淺談無線預付費電表係統設計及應用

簡婷

开云体育手机下载教程 上海嘉定 201801

【摘要】針對目前市場上普遍以Ic卡作為(wei) 售電介質的預付費售電係統存在的問題，介紹了一種新型的無線預付費售電係統及其構成，並給出了整個(ge) 係統設計的完整方案。整個(ge) 係統包括用戶終端和電力管理係統端，它們(men) 之間通過雙工通信可以將用戶用電信息和管理係統端相關(guan) 的電價(jia) 改革信息以及分時段計費信息及時進行相互通信。用戶可以通過用戶終端方便地進行充值和查詢等。

關(guan) 鍵詞：無線預付費電表，預付費售電管理係統，Ic卡電表，雙工通信

引言

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

隨著國家電力體(ti) 製改革的進行和公眾(zhong) 對電力消費的需求越來越高，落後的售電管理方式亟待改變。隨著嵌入式係統和VLSI的快速發展，人們(men) 提出了多種智能化電管理係統，以改變傳(chuan) 統售電方式存在的問題。

本文首先介紹目前市場上的智能化用電管理係統存在的問題，提出一種新型無線預付費電表係統的設計原理和設計方法，本係統利用無線藍牙技術和計算機軟件技術實現用電管理的自動化和信息化。

目前市場上智能化用電管理係統的優(you) 缺點

智能化用電管理係統以計算機為(wei) 控製核心，改變傳(chuan) 統“先用電，後付費”的用電模式，實行“先購電，後用電”的管理辦法，供電管理部門可以免除人工抄表，提高勞動生產(chan) 率，解決(jue) 收費難的問題，節省大量的資金，並可有效防止反轉、分流等盜電現象，從(cong) 而具有一定的防偷盜電功能。通過電子鑰匙作為(wei) 傳(chuan) 輸媒介，可以及時全麵地掌握用電信息，實現控製、統計、報表的全麵自動化管理。

目前，國內(nei) 采用*多的是Ic卡作為(wei) 售電介質的預付費售電係統。這種電表可以避免因人工人戶抄表、多戶共用一表帶來的各種問題。但IC卡電表存在以下問題：抗幹擾能力差，特別是開放的讀寫(xie) 窗口，易受外界攻擊；IC卡電表被攻擊造成控製係統失效後，很難取證認定，極易發生用電糾紛；價(jia) 格高，壽命短，綜合效益差，使用風大；難以適應電價(jia) 變動的要求。

由於(yu) IC卡電表係統的用戶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，如造成閥門打開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(jue) 定：在“一戶一表”改造工程中不宜選用IC卡電能表。

由於(yu) 目前預付費電表存在的問題，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線預付費電表，以克服目前智能化預付費電表的不足。

二、無線預付費電表係統的總體(ti) 設計

無線預付費電表係統分為(wei) 軟、硬件兩(liang) 個(ge) 部分。軟件主要是預付費售電管理係統軟件，硬件包括PC、電話線路或互聯網絡、管理端數據調製解調器、終端數據調製解調器、無線預付費電表。PC、管理端數據調製解調器置於(yu) 電力部門，無線數據終端調製解調器、無線預付費電表屬於(yu) 用戶。

無線預付費電表可以完成將電表的電度數、電流、電壓等數據通過無線方式發射。用戶家中放置終端數據調製解調器可以實現對發送數據的有效接收，同時，終端數據調製解調器可以通過電話線或電力網與(yu) 預付費售電管理係統實現有效通信。

當用戶通過電話線或電力網進行撥號、聯網後，用戶按照管理係統的需要設置用戶名和密碼後，就可以將管理權限交給終端數據調製解調器，終端數據調製解調器通過電話線或電力網完成與(yu) 管理端數據調製解調器的通信，根據預付費售電管理係統設計實現充值、查詢等功能。本係統總體(ti) 設計如圖1所示。

圖1無線預付費電表係統的總體(ti) 設計框圖

1.無線預付費電表設計

無線預付費電表的設計框圖如圖2所示。

圖2無線預付費電表的設計框圖

機心采用通用的電表機心，通過傳(chuan) 感器將電壓、電度數、電流等參數轉換為(wei) 電信號，通過A／D變換將數據送到單片機中，單片機進行數據處理，LED(發光二極管)顯示用戶累計用電和剩餘(yu) 電量，EEPROM主要存放用戶的電表信息，包括用戶充值記錄、用戶餘(yu) 額、累計用電量、剩餘(yu) 電量、用戶名和密碼等。當係統正常工作時，單片機驗證用戶名、密碼和用戶餘(yu) 額，滿足供電條件就打開供電閥門開關(guan) ，不滿足供電條件就關(guan) 閉供電閥門開關(guan) ，同時可以按照程序設置，在規定時間段將無線預付費電表中的數據信息通過無線收發模塊發送到用戶終端數據調製解調器中。或者采用用戶終端數據調製解調器發送控製命令，然後由無線預付費電表將數據信息傳(chuan) 送到用戶終端數據調製解調器。

2.預付費售電管理係統設計

預付費售電管理係統主要由PC、管理端數據調製解調器組成。計算機在係統軟件、應用軟件和數據庫的支持下，負責有關(guan) 信息的處理、存儲(chu) 和顯示。這些信息包括：用戶信息(用戶名和密碼)、用戶購電信息、係統總的售電信息、配置信息等。

用戶通過電話線或電力網與(yu) 預付費售電管理係統之間建立通信，用戶輸入用戶名和密碼通過預付費售電管理係統的安全驗證，用戶端的終端調製解調器與(yu) 預付費售電管理係統建立通信，將用戶的用電信息傳(chuan) 送到預付費售電管理係統的數據庫中，建立用戶用電信息數據庫。

用戶需要對電表充值時，可通過購買(mai) 電力部門發行的充值卡或銀行卡的方式，通過係統安全驗證後，將需要充值的金額信息通過電話線或電力網傳(chuan) 送到預付費售電管理係統的用戶數據庫中，預付費售電管理係統通過用戶終端調製解調器，將用戶充值信息通過無線信道發送到用戶無線預付費電表的EEPROM中存儲(chu) ，完成對用戶電表的充值過程。整個(ge) 係統的設計采用類似目前201電話卡業(ye) 務的方法。

3.係統特色和節能增效

a)通過預付費售電管理係統和用戶端調製解調器，將*新電價(jia) 或分時電價(jia) 存儲(chu) 在用戶電表的EEPOM中，可以隨時更新電價(jia) 信息，當電價(jia) 調整時，無線預付費電表根據*新電價(jia) 信息進行電費結算，避免由於(yu) 電價(jia) 變動引起的用戶與(yu) 供電部門之間的矛盾。

b)實現計算機自動抄表、收費，不僅(jin) 節省了大量

人力物力，而且抄錄的數據更多、更準確、更便於(yu) 利用。例如根據無線預付費電表反饋的數據信息，供電部門可以及時了解用戶的用電和購電情況，同時，供電部門可以根據係統數據庫確定某一片區用戶的用電情況，適當地對電網進行調整。

C)在我國，電能向來都是先用電後付費，容易造成拖欠電費、抗交電費等弊端，嚴(yan) 重製約了電力工業(ye) 的發展。要根本解決(jue) 上麵問題，改用先交費後用電原則，使電能成為(wei) 真正的商品，為(wei) 電力工業(ye) 的發展提供可靠的資金保障。

d)分時計費製度的推廣是用經濟杠杆調節負荷，從(cong) 而有效提高電力設備的利用率，無線預付費電表能有效實現分時計電。

e)可以減少竊電引起的損失。由於(yu) 無線預付費電表采用整體(ti) 化設計，沒有外部IC卡接口，同時，無線收發模塊采用加密設置，安全性能可靠，能有效防止通過解密技術手段進行的竊電行為(wei) 。

三、安科瑞Acrelcloud-3200預付費水電雲(yun) 平台

1.概述

AcrelCloud-3200預付費水電雲(yun) 平台是安科瑞公司研製的與(yu) 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係統。另外可以選配遠傳(chuan) 閥控水表組成水電一體(ti) 預付費係統，達到先交費後用水的目的，剩餘(yu) 水量用完自動關(guan) 閥。主要完成電能表/水表參數設置，商戶售電/售水管理及能耗管理工作，操作簡便，實現物業(ye) 公司遠程實時操作實時監控，具有良好的人機界麵，能夠有效的統計和管理數據。安裝方便，是用電管理部門、商業(ye) 廣場和物業(ye) 小區，提高用電用水管理水平，解決(jue) 收費難問題的理想產(chan) 品。

2.應用場所

本平台適用於(yu) 公寓出租戶、商業(ye) 廣場、公寓酒店、物業(ye) 小區、寫(xie) 字樓、物流倉(cang) 儲(chu) 、高校、連鎖超市、智慧園區、農(nong) 貿市場等場所。

3.係統結構

4.係統功能

4.1房間監控

清晰簡潔的展示所有房間狀態信息，所屬樓棟樓層，在線失連情況，費用狀態等，進入房間詳情可對房間當前實時信息進行查看，並可了解當天用電量和使用金額情況，可對房間內(nei) 的電表進行各種遠程控製操作，比如開戶、電價(jia) 設置，售電、退電、報警金額設置、分合閘操作等等。

4.2電戶開表

係統針對商鋪開戶不僅(jin) 支持一戶一表，也支持一戶掛多表的需要;支持自定義(yi) 電價(jia) 方案，單一電價(jia) 、尖峰平穀電價(jia) 、階梯電價(jia) 等:支持預先設置開戶信息後期一鍵開戶;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(yi) ，推送方式支持手機短信，APP推送，郵件、語音外呼、公眾(zhong) 號推送等。

4.3充電繳費

可以對已開戶的電表進行遠程充值，電費實時下發到電表。電表會(hui) 根據電度走字實時扣除電費同時係統也支持早台計費，金額下發到係統賬戶，到賬快速穩定。

4.4財務管理

訂單總覽，包含係統裏所有水電充值退費記錄，以及物業(ye) 費扣費流水記錄。收入概況，可以從(cong) 日，月，年，時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

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

4.6批量操作

為(wei) 了方便用戶對大量儀(yi) 表進行管理和設置，可以在係統中新建批量操作任務，比如設置電價(jia) 、電表控製、儀(yi) 表設置、充值等，批量任務可以立即執行，也可以定時執行。

4.7自定義(yi) 收費方案

為(wei) 了靈活應對用戶多種多樣的收費方案，比如物業(ye) 費，房租，服務費等，係統支持用戶自定義(yi) 收費項目。收費方式可設置直接從(cong) 賬戶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麵積換算等等。

4.8公共區域用電分攤

某塊表為(wei) 主表，然後分配關(guan) 聯子表，係統每個(ge) 月自動將主表的用電按比例換算成電費從(cong) 子表中扣除，這樣可以剩餘(yu) 人工統計的麻煩。公攤方式多樣，可以根據比例公攤，按房間麵積公攤，按用量公排，收費方式有直接扣費或者生成維費賬單。

4.9後付費模式

按日期生成後付費用戶周期用電費用，對數據進行確認後生成繳費賬單方便追蹤客戶繳費情況可導出繳費賬單以及欠費賬單通知客戶。

4.10公眾(zhong) 號在線支付

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

五、結束語

無線預付費電表的推廣使用，符合飛速發展的電力工業(ye) 對電能的計量、控製與(yu) 管理的新要求，對於(yu) 電力係統的節能增效、拉動國民經濟快速發展起積極作用。

參考文獻

[1]程傑，陳惠明，陸榮鎰．Ic卡預付費售電管理係統的研究與(yu) 開發．電子工程師，2003，29(5)：1～3

[2]蘇建元．Ic多功能電能表的應用．節能，1999，(J2)：21～23

[3]張鬆，方小馬，廖科.無線預付費電表係統設計

[4]安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) 2019.11版

作者簡介

簡婷，女，現任職於(yu) 开云体育手机下载教程，主要從(cong) 事與(yu) 預付費係統的研發與(yu) 應用手機