江西工商職業技術學院向塘校區項目遠程預付費電能管理系統的設計與應用

安科瑞 繆凱倫

摘要：由于傳統電費管理制度采用先用電后收費的方法存在弊端，由此產生了預付費供電方式，先交費后用電，有效地解決了收費難的問題，也可以實現宿舍安全用電的智能化管理，提高供電效率,避免私拉亂接。安科瑞遠程預付費管理系統是以預付費管理軟件結合預付費儀表來實現預付費和安全用電管理、時間控制、功率控制等功能，是用電管理部門、商業廣場和物業小區等管理部門，提高用電管理水平，解決收費難問題的理想解決方案。

0  概述

江西工商職業技術學院坐落在享有“物華天寶、人杰地靈"美譽的英雄城--江西省會南昌。擁有象湖和向塘2個校區，占地面積850畝，在校生6000余人。
1  系統結構描述
       預付費管理系統主要實現江西工商職業技術學院學生宿舍和商鋪的收費管理和能效考核；監控范圍為配電箱內安裝的324臺單相預付費儀表，分12條總線，現場所有電表均通過屏蔽雙絞線和設置于后臺的通訊管理機進行通訊，由通訊管理機將數據處理后上傳至預付費系統后臺，實現總線上儀表與監控主機的數據連通，完成能效管理和收費管理的系統功能。
       本監控系統采用分層分布式結構，即站控層，通訊層與間隔層；

如圖（1）所示：

圖（1）網絡拓撲圖

間隔設備層主要為：多功能網絡電力儀表和預付費多功能電表。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現場MODBUS總線組網通訊，實現數據現場采集。

網絡通訊層主要為：通訊管理機，也稱智能網關，其主要功能為把分散在現場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現場層和站控層之間的數據交互。
       站控管理層：設有高性能工業計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設備。監控系統安裝在計算機上，集中采集顯示現場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。
       以上網絡儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協議，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、發送數據但是在同一時刻只能發送或接收數據，數據傳輸速率為10Mbps。

RS485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設備，傳輸距離為1.2km。

2  遠程預付費電能管理主要功能

整個系統軟件設計分為三個大塊，分別是集中抄表服務，遠程預付費電能管理，以及用戶余額查詢。

集中抄表服務程序常年運行，不間斷定時對所有表進行遠程抄表；遠程預付費系統包含所有開戶、售電、遙控及報表功能；用戶查詢機系統用于宿舍查詢個人信息、充值和用電情況；另外還可配置手機端查詢網站，可用于宿舍用戶在手機網站終端上實時查詢個人信息、充值、遠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等方式遠程自助購電。

3  案例分析

江西工商職業技術學院向塘校區項目遠程預付費電能管理系統為6棟學生宿舍建筑，針對學生宿舍進行預付費電能管理，并可實現遠程。
       配電箱采用預付費計量儀表，儀表主要測量所有常規電力參數，如：電壓、電流、有功功率、功率因數、頻率、有功電度、剩余電量、剩余金額。   現場實現了以下功能：
       a 預付費管理功能：先交費，后用電，支持微信、支付寶、校園一卡通充值；
       b 遠程集中抄表：免去人工抄表，電表狀態實時性可準確到1分鐘以內；
       c 用電安全：支持惡性負載識別功能，禁止在宿舍使用熱得快、電熱毯、電爐子等容易引發火災的惡性負載，同時授權可以使用的設備可設置白名單；
       d 負載控制：可以針對單個宿舍進行功率控制，達到限制自動跳閘，可設置自動恢復；           e 數據安全：網絡數據傳輸采用金融級的3DES加密算法，防止數據竊電；
       f 手機短信提醒：當金額不足或金額欠費，共三級預警，都可及時短信通知商戶；
       g 遠程控制：可對任意一塊電表執行遠程拉閘或保電等一系列遠程控制操作，方便管理；
       H 能耗分析及查詢：用戶和管理員都可查詢預付費表或各類接入的計量儀表每天的用能狀況；
       I 個人手機查詢：支持手機端用戶自主購電，自主查詢。
       J：財務報表：可定期為財務提供報表，充值金額、使用金額、剩余金額等等；
4  結束語
       預付費系統不但可以預收電費，實現“先交錢、后用電"，又可針對用戶用電性質不同可在電力供應緊張或響應政府關于“節能減排"等號召時有選擇性的進行限電。現場通過遠程預付費的系統，實現了先交費后用電，可以避免學校的電費墊資問題，從而緩解了資金壓力，另外將宿舍用電和配電區域隔離，防止了私接的問題，更主要的是幫助學校實現學生宿舍用電安全的管理，預防宿舍火災發生。