一種智能遠程無線抄表計費系統的制造方法與工藝

本發明涉及遠程抄表計費領域，具體涉及一種智能遠程無線抄表計費系統。

背景技術：
隨著社會對電力需求的日益增加，供電網已經遍布城市和鄉村的每一個角落，電力用戶的數量也在快速增加，電表的數量也同樣快速增加，這使得抄表成為一項繁重的工作，隨著我國電網智能化建設進程的加快以及無線傳感器網絡技術的出現，出現了許多中電能計量裝置和基于無線傳感器網絡的遠程抄表計費系統，但目前的電能計量裝置設計較為簡單，人機交互不夠友好，另一方面，由于遠程抄表計費系統中的數據采集裝置和協調器數量的增加，采集上傳的數據不斷變得龐大，導致通信阻塞，數據丟失，大大影響了電能計費的精確性、實時性和可靠性。為了滿足電力系統服務的實際需要，設計基于無線傳感器網絡技術的智能遠程抄表計費系統將有著十分重要的意義。

技術實現要素：
本發明為克服現有技術中存在的不足，提供了一種智能遠程無線抄表計費系統。本發明解決其技術問題所采用如下技術方案：本發明的智能遠程無線抄表計費系統，該系統包括：至少一個智能電表(100)，至少一個數據采集器(200)，至少一個協調器(300)，管理系統(400)，其中：所述智能電表(100)包含：主控制器模塊(101)，用于對智能電表各個模塊的控制；電源模塊(102)，用于為智能電表各模塊提供穩定的工作電壓、工作電流；存儲模塊(103)，用于存儲智能電表采集到的用戶的用電信息以及智能電表的工作參數；顯示模塊(104)，用于向用戶顯示智能電表的工作狀態以及用電量，電費余額信息；按鍵模塊(105)，用于用戶與智能電表間的人機交互；故障檢測模塊(106)，用于檢測智能電表各個模塊的工作狀態；告警模塊(107)，用于智能電表出現異常情況時發出告警提示音；防盜模塊(108)，所述防盜模塊包含智能電表封裝檢測單元和智能電表箱開啟檢測單元，當判斷出電表封裝或表箱開啟時通過告警單元發出告警；數據采集模塊(109)，用于采集包含電壓、電流、功率、頻率、功率因素、相位角以及消耗的電能數據的用電信息；加密模塊(110)，用于將待上傳的用電信息進行加密；無線傳輸模塊(111)，用于將加密后的用電信息上傳到智能電表所屬的數據采集器以及從所屬的數據采集器接收信息；所述數據采集器(200)包含：主控制器模塊(201)，用于對數據采集器(200)的各個模塊的控制；無線傳輸模塊(202)，用于接收智能電表發送的用電信息并上傳至協調器以及從協調器(300)接收信息并下發至智能電表(100)；存儲模塊(203)，用于存儲用電信息以及協調器(300)下發的信息；所述協調器(300)包含：主控制器模塊(301)，用于對協調器(200)的各個模塊的控制；無線傳輸模塊(302)，用于接收數據采集器發送的用電信息并上傳至管理系統以及從管理系統接收信息并下發至數據采集器；存儲模塊(303)，用于存儲用電信息以及管理系統下發的信息；所述管理系統(400)包含：主控制器模塊(401)，用于對管理系統(400)的各個模塊的控制；無線傳輸模塊(402)，用于接收協調器(300)發送的用電信息以及向協調器下發信息；解密模塊(403)，用于解密接收的加密信息；數據庫模塊(404)，用于存儲信息；監控顯示模塊(405)，用于實時顯示所有智能電表(100)的信息；計費模塊(406)，用于對智能電表(100)的用電量進行計費；短消息模塊(407)，用于向用戶發送電費信息相關的短消息；所述協調器(300)啟動后，創建具有獨立網絡標識的無線網絡，所述網絡標識是管理系統(400)配置的，所述數據采集器(200)獲取所述協調器(300)的網絡標識，發送加入網絡請求命令，所述協調器(300)接收到加入網絡請求命令后發送加入網絡響應命令，數據采集器(200)接收到加入網絡響應命令后向協調器(300)返回確認信息，協調器(300)接收到確認信息后為數據采集器(200)分配唯一的網絡地址，并將所述網絡地址發送給數據采集器(200)以及將網絡標識與網絡地址發送給管理系統(400)，數據采集器(200)更新網絡地址以及網絡標識，管理系統(400)將網絡標識與數據采集器(200)的網絡地址對應存儲在數據庫模塊(404)中；數據采集器(200)加入協調器(300)建立的網絡后，數據采集器(200)周期性廣播自身的網絡地址，智能電表(100)獲取并保存所述數據采集器(200)的網絡地址，并向數據采集器(200)發送包含智能電表(100)標識信息的連接請求，數據采集器(200)保存智能電表(100)的標識信息并向智能電表(100)返回連接成功響應信息；智能電表(100)的主控制器模塊(101)從數據采集模塊(109)獲取采集的用電信息，將用電信息發送至加密模塊(110)進行加密，隨后，主控制器模塊(101)生成用電信息幀，該幀包含數據采集器(200)的網絡地址，智能電表(100)的標識信息以及經加密的用電信息，并控制無線傳輸模塊(111)將用電信息幀上傳到智能電表(100)所屬的數據采集器(200)；數據采集器(200)接收到用電信息幀后，通過解析該幀獲取幀中包含的數據采集器(200)的網絡地址，智能電表(100)的標識信息，如判斷該用電信息幀是其所屬智能電表發送的，則保存用電信息幀，若否，則丟棄該幀；所述協調器(300)將與數據采集器(200)進行通信的信道分為多個子信道，并將該多個子信道分配給多個數據采集器(200)，每個子信道可由多個數據采集器(200)共享，當一個數據采集器(200)需要上傳用電信息幀時，先檢測分配給該數據采集器(200)的子信道的狀態，如果該子信道處于繁忙狀態，則該數據采集器(200)進入延遲發送狀態并繼續檢測子信道狀態，如果該子信道處于空閑狀態，則向協調器(300)發送數據發送請求，當數據采集器(200)接收到協調器(300)返回的數據發送允許消息后，開始發送用電信息幀，協調器(300)接收到用電信息幀后向數據采集器(200)反饋ACK信息，并解析用電信息幀獲取幀中包含的數據采集器(200)的網絡地址，智能電表(100)的標識信息，如判斷該用電信息幀是其所屬數據采集器(200)發送的，則保存用電信息幀，若否，則丟棄該幀；管理系統(400)的主控制器模塊(401)生成TDMA幀結構的調度信息，并通過無線傳輸模塊(402)廣播給每一個協調器(300)，協調器(300)接收并解析該調度信息獲取分配給自己的用于發送數據的時隙，當判斷時隙到來時，協調器(300)的主控制器模塊(301)在存儲的用電信息幀中添加獨立網絡標識，隨后控制無線傳輸模塊(302)將用電信息幀發送到管理系統(400)的無線傳輸模塊(402)；管理系統(400)的主控制器模塊(401)接收無線傳輸模塊(402)發送來的用電信息幀，解析獲取獨立網絡標識、數據采集器(200)的網絡地址、智能電表(100)的標識信息，并控制解密模塊(403)對加密用電信息進行解密，將獨立網絡標識、數據采集器(200)的網絡地址、智能電表(100)的標識信息以及解密后的用電信息存儲到數據庫模塊(404)中；主控制器模塊(401)從數據庫模塊(404)讀取所有用戶的用電信息，控制監控顯示模塊(405)實時顯示智能電表(100)的用電信息，主控制器模塊(401)根據用戶的用電信息計算得出用戶的電費，控制短消息模塊(407)向用戶發送包含電費信息的短消息。所述智能電表(100)、數據采集器(200)、協調器(300)以及管理系統(400)的主控制器模塊(101、201、301、401)采用嵌入式處理器，具有ARM7內核。所述防盜模塊(108)包含的智能電表封裝檢測單元采用壓力傳感器、智能電表箱開啟檢測單元采用紅外傳感器，當對電表封裝或表箱進行非法操作時，壓力傳感器或紅外傳感器能夠立即感知并通過告警單元發出告警。所述加密模塊(110)采用，所述解密模塊(403)采用...