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

時(shí)間：2019-07-25作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：302

楊馨
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)較美的專業(yè)航空學(xué)院”。為了適應(yīng)我國航空事業(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)，最后實(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MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。
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)場采集裝置集中采集，同時(shí)遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場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，抗噪聲干擾能力增強(qiáng)，總線上允許連接多達(dá)32個(gè)設(shè)備，較大傳輸距離為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；另外還可配置手機(jī)端查詢網(wǎng)站，可用于宿舍用戶在手機(jī)網(wǎng)站終端上實(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)防止作弊；
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)作弊竊電；
f 手機(jī)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)人手機(jī)查詢網(wǎng)站：支持手機(jī)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)，*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，以及手機(jī)網(wǎng)站，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)生成手機(jī)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貓配合使用。
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**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)表失去聯(lián)系的表查詢
27失聯(lián)通訊管理機(jī)報(bào)表失去聯(lián)系的通訊管理機(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)公司關(guān)于“節(jié)能減排”等號(hào)召時(shí)有選擇性的進(jìn)行限電?，F(xiàn)場通過遠(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》

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  1前言高爐爐前吊車是高爐系統(tǒng)的重要設(shè)備。在高爐爐前吊車上，各機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)通常采用過流繼電器。過流繼電器的特點(diǎn)是阻抗小、導(dǎo)線粗、匝數(shù)少，使用時(shí)將其串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)的供電線路中。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的電流大于2.25倍額定電流時(shí)，過流繼電器作為瞬動(dòng)元件，將在很短的時(shí)間內(nèi)做出反應(yīng)，切斷電流，使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，達(dá)到保護(hù)電動(dòng)機(jī)的目的。但是由于過流繼電器參數(shù)設(shè)置不準(zhǔn)確，動(dòng)作時(shí)間受溫度變化影響較大，不能適應(yīng)經(jīng)常變化的運(yùn)行狀

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  背景近幾年來，因違規(guī)使用大功率惡性負(fù)載電器導(dǎo)致宿舍失火的安全事故在各大高校時(shí)有發(fā)生，給學(xué)生和學(xué)校都帶來了巨大的損失。根據(jù)相關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)，目前80%以上的高校學(xué)生宿舍火災(zāi)屬于電氣火災(zāi)。其發(fā)生的原因包括供電線路老化等問題，但主要的原因還是由于學(xué)生違規(guī)使用惡性負(fù)載以及宿舍沒有人的情況下電器**時(shí)工作發(fā)熱導(dǎo)致。高校宿舍作為一個(gè)人員居住密集的場所，一旦發(fā)生火災(zāi)其后果難以想象，所以其用電安全非常需要我們?nèi)ブ匾暎?/p>