專利名稱：一種ic卡實(shí)時(shí)扣費(fèi)空調(diào)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空調(diào)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種ic卡實(shí)時(shí)扣費(fèi)空調(diào)器。
背景技術(shù)：
目前在空調(diào)的預(yù)付費(fèi)產(chǎn)品領(lǐng)域， 一般采用空調(diào)器加預(yù)付費(fèi)電表的方案。預(yù)付
費(fèi)電能表又叫做定量電能表、ic卡電能表，除了具有普通電能表的計(jì)量功能外，
特別的是用戶先買電，買電后才能用電，用完后用戶不繼續(xù)買電，則自動(dòng)切斷 電源停止供電。采用兩種電費(fèi)預(yù)存方法有兩種， 一種為代碼式， 一種為寫卡式。 代碼式原理為，管理系統(tǒng)將用戶信息和購(gòu)電信息結(jié)合起來生成一組加密代碼， 并交給用戶自己輸入到電表中，電表經(jīng)過正確解密后得到預(yù)存電量或金額并保
存。寫卡式原理為，將預(yù)購(gòu)電量或金額寫入專用IC卡中，交給用戶持TC卡到
對(duì)應(yīng)電表上進(jìn)行通訊，預(yù)購(gòu)電費(fèi)值自動(dòng)送入電表中。
現(xiàn)有技術(shù)中采用的預(yù)售電技術(shù)，無論是代碼式還是寫卡式，代碼和ic卡僅
是一個(gè)付費(fèi)電量轉(zhuǎn)移的載體，這樣當(dāng)多個(gè)不同的用戶使用同一臺(tái)空調(diào)時(shí)就發(fā)生 付費(fèi)不能有效區(qū)分的問題，對(duì)用戶分段使用也難以實(shí)現(xiàn)。另外對(duì)用戶的竊電行
為沒有防范措施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述不足，設(shè)計(jì)一種ic卡實(shí)時(shí)扣費(fèi)空調(diào)器，改變現(xiàn) 有技術(shù)中的預(yù)存電費(fèi)的形式，而是通過對(duì)ic卡實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)、扣費(fèi)的方式來控制空
調(diào)電費(fèi)的消費(fèi)。本發(fā)明具有實(shí)現(xiàn)多用戶的智能化用電的特點(diǎn)。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明包括如下技術(shù)方案 一種IC卡實(shí)時(shí)扣費(fèi)空 調(diào)器，包括空調(diào)控制器、IC卡電表和IC卡，空調(diào)控制器的電源輸入端與IC卡 電表的輸出端相連，電表的輸入端與巿電電網(wǎng)相連，其特征在于空調(diào)控制器 包括主控MCU、第一通訊接口、電量復(fù)核檢測(cè)單元、空調(diào)常規(guī)控制電踏；所述電 量復(fù)核檢測(cè)單元輸入端與空調(diào)控制器的火線L和零線連接，輸出端與主控MCU 連接；所述空調(diào)常規(guī)控制電路與主控MCU連接；空調(diào)控制器的主控MCU通過第 一通訊接口與電表的第二通訊接口相連；所述第二通訊接口與IC卡電表主控 MCU、工C卡讀寫接口、 IC卡讀寫裝置依次連接；所述IC卡與IC卡讀寫裝置連接。
所述電量復(fù)核檢測(cè)單元包括電流取樣單元和電壓取樣單元；所述電流取樣 單元輸入端串接于空調(diào)控制器的火線L進(jìn)線上，輸出端與主控MCU連接；所述 電壓取樣單元的輸入端分別與空調(diào)控制器的零線N、火線L并聯(lián)連接，輸出端與 主控MCU連接。
所述IC卡電表內(nèi)設(shè)有電量檢測(cè)單元；所述電量檢測(cè)單元通過光耦隔離接口 與電表主控MCU連接。
所述電量檢測(cè)單元包括電表電壓取樣單元、校正電阻網(wǎng)絡(luò)、電表電流取樣 單元、電量計(jì)量IC;所述電表電流取樣單元輸入端串接于IC卡電表的火線L的 上，輸出端與電量計(jì)量IC連接；所述電表電壓取樣單元的輸入端分別與IC卡 電表的零線N、火線L并聯(lián)連接，輸出端通過校正電阻網(wǎng)絡(luò)與電量計(jì)量IC連接。
所述電表還包括與電表主控MCU連接的顯示單元。
所述第一通訊接口與第二通訊接口為標(biāo)準(zhǔn)通訊電路，可以是RS232、 RS485、 或電流環(huán)通訊電路。所述ic卡讀寫裝置為接觸式插卡槽讀寫裝置，所述IC卡為接觸式IC卡。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，當(dāng)IC卡插入IC卡電表的IC卡插卡槽中，電表自動(dòng)識(shí)別
其授權(quán)代碼與使用權(quán)限碼、可消費(fèi)電量，在完成與空調(diào)控制器的信息交換并確
認(rèn)無誤后允許用戶使用空調(diào)控制器并實(shí)時(shí)扣減消費(fèi)的電量，實(shí)時(shí)扣費(fèi)的方法是: 從IC卡中每次欲扣除適當(dāng)?shù)碾娏?，比如O. Ol度，進(jìn)入IC卡電表的MCU中，供 電表的MCU實(shí)時(shí)扣除，當(dāng)適當(dāng)?shù)碾娏勘豢鄢戤吅笤購(gòu)腎C卡中扣除適當(dāng)?shù)碾娏? 如此反復(fù)；若每收到一個(gè)電表電量檢測(cè)單元16的一個(gè)電量數(shù)據(jù)就讀寫一次IC 卡同樣可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)扣費(fèi)功能，但讀寫IC卡太過頻繁，嚴(yán)重降低IC卡的使用 壽命，采用適當(dāng)電量預(yù)扣方式可以大大提高IC卡的使用壽命，同時(shí)不影響扣費(fèi) 的實(shí)時(shí)性。
同時(shí)空調(diào)控制器驗(yàn)證實(shí)際消耗的功率與電表檢測(cè)的電量折算的電功率是否 相符，進(jìn)行惡意竊電判斷，若在允許的偏差內(nèi)',則允許用戶正常操作，若超出 允許的偏差則判斷為存在竊電行為或空調(diào)系統(tǒng)故障，關(guān)機(jī)并等待管理員處理。


附圖1為本發(fā)明的IC卡實(shí)時(shí)扣費(fèi)空調(diào)控制器原理框圖1; 附圖2為本發(fā)明的IC卡實(shí)時(shí)扣費(fèi)空調(diào)控制器原理框圖2。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種IC卡實(shí)時(shí)扣費(fèi)空調(diào)器，由空調(diào)控制器2、 IC卡電表1、 IC 卡4組成。其工作原理框圖如附圖l、附圖2所示，工作原理詳述如下
圖中所示空調(diào)控制器2安裝于空調(diào)器中，空調(diào)控制器2包含有主控MCU21, 空調(diào)常規(guī)控制單元22、電量復(fù)核檢測(cè)單元23、第一通訊接口24; IC卡電表1 包含有電表主控MCUll、 IC卡讀寫裝置12、 IC卡讀寫接口13、顯示單元14、
電表電量檢測(cè)單元16、光耦隔離接口 15、第二通訊接口 17; IC卡為一般通用 的標(biāo)準(zhǔn)IC卡，其中含有授權(quán)代碼與使用權(quán)限碼、可消費(fèi)電量等信息。
空調(diào)控制器2的主控MCU21通過第一通訊接口 24經(jīng)通訊線與IC卡電表1 的第二通訊接口17相連，同時(shí)空調(diào)控制器2的電源輸入端火線L、零線N與電 表1的火線L輸出端、零線N分別相連，電量復(fù)核檢測(cè)單元23包括電流取樣單 元26和電壓取樣單元25，電流取樣單元26串接于火線L上，電壓取樣單元25 的取樣端L、 N分別與空調(diào)控制器的零線N/火線L連接，電流取樣單元26及電 壓取樣單元25的輸出連接到主控MCU21上，實(shí)現(xiàn)電壓取樣與電流取樣功能，并 將取樣結(jié)果傳遞給主控MCU21,主控MCU21將電壓與電流取樣數(shù)據(jù)經(jīng)過運(yùn)算處理 后得到空調(diào)控制器實(shí)際消耗電功率數(shù)據(jù)；
IC卡電表1的零線N/火線L輸入端與巿電電網(wǎng)的零線N/火線L相連，工C 卡電表1中由電表電流取樣單元31、電表電壓取樣單元'32、校芷電阻網(wǎng)絡(luò)33、 電表電量計(jì)量IC34構(gòu)成電表電量檢測(cè)單元16。電表電流取樣單元31串接于火 線L屮，其輸出與電表電量計(jì)量IC34相連，電表電壓取樣單元32的Wh輸入 端分別與零線N/火線L輸入端相連，其輸出連接到校正電阻網(wǎng)絡(luò)33的輸入端， 校正電阻網(wǎng)絡(luò)33的輸出端連接到電表電量計(jì)量IC34，電表電量計(jì)量IC34將輸 入的電壓取樣信號(hào)與電流取樣信號(hào)轉(zhuǎn)化為消耗的電量信號(hào)，經(jīng)過光耦隔離接口 15與電表主控MCUll相連并將檢測(cè)到的電量信號(hào)傳遞給電表主控MCUll,由電 表主控MCU11進(jìn)行電量的累計(jì)，將累計(jì)的電量值通過顯示單元14進(jìn)行顯示，同 時(shí)按消耗的電量進(jìn)行實(shí)時(shí)扣費(fèi)每接受到電表電量檢測(cè)單元16的一次電量數(shù)據(jù) 就實(shí)施一次扣費(fèi)。
IC卡電表還包含可以插入IC卡4的IC卡讀寫裝置12、 IC卡讀寫接口 13， 該接口與電表主控MCU11的連接，一方面該接口實(shí)現(xiàn)了 IC卡讀寫裝置12與MCU11 之間的信號(hào)轉(zhuǎn)接，另一方面還可以保護(hù)MCU11及內(nèi)部電路當(dāng)由于外部的原因 導(dǎo)致IC卡讀寫裝置端子短路或接觸異物保護(hù)主控MCUll及其他內(nèi)部電路不會(huì)損 壞。
當(dāng)IC卡4插入IC卡讀寫裝置12中，主控MCU11通過IC卡讀寫接口 13讀 取IC卡4中的信息，該信息是經(jīng)過加密的，包含授權(quán)代碼與使用權(quán)限碼、可消 費(fèi)電量等信息；電表主控MCU11將信息進(jìn)行解密處理，得到授權(quán)代碼與使用權(quán) 限碼、可消費(fèi)電量等信息并進(jìn)行判斷，若授權(quán)代碼不符則通過通訊接口 1 向空 調(diào)控制器2發(fā)出禁止用戶使用空調(diào)控制器2的指令；使用權(quán)限碼限定用戶的可 使用空調(diào)控制器的權(quán)限范圍，根據(jù)使用權(quán)限碼的授權(quán)級(jí)別不同，用戶可以使用 某一臺(tái)指定的空調(diào)，或可以使用某一組范圍內(nèi)的任意一臺(tái)空調(diào)，或經(jīng)營(yíng)商管理 范圍內(nèi)的任意一臺(tái)空調(diào)；當(dāng)檢測(cè)不到1C卡時(shí)或不能實(shí)現(xiàn)扣費(fèi)時(shí)或可消費(fèi)電量為 零時(shí)通過通訊接口向空調(diào)控制器2的主控MCU 21發(fā)出禁止用戶使用空調(diào)控制器 2的命令；若判斷授權(quán)代碼符合，使用權(quán)限碼符合，有可消費(fèi)電量，向空調(diào)控制 器2發(fā)出允許用戶控制空調(diào)控制器2的指令及按照實(shí)時(shí)消耗的功率折算的瞬時(shí) 功率；空調(diào)控制器2收到IC卡電表的禁止用戶使用空調(diào)控制器的命令，空調(diào)控 制器的按鍵及遙控等人機(jī)接口功能禁止，.空調(diào)控制器不再接受用戶控制；空調(diào) 控制器收到IC卡電表的允許用戶使用空調(diào)控制器的命令，空調(diào)控制器的按鍵及 遙控等人機(jī)接口功能有效，用戶可以正常使用空調(diào)控制器。
為防止惡意復(fù)制通訊碼并不經(jīng)過電表l直接控制空調(diào)控制器2，空調(diào)控制器 2與IC卡4之間的通訊協(xié)議是經(jīng)過加密處理的，電表的電表主控MCU11在發(fā)送 信息前要將信息加密，在接受到信息后要經(jīng)過解密處理，空調(diào)控制器2的主控
MCU21也要同樣處理；通訊協(xié)議使用隨信息同發(fā)的隨機(jī)密鑰加本地固定矩陣密鑰 的加密方式，即在空調(diào)控制器的MCU21中及電表1的MCU11中均存有一個(gè)數(shù)據(jù) 矩陣，該數(shù)據(jù)矩陣作為固定矩陣密鑰，在通訊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中傳輸?shù)氖请S機(jī)密鑰， 該隨機(jī)密鑰有隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生，其數(shù)值指向固定數(shù)據(jù)矩陣的序號(hào)，該序號(hào)對(duì)應(yīng)數(shù) 據(jù)即為本次通訊的通訊信息加解密密鑰，這樣使得發(fā)送完全相同的 一條信息其 在不同的時(shí)間發(fā)送的通訊碼是不一樣的；若連續(xù)兩次收到同樣的指令碼則認(rèn)為 通訊碼被惡意復(fù)制報(bào)通訊故障并不接受用戶的控制。當(dāng)空調(diào)控制器接受到不正 確的信號(hào)要立即禁止用戶使用，老ic卡電表接受到不正確的信號(hào)要立即向空調(diào) 控制器發(fā)出禁止用戶使用命令。
在用戶正常使用過程中，空調(diào)控制器2的主控MCU21將空調(diào)控制器2的實(shí) 時(shí)消耗功率與電表l傳入的電表檢測(cè)到的折算瞬時(shí)功率進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)對(duì)比結(jié)果 超出允許的偏差范圍，則判斷為存在竊電行為或絲調(diào)控制器出現(xiàn)故障，％調(diào)控 制器停機(jī)不接受用戶控制直到專職人員到場(chǎng)處理；作為一種簡(jiǎn)易處理方式，還 可以假設(shè)電源電壓固定為某個(gè)特定數(shù)值而僅對(duì)比電流值，這樣可以簡(jiǎn)化硬件墳 計(jì)，降低成本，其處理方式同上。
為有效減低對(duì)IC卡4的讀寫次數(shù)，采用預(yù)扣小額電量的方式，即在開始時(shí) 從IC卡中扣除額定量的電量(比如0.2度電)，存入電表主控MCUll的RAM單 元中供電表主控MCU ll扣減，當(dāng)RAM單元中剩余電量為零時(shí)再次向IC卡中扣 除等額電量，如此反復(fù)，這樣可以大大降低對(duì)IC卡的讀寫次數(shù)，提高IC卡和 IC卡讀寫裝置的使用壽命，同時(shí)不影響扣費(fèi)的實(shí)時(shí)性。
第一通訊接口 24與第二通訊接口 17為異步串行通訊接口，電路可以是 RS485/RS232、 USB等標(biāo)準(zhǔn)通訊電路，也可以是電流環(huán)或紅外、無線電等能實(shí)現(xiàn)
通訊功能非標(biāo)準(zhǔn)通訊電路。
由于IC卡只是一個(gè)預(yù)售電量的載體，故這個(gè)載體可以是有多種選擇的，故
IC卡還可以是感應(yīng)式的非接觸式IC卡，相應(yīng)的工c卡讀寫裝置就要相應(yīng)的變換 為感應(yīng)式IC卡讀寫卡裝置。
權(quán)利要求
1. 一種IC卡實(shí)時(shí)扣費(fèi)空調(diào)器，包括空調(diào)控制器(2)、IC卡電表(1)和IC卡(4)，空調(diào)控制器(2)的電源輸入端與IC卡電表(1)的輸出端相連，IC卡電表(1)的輸入端與市電電網(wǎng)相連，其特征在于:空調(diào)控制器(2)包括主控MCU(21)、第一通訊接口(24)、電量復(fù)核檢測(cè)單元(23)、空調(diào)常規(guī)控制電路(22)；所述電量復(fù)核檢測(cè)單元(23)輸入端與空調(diào)控制器(2)的火線L和零線連接，輸出端與主控MCU(11)連接；所述空調(diào)常規(guī)控制電路(22)與主控MCU(21)連接；空調(diào)控制器(2)的主控MCU(21)通過第一通訊接口(24)與IC卡電表(1)的第二通訊接口(17)相連；所述第二通訊接口(17)與IC卡電表主控MCU(11)、IC卡讀寫接口(13)、IC卡讀寫裝置(12)依次連接；所述IC卡(4)與IC卡讀寫裝置(12)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述IC卡實(shí)時(shí)扣費(fèi)空調(diào)器，其特征在于所述電量復(fù)核 檢測(cè)單元(23)包括電流取樣單元(26)和電壓取樣單元(25);所述電流取樣 單元(26)輸入端串接于空調(diào)控制器(2)的火線L進(jìn)線上，輸出端與主控MCU(21)連接；所述電壓取樣單元(25)的輸入端分別與空調(diào)控制器的零線N、火 線L并聯(lián)連接，輸出端與主控MCU (21)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述IC卡實(shí)時(shí)扣費(fèi)空調(diào)器，其特征在于所述IC卡電 表(1)內(nèi)設(shè)有電量檢測(cè)單元(16);所述電量檢測(cè)單元(16)通過光耦隔離接 口 (15)與IC卡電表主控MCU (11)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述IC卡實(shí)時(shí)扣費(fèi)空調(diào)器，其特征在于所述IC卡電 表電量檢測(cè)單元(16)包括電表電壓取樣單元(32)、校正電阻網(wǎng)絡(luò)(33)、電 表電流取樣單元(31)、電量計(jì)量IC(34);所述電表電流取樣單元(31)輸入端串接于IC卡電表(1)的火線L上，輸出端與電量計(jì)量IC (34)連接；所述 電表電壓取樣單元(32)的輸入端分別與IC卡電表的零線N、火線L并聯(lián)連接， 輸出端通過校正電阻網(wǎng)絡(luò)(33)與電量計(jì)量IC (34)連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述IC卡實(shí)時(shí)扣費(fèi)空調(diào)器，其特征在于所述電表(l) 還包括與電表主控MCU (11)連接的顯示單元(14)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述IC卡實(shí)時(shí)扣費(fèi)空調(diào)器，其特征在于所 述第一通訊接口 (24)與第二通訊接口 (17)為標(biāo)準(zhǔn)通訊電路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述IC卡實(shí)時(shí)扣費(fèi)空調(diào)器，其特征在于所 述IC卡讀寫裝置(12)為接觸式插卡槽讀寫裝置，所述IC卡為接觸式IC卡。
全文摘要
一種IC卡實(shí)時(shí)扣費(fèi)空調(diào)器，包括空調(diào)控制器、IC卡電表和IC卡，空調(diào)控制器包括主控MCU、第一通訊接口、電量檢測(cè)單元、空調(diào)常規(guī)控制電路；所述電量檢測(cè)單元輸入端與空調(diào)控制器的火線L和零線連接，輸出端與主控MCU連接；所述空調(diào)常規(guī)控制電路與主控MCU連接；空調(diào)控制器的主控MCU通過第一通訊接口與電表的第二通訊接口相連；所述第二通訊接口與電表主控MCU、IC卡讀寫接口、IC卡讀寫裝置依次連接；所述IC卡與IC卡讀寫裝置連接。當(dāng)IC卡插入IC卡電表的IC卡讀寫裝置中，在完成與空調(diào)器的信息交換并確認(rèn)無誤后允許用戶使用空調(diào)器并實(shí)時(shí)扣減消費(fèi)的電量，同時(shí)空調(diào)器驗(yàn)證實(shí)際消耗的功率與電表檢測(cè)的電量折算的電功率是否相符，進(jìn)行惡意竊電判斷。
文檔編號(hào)G07F15/06GK101377866SQ200810199048
公開日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2008年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月9日
發(fā)明者新 付, 斌 王 申請(qǐng)人:廣東美的電器股份有限公司