多功能智能交互終端的制作方法

專利名稱：多功能智能交互終端的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種多功能智能交互終端，對用電裝置信息進行采集和智能分 析，并可以利用雙通道(有線以太網通道和無線通道)與用電信息主站進行數據、服務的交 互，屬于電力用電技術領域。
背景技術：
社會發展日新月異，電力用戶對電能的質量和服務提出了更高的要求。為了更好 的順應社會需求，國家電網公司提出了建設統一堅強智能電網的戰略決策。建立智能電網 的主要目的之一是通過增強供電公司與電力大用戶的信息互動，實現大用戶用電自動化， 使得營配系統的用電管理、故障定位及電能監控深入到大用戶的供電末端，全面提升供電 公司針對大用戶的綜合服務能力，滿足大用戶的多元化需求，提高用戶的用電質量、改變傳 統的用電模式及習慣，提高設備利用效率和運營效率，降低用戶的用電成本；滿足智能電網 互動化的要求，加強大用戶側信息資源的集成和整合。據申請人了解，目前供電公司對大用戶的內部用電相關信息掌握得很少，主要是 由于沒有專門的設備或系統實現智能量測、智能控制、雙向信息互動，無法準確評估用戶在 用電過程中出現的各類情況(如電壓波動對用戶的影響等)，也無法為大用戶經濟、安全運 行提出明確的建議。中國市場上沒有現成的設備能夠實現上述功能；歐洲和美國目前也僅 處于智能電網智能用電服務和設備的規劃和前期階段。
發明內容為了解決現有技術中存在的上述問題，本實用新型提出了一種多功能智能交互終 端，具體技術方案如下一種多功能智能交互終端，包括數據處理與控制模塊、數據存儲模塊、上行模塊 和下行模塊，所述數據處理與控制模塊分別同數據存儲模塊、上行模塊和下行模塊進行通所述上行模塊包括上行通信模塊、上行以太網模塊和3G通信模塊；所述上行以太 網模塊和3G踏通信模塊通過上行通訊模塊與所述數據處理與控制模塊進行通信；所述下行模塊包括下行通訊模塊和下行以太網模塊；通過下行通訊模塊與所述數 據處理與控制模塊進行通信；所述上行模塊與數據處理與控制模塊之間還設有TCP/IP加密模塊。所述數據處理與控制模塊還連接有外部接口模塊；接口模塊連接液晶屏、觸摸屏、 話機、用戶智能卡、加密狗、攝像頭和硬盤。還包括電源管理模塊，所述電源管理模塊把外部電源轉換成各個模塊所需電源， 分別為它們供電；所述電源管理模塊的控制端連接數據處理與控制模塊的輸出端。上述的多功能智能交互終端的通訊方法，本終端與各類型的用電信息采集裝置和 用電信息主站進行通訊，步驟包括
3[0012]1)所述數據處理與控制模塊對數據進行處理與轉換，生成統一的碼制；2)所述TCP/IP加密模塊將步驟1)得到的數碼進行加密，通過TCP/IP協議、經由 上行通訊模塊與用電信息主站通訊；3)所述上、下行通訊模塊與上、下行以太網模塊構成以太網通訊通道，所述上行通 訊模塊與3G通訊模塊構成3G無線通訊通道；所述以太網通訊通道經下行通訊模塊與用電信息采集裝置通訊，經上行通訊模塊 與用電信息主站通訊；所述3G無線通訊通道經上行通訊模塊與用電信息主站通訊；在與用電信息主站通訊中，以太網通訊通道或3G無線通訊通道中的任一種為主 通道，另外一種為備用通道，主通道無法成功通信時，切換到備用通道。本終端與用電信息采集裝置進行通信包括以下步驟(Si)本終端與用電信息采集器建立連接(SlOl)本終端使用以太網通訊通道經下行通訊模塊向用電信息采集器下發登錄 命令；(S102)用電信息采集器如果收到登錄命令后，返回的確認幀；本終端收到確認 幀，則通信信道被正確建立，否則轉到(S103)；(S103)如果本終端在指定時間內未收到確認幀，那么本終端重發登錄命令；(S104)本終端按照預設的重新發送次數進行重發登錄命令，如果重發次數小于預 設的最大值，本終端等待確認，轉到(S105)；(S105)如重發送次數達到預設的最大值，仍沒有收到采集器的確認，那么傳輸失 敗，結束；(S106)當本終端重啟后，本終端主動重新發送登錄信息，與用電信息采集器進行 通信；(S107)當用電信息采集器因異常重啟后，本終端可檢測到，并在用電信息采集器 正常后，主動再次連接，登錄到用電信息采集器上；(S2)智能交互終端開啟/關閉用電信息采集器上報實時數據功能設置(S201)本終端使用以太網通信通道經下行通訊模塊向用電信息采集器下發開啟 /關閉上報實時數據功能的命令；(S202)用電信息采集器上行接口啟動/停止主動上報實時數據功能；(S203)當本終端下發開啟命令后，用電信息采集器接收到下行接口主動上報的實 時數據后，主動上報給本終端，本終端同時存儲數據；(S204)當本終端下發關閉命令后，用電信息采集器取消主動上報給本終端的功 能；(S3)用電信息采集器主動上報實時數據至智能交互終端(S301)本終端使用以太網通信通道經下行通訊模塊向用電信息采集器下發開啟 上報實時數據功能的命令；(S302)用電信息采集器上行接口啟動主動上報實時數據功能；(S303)用電信息采集器接收下行接口的實時數據后，判斷該數據是否是本終端要 求主動上報的；如果是，則傳發實時數據給本終端，否則轉到(S304)；(S304)如果用電信息采集器判斷收到的實時數據不是本終端要求主動上報的，則保存該數據，并繼續監測下行接口的實時數據；(S305)本終端接收到用電信息采集器的數據后，返回給下行接口成功接收的確認 信號，同時把存儲數據。本終端與用電信息主站的雙向交互通訊智能交互終端將采集到的數據處理后，通過太網通訊通道或3G無線通訊通道經 上行通訊模塊傳送至用電信息主站；用電信息主站將用電信息、用電提醒、智能化分析結果等通過有線或無線通道傳 送至智能交互終端，并向本終端發送數據采集命令。本實用新型技術方案中，1)在一臺智能交互終端上集成了用電信息數據處理與傳輸和多制式用電裝置信 息實時采集的功能，能夠對多類型多規約的用電信息數據進行處理、轉換，生成統一的碼 制，經加密后通過TCP/IP進行傳輸；監測以太網口的數據包，對來自以太網口的用電信息 采集、發送等指令作出響應；同時可以實時與用電信息主站進行信息交互；2)智能交互終端的通信方式同時支持有線和無線通信通道，有線主要是以太網， 無線支持3G模式。使用完全不同性質的兩個通道進行數據傳輸，發揮兩個通道各自的優 勢，極大提高了數據傳輸的可靠性和實時性；3)智能交互終端配備了嵌入式話機，當用戶拿起話機后，終端會自動撥號，直接進 入客服呼叫中心的排隊系統，等待服務，使用戶可以快速連接客服得到便利的服務；4)智能交互終端內部加載加密狗硬件加密裝置，終端使用時系統不斷自動檢測終 端上的加密狗是否和本機主板匹配，如果加密狗被更換或者損壞，將給出提示后鎖定系統; 用戶不能對加密狗做任何操作，如果加密狗被移走、丟失或者被用戶更換，智能交互終端系 統將無法啟動；同時，加密模塊與智能交互終端內軟件的自動升級相互綁定，不定期對終端 進行掃描和驗證，以保證網內終端均為賦有權限的設備；5)智能交互終端通過CPU卡對使用者的身份進行識別，只有當用戶通過驗證后， 終端才會賦予用戶相應的權限，以保證智能交互終端中數據的安全性和可靠性；6)多臺智能交互終端利用終端內部自帶的組網模塊，可實現局域網的自組網，以 此可對每臺終端處理的數據量進行合理的分配，最終實現多臺智能交互終端的大批量數據 計算；7)多臺智能交互終端通過內部的模塊或程序，可實現數據的相互備份，以保證在 異常情況下，數據能夠正常處理和傳輸。本實用新型提供的終端，實現對大用戶主要用電設備的信息實時采集、分析，通過 能效智能診斷，為大用戶節能改造提供參考和建議，并實現能效的在線預評估及能效信息 發布和交流等智能用電服務。

圖1 本實用新型實施例的結構框圖；圖2 本實用新型實施例的的主要部件框圖；圖3 本實用新型實施例的與采集器通訊的流程圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型技術方案作進一步說明設計一種智能交互終端，利用高性能的嵌入式數據處理、傳輸模塊，實時采集多制 式用電裝置的信息，對多規約的數據進行處理、轉換、分析、傳輸，同時可以實時與用電信息 主站進行信息交互，監測以太網口的數據包，對來自以太網口的用電信息采集、發送等指令 作出響應。如圖1，一種本例的終端，包括數據處理與控制模塊、數據存儲模塊、上行模塊和下 行模塊，所述數據處理與控制模塊分別同數據存儲模塊、上行模塊和下行模塊進行通信；所 述上行模塊包括上行通信模塊、上行以太網模塊和3G通信模塊；所述上行以太網模塊和3G 踏通信模塊通過上行通訊模塊與所述數據處理與控制模塊進行通信；所述下行模塊包括下 行通訊模塊和下行以太網模塊；通過下行通訊模塊與所述數據處理與控制模塊進行通信； 所述上行模塊與數據處理與控制模塊之間還設有TCP/IP加密模塊。數據處理與控制模塊為本終端的核心模塊，接收智能交互終端電源提供的電能并 加以分配，向智能交互終端的各個組成模塊部件供電；接收電源開關和操作系統來的開機 信號實現開機、關機、重啟、待機和休眠等操作；提供接口，將液晶屏、觸摸屏、話機、用戶智 能卡、加密狗、攝像頭、硬盤等設備連接起來。本實施例采用htel Atom 270處理器，芯片 Shtel 945GSE+ICH7M，集成 htel GM 顯卡、Realtek ALC662 聲卡、以太網控制器、USB2. 0 控制器，具有USB、SATA等外接接口。如圖2所示，本例中，數據處理與控制模塊的實現可以用主板來進行，為智能交互 終端的核心部分。主板上的主要部件為芯片組、總線、輸入輸出接口和電源接口。其功能包 括1)將CPU、內存等關鍵核心部件通過總線和芯片組連接起來，組成智能交互終端 的核心；2)接收智能交互終端電源提供的電能并加以分配，向智能交互終端的各個組成模 塊部件供電；3)接收電源開關和操作系統來的開機信號實現開機、關機、重啟、待機和休眠等操 作；主板提供接口，將液晶屏、觸摸屏、話機、用戶智能卡、加密狗、攝像頭、硬盤等設備 連接起來。數據存儲模塊，主要是硬盤，為智能交互終端數據存放部分，通過數據線接至數據 處理與控制模塊；顯示模塊，主要由液晶屏、液晶屏高壓板和多點觸摸屏、觸摸屏引線互聯構成，液 晶顯示屏粘貼在觸摸屏的背面；液晶顯示屏通過LVDS接口與主板連接獲得數據信號，液晶 屏高壓板通過板載高壓接口與主板連接；觸摸屏通過USB與主板連接；觸摸屏采用多點觸 摸屏，可以兩只手、多個手指，甚至多個人，同時操作屏幕的內容，更加方便與人性化；話機模塊，主要由話機和話機電路共同組成，用于實現對講或電話語音輸入，并轉 變為相應的模擬信號；智能交互終端配備了嵌入式話機，當用戶拿起話機后，終端會自動連 線至預先設置好的客戶服務呼叫中心；當終端用戶要掛機時，直接將話機放入話機卡槽，系 統會獲取掛斷消息，在收取掛斷消息后切斷電話；其特征在于，用戶拿起話機后，終端自動撥號，即可直接進入客服呼叫中心的排隊系統，等待服務；音響模塊，主要由兩個5W的喇叭以及電路板互聯構成，通過USB與主板連接獲得 5V穩壓電源；聲音輸入接口則與話機的音頻接口連接，保證話機被拿起時，喇叭切換到靜 音狀態；在話機未使用狀態時為系統提供廣播通知、通告等功能的硬件支持；音頻模塊，用于對講時的語音傳輸和處理，同時具有IP電話的功能；其將模擬語 音信號轉變為數字信號，編碼后發送給IP處理模塊封裝成IP包通過以太網進行傳輸；視頻模塊，主要由攝像頭以及采集芯片組成，通過USB接口與主板連接；智能交互 終端視頻采集模塊通過硬件數據采集，通過CMOS鏡頭對現場進行采集，系統軟件對其進行 動態采集；當終端顯示電話接通后，智能交互終端將用戶端視頻發往視頻服務器，交互的對 方可自動在視頻服務器獲取用戶視頻；硬件加密模塊，主要由加密狗構成，通過USB接口與主板連接；在智能終端內嵌硬 件加密狗，加密狗內寫入加密后的終端主板序列號；終端使用時系統不斷自動檢測終端上 的加密狗信息是否和本機主板匹配，如果加密狗被更換或者損壞，將給出提示后鎖定系統; 用戶不能對加密狗做任何操作，如果加密狗被移走、丟失或者被用戶更換，智能交互終端系 統將無法啟動；智能卡模塊，主要由智能讀卡器和用戶卡組成；智能交互終端應用接觸式智能卡 識別用戶使用權限，權限覆蓋系統入口，應用程序入口以及數據篩選功能；當用戶在終端插 入身份卡后，讀卡程序從智能卡中讀取用戶編號，智能卡校驗碼等信息，并對這些信息進行 解密識別，以確認是否為合法用戶；用戶通過識別后，終端將賦予用戶相應的權限；當用戶 彈出終端中的身份卡后，讀卡程序即檢查到卡被彈出，表示當前用戶結束操作，終端即進入 鎖定狀態，無法進行操作，終端顯示相應的信息界面；外部接口模塊，主要包括電源接口、網絡接口、開關、以及話機接口 ；電源接口和網 絡接口均通過一個引板固定在支撐板的右下方；電源接口和網絡接口均通過線路直接與主 板上的電源接口和網絡接口相連；有線通訊模塊，主要是以太網控制器模塊和接口，用于數據處理與控制模塊與其 他設備的有線通訊連接，完成以太網中物理層與數據鏈路層的數據包封裝/拆包處理；無線通訊模塊，主要是3G通信模塊，用于數據處理與控制模塊與其他設備的無線 通訊連接；上行通訊模塊，支持以太網和3G無線信道，配置制定以太網通信信道為主通道， 3G通信信道為備用通道，上行通訊模塊主要用于智能交互終端的遠程通訊；下行通訊方式，支持以太網通信通道，主要用于智能交互終端的本地通訊，滿足工 業應用中局域網的通訊。本例的主板上設有電源管理模塊，所述電源管理模塊把外部電源轉換成各個模塊 所需電源，分別為它們供電。所述數據處理與控制模塊控制電源管理模塊的工作。下面以一個大型工礦企業為例，說明本發例的工作過程將本實用新型智能交互終端安裝在大型工礦企業的廠區，通過網線將智能交互終 端接入企業的局域網。具體步驟如下智能交互終端通上電源后，開機，終端進入初始化狀態，此時智能交互終端將啟動 硬件加密模塊，自動檢測終端內嵌的硬件加密狗是否存在，硬件加密狗是否和本機主板匹配；若加密狗被移走、丟失或被更換，智能交互終端系統將無法正常啟動，同時終端還將發 送報警信息至主站。若加密狗檢測正常，智能交互終端將繼續啟動身份驗證程序，觸發智能卡模塊進 行工作；當用戶在終端插入身份卡后，讀卡程序從智能卡中讀取用戶編號、智能卡校驗碼等 信息，并對這些信息進行解密識別，以確認是否為合法用戶；用戶通過識別后，終端將賦予 用戶相應的權限，權限包括了系統入口，應用程序入口以及數據篩選等功能；當身份卡從 終端中的取出后，讀卡程序即檢查到卡被拿出，表示當前用戶結束操作，終端即進入鎖定狀 態，無法進行操作，終端顯示相應的信息界面。當智能交互終端的硬件驗證和使用者驗證均通過后，終端將啟動數據傳輸線程。 數據傳輸線程首先識別網絡接口，以確定以太網傳輸模式是否正常工作。經識別采用以太 網傳輸模式，進入數據傳輸線程，啟動網絡初始化設置；隨后，智能交互終端的各個模塊將 全部啟動，待機。系統使用者在智能交互終端上登錄用電信息互動系統，根據智能卡驗證的身份， 在系統中進行相應權限的操作。用戶登錄用電信息互動系統后，智能交互終端通過顯示模塊輸出，將各種信息通 過交互界面顯示出來。用戶通過交互界面，使用觸摸屏觸發智能交互終端響應各種輸入事 件，比如菜單的選擇、信息的收取與查看、采集數據指令的發送等等，系統確認后，將這些指 令傳送至數據處理與控制模塊進行處理。智能交互終端配備了嵌入式話機，當用戶拿起話機后，智能交互終端啟動話機模 塊、音頻模塊、視頻模塊。終端自動撥號，自動連線至預先設置好的用電服務客戶呼叫中心， 直接進入客服呼叫中心的排隊系統，等待服務，在接受呼叫中心服務時，用戶可通過語音、 視頻的方式與服務人員進行溝通；當終端用戶掛機時，直接將話機放入話機卡槽，智能交互 終端會獲取掛斷消息，在收取掛斷消息后切斷電話。對于智能交互終端與采集器的通訊，默認采用的是有線的通訊方式，即以太網通 訊方式。首先，用戶通過智能交互終端發出采集命令，或者智能交互終端接收用電信息主站 的命令發出采集命令，再或者智能交互終端根據系統的設置自動發出采集命令。如圖4所 示，主要通訊步驟如下智能交互終端首先向采集器發出登錄指令，與采集器建立連接，采集器處理完畢 后返回確認信息給終端；智能交互終端得到采集器的確認反饋消息后，終端發出開啟數據上報的命令，采 集器更改該設置后向終端發送確認信息；采集器進行工作，將采集到的數據自動上報至終端，終端接收到信息后，返回確認 信息給采集器；終端啟動數據存儲模塊，將數據存儲至終端的存儲器中；終端啟動數據處理與控制模塊，通過各種規約轉換機制對采集器上傳的數據進行 處理與轉換，生成統一的碼制，并存儲。TCP/IP加密模塊將數據進行加密，通過TCP/IP協 議、經由通信模塊與用電信息主站通訊。對用電信息主站傳輸過來的數據，智能交互終端調用數據處理與控制模塊中的解 析處理程序，進行數據提取、處理、整合，將處理好的數據存儲在存儲器中，供用戶查看。[0090]在通信實時監聽狀態中，系統實時識別通信狀態，驅動網絡通信協議，保持與主 站、采集器建立的連接；判斷數據緩存中是否有未發送的數據，根據協議讀取數據并發送； 同時，一直監聽下行接口是否有上傳的數據。智能交互終端在運行過程中，如與外界的通信連接中斷，終端將根據設置判斷是 否啟用備用的無線通道——3G模式，若設置為“是”，終端可切換到備用通道，當有線通信的 主通道恢復時，可切換回主通道；如設置為“否”，終端將備份數據，直到通信恢復。在異常處理狀態中，如果終端異常，如數據采集失敗、數據傳輸失敗等情況，終端 將發出信號驅動報警燈報警，同時將報警信息存入本地日志中，本實用新型主要應用于電力用電技術領域，實現對用電裝置信息進行采集和智能 分析，并可以利用網絡通道與用電信息主站進行數據、服務的交互，適合于大型工業現場的 數據采集、處理及實時傳送。需要理解到的是上述說明并非是對本發明的限制，在本實用新型構思范圍內，所 進行的添加、變換、替換等，也應屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種多功能智能交互終端，其特征是包括數據處理與控制模塊、數據存儲模塊、上行 模塊和下行模塊，所述數據處理與控制模塊分別同數據存儲模塊、上行模塊和下行模塊進 行通信；所述上行模塊包括上行通信模塊、上行以太網模塊和3G通信模塊；所述上行以太網模 塊和3G踏通信模塊通過上行通訊模塊與所述數據處理與控制模塊進行通信；所述下行模塊包括下行通訊模塊和下行以太網模塊；通過下行通訊模塊與所述數據處 理與控制模塊進行通信；所述上行模塊與數據處理與控制模塊之間還設有TCP/IP加密模塊。
2.根據權利要求1所述的多功能智能交互終端，其特征是所述數據處理與控制模塊還 連接有外部接口模塊；接口模塊連接液晶屏、觸摸屏、話機、用戶智能卡、加密狗和攝像頭。
3.根據權利要求1或2所述的多功能智能交互終端，其特征是還包括電源管理模塊，所 述電源管理模塊把外部電源轉換成各個模塊所需電源，分別為它們供電；所述電源管理模 塊的控制端連接數據處理與控制模塊的輸出端。
專利摘要一種多功能智能交互終端，包括數據處理與控制模塊、數據存儲模塊、TCP/IP加密模塊、有線通訊模塊、無線通訊模塊、上行通訊模塊、下行通訊模塊。本終端的通訊方法包括數據采集、數據處理、數據傳輸過程，支持有線和無線通訊通道，有線通訊方式為以太網通信，無線通訊是3G模式。其中上行通訊方式支持以太網和3G無線信道，配置制定以太網或3G中的一種為主通道，另外一種為備用通道，主要用于該設備的遠程通訊；下行通訊方式支持以太網通道，主要用于該設備的本地通訊，滿足工業應用中局域網的通訊。本實用新型操作方便、運行可靠、信息傳輸量大、傳輸速度快，能夠為用戶提供交互性強、方便快捷的用電信息及用電服務，實現了智能用電互動式服務平臺的作用。
文檔編號H04L29/06GK201860173SQ201020610469
公開日2011年6月8日 申請日期2010年11月16日 優先權日2010年11月16日
發明者初方, 徐磊, 李斌, 林航, 沈建新, 錢朝陽 申請人:江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司南京供電公司, 江蘇蘇源高科技有限公司