一種掌上用電核查裝置的設計與實現

羅婷婷 龍敏

(國網湖南省電力有限公司技術技能培訓中心，湖南長沙 410131)

0 引言

對客戶進行現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”進行實時數據查詢[1-3]。用電檢查人員到現場檢查時，只能提前在“SG186工程營銷業務應用系統”和“電力用戶用電信息采集系統”中打印出部分用戶信息，形成工單，帶到現場進行用電檢查，但由于現場用電情況復雜，經常出現需要核實的數據沒有打印出來，沒辦法進行核實處理，影響了檢查效果和效率[4-5]。本文設計的一種掌上便攜式用戶用電核查裝置，能夠解決現有技術的不足，能夠實現用戶歷史用電數據的查詢、檢查現場拍照、工單自動生成等功能，便于安全高效的進行現場用電檢查。

1 用電核查儀功能

為了能便攜的檢測現場用電信息，本檢測儀具有如下功能：

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

(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場進行拍照取證，通過預先設置好的格式，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現用電異常，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，實現表計現場校驗、互感器變比測量、變壓器容量測量等，并將現場收集的信息存儲在掌上用電檢查終端內，可回傳至“SG186營銷業務應用系統”和“電力用戶用電信息采集系統”。

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 功能模塊設計

檢測儀功能模塊包括電源模塊、顯示模塊、數據接口、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；數據接口用于從外部獲取待監察用戶的用電數據并上傳控制器電路；拍照/攝像模塊用于獲取待監察用戶的電能表數據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獲取的數據信息，將待監察用戶的相對應信息在顯示模塊進行顯示，從而便于用電監察人員進行用電監察；存儲模塊用于存儲所述用戶用電核查裝置的數據；打印模塊用于生成用戶用電監察清單并進行打印； 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據通信。

無線通信模塊為4G無線通信模塊。電源模塊包括電池、充放電監控電路和AC/DC轉換電路；AC/DC轉換電路用于從外部獲取交流電源并轉換為直流電源為用戶用電核查裝置供電，或者為電池充電；充放電監控電路與電池連接，用于對電池的充電和放電進行監控，防止電池過充或者火過放。存儲模塊為型號為W25Q16的FLASH芯片構成的存儲器電路。控制器電路為型號為STM3240G-EVAL的單片機芯片構成的控制器電路。顯示模塊為液晶顯示屏及液晶屏驅動電路。數據接口為高速USB數據接口。

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計方案

檢測儀功能模塊圖見圖2所示。

3 裝置設計及實現

在硬件設計方面，需要設計電流采樣電路、電壓采樣電路、無線通信電路、電源電路以及數據處理單元等。

(1)電流采樣電路設計。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，并輸入至數據處理電路。

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

(3)無線通訊模塊設計。設備將無線模塊設置在喚醒模式，模塊下發數據后，接收模塊喚醒后接收數據，完成后利用AUX腳將下位機MCU喚醒，再將數據輸出，MCU接收到數據后，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，可以實現高速數據傳輸。如主模塊收到應答后，后續無數據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，如圖4所示。

圖4 無線通信模塊原理圖

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

圖5 核查裝置現場檢測圖

4 裝置實施應用

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

本文設計的用戶用電核查裝置，只需要事先導入數據即可，而不需要事先打印大量的數據材料并隨身攜帶，方便快捷，而且現場可以實時打印工單和進行用電監察，效率較高，應用普遍。