bào)警，提示插入新數(shù)量的IC卡，否則控制系統(tǒng)啟動(dòng)，切斷源路，其控制電路的信號(hào)采集電路的輸出通過信號(hào)線將從各基表上采集信號(hào)，輸入計(jì)算機(jī)。單片機(jī)與IC卡構(gòu)成內(nèi)外數(shù)據(jù)交換電路。單片機(jī)接譯碼器和數(shù)碼顯示器、鍵盤構(gòu)成人機(jī)交互界面。本控制器除了自身單獨(dú)工作外，還可接入通訊網(wǎng)絡(luò)或?qū)＞€、無線來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表及控制。配合上位機(jī)軟件，面向用戶設(shè)計(jì)，有良好的人機(jī)用戶界面，真正實(shí)現(xiàn)抄表、制表、收費(fèi)一體化、自動(dòng)化。
權(quán)利要求1.一種水、電、氣表網(wǎng)絡(luò)智能計(jì)費(fèi)收費(fèi)管理控制器，其特征在于包括有水、電、氣表的光電傳感器、光耦、整形電路、級(jí)聯(lián)中斷控制器、總線驅(qū)動(dòng)電路、微處理器、IC卡、報(bào)警顯示電路、ROM和RAM存貯器、鍵盤、顯示器及鍵盤顯示控制器、控制鎖存器、繼電器及電磁閥，水、電、氣表工作時(shí)由光電傳感器輸出計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)經(jīng)光耦耦合、整形電路整形之后送至級(jí)聯(lián)中斷控制器，級(jí)聯(lián)中斷控制器根據(jù)中斷隊(duì)列情況分別將中斷信號(hào)送至微處理器，申請(qǐng)中斷服務(wù)，鍵盤顯示控制器控制數(shù)字鍵和功能鍵的鍵盤中斷以及數(shù)碼管顯示器的顯示內(nèi)容，當(dāng)微處理器接收到故障報(bào)警時(shí)，通過數(shù)據(jù)總線向相應(yīng)的繼電器發(fā)出控制信號(hào)，控制信號(hào)鎖存在鎖存器中，直到另一個(gè)控制信號(hào)到來，改變其鎖存狀態(tài)為止，ROM是程序存貯器，其中存貯著本系統(tǒng)的程序，微處理器通過總線從中讀出指令，RAM為系統(tǒng)數(shù)據(jù)存貯器，各用戶的水、電、氣量信息以及有關(guān)的故障信息存貯其中，IC卡的讀寫操作和用戶的故障報(bào)警顯示通過微處理器的P1口來實(shí)現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水、電、氣表網(wǎng)絡(luò)智能計(jì)費(fèi)收費(fèi)管理控制器，其特征在于所述的光電傳感器為在水、電、氣表基座上安裝光電碼盤和光電開關(guān)，光電開關(guān)與光電碼盤之間無接觸。
專利摘要一種水、電、氣表網(wǎng)絡(luò)智能計(jì)費(fèi)收費(fèi)管理控制器,由水、電、氣表工作時(shí)的光電傳感器輸出計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)經(jīng)整形電路、級(jí)聯(lián)中斷、總線驅(qū)動(dòng)電路送至微處理器,微處理器通過數(shù)據(jù)總線向繼電器發(fā)出控制信號(hào),繼電器通過電磁閥控制水、電、氣表的通、斷,微處理器連接并受控于IC卡、ROM、RAM存貯器、鍵盤、顯示器、鍵盤顯示控制器,本控制器還可與中心主控PC機(jī)進(jìn)行通訊以及建立通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理、功能齊全、工作可靠、性能優(yōu)良。
文檔編號(hào)G05D27/02GK2343615SQ9823030
公開日1999年10月13日 申請(qǐng)日期1998年3月12日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月12日
發(fā)明者關(guān)宏, 張玘, 高勛章, 劉憲峰, 章勇 申請(qǐng)人:關(guān)宏, 章勇