江西工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院向塘校區(qū)項目遠(yuǎn)程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

摘要：由于傳統(tǒng)電費管理制度采用先用電后收費的方法存在弊端，由此產(chǎn)生了預(yù)付費供電方式，先交費后用電，地解決了收費難的問題，也可以實現(xiàn)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(yuǎn)程預(yù)付費管理系統(tǒng)是以預(yù)付費管理軟件結(jié)合預(yù)付費儀表來實現(xiàn)預(yù)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(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解決方案。

0  概述
        江西工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院坐落在享有“物華天寶、人杰地靈”美譽(yù)的英雄城--江西省會南昌。擁有象湖和向塘2個校區(qū)，占地面積850畝，在校生6000余人。

1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述
        預(yù)付費管理系統(tǒng)主要實現(xiàn)江西工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生宿舍和商鋪的收費管理和能效考核；監(jiān)控范圍為配電箱內(nèi)安裝的324臺單相預(yù)付費儀表，分12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)付費系統(tǒng)后臺，實現(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)付費多功能電表。這些裝置分別對應(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，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。
        網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：通訊管理機(jī)，也稱智能網(wǎng)關(guān)，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠(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)安裝在計算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，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)但是在同一時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps。
        RS485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗噪聲力增強(qiáng)，總線上允許連接多達(dá)32個設(shè)備，傳輸距離為1.2km。

2  遠(yuǎn)程預(yù)付費電能管理主要功能
        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)，遠(yuǎn)程預(yù)付費電能管理，以及用戶余額查詢。
        集中抄表服務(wù)程序常年運行，不間斷定時對所有表進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表；遠(yuǎn)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(jī)系統(tǒng)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(jī)端查詢網(wǎng)站，可用于宿舍用戶在手機(jī)網(wǎng)站終端上實時查詢個人信息、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。

3  案例分析
        江西工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院向塘校區(qū)項目遠(yuǎn)程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)為6棟學(xué)生宿舍建筑，針對學(xué)生宿舍進(jìn)行預(yù)付費電能管理，并可實現(xiàn)遠(yuǎn)程。
        配電箱采用預(yù)付費計量儀表，儀表主要測量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：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)場實現(xiàn)了以下功能：
        a 預(yù)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(yuǎn)程集中抄表：免去人工抄表，電表狀態(tài)實時性可準(zhǔn)確到1分鐘以內(nèi)；
        c 用電安全：支持惡性負(fù)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(fā)火災(zāi)的惡性負(fù)載，同時授權(quán)可以使用的設(shè)備可設(shè)置白名單；
        d 負(fù)載控制：可以針對單個宿舍進(jìn)行功率控制，達(dá)到限制自動跳閘，可設(shè)置自動恢復(fù)；

        e 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；
        f 手機(jī)短信提醒：當(dāng)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；
        g 遠(yuǎn)程控制：可對任意一塊電表執(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)付費表或各類接入的計量儀表每天的用能狀況；
        I 個人手機(jī)查詢：支持手機(jī)端用戶自主購電，自主查詢。
        J：財務(wù)報表：可定期為財務(wù)提供報表，充值金額、使用金額、剩余金額等等；

4  結(jié)束語
        預(yù)付費系統(tǒng)不但可以預(yù)收電費，實現(xiàn)“先交錢、后用電”，又可針對用戶用電性質(zhì)不同可在電力供應(yīng)緊張或響應(yīng)關(guān)于“節(jié)能減排”等號召時有選擇性的進(jìn)行限電?，F(xiàn)場通過遠(yuǎn)程預(yù)付費的系統(tǒng)，實現(xiàn)了先交費后用電，可以避免學(xué)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(qū)域隔離，防止了私接的問題，更主要的是幫助學(xué)校實現(xiàn)學(xué)生宿舍用電安全的管理，預(yù)防宿舍火災(zāi)發(fā)生。