[发明专利]一种基于自带主动干扰源的自适应智能电表系统

权利要求书

1.一种基于自带主动干扰源的自适应智能电表系统，其特征在于：包括依次连接的前端感应电路、前端射频开关、射频滤波器、中频滤波器、低频滤波器、前端预处理电路、电能采集电路、接口电路、嵌入式处理器模块、调制解调电路、无线收发模块、低频滤波衰减电路和窄带天线；电能采集电路又依次连接有时钟射频开关、射频采样时钟、中频采样时钟和低频采样时钟；嵌入式处理器模块又依次连接有编码驱动显示电路、图像采集模块、图像识别模块、图像信号传输模块、高频滤波衰减电路和宽带天线连接；嵌入式处理器模块又依次连接有锁相环、射频放大器、中频放大器、低频放大器和功率射频开关；嵌入式处理器模块又分别连接有电能采集电路、图像信号传输模块、无线收发模块、微扰锁存器、常规锁存器、状态锁存器、射频采样时钟、中频采样时钟、低频采样时钟、功率射频开关、前端射频开关和时钟射频开关；前端感应电路的信号输出端口、功率射频开关的信号输出端口、前端射频开关的信号输入端口进行线与连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于自带主动干扰源的自适应智能电表系统，其特征在于：所述前端感应电路：用于感应电压和电流、并转化成前端电参量信息输入前端射频开关；前端射频开关：具有一个数据信号输入端口、一个控制信号输入端口和三个数据信号输出端口；用于在控制信号输入端口接收嵌入式处理器模块的控制指令下，将数据信号输入端口接收的感应数据信号输出到三个数据输出端口中的一个对应控制指令的数据输出端口；三个输出端口分别连接射频滤波器输入端口、中频滤波器输入端口和低频滤波器输入端口；射频滤波器：用于对射频频段的信号进行滤波处理；中频滤波器：用于对中频频段的信号进行滤波处理；低频滤波器：用于对低频频段的信号进行滤波处理；前端预处理电路：用于接收滤波处理后的前端电参量信息、并进行衰减和滤波；电能采集电路：用于采集前端预处理电路输出的信号，基于不同频率的采样时钟，通过计算和查找表方式，转换成电参量信号；接口电路：用于接收电参量信号，并进行电平和频率的编码转换，形成嵌入式处理器模块可接收的标准接收电平模式的电能参量信号；嵌入式处理器模块：用于对接口电路输入的信号、调制解调电路输入的信号、无线收发模块输入的信号、图像信号传输模块输入的信号、微扰锁存器输入的信号、常规锁存器输入的信号、状态锁存器输入的信号进行处理；并向电能采集电路输入控制信号、向时钟射频开关输入控制信号、向前端射频开关输入控制信号、向功率射频开关输入控制信号、向射频采样时钟输入控制信号、向中频采样时钟输入控制信号、向低频采样时钟输入控制信号、向锁相环输入控制信号、向微扰锁存器输入控制信号、向常规锁存器输入控制信号、向状态锁存器输入控制信号、向编码驱动显示电路输入控制信号、向调制解调电路输入数据信号、向无线收发模块输入控制信号、向图像信号传输模块输入控制信号；调制解调电路：用于将嵌入式处理器模块输入的信号进行载波调制，送入无线收发模块；用于将无线收发模块输入的信号进行载波解调，转化成数字信号输入嵌入式处理器模块；无线收发模块：用于将调制后的信号进行载波放大后、再输出发射；用于将接收的信号进行放大后、再输入调制解调电路进行解调，无线收发模块受嵌入式处理器模块的控制，并在完成无线发射处理后向嵌入式处理器模块返回操作完成信号；低频滤波衰减电路：用于对低频信号进行谐波和噪声过滤、同时进行功率衰减的电路；窄带天线：用于发射低频无线信号和用于接收低频无线信号；编码驱动显示电路：用于接收嵌入式处理器模块输入的电能参量信号，进行转换编码和驱动放大后进行显示；图像采集模块：用于采集显示模块的显示信息的图像；图像识别模块：用于识别图像采集模块采集到的图像中的显示模式电能参量信号，并将识别后的数据进行电平和频率的编码转换后，输入到图像信号传输模块；图像信号传输模块：用于图像识别模块输入的处理后的电能参量信号，进行高频载波调制后输入高频滤波衰减电路进行图像信号传输；图像信号传输模块受嵌入式处理器模块的控制，并在完成图像信号传输处理后向嵌入式处理器模块返回操作完成信号；高频滤波衰减电路：用于对高频信号进行谐波和噪声过滤、同时进行功率衰减的电路；宽带天线：用于发射高频无线信号；射频采样时钟：用于产生针对前端感应电路感应到的具有射频频段分量电参数的电流电压进行具备最匹配采样频率的工作时钟信号；中频采样时钟：用于产生针对前端感应电路感应到的具有中频频段分量电参数的电流电压进行具备最匹配采样频率的工作时钟信号；低频采样时钟：用于产生针对前端感应电路感应到的具有低频频段分量电参数的电流电压进行具备最匹配采样频率的工作时钟信号；时钟射频开关：具有一个数据信号输出端口、一个控制信号输入端口和三个数据信号输入端口；用于在控制信号输入端口接收嵌入式处理器模块的控制指令下，接收三个数据输入端口中的一个对应控制指令的数据输入端口输入的时钟数据信号，并直接通过数据信号输出端口进行输出；三个数据信号输入端口分别连接射频采样时钟输出端口、中频采样时钟输出端口和低频采样时钟输出端口；功率射频开关：具有一个数据信号输出端口、一个控制信号输入端口和三个数据信号输入端口；用于在控制信号输入端口接收嵌入式处理器模块的控制指令下，接收三个数据输入端口中的一个对应控制指令的数据输入端口输入的功率数据信号，并直接通过数据信号输出端口进行输出；三个数据信号输入端口分别连接射频放大器输出端口、中频放大器输出端口和低频放大器输出端口；锁相环：用于在嵌入式处理器模块的控制指令下，产生射频频段信号、中频频段信号和低频频段信号三种频段信号中对应指令的频率稳定、功率恒定的主动干扰源，以利用微小功率的干扰源对整体系统进行主动干扰测试、从而自适应调整前端滤波电路配置和电能采集电路的匹配采样时钟配置；射频放大器：用于对射频频段的信号进行固定功率放大处理；中频放大器：用于对中频频段的信号进行固定功率放大处理；低频放大器：用于对低频频段的信号进行固定功率放大处理；微扰锁存器：用于在嵌入式处理器模块的控制指令下，锁存主动干扰工作方式启动条件下的电能参量最终测量值；常规锁存器：用于在嵌入式处理器模块的控制指令下，锁存主动干扰工作方式未启动条件下的电能参量最终测量值；状态锁存器：用于在嵌入式处理器模块的控制指令下，锁存嵌入式处理器模块的状态标示数值，共16个状态。

3.根据权利要求2所述的一种基于自带主动干扰源的自适应智能电表系统，其特征在于：嵌入式处理器模块自适应工作流程包括以下步骤：

第1步，嵌入式处理器模块待机工作方式工作时检测低频无线信号的采集指令，若没有接收到采集指令，状态锁存器的状态标示数值为0，则重复第1步；若接收到采集指令，则进入第2步；

第2步，嵌入式处理器模块接收到采集指令，则进行电能参量信号的采集工作，向电能采集电路发送电参量采集指令，设置状态锁存器的状态标示数值为1，完成后进入第3步；

第3步，嵌入式处理器模块启动常规电参量测量工作方式，向射频前端开关发送指令、开启输出连接通道中的中频滤波器通道开关，向时钟射频开关发送指令、开启输入连接通道中的中频采样时钟通道开关，向功率射频开关发送指令、关闭所有输入连接通道，设置状态锁存器的状态标示数值为1，完成后进入第4步；

第4步，嵌入式处理器模块检测状态锁存器的状态标示数值；

第5步，嵌入式处理器模块接收接口电路输入的电平模式电能参量信号，完成后进入第6步；

第6步，嵌入式处理器模块将常规电参量测量工作方式下的电平模式电能参量信号经过编码处理，转换成常规电参量测量工作方式的测量数值数据锁存于常规锁存器，设置状态锁存器的状态标示数值为2，完成后进入第4步；

第7步，嵌入式处理器模块开启微扰测试测量工作方式，向功率射频开关发送指令、开启输入连接通道中的低频放大器通道开关，进入第8步；

第8步，嵌入式处理器模块接收接口电路输入的电平模式电能参量信号，则完成后进入第9步；

第9步，嵌入式处理器模块将微扰测试测量工作方式下的电平模式电能参量信号经过编码处理，转换成微扰测试测量工作方式的测量数值数据锁存于微扰锁存器，设置状态锁存器的状态标示数值为3，完成后进入第4步；

第10步，嵌入式处理器模块将锁存于微扰锁存器的微扰测试测量工作方式的测量数值、与锁存于常规锁存器的常规电参量测量工作方式的测量数值进行对比；

第11步，嵌入式处理器模块控制无线收发模块开启数据发射工作方式，完成后进入第12步；

第12步，嵌入式处理器模块检测无线收发模块是否发送操作完成信号，如果无线收发模块发送操作完成信号，则进入第15步；如果无线收发模块未发送操作完成信号，则返回第11步；

第13步，嵌入式处理器模块控制图像信号传输模块开启数据发射工作方式，完成后进入第14步；

第14步，嵌入式处理器模块检测图像信号传输模块是否发送操作完成信号，如果图像信号传输模块发送操作完成信号，则进入第15步；如果图像信号传输模块未发送操作完成信号，则返回第13步；

第15步，嵌入式处理器模块检测无线收发模块和图像信号传输模块是否全部发送操作完成信号，如果未检测到全部发送操作完成信号，则重复第15步；如果检测到全部发送操作完成信号，设置状态锁存器的状态标示数值为0，则返回第4步；

第16步，嵌入式处理器模块开启微扰测试测量工作方式，向功率射频开关发送指令、开启输入连接通道中的中频放大器通道开关，进入第17步；

第17步，嵌入式处理器模块接收接口电路输入的电平模式电能参量信号，则完成后进入第18步；

第18步，嵌入式处理器模块将微扰测试测量工作方式下的电平模式电能参量信号经过编码处理，转换成微扰测试测量工作方式的测量数值数据锁存于微扰锁存器，设置状态锁存器的状态标示数值为5，完成后进入第4步；

第19步，嵌入式处理器模块开启微扰测试测量工作方式，向功率射频开关发送指令、开启输入连接通道中的射频放大器通道开关，进入第20步；

第20步，嵌入式处理器模块接收接口电路输入的电平模式电能参量信号，则完成后进入第21步；

第21步，嵌入式处理器模块将微扰测试测量工作方式下的电平模式电能参量信号经过编码处理，转换成微扰测试测量工作方式的测量数值数据锁存于微扰锁存器，设置状态锁存器的状态标示数值为6，完成后进入第4步；

第22步，嵌入式处理器模块启动常规电参量测量工作方式，向射频前端开关发送指令、开启输出连接通道中的低频滤波器通道开关，向时钟射频开关发送指令、开启输入连接通道中的低频采样时钟通道开关，向功率射频开关发送指令、关闭所有输入连接通道，设置状态锁存器的状态标示数值为8，完成后进入第4步；

第23步，嵌入式处理器模块启动常规电参量测量工作方式，向射频前端开关发送指令、开启输出连接通道中的射频滤波器通道开关，向时钟射频开关发送指令、开启输入连接通道中的射频采样时钟通道开关，向功率射频开关发送指令、关闭所有输入连接通道，设置状态锁存器的状态标示数值为10，完成后进入第4步；

第24步，嵌入式处理器模块生成故障代码，进行故障报警信息的发送，进入第11步和第13步。