一種掌上用電核查裝置的設(shè)計與實現(xiàn)

羅婷婷 龍敏

(國網(wǎng)湖南省電力有限公司技術(shù)技能培訓中心，湖南長沙 410131)

0 引言

對客戶進行現(xiàn)場用電核查是供電公司用電檢查人員的職責，但由于用戶用電安全的原因，不能利用“電力用戶用電信息采集系統(tǒng)”進行實時數(shù)據(jù)查詢[1-3]。用電檢查人員到現(xiàn)場檢查時，只能提前在“SG186工程營銷業(yè)務應用系統(tǒng)”和“電力用戶用電信息采集系統(tǒng)”中打印出部分用戶信息，形成工單，帶到現(xiàn)場進行用電檢查，但由于現(xiàn)場用電情況復雜，經(jīng)常出現(xiàn)需要核實的數(shù)據(jù)沒有打印出來，沒辦法進行核實處理，影響了檢查效果和效率[4-5]。本文設(shè)計的一種掌上便攜式用戶用電核查裝置，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶歷史用電數(shù)據(jù)的查詢、檢查現(xiàn)場拍照、工單自動生成等功能，便于安全高效的進行現(xiàn)場用電檢查。

1 用電核查儀功能

為了能便攜的檢測現(xiàn)場用電信息，本檢測儀具有如下功能：

(1)通過數(shù)據(jù)導入功能，導入從“SG186工程營銷業(yè)務應用系統(tǒng)”和“電力用戶用電信息采集系統(tǒng)”中下載的歷史數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)查詢功能，查找出用電檢查過程中需要的用戶數(shù)據(jù)。

(2)通過激光掃碼功能獲取戶號或表計條碼，查詢用電信息。

(3)拍照取證，將用電檢查過程中用電現(xiàn)場進行拍照取證，通過預先設(shè)置好的格式，將照片自動處理成工單附件。

(4)工單生成，通過格式設(shè)置，自動生成用電檢查工單，可導出形成標準化的用電檢查工單。

(5)打印功能，具備簡單的打印功能，當用電檢查過程中發(fā)現(xiàn)用電異常，需要客戶簽字時，自動打印出檢查單，供客戶簽字存檔(一式兩份)。

(6)通過RFID讀寫模塊讀取現(xiàn)場電子封簽信息，并與導入的封簽信息進行比對，驗證封簽信息是否相符。

(7)通過外接電表校驗儀、變比測試儀、變壓器容量測試儀等擴展外設(shè)，實現(xiàn)表計現(xiàn)場校驗、互感器變比測量、變壓器容量測量等，并將現(xiàn)場收集的信息存儲在掌上用電檢查終端內(nèi)，可回傳至“SG186營銷業(yè)務應用系統(tǒng)”和“電力用戶用電信息采集系統(tǒng)”。

圖1 掌上用戶用電核查儀功能流程圖

功能流程如圖1所示。

2 功能模塊設(shè)計

檢測儀功能模塊包括電源模塊、顯示模塊、數(shù)據(jù)接口、控制器電路、存儲模塊、拍照/攝像模塊、打印模塊和無線通信模塊；電源模塊給所述用戶用電核查裝置供電；數(shù)據(jù)接口用于從外部獲取待監(jiān)察用戶的用電數(shù)據(jù)并上傳控制器電路；拍照/攝像模塊用于獲取待監(jiān)察用戶的電能表數(shù)據(jù)信息并將獲取的信息上傳控制器電路；控制器電路用于根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)信息，將待監(jiān)察用戶的相對應信息在顯示模塊進行顯示，從而便于用電監(jiān)察人員進行用電監(jiān)察；存儲模塊用于存儲所述用戶用電核查裝置的數(shù)據(jù)；打印模塊用于生成用戶用電監(jiān)察清單并進行打?。?無線通信模塊與控制器電路連接，用于所述用戶用電核查裝置與外部進行數(shù)據(jù)通信。

無線通信模塊為4G無線通信模塊。電源模塊包括電池、充放電監(jiān)控電路和AC/DC轉(zhuǎn)換電路；AC/DC轉(zhuǎn)換電路用于從外部獲取交流電源并轉(zhuǎn)換為直流電源為用戶用電核查裝置供電，或者為電池充電；充放電監(jiān)控電路與電池連接，用于對電池的充電和放電進行監(jiān)控，防止電池過充或者火過放。存儲模塊為型號為W25Q16的FLASH芯片構(gòu)成的存儲器電路?？刂破麟娐窞樾吞枮镾TM3240G-EVAL的單片機芯片構(gòu)成的控制器電路。顯示模塊為液晶顯示屏及液晶屏驅(qū)動電路。數(shù)據(jù)接口為高速USB數(shù)據(jù)接口。

圖2 掌上用戶用電核查儀功能模塊圖

圖3 掌上用電信息核查終端硬件設(shè)計方案

檢測儀功能模塊圖見圖2所示。

3 裝置設(shè)計及實現(xiàn)

在硬件設(shè)計方面，需要設(shè)計電流采樣電路、電壓采樣電路、無線通信電路、電源電路以及數(shù)據(jù)處理單元等。

(1)電流采樣電路設(shè)計。電流采集的范圍為0-100A。利用電磁感應原理，感應出微弱的電壓信號，利用放大電路，將電壓信號進行放大，并輸入至數(shù)據(jù)處理電路。

(2)電壓采樣電路設(shè)計。電壓采集的范圍為50-380V。利用電阻分壓原理，將電壓轉(zhuǎn)換為較小的電壓信號，利用電流互感器，實現(xiàn)強電和弱電隔離，并輸入至數(shù)據(jù)處理電路。

(3)無線通訊模塊設(shè)計。設(shè)備將無線模塊設(shè)置在喚醒模式，模塊下發(fā)數(shù)據(jù)后，接收模塊喚醒后接收數(shù)據(jù)，完成后利用AUX腳將下位機MCU喚醒，再將數(shù)據(jù)輸出，MCU接收到數(shù)據(jù)后，可將從模塊切換至正常模式，應答主模塊.如主模塊收到應答后也可被切換至模式1，這時主從模塊均處于正常模式下，可以實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。如主模塊收到應答后，后續(xù)無數(shù)據(jù)交換可將從機再次切換至模式3處于省電模式下，等待下一次的喚醒，而主模塊可以切換至模式4休眠狀態(tài)，如圖4所示。

圖4 無線通信模塊原理圖

(4)電源電路設(shè)計。設(shè)備的電源為鋰電池。設(shè)備正常工作是通過電池為設(shè)備提供工作電源，電池沒電時可通過外接TYPEC接口可為電池進行充電，電源電路內(nèi)置穩(wěn)壓電路，電池電壓監(jiān)測電路。穩(wěn)壓電路為設(shè)備提供穩(wěn)定的工作電壓3.3V，電池電壓監(jiān)測電路在給電池充電時，實時監(jiān)測電池電壓，當電池電壓達到最大值的時間，及時關(guān)閉電池充電，防止出現(xiàn)過充導致電池損壞，并造成安全事故。

圖5 核查裝置現(xiàn)場檢測圖

4 裝置實施應用

本裝置的使用方法如下：首先在用電監(jiān)察之前將待監(jiān)察的用戶的用電數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口導入所述用戶用電核查裝置并進行存儲，然后監(jiān)察人員將核查裝置帶至用電監(jiān)察現(xiàn)場，并采用拍照/攝像模塊獲取待監(jiān)察的用戶的電表信息后，從導入的用電數(shù)據(jù)中調(diào)取所需要的數(shù)據(jù)進行顯示，從而方便用電監(jiān)察人員進行現(xiàn)場監(jiān)察和判斷，監(jiān)察人員再通過拍照/攝像模塊獲取現(xiàn)場的照片并留存和取證，然后通過控制模塊和顯示模塊設(shè)置好用電監(jiān)察的工單，然后通過打印模塊打印工單，從而方便進行現(xiàn)場確認，現(xiàn)場檢測如圖5所示。

本文設(shè)計的用戶用電核查裝置，只需要事先導入數(shù)據(jù)即可，而不需要事先打印大量的數(shù)據(jù)材料并隨身攜帶，方便快捷，而且現(xiàn)場可以實時打印工單和進行用電監(jiān)察，效率較高，應用普遍。