遠程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)在商業(yè)廣場中的應(yīng)用

陳建永¹ 徐宇雷²

1.福建省集泰建筑設(shè)計有限公司 福建 350000

2.安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定 201801

摘要：針對當前各種規(guī)模的商業(yè)廣場、物業(yè)小區(qū)或農(nóng)貿(mào)市場等用電環(huán)境，為了解決電費收費難的問題，過去十年，預(yù)付費電表及IC卡售電系統(tǒng)成為主流，由于數(shù)據(jù)與環(huán)境脫離，系統(tǒng)防偽造、防攻擊、防篡改、防跟蹤等數(shù)據(jù)安全性能始終是一個突出的技術(shù)問題，往往給物業(yè)造成嚴重的經(jīng)濟損失。安科瑞遠程預(yù)付費系統(tǒng)的實施，為物業(yè)公司挽回了經(jīng)濟損失的同時，創(chuàng)造了相當可觀的效益，也節(jié)約了大量的人力成本。

關(guān)鍵詞：電能管理；用電控制；遠程集中抄表；商業(yè)廣場 ；遠程預(yù)付費

中圖分類號：TM933 文獻標識碼：B 文章編號：1001-1390（2016）00-0000-00

Application of remote prepayment electric energy management system in Commercial Plaza

Xu Yulei

(Acrel Limited by Share Ltd,Jiading 201800, Shanghai,China)

Abstract：According to current various scale commercial plaza, residential property or farmers markets electrical environment, in order to solve the problem that the electricity fees, over the past ten years, prepaid meters and IC card vending system become the mainstream, detachment due to the data and the environment, security system, anti attack, tamper resistant, anti tracking data safety performance always is a highlight of the technology problems, often to the property caused serious economic losses. An Kerui remote payment system for the implementation of the property company to restore the economic losses at the same time, to create a considerable benefit, but also save a lot of manpower costs.

Keywords：electric energy management, power control, remote centralized meter reading, commercial plaza,  remote prepayment

0 前言

  遠程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)，是一項集底層通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、電能計量技術(shù)、加密技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、信息化技術(shù)與現(xiàn)代化設(shè)備及管理于一體的綜合信息管控系統(tǒng)。

  該系統(tǒng)主要完成電能表參數(shù)設(shè)置，商戶售電管理及用電管理工作，操作簡便，實行物業(yè)公司遠程實時操作、遙控和監(jiān)控，具有良好的人機界面，能夠的統(tǒng)計和管理數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)的安全性做了的保密措施。安裝方便，是用電管理部門、商業(yè)廣場和物業(yè)小區(qū)等管理部門，提高用電管理水平，解決收費難問題的理想產(chǎn)品。

  相比傳統(tǒng)的插卡式預(yù)付費系統(tǒng)，不僅安全性更高（用戶與物理硬件隔離，數(shù)據(jù)高強度加密），杜絕偷電漏電的發(fā)生，所有電能表都能夠?qū)崟r納入監(jiān)控范圍，用戶欠費過載等都有報警提示，能夠遠程拉閘送電等操作，而且對于用電費用差額，能耗分析等數(shù)據(jù)分析提供了強有力的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

  該大型商業(yè)廣場上線該系統(tǒng)6個月內(nèi)，依靠系統(tǒng)完成電費收繳450萬人民幣，較之以前大大提升了利潤水平，并且大幅度減少了人工成本和管理成本。

1 項目概述及建設(shè)目標

  該大型商業(yè)廣場總建筑面積70萬㎡，由50萬㎡商鋪以及20萬㎡社區(qū)住宅組成，是集購物、美食、旅游、文化、休閑、娛樂、運動、居住、商務(wù)主題功能于一體的大型商業(yè)地產(chǎn)項目。

  本項目中納入系統(tǒng)管控的單相預(yù)付費、三相預(yù)付費、二次接入等各類儀表總計2435個。

2 遠程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)的設(shè)計

  本項目是針對商業(yè)廣場、物業(yè)小區(qū)、農(nóng)貿(mào)市場等的商業(yè)用戶設(shè)計一套智能用電計量管理系統(tǒng)，針對商戶用電的性質(zhì)，實現(xiàn)商戶用電的智能化管理，為保證商戶用電的獨立性和安全性，采用一戶一表的方案。

  針對本項目為商業(yè)用戶配置安科瑞終端預(yù)付費電能計量表計 DTSY1352-C、DDSY1352-C 來獨立計量每個商業(yè)用戶的用電量。通訊管理機通過 RS-485 總線采集所有終端電能計量儀表的數(shù)據(jù)。本項目中選用的安科瑞終端電能計量表計技術(shù)指標和功能符合國家GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業(yè)標準DL/T615-2007對電能表的各項技術(shù)要求。

  通訊管理機將數(shù)據(jù)通過由光纖組成的網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至中心管理計算機。系統(tǒng)管理軟件對數(shù)據(jù)進行存儲、處理，系統(tǒng)管理軟件由此進行遠程集中抄表、售電、拉閘等操作，形成物管方需要的圖形、文字等形式的文件，以此實現(xiàn)整個城市廣場商戶用電的智能化管理。

  2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

  依據(jù)整個商業(yè)廣場的配電情況分布情況，本系統(tǒng)組網(wǎng)方案采用分層分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)包括：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、現(xiàn)場設(shè)備層。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)布線原理圖

Fig.1 system wiring diagram

  站控管理層管理是人機交互的直接窗口，對采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運行狀況，是系統(tǒng)的zui上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備，如服務(wù)器、打印機、UPS電源等組成。

  通訊層使用的設(shè)備為ANE-Lx8通訊管理機。該層是數(shù)據(jù)上行和下達的橋梁，主要負責(zé)對485總線上連接的所有儀表進行集中抄表、數(shù)據(jù)緩存和數(shù)據(jù)上傳，以及對服務(wù)器端傳輸過來的遙控指令執(zhí)行指令透傳和回送上傳。

  現(xiàn)場設(shè)備層主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于電參量采集測量的各類型的儀表等，也是構(gòu)建該配電系統(tǒng)必要的基本組成元素。主要型號包括安科瑞品牌三相預(yù)付費電能表DTSY1352-NK、單相預(yù)付費電能表DDSY1352-NK。

  2.2 數(shù)據(jù)流程設(shè)計

  本系統(tǒng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)流程走向主要分為兩種:

  1)遠程集中抄表數(shù)據(jù)流程。

圖2 集中抄表數(shù)據(jù)流程

Fig.2 centralized meter reading data flow

  2)開戶、售電、遙控等操作數(shù)據(jù)流程。

圖3 遙控數(shù)據(jù)流程

Fig.3 remote control data flow

  2.3系統(tǒng)軟件功能設(shè)計

  整個系統(tǒng)軟件設(shè)計分為三個大塊，分別是集中抄表服務(wù)系統(tǒng)，遠程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)，以及用戶查詢機系統(tǒng)。集中抄表服務(wù)程序常年運行，不間斷定時對所有表進行遠程抄表；遠程預(yù)付費系統(tǒng)包含所有開戶、售電、遙控及報表功能；用戶查詢機系統(tǒng)用于商鋪查詢個人信息、充值和用電情況。主要特點如下：

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

◆遠程集中抄表：免去人工抄表，電表狀態(tài)實時性zui高可到3分鐘以內(nèi)；

◆支持單獨計價、多費率、階梯電價：可對每塊電表單獨設(shè)置電價、費率和階梯電價；

◆遠程售電：財務(wù)集中管理，電量實時下發(fā)，并比對充值次數(shù)防止；

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

◆手機短信提醒：當金額不足或金額欠費，共三級預(yù)警，都可及時短信通知商戶；

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

◆能耗分析及查詢：用戶和管理員都可查詢預(yù)付費表或管控表每天的用能狀況。

  組成系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示：

圖4 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

Fig.4 system hardware structure

  2.3.1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，除了常年運行的定時對所有儀表進行集中遠程抄表以外，還集成了報警短信發(fā)送服務(wù)，能將電費金額預(yù)警和欠費預(yù)警自動生成手機短信自發(fā)送給對應(yīng)的商鋪用戶，該功能需要與硬件配合使用，使用廠商提供的開發(fā)接口SDK進行開發(fā)。

  系統(tǒng)默認半小時對所有表進行一次遠程集中抄表，時間間隔支持個性化配置。

  通訊管理機集抄上傳的數(shù)據(jù)幀格式如下：

<XML>

    <010101 online=”True”>

        //單表抄表數(shù)據(jù)

    </010101>

    ……

    <090999 online=”True”>

        //單表抄表數(shù)據(jù)

    </090999>

</XML>

  2.3.2用戶查詢機系統(tǒng)

  商鋪用戶可通過物管公司門口的觸摸屏，使用開戶時獲取的用戶號和初始密碼，登陸觸摸屏查看個人信息、儀表狀態(tài)、剩余金額、充值記錄以及日用電記錄等信息。

圖5 查詢機系統(tǒng)界面1

Fig.5 query system interface1

圖6 查詢機系統(tǒng)界面2

Fig.6 query system interface2

  2.3.3遠程預(yù)付費電能管理系統(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（商鋪）管理模塊、售電管理模塊、報表中心模塊，系統(tǒng)大致運行和操作流程如圖7所示：

圖7 系統(tǒng)應(yīng)用流程

Fig.7 system application process

1. 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；
2. 系統(tǒng)設(shè)置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數(shù)進行配置；
3. 用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠程分合閘、抄表導(dǎo)出及記錄查詢等操作；
4. 售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；
5. 報表中心：提供售電財務(wù)報表、用能報表、報警報表等查詢。

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

  用戶開戶界面如圖8所示：

圖8 用戶開戶界面

Fig.8 user account interface

  批量遠程操作場景中，系統(tǒng)提供了多項功能，針對開戶、報警1、報警2、欠費、未開戶、失聯(lián)狀態(tài)都有不同的顏色顯示；并且支持遠程對儀表進行遙控，遙控的命令類型如下：

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

批量遠程操作場景界面如圖9所示：

圖9 批量操作界面

Fig.9 batch interface

  系統(tǒng)還將二次接入的電能計量儀表接入系統(tǒng)，進行遠程集中抄表后，提供了輔助的能耗查詢報表，為能耗分析、用能比對和安全用電提供強有力的依據(jù)。該功能用于替代部分能耗分析和管理系統(tǒng)的功能，如果需要的能耗分析和管理，需要另外配置安科瑞能耗系統(tǒng)Acrel5000。

  根據(jù)時間段、回路編號等條件，查詢時間段內(nèi)抄表電能值及能耗差值，界面如圖10所示：

圖10 能耗查詢界面

Fig.10 energy consumption query interface

  系統(tǒng)還提供了多個報表以供查詢，分別是日/月/年財務(wù)銷售統(tǒng)計報表、失聯(lián)表/通訊管理機查詢報表、能耗查詢報表、實時報警/歷史報警查詢報表，支持導(dǎo)出。

  財務(wù)報表(日銷售報表)如圖11所示：

圖11 日銷售報表

Fig.11 daily sales report

  預(yù)付費表日用能報表如圖12所示：

圖12 日用能報表

Fig.12 daily energy consumption report

3 結(jié)束語

  傳統(tǒng)的IC卡預(yù)付費售電管理系統(tǒng)實現(xiàn)了先交費后用電的管理模式，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)生時間，不僅需要人工抄表，也無法進行用電管理、監(jiān)控和實時控制。

  利用遠程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)，無需IC卡，可以實現(xiàn)計算機遠程集中抄表、實時監(jiān)控、遠程充值和遠程控制，再通過預(yù)警信息和短信通知，物管部門即可完成整個抄表、收費、控制和核查工作，實現(xiàn)高度信息化和自動化，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，也提高了經(jīng)濟效益，同時還具有防信息泄露防竊電的安全功能。

文章來源：《電測與儀表》2016年15期增刊。

參 考 文 獻

[1] 李靜威,溫田毅,史磊.電能表通信差錯控制編碼的原理及實現(xiàn)[J].電測與儀表,2011,40(34):21.

    Li Jingwei,Wen Tianyi,Shi Lei.Principle and Realization of communication error control coding in electric energy meter.Electrical measurement and instrumentation,2011,40(34):21.

[2] 藍嵐,金禮勝.電子式預(yù)付費電能表的應(yīng)用[J].貴州電力技術(shù),2014,17(3):79-88

   Lan Lan,Jin Lisheng.Application of  Electronic Prepayment Electric Energy Meter[J].Guizhou Electric Power,2014,17(3):79-88

[3] 趙曉群.遠程預(yù)付費用電管理系統(tǒng)的分析和設(shè)計[J/OL]. http://www.doc88。。ｃｏｍ/p-7894441500340.html,2008.

   Zhao Xiaoqun.Analysis and Design of Remote Pre-payment Power Energy Management System[J/OL].2008

[4] 楊莉.淺析預(yù)付費電能表的應(yīng)用[J].云南電力技術(shù),2006,34:6-9.

   Yang Li.Analysis on the Application of Prepayment Electric Energy Meter[J].Yunan Electric Power,2006,34:6-9.

[5] F.C.Schweppe,J.Wildes.Power System Static-state Estimation,Part III:Implementation[C].IEEE Transactions on Power Apparatus & Systems, 1970, PAS-89(1):130-135

[6] 路金川,隨惠斌.配電網(wǎng)狀態(tài)估計的量測配置探討[J].山東電力技術(shù),2004,(6):72-76.

   Lu Jinchuan,Sui Huibin.Discussion on Measurement Configuration of Distribution Network State Estimation[J].Shandong Electric Power,2004,(6):72-76.

[7] 李健芳.IC卡單相電子式預(yù)付費電能表應(yīng)用技術(shù)分析[J/OL]. http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_csjsllyj2011224114.aspx,2011.

   Li Jianfang.Analysis on the application technology of IC card single phase electronic prepayment meter[J/OL].http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_csjsllyj2011224114.aspx,2011.

[8] 田玉良,袁毅,康廣庸.三相兩元件電能表A、C相TA變比不同時更正系數(shù)的計算[J].計量與測試技術(shù),2010,37(4):22-24.

   Tian Yuliang,Yuan Yi,Kang Guangyong.Three-phase two element energy meter A, C phase TA calculation of the ratio is not the same as the correction coefficient[J].Metrology and testing technology,2010,37(4):22-24.

[9] 杜曉偉,毛省利.電能表相對誤差測量不確定度評定[J].計量與測試技,2010,37(6):51-52.

  Du Xiaowei,Mao Shengli.Uncertainty evaluation of relative error measurement of electric energy meter[J].Metrology and testing technology,2010,37(6):51-52.

[10] 魏建.電能表非常規(guī)接線計量誤差探討[J].中國外資,2010(1):204.

   Wei Jian.Discussion on measurement error of electric energy meter non conventional connection.Foreign capital in China,2010(1):204.