预付费远程电能管理系统设计

分类：应用电子技术论文发表 时间：2020-12-16 09:57 关注：(1)

　　针对传统IC卡预付费售电管理系统存在电表数据依赖于购电卡、用电数据滞后、难以实现用电管理、监控和实时控制等问题。本系统采用网络技术，将每户的电表进行集中安装及管理，实行分户计量，实现远程仪表自动抄收、缴费充值和分表切断控制等功能。为大型购物中心、商业广场、写字楼公寓等场所用电管理水平的提高提供有力的保障。

　　[关键词]预付费；电能管理；电能表

　　1.引言

　　传统的IC卡预付费[1]系统为解决售电过程中收费难的问题，采用了先交费后用电的管理方式。然而用户用电数据的更新完全依赖于购电卡，数据存在滞后性，无法进行有效的实时监控管理，从而造成出现问题不能够及时地发现和处理。预付费远程电能管理系统，是一项集底层通信技术、网络通信技术、电能计量技术、加密技术、数据存储技术、信息化技术与现代化设备及管理于一体的综合信息管控系统。该系统界面简洁，操作简单，能够轻松有效地对数据进行统计和管理，辅助商户的售电和用电管理，并能够实时进行远程操作、遥控和监控工作，拥有良好的保密措施，对数据的安全性有着可靠的保障。

　　2.预付费远程电能管理系统网络架构

　　本系统以“可靠性”、“开放性”、“可维护性”为基本原则，适应各种计算机网络以及不同厂家的微机设备，拥有良好的抗干扰能力，具有强大的扩充能力和可编程性，兼容各种通讯规约，可根据应用需求扩充现场I/O点或接入其他系统的应用程序，从而实现系统的功能扩展和系统升级。系统拥有良好的人机界面，运用工具化软件实现系统间数据库、报表、应用功能等的组态。具备自检和联机校对能力[2]，能够准确、快速地检测到设备故障信息，为及时排除故障提供完善的数据信息。其系统网络架构如图1所示。图1预付费远程电能管理系统网络架构图

　　3.预付费远程电能管理系统结构

　　预付费远程电能管理系统使用KD-SSH型智能管理软件，通过用户安装的通讯设备与智能电能表进行通讯，实现对多用户智能电能表的抄表、控制、管理。其组成结构如图2所示：图2预付费远程电能管理系统结构图。

　　3.1管理层

　　管理层是系统的最上层部分，通过对现场所采集的各项数据进行分析、计算和处理，将最终得到的结论以图形、声音等方式展示出来，使管理人员随时掌握现场的运行情况。主要包括系统软件和配套的硬件设施，如服务器、射频读卡器。

　　3.2通讯层

　　通讯管理层是系统间数据传输的桥梁，主要作用是集中处理485总线上的所有仪表信息，完成远程抄表和数据上传的功能，以及处理服务器端的各类遥控执行指令。主要设备有通讯适配器、网络适配器、物联网模块。

　　3.3设备层

　　设备层是数据测量的基础，是构建系统的必要元素，主要包括系统网络中用于测量用电信息的各类之智能电表。

　　4.预付费远程电能管理系统技术特点

　　智能网络电表采用国际先进的专用超大规模集成电路及SMT工艺制造，集成化程度高，体积小，功耗低、精度高；系统网络通讯使用防雷电路[3]，内部强电与弱电采用镀锌屏蔽板进行隔离，对通讯电路与其他电路分离处理，使之具备更强的抗干扰能力；智能网路电表内部采用多CPU结构，一个主管计量，一个主管通讯、显示和指示，一个负责检测状态，各CPU相互独立工作，互不影响；过载保护(限流)功能：当用户使用的负载超过规定负载时，系统将启动过载保护，自动切断该用户电源供电；控制功能：系统可以对指定用户进行远程通断电控制；断电自动回复功能：在规定的断电次数内，用户触发过载保护后，待负载降至允许范围内系统将自动恢复供电；系统可依据实际需求对单三相户数进行设置，但不能超过电表已配置回路数；数据安全：系统网络使用加密算法对各项数据进行加密处理，保证信息安全。[4]

　　5.预付费远程电能管理系统功能特点

　　本系统采用KD-SSH型智能电表，具备体积小、精度高、管理功能强大等卓越特点，可以实现对用户用电的精确管理，包括预付费、恶性负载识别、定时断送电、电价调整、用户用电状态监控、在线控制、透支用电、数据统计查询分析等智能管理功能，可以对项目的能耗情况及实时能耗量进行有效的监控及管理。产品远传远控，节省人力，实现强大管理功能，可通过多种方式方便组网，如RS485专线、电话网络、以太网、光纤、无线、GPRS等；组网后，管理方只需要一个人，就可以通过电脑对所有用户的用电情况进行监测及管理，避免了大量工作人员现场抄表或插卡售电，节省的大量的人力及精力，特别适合用户数量众多的大型商业、写字楼的用电管理；系统具备分级授权[5]的功能，各软件操作人员由自己的账号及权限，各司其责，提高工作效率，系统会自动记录每个操作员登陆后进行的操作，防止工作人员作弊；系统采用无卡式售电，用户买的电，直接充值到用户电表上，不需要在买电后再跑回去插卡，使用方便；将电纯粹作为一种商品对待，可买可退，可批量售电，可预置，可清零，可打印单据[6]；系统具备智能用电管理功能，可以在线控制每个房间或整栋建筑的通电断电，方便处理突发事件或进行设备检修；可以限制每个用户使用的最大负荷，保障主电网供电稳定；系统具备恶性负载[7]识别功能。系统将热得快、电茶壶、电吹风等容易引起火灾等安全隐患的用电设备定义为恶性负载，可以自动识别此类恶性负载，并选择禁止使用或允许使用。系统通过多种参数对负载类型进行识别，识别精确度高，且可以识别市面上流通的智能插座等改变恶性负载设备电气特性的产品，杜绝用户通过智能插座使用恶性负载。系统具备定时功能，每天都可以设置八个时间段，到时间段自动执行通电或断电操作，方便了商户的用电管理，避免了工作人员挨个拉闸的繁琐操作。系统具备同一房间多个回路计量、分路管理功能。照明、插座、空调等可以各设一个回路，每个回路可以执行独立的通断电状态及管理设置，统一计费。系统可以实时查询用户的用电状态、断电记录等，包括用户当前工作状态及功率、功率因数等，最近10次断电时间及原因；便于管理方实时掌握用户用电情况，同时用户对用电有疑义时可以方便地调出记录；系统具备低电量报警[8]功能，当用户电量低于预警值时，电表显示窗上会不停闪烁，并可以选择是否断电一分钟进行报警；同时操作员可以通过软件打印处报表张贴出来，提醒用户买电；若项目配备了短信或语音模块、液晶可视查询终端、LED大屏幕等辅助设备，还可以通过这些辅助设备进行自动报警，如给客户发低电量提醒短信[9]等；系统具备统计查询功能，系统的所有管理操作以及用户的所有用电信息都可以进行统计分析，系统自动计算并生成报表，例如售电记录、用户用电量记录等，为管理方提供直观而详尽管理依据，可以随时看到电费收支情况，及时调整用电策略；系统具备水电气暖多能耗管理功能，通过一套系统及相应基表，就可以对整个项目的用电、用水等能耗进行综合管理；系统具备卡片式管理功能，每个用户一张感应卡（可兼容其他厂家一卡通），通过卡片随时查询自己的用电信息，在通讯网络出现故障时也可以通过卡片实现买电、恢复供电等应急功能。产品采用标准的接口以及通讯协议，可以通过RS485接口、交互式数据库或TCP/IP接口等，与一卡通、消防、门禁、楼宇自控、财务等其他系统进行数据的共享，实现集团综合管理，更好地体现管理的智能化、一体化；集团各部门可以通过互联网络联合管理集团用电，只要有互联网信号的地方，就可以通过相应权限的账号进入能耗管理系统进行管理。

　　6.结语

　　本系统通过对电表的集中安装及管理，组成用电管理网络，采用费用明细化、管理智能化、系统一体化的新型能耗管理方式，实现对用户用电的安全管理和节能管理，以及对公共用电的实时和定时管理，方便统计线损电量[10]及电费的收支情况，为用户的综合能源管理提供有力保障，达到智能、安全、节能、环保的目标。

　　【参考文献】

　　[1]苗苗，李德宁，武雪燕.IC卡预付费智能水表在供水行业的应用与推广[J].自动化仪表，2014，35(03)：52-54.

　　[2]叶剑飞，黎海生，彭汉钊.实时用电校对系统应用研究[J].工业计量，2017，27(01)：34-35.

　　[3]郭江勇，寇亮.通信设备防雷技术应用分析[J].石化技术，2020，27(01)：158+160.

　　[4]仇宏.数据通信网络维护与网络安全问题研究[J].通讯世界，2020，27(07)：103-104.

　　[5]冷小洁.基于权限访问的信息运维分级安全管理[J].农电管理，2017(07)：42-44.

　　[6]赵必顺.电能计量与远程抄表研究[J].科技创新导报，2017，14(10)：156-157.

　　[7]潘万林，蔡君，刘炽辉.宿舍用电管理系统的恶性负载识别技术及其算法[J].电子技术与软件工程，2020(08)：212-213.

　　[8]邱杰，娄嘉骏，马静波，等.基于实时电量检测技术的低电量预警应用研究[J].仪表技术，2018(12)：10-14.

　　[9]许英，闫地灵，邓涛.跨网信息提醒系统的设计与实现[J].中国新通信，2018，20(15)：53-54.

　　[10]赵晓群.远程预付费用电管理系统的分析和设计[J].仪器仪表标准化与计量，2008(04)：34-36+41.

　　作者：庄卫国 卓杰 丁维齐 冯子潇