韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】針對目前市場(chǎng)上普遍以Ic卡作為售電介質(zhì)的預付費售電系統存在的問(wèn)題，介紹了一種新型的無(wú)線(xiàn)預付費售電系統及其構成，并給出了整個(gè)系統設計的完整方案。整個(gè)系統包括用戶(hù)終端和電力管理系統端，它們之間通過(guò)雙工通信可以將用戶(hù)用電信息和管理系統端相關(guān)的電價(jià)改革信息以及分時(shí)段計費信息及時(shí)進(jìn)行相互通信。用戶(hù)可以通過(guò)用戶(hù)終端方便地進(jìn)行充值和查詢(xún)等。

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)預付費電表，預付費售電管理系統，Ic卡電表，雙工通信

引言

目前，民用照明用電和工業(yè)用電大多采用傳統的感應式電度表計量，用電管理方法為人工抄表，記錄每月用電量，“先用電，后交費"。隨著(zhù)用電量的不斷變大，這種電能計量管理方法顯示出許多缺點(diǎn)，集中表現在：人工抄表難，勞動(dòng)強度大，浪費人力、物力、財力；電費收取難，用戶(hù)“先用電"意味著(zhù)電業(yè)管理部門(mén)須預付巨額的電費，已用電費的按時(shí)收取受諸多因素的影響，給管理部門(mén)帶來(lái)經(jīng)濟損失；防偷盜電難，傳統電表由于自身的原理和結構，給盜電者以可乘之機。

隨著(zhù)國家電力體制改革的進(jìn)行和公眾對電力消費的需求越來(lái)越高，落后的售電管理方式亟待改變。隨著(zhù)嵌入式系統和VLSI的快速發(fā)展，人們提出了多種智能化電管理系統，以改變傳統售電方式存在的問(wèn)題。

本文首先介紹目前市場(chǎng)上的智能化用電管理系統存在的問(wèn)題，提出一種新型無(wú)線(xiàn)預付費電表系統的設計原理和設計方法，本系統利用無(wú)線(xiàn)藍牙技術(shù)和計算機軟件技術(shù)實(shí)現用電管理的自動(dòng)化和信息化。

1. 目前市場(chǎng)上智能化用電管理系統的優(yōu)缺點(diǎn)

智能化用電管理系統以計算機為控制核心，改變傳統“先用電，后付費"的用電模式，實(shí)行“先購電，后用電"的管理辦法，供電管理部門(mén)可以免除人工抄表，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，解決收費難的問(wèn)題，節省大量的資金，并可有效防止反轉、分流等盜電現象，從而具有一定的防偷盜電功能。通過(guò)電子鑰匙作為傳輸媒介，可以及時(shí)全面地掌握用電信息，實(shí)現控制、統計、報表的全面自動(dòng)化管理。

目前，國內采用*多的是Ic卡作為售電介質(zhì)的預付費售電系統。這種電表可以避免因人工人戶(hù)抄表、多戶(hù)共用一表帶來(lái)的各種問(wèn)題。但IC卡電表存在以下問(wèn)題：抗干擾能力差，特別是開(kāi)放的讀寫(xiě)窗口，易受外界攻擊；IC卡電表被攻擊造成控制系統失效后，很難取證認定，極易發(fā)生用電糾紛；價(jià)格高，壽命短，綜合效益差，使用風(fēng)大；難以適應電價(jià)變動(dòng)的要求。

由于IC卡電表系統的用戶(hù)數據采集終端容易遭受攻擊，使得數據終端器容易出現工作故障，如造成閥門(mén)打開(kāi)而不計費給電力公司造成巨大損失等。因此，原國家電力公司決定：在“一戶(hù)一表"改造工程中不宜選用IC卡電能表。

由于目前預付費電表存在的問(wèn)題，本文提出一款采用封閉的數據采集終端和全雙工通信方式的無(wú)線(xiàn)預付費電表，以克服目前智能化預付費電表的不足。

二、無(wú)線(xiàn)預付費電表系統的總體設計

無(wú)線(xiàn)預付費電表系統分為軟、硬件兩個(gè)部分。軟件主要是預付費售電管理系統軟件，硬件包括PC、電話(huà)線(xiàn)路或互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )、管理端數據調制解調器、終端數據調制解調器、無(wú)線(xiàn)預付費電表。PC、管理端數據調制解調器置于電力部門(mén)，無(wú)線(xiàn)數據終端調制解調器、無(wú)線(xiàn)預付費電表屬于用戶(hù)。

無(wú)線(xiàn)預付費電表可以完成將電表的電度數、電流、電壓等數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式發(fā)射。用戶(hù)家中放置終端數據調制解調器可以實(shí)現對發(fā)送數據的有效接收，同時(shí)，終端數據調制解調器可以通過(guò)電話(huà)線(xiàn)或電力網(wǎng)與預付費售電管理系統實(shí)現有效通信。

當用戶(hù)通過(guò)電話(huà)線(xiàn)或電力網(wǎng)進(jìn)行撥號、聯(lián)網(wǎng)后，用戶(hù)按照管理系統的需要設置用戶(hù)名和密碼后，就可以將管理權限交給終端數據調制解調器，終端數據調制解調器通過(guò)電話(huà)線(xiàn)或電力網(wǎng)完成與管理端數據調制解調器的通信，根據預付費售電管理系統設計實(shí)現充值、查詢(xún)等功能。本系統總體設計如圖1所示。

圖1無(wú)線(xiàn)預付費電表系統的總體設計框圖

1.無(wú)線(xiàn)預付費電表設計

無(wú)線(xiàn)預付費電表的設計框圖如圖2所示。

圖2無(wú)線(xiàn)預付費電表的設計框圖

機心采用通用的電表機心，通過(guò)傳感器將電壓、電度數、電流等參數轉換為電信號，通過(guò)A／D變換將數據送到單片機中，單片機進(jìn)行數據處理，LED(發(fā)光二極管)顯示用戶(hù)累計用電和剩余電量，EEPROM主要存放用戶(hù)的電表信息，包括用戶(hù)充值記錄、用戶(hù)余額、累計用電量、剩余電量、用戶(hù)名和密碼等。當系統正常工作時(shí)，單片機驗證用戶(hù)名、密碼和用戶(hù)余額，滿(mǎn)足供電條件就打開(kāi)供電閥門(mén)開(kāi)關(guān)，不滿(mǎn)足供電條件就關(guān)閉供電閥門(mén)開(kāi)關(guān)，同時(shí)可以按照程序設置，在規定時(shí)間段將無(wú)線(xiàn)預付費電表中的數據信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊發(fā)送到用戶(hù)終端數據調制解調器中?；蛘卟捎糜脩?hù)終端數據調制解調器發(fā)送控制命令，然后由無(wú)線(xiàn)預付費電表將數據信息傳送到用戶(hù)終端數據調制解調器。

2.預付費售電管理系統設計

預付費售電管理系統主要由PC、管理端數據調制解調器組成。計算機在系統軟件、應用軟件和數據庫的支持下，負責有關(guān)信息的處理、存儲和顯示。這些信息包括：用戶(hù)信息(用戶(hù)名和密碼)、用戶(hù)購電信息、系統總的售電信息、配置信息等。

用戶(hù)通過(guò)電話(huà)線(xiàn)或電力網(wǎng)與預付費售電管理系統之間建立通信，用戶(hù)輸入用戶(hù)名和密碼通過(guò)預付費售電管理系統的安全驗證，用戶(hù)端的終端調制解調器與預付費售電管理系統建立通信，將用戶(hù)的用電信息傳送到預付費售電管理系統的數據庫中，建立用戶(hù)用電信息數據庫。

用戶(hù)需要對電表充值時(shí)，可通過(guò)購買(mǎi)電力部門(mén)發(fā)行的充值卡或銀行卡的方式，通過(guò)系統安全驗證后，將需要充值的金額信息通過(guò)電話(huà)線(xiàn)或電力網(wǎng)傳送到預付費售電管理系統的用戶(hù)數據庫中，預付費售電管理系統通過(guò)用戶(hù)終端調制解調器，將用戶(hù)充值信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)信道發(fā)送到用戶(hù)無(wú)線(xiàn)預付費電表的EEPROM中存儲，完成對用戶(hù)電表的充值過(guò)程。整個(gè)系統的設計采用類(lèi)似目前201電話(huà)卡和

業(yè)務(wù)的方法。

3.系統特色和節能增效

a)通過(guò)預付費售電管理系統和用戶(hù)端調制解調器，將*新電價(jià)或分時(shí)電價(jià)存儲在用戶(hù)電表的EEPOM中，可以隨時(shí)更新電價(jià)信息，當電價(jià)調整時(shí)，無(wú)線(xiàn)預付費電表根據*新電價(jià)信息進(jìn)行電費結算，避免由于電價(jià)變動(dòng)引起的用戶(hù)與供電部門(mén)之間的矛盾。

b)實(shí)現計算機自動(dòng)抄表、收費，不僅節省了大量

人力物力，而且抄錄的數據更多、更準確、更便于利用。例如根據無(wú)線(xiàn)預付費電表反饋的數據信息，供電部門(mén)可以及時(shí)了解用戶(hù)的用電和購電情況，同時(shí)，供電部門(mén)可以根據系統數據庫確定某一片區用戶(hù)的用電情況，適當地對電網(wǎng)進(jìn)行調整。

C)在我國，電能向來(lái)都是先用電后付費，容易造成拖欠電費、抗交電費等弊端，嚴重制約了電力工業(yè)的發(fā)展。要根本解決上面問(wèn)題，改用先交費后用電原則，使電能成為真正的商品，為電力工業(yè)的發(fā)展提供可靠的資金保障。

d)分時(shí)計費制度的推廣是用經(jīng)濟杠桿調節負荷，從而有效提高電力設備的利用率，無(wú)線(xiàn)預付費電表能有效實(shí)現分時(shí)計電。

e)可以減少竊電引起的損失。由于無(wú)線(xiàn)預付費電表采用整體化設計，沒(méi)有外部IC卡接口，同時(shí)，無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊采用加密設置，安全性能可靠，能有效防止通過(guò)解密技術(shù)手段進(jìn)行的竊電行為。

三、安科瑞Acrelcloud-3200預付費水電云平臺

1.概述

AcrelCloud-3200預付費水電云平臺是安科瑞公司研制的與DDSY-1352單相電子式預付費電能表及DTSY-1352三相電子式預付費電能表配套的售電管理系統。另外可以選配遠傳閥控水表組成水電一體預付費系統，達到先交費后用水的目的，剩余水量用完自動(dòng)關(guān)閥。主要完成電能表/水表參數設置，商戶(hù)售電/售水管理及能耗管理工作，操作簡(jiǎn)便，實(shí)現物業(yè)公司遠程實(shí)時(shí)操作實(shí)時(shí)監控，具有良好的人機界面，能夠有效的統計和管理數據。安裝方便，是用電管理部門(mén)、商業(yè)廣場(chǎng)和物業(yè)小區，提高用電用水管理水平，解決收費難問(wèn)題的理想產(chǎn)品。

2.應用場(chǎng)所

本平臺適用于公寓出租戶(hù)、商業(yè)廣場(chǎng)、公寓酒店、物業(yè)小區、寫(xiě)字樓、物流倉儲、高校、連鎖超市、智慧園區、農貿市場(chǎng)等場(chǎng)所。

3.系統結構

4.系統功能

4.1房間監控

清晰簡(jiǎn)潔的展示所有房間狀態(tài)信息，所屬樓棟樓層，在線(xiàn)失連情況，費用狀態(tài)等，進(jìn)入房間詳情可對房間當前實(shí)時(shí)信息進(jìn)行查看，并可了解當天用電量和使用金額情況，可對房間內的電表進(jìn)行各種遠程控制操作，比如開(kāi)戶(hù)、電價(jià)設置，售電、退電、報警金額設置、分合閘操作等等。

4.2電戶(hù)開(kāi)表

系統針對商鋪開(kāi)戶(hù)不僅支持一戶(hù)一表，也支持一戶(hù)掛多表的需要;支持自定義電價(jià)方案，單一電價(jià)、尖峰平谷電價(jià)、階梯電價(jià)等:支持預先設置開(kāi)戶(hù)信息后期一鍵開(kāi)戶(hù);支持設置電表合額告警默認三級告警，告警金額和次也可以自定義，推送方式支持短信，APP推送，郵件、語(yǔ)音外呼、公眾號推送等。

4.3充電繳費

可以對已開(kāi)戶(hù)的電表進(jìn)行遠程充值，電費實(shí)時(shí)下發(fā)到電表。電表會(huì )根據電度走字實(shí)時(shí)扣除電費同時(shí)系統也支持早臺計費，金額下發(fā)到系統賬戶(hù)，到賬快速穩定。

4.4財務(wù)管理

訂單總覽，包含系統里所有水電充值退費記錄，以及物業(yè)費扣費流水記錄。收入概況，可以從日，月，年，時(shí)間跨度等不同維度統計水電費收入情況，收入組成。

4.5報表

系統還提供了多個(gè)報表以供查詢(xún)。用電綜合報表，幫助財務(wù)統計每個(gè)月商鋪總用電量，尖峰平谷用電量以及電費，能耗同比分析，可以比較每個(gè)月份與去年同期相比的用能差距。能耗日月年報表，按日，月，年三個(gè)不同維度查詢(xún)電表每個(gè)階段的用能情

4.6批量操作

為了方便用戶(hù)對大量?jì)x表進(jìn)行管理和設置，可以在系統中新建批量操作任務(wù)，比如設置電價(jià)、電表控制、儀表設置、充值等，批量任務(wù)可以立即執行，也可以定時(shí)執行。

4.7自定義收費方案

為了靈活應對用戶(hù)多種多樣的收費方案，比如物業(yè)費，房租，服務(wù)費等，系統支持用戶(hù)自定義收費項目。收費方式可設置直接從賬戶(hù)扣除或者生成催繳賬單，可設置周期性收費或者一次性收費，可以按固定金額收費或者按房間面積換算等等。

4.8公共區域用電分攤

某塊表為主表，然后分配關(guān)聯(lián)子表，系統每個(gè)月自動(dòng)將主表的用電按比例換算成電費從子表中扣除，這樣可以剩余人工統計的麻煩。公攤方式多樣，可以根據比例公攤，按房間面積公攤，按用量公排，收費方式有直接扣費或者生成維費賬單。

4.9后付費模式

按日期生成后付費用戶(hù)周期用電費用，對數據進(jìn)行確認后生成繳費賬單方便追蹤客戶(hù)繳費情況可導出繳費賬單以及欠費賬單通知客戶(hù)。

4.10公眾號在線(xiàn)支付

 用戶(hù)可以在微信小程序或者微信公眾號自助查詢(xún)電表使用情況以及繳費。

四、系統硬件配置

五、結束語(yǔ)

無(wú)線(xiàn)預付費電表的推廣使用，符合飛速發(fā)展的電力工業(yè)對電能的計量、控制與管理的新要求，對于電力系統的節能增效、拉動(dòng)國民經(jīng)濟快速發(fā)展起積極作用。

參考文獻

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[3]張松，方小馬，廖科.無(wú)線(xiàn)預付費電表系統設計

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2019.11版

作者簡(jiǎn)介

韓歡慶，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事與預付費系統的研發(fā)與應用