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武漢商貿(mào)職業(yè)學(xué)院中南航空學(xué)院遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
點(diǎn)擊次數(shù)：1282 更新時(shí)間：2019-08-14

王蒙蒙

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

 

摘要：安科瑞遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)管理系統(tǒng)是以電能管理軟件和集中抄表軟件為主，包括計(jì)算機(jī)，通訊管理機(jī)，打印機(jī)等設(shè)置在內(nèi)的集成系統(tǒng)，主要完成電能表參數(shù)設(shè)置，用戶售電管理及用電管理工作，操作簡便。幫助物業(yè)公司進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)操、監(jiān)控，具有良好的人機(jī)界面，能夠有效的統(tǒng)計(jì)和管理數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)的安全性做了有效的保密措施。安裝方便，是用電管理部門、商業(yè)廣場(chǎng)和學(xué)校等管理部門，提高用電管理水平，解決收費(fèi)難問題的理想解決方案。

本文通過武漢商貿(mào)職業(yè)學(xué)院中南航空學(xué)院遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)為例，介紹遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)管理系統(tǒng)在學(xué)校的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：學(xué)校；預(yù)付費(fèi)管理；遠(yuǎn)程抄表；

0  概述

  武漢商貿(mào)職業(yè)學(xué)院中南航空學(xué)院項(xiàng)目位于湖北省武漢市東湖新技術(shù)開發(fā)區(qū)光谷二路225號(hào)，是湖北省開設(shè)航空專業(yè)的學(xué)院，歐式校園建筑融歷史、人文、生態(tài)于一體，是一座與教育接軌，文化氣息濃郁的現(xiàn)代大學(xué)，被譽(yù)為“中南地區(qū)美的專業(yè)航空學(xué)院”。為了適應(yīng)我航空事業(yè)迅猛發(fā)展，培養(yǎng)更多的高素質(zhì)航空人才，校區(qū)已投資5億建設(shè)了文化氣息濃郁的占地700畝現(xiàn)代大學(xué)園區(qū),打造航空實(shí)訓(xùn)中心，同時(shí)具備學(xué)生培訓(xùn)、區(qū)域航空院校集中實(shí)訓(xùn)、民航單位入職員工初訓(xùn)、在職員工復(fù)訓(xùn)、社會(huì)體驗(yàn)等功能，可滿足各類民航崗位的實(shí)訓(xùn)需求。本項(xiàng)目為武漢商貿(mào)職業(yè)學(xué)院中南航空學(xué)院項(xiàng)目設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)一套。根據(jù)預(yù)付費(fèi)售電的要求，需要對(duì)學(xué)生宿舍用電進(jìn)行預(yù)付費(fèi)電能管理，以保證先收費(fèi)后用電。

1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述

  整個(gè)預(yù)付費(fèi)管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)武漢商貿(mào)職業(yè)學(xué)院中南航空學(xué)院項(xiàng)目的0.4kV配電系統(tǒng)進(jìn)行收費(fèi)管理和能效考核；監(jiān)控范圍為配電箱內(nèi)安裝的480臺(tái)DDSY1352-NK，分16條總線，現(xiàn)場(chǎng)所有電表均通過屏蔽雙絞線和設(shè)置于后臺(tái)的通訊管理機(jī)進(jìn)行通訊，由通訊管理機(jī)將數(shù)據(jù)處理后上傳至預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)后臺(tái)，后實(shí)現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)連通，完成能效管理和收費(fèi)管理的系統(tǒng)功能。

  本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即站控層，通訊層與間隔層；

如圖（1）所示：

                                         

  圖（1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

  間隔設(shè)備層主要為：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表和預(yù)付費(fèi)多功能電表。這些裝置分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場(chǎng)MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集。

  網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場(chǎng)采集裝置集中采集，同時(shí)遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場(chǎng)層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

站控管理層：設(shè)有高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。

  以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時(shí)刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)較高傳輸速率為10Mbps。

  RS485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗噪聲力增強(qiáng)，總線上允許連接多達(dá)32個(gè)設(shè)備，大傳輸距離為1.2km。

2  遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理主要功能

  整個(gè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分為三個(gè)大塊，分別是集中抄表服務(wù)系統(tǒng)，遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)，以及用戶查詢系統(tǒng)。

集中抄表服務(wù)程序常年運(yùn)行，不間斷定時(shí)對(duì)所有表進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表；遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)包含所有開戶、售電、遙控及報(bào)表功能；用戶查詢機(jī)系統(tǒng)用于宿舍查詢個(gè)人信息、充值和用電情況；另外還可配置端查詢，可用于宿舍用戶在終端上實(shí)時(shí)查詢個(gè)人信息、充值、遠(yuǎn)程控制及每日用電情況，如果條件滿足，還支持用戶使用支付寶銀聯(lián)等方式遠(yuǎn)程自助購電。

主要特點(diǎn)如下：

a 快速配置，即裝即用：將電表和通訊管理機(jī)配置導(dǎo)入系統(tǒng)就可以使用；

b 遠(yuǎn)程集中抄表：免去人工抄表，電表狀態(tài)實(shí)時(shí)性較高可準(zhǔn)確到3分鐘以內(nèi)；

c 支持單獨(dú)計(jì)價(jià)、多費(fèi)率、階梯電價(jià)：可對(duì)每塊電表單獨(dú)設(shè)置電價(jià)、費(fèi)率和階梯電價(jià)；

d 遠(yuǎn)程售電：財(cái)務(wù)集中管理，電量實(shí)時(shí)下發(fā)，并比對(duì)充值次數(shù)防止作臂；

e 數(shù)據(jù)安全：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸采用金融級(jí)的3DES加密算法，防止數(shù)據(jù)作臂竊電；

f 短信提醒：當(dāng)金額不足或金額欠費(fèi)，共三級(jí)預(yù)警，都可及時(shí)短信通知用戶；

g 遠(yuǎn)程控制：可對(duì)任意一塊電表執(zhí)行遠(yuǎn)程拉閘或保電等一系列遠(yuǎn)程控制操作，方便管理；

h 能耗分析及查詢：用戶和管理員都可查詢預(yù)付費(fèi)表或各類接入的計(jì)量儀表每天的用能狀況；

i  個(gè)人查詢：支持端用戶自主購電，自主查詢。

  傳統(tǒng)的IC卡預(yù)付費(fèi)售電管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了先交費(fèi)后用電的管理模式，但由于抄收電表數(shù)據(jù)依賴于購電卡，用戶用電數(shù)據(jù)滯后于發(fā)生時(shí)間，不僅需要人工抄表，也無法有效進(jìn)行用電管理、監(jiān)控和實(shí)時(shí)控制。

  利用遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)，無需IC卡，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程集中抄表、實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程充值和遠(yuǎn)程控制，再通過預(yù)警信息和短信通知，以及APP，物管部門即可完成整個(gè)抄表、收費(fèi)、控制和核查工作，實(shí)現(xiàn)高度信息化和自動(dòng)化，大大提高用電營銷管理效率和水平，節(jié)約人力物力的同時(shí)，也提高了經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還具有防信息泄露防竊電的安全功能。

3  案例分析

  武漢商貿(mào)職業(yè)學(xué)院中南航空學(xué)院遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)為4棟建筑內(nèi)的配電箱部分的監(jiān)測(cè)和收費(fèi)，再針對(duì)宿舍用電部分進(jìn)行預(yù)付費(fèi)電能管理，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程。

配電箱采用DDSY1352-NK系列預(yù)付費(fèi)計(jì)量儀表，該儀表主要測(cè)量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、剩余電量、剩余金額。

  現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了以下功能：

1.集中抄表服務(wù)系統(tǒng)

  集中抄表服務(wù)程序包含三大模塊，除了常年運(yùn)行的定時(shí)對(duì)所有儀表進(jìn)行集中遠(yuǎn)程抄表以外，還集成了報(bào)警短信發(fā)送服務(wù)，能將電費(fèi)金額預(yù)警和欠費(fèi)預(yù)警自動(dòng)生成短信自發(fā)送給對(duì)應(yīng)的宿舍用戶，該功能需要與硬件短信錨配合使用。

  系統(tǒng)默認(rèn)半小時(shí)對(duì)所有表進(jìn)行一次遠(yuǎn)程集中抄表，時(shí)間間隔支持個(gè)性化配置。

2.遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)

  本系統(tǒng)分為五大模塊，分別是操作員登陸模塊、系統(tǒng)配置模塊、用戶（宿舍）管理模塊、售電管理模塊、報(bào)表中心模塊，系統(tǒng)大致運(yùn)行和操作流程如下

 

                       

本系統(tǒng)所有的報(bào)表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出的功能。

主要實(shí)現(xiàn)功能：

  登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；系統(tǒng)設(shè)置：對(duì)建筑、通訊管理機(jī)、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；用戶管理：對(duì)宿舍用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)程分合閘、抄表導(dǎo)出及記錄查詢等操作；售電管理：對(duì)已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；報(bào)表中心：提供售電財(cái)務(wù)報(bào)表、用能報(bào)表、報(bào)警報(bào)表等查詢。               

  登錄管理系統(tǒng)設(shè)置

        1      重新登陸 重新登陸售電系統(tǒng)

2 操作員管理 可以對(duì)操作員進(jìn)行管理

3 權(quán)限管理 給操作員分配不同的權(quán)限

4 操作日志查看 查看操作員操作日志

5 修改操作員密碼 修改操作員密碼

6 建筑群設(shè)置 此功能用于維護(hù)擁有一個(gè)或多個(gè)用電單元的集合，如以大樓為集合的單位

7 通訊管理機(jī)設(shè)置 用于維護(hù)所有通訊管理機(jī)的信息

8 儀表設(shè)置戶號(hào)設(shè)置 用于維護(hù)所有儀表的信息，支持批量導(dǎo)入

9 戶號(hào)設(shè)置 維護(hù)宿舍號(hào)的信息

10 默認(rèn)參數(shù)設(shè)置 一些常用參數(shù)的默認(rèn)設(shè)置，主要包括“默認(rèn)功率閾值”、“集抄時(shí)間間隔”、“默認(rèn)報(bào)警金額”、“默認(rèn)電價(jià)”、“囤積金額上限”、“報(bào)警短信號(hào)碼”

客戶管理

11 開戶 對(duì)用戶信息的維護(hù)，對(duì)表進(jìn)行開戶操作，支持老表金額轉(zhuǎn)入，支持一戶多表，支持用戶開戶后加表

12 開戶查詢 查詢當(dāng)前所有已開戶的記錄

13 銷戶 用戶銷戶，銷戶后，用戶下掛靠的所有表都會(huì)執(zhí)行銷戶動(dòng)作，系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生銷戶記錄

14 銷戶查詢 查詢歷史銷戶記錄

15 批量操作

                1查詢所有儀表狀態(tài)，包括剩余金額，分合閘狀態(tài)、報(bào)警信息等；

2電價(jià)下發(fā)操作；

3設(shè)置下發(fā)操作；

4保電、費(fèi)控開啟、直接拉閘操作；

5對(duì)所有表實(shí)時(shí)狀態(tài)導(dǎo)出為XLS。

16 抄表歷史記錄查詢 提供單表抄表歷史記錄查詢

售電管理報(bào)表中心

        17    售電 對(duì)已開戶的用戶表售電，支持單據(jù)打印，自動(dòng)生成售電記錄

18 售電查詢 售電記錄查詢

19 退電 對(duì)已開戶的用戶表退電

20 退電查詢 退電記錄查詢

21 沖正 售電退電時(shí)誤操作后執(zhí)行修復(fù)沖正操作

22 實(shí)時(shí)報(bào)警記錄報(bào)表 統(tǒng)計(jì)查詢實(shí)時(shí)報(bào)警記錄

23 日銷售報(bào)表 查詢按日結(jié)算的財(cái)務(wù)報(bào)表

24 月銷售報(bào)表 查詢按月結(jié)算的財(cái)務(wù)報(bào)表

25 年銷售報(bào)表 查詢按年結(jié)算的財(cái)務(wù)報(bào)表

26 失聯(lián)表查詢報(bào)表 失聯(lián)的表查詢

27 失聯(lián)通訊管理機(jī)報(bào)表 失聯(lián)的通訊管理機(jī)查詢

28 能耗分析報(bào)表 通過選擇日期段、查詢的地理位置（按樓、層或戶號(hào)）進(jìn)行用電能耗的按天查詢

29 計(jì)量儀表能耗查詢 可對(duì)接入的各類我司的其他計(jì)量儀表如（ACR/PZ/DTSF等）根據(jù)時(shí)間段、計(jì)量回路等條件產(chǎn)生的能耗差值，以及遠(yuǎn)程抄表值查詢

30 報(bào)警記錄查詢 查詢歷史報(bào)警記錄

  系統(tǒng)針對(duì)宿舍開戶不僅支持一戶一表，也支持一戶掛多表的需要；同時(shí)支持和解決了項(xiàng)目改造后新老表切換時(shí)，老表金額轉(zhuǎn)入的問題；支持峰谷電價(jià)，支持一表一電價(jià)；可對(duì)單表設(shè)置功率過載的閾值，也支持設(shè)置單表金額報(bào)警的兩級(jí)閾值。

 

  批量遠(yuǎn)程操作場(chǎng)景中，系統(tǒng)提供了多項(xiàng)功能，針對(duì)開戶、報(bào)警1、報(bào)警2、欠費(fèi)、未開戶、失聯(lián)狀態(tài)都有不同的顏色顯示；并且支持遠(yuǎn)程對(duì)儀表進(jìn)行遙控，遙控的命令類型如下：

1.電價(jià)下發(fā)；2.設(shè)置下發(fā)（下發(fā)報(bào)警金額閾值和過載功率閾值）；3.保電（強(qiáng)制儀表合閘）；4.恢復(fù)預(yù)付費(fèi)（欠費(fèi)自動(dòng)跳閘的模式）；5.拉閘（強(qiáng)制斷電）；6.抄表導(dǎo)出（導(dǎo)出當(dāng)前所有表狀態(tài)為EXCEL）

  系統(tǒng)還將電能計(jì)量儀表接入系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程集中抄表后，提供了輔助的能耗查詢報(bào)表，為能耗分析、用能比對(duì)和安全用電提供強(qiáng)有力的依據(jù)。該功能用于替代部分能耗分析和管理系統(tǒng)的功能，如果需要專業(yè)的能耗分析和管理，需要另外配置安科瑞能耗系統(tǒng)Acrel5000。

  系統(tǒng)還提供了多個(gè)報(bào)表以供查詢，分別是日/月/年財(cái)務(wù)銷售統(tǒng)計(jì)報(bào)表、失聯(lián)表/通訊管理機(jī)查詢報(bào)表、能耗查詢報(bào)表、實(shí)時(shí)報(bào)警/歷史報(bào)警查詢報(bào)表，支持導(dǎo)出。以下是財(cái)務(wù)報(bào)表和預(yù)付費(fèi)表日用能查詢報(bào)表：

登陸界面

  系統(tǒng)可以根據(jù)用戶要求定制個(gè)性化的系統(tǒng)登錄界面。

售電、退電、開戶時(shí)系統(tǒng)支持三聯(lián)單單據(jù)打印的功能，單據(jù)格式默認(rèn)如下，可以由客戶確認(rèn)后自由定制：

4  結(jié)束語

  隨著社會(huì)生產(chǎn)的進(jìn)步，用戶用電量不斷增長，我公司特提供成套的預(yù)付費(fèi)解決方案，系統(tǒng)不但可以預(yù)收電費(fèi)，實(shí)現(xiàn)“先交錢、后用電”，又可針對(duì)用戶用電性質(zhì)不同可在電力供應(yīng)緊張或響應(yīng)政府關(guān)于“節(jié)能減排”等號(hào)召時(shí)有選擇性的進(jìn)行限電。現(xiàn)場(chǎng)通過遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了先交費(fèi)后用電，可以避免學(xué)校的電費(fèi)墊資問題，從而緩解了資金壓力，另外將宿舍用電和配電區(qū)域隔離，防止了私接偷電的問題。  

參照標(biāo)準(zhǔn)：

ISO/IEC11801 《綜合布線標(biāo)準(zhǔn)》

GB/50198 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

GB50052-2009       《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》

GB50054-2011       《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》

IEC 61587              《電子設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)系列》

DL/T448-2000         《電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》

DL/T 698.1-2009     《1部分：總則》

DL/T 698.2-2010    《2部分：主站技術(shù)規(guī)范》

DL/T 698.31-2010  《3.1部分：電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-通用要求》

DL/T/814-2002       《配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能規(guī)范》

DL/T5137-2001      《電測(cè)量及電能計(jì)量裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》

GB2887               《計(jì)算站場(chǎng)地技術(shù)條件》

GB/T18460.3        《IC卡預(yù)付費(fèi)售電系統(tǒng) 3部分： 預(yù)付費(fèi)電度表》

 

作者簡介：

王蒙蒙，女，本科  安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電