江西工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院向塘校區項目遠程預付費電能管理系統的設計與應用

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(chǎn)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(wèn)題，也可以實(shí)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(lái)實(shí)現預付費和安全用電管理、時(shí)間控制、功率控制等功能，是用電管理部門(mén)、商業(yè)廣場(chǎng)和物業(yè)小區等管理部門(mén)，提高用電管理水平，解決收費難問(wèn)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(huì )南昌。擁有象湖和向塘2個(gè)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(shí)現江西工商職業(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(xiàn)，現場(chǎng)所有電表均通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)和設置于后臺的通訊管理機進(jìn)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(shí)現總線(xiàn)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(wǎng)絡(luò )拓撲圖

        間隔設備層主要為：多功能網(wǎng)絡(luò )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(guò)現場(chǎng)MODBUS總線(xiàn)組網(wǎng)通訊，實(shí)現數據現場(chǎng)采集。
        網(wǎng)絡(luò )通訊層主要為：通訊管理機，也稱(chēng)智能網(wǎng)關(guān)，其主要功能為把分散在現場(chǎng)采集裝置集中采集，同時(shí)遠傳至站控層，完成現場(chǎng)層和站控層之間的數據交互。
        站控管理層：設有高性能工業(yè)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(chǎng)設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶(hù)。
        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(xiàn)傳輸，一般都采用二根連線(xiàn)，接線(xiàn)簡(jiǎn)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)送數據但是在同一時(shí)刻只能發(fā)送或接收數據，數據傳輸速率為10Mbps。
        RS485接口是采用平衡驅動(dòng)器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線(xiàn)上允許連接多達32個(gè)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(gè)系統軟件設計分為三個(gè)大塊，分別是集中抄表服務(wù)，遠程預付費電能管理，以及用戶(hù)余額查詢(xún)。
        集中抄表服務(wù)程序常年運行，不間斷定時(shí)對所有表進(jìn)行遠程抄表；遠程預付費系統包含所有開(kāi)戶(hù)、售電、遙控及報表功能；用戶(hù)查詢(xún)機系統用于宿舍查詢(xún)個(gè)人信息、充值和用電情況；另外還可配置手機端查詢(xún)，可用于宿舍用戶(hù)在手機終端上實(shí)時(shí)查詢(xún)個(gè)人信息、充值、遠程控制及每日用電情況，如果條件滿(mǎn)足，還支持用戶(hù)使用支付寶銀聯(lián)等方式遠程自助購電。

3  案例分析
        江西工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院向塘校區項目遠程預付費電能管理系統為6棟學(xué)生宿舍建筑，針對學(xué)生宿舍進(jìn)行預付費電能管理，并可實(shí)現遠程。
        配電箱采用預付費計量?jì)x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(chǎng)實(shí)現了以下功能：
        a 預付費管理功能：先交費，后用電，支持支付寶、校園一卡通充值；
        b 遠程集中抄表：免去人工抄表，電表狀態(tài)實(shí)時(shí)性可準確到1分鐘以?xún)龋?br />        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(fā)火災的惡性負載，同時(shí)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(gè)宿舍進(jìn)行功率控制，達到限制自動(dòng)跳閘，可設置自動(dòng)恢復；

        e 數據安全：網(wǎng)絡(luò )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(shí)短信通知商戶(hù)；
        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(xún)：用戶(hù)和管理員都可查詢(xún)預付費表或各類(lèi)接入的計量?jì)x表每天的用能狀況；
        I 個(gè)人手機查詢(xún)：支持手機端用戶(hù)自主購電，自主查詢(xún)。
        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  結束語(yǔ)
        預付費系統不但可以預收電費，實(shí)現“先交錢(qián)、后用電”，又可針對用戶(hù)用電性質(zhì)不同可在電力供應緊張或響應 關(guān)于“節能減排”等號召時(shí)有選擇性的進(jìn)行限電?，F場(chǎng)通過(guò)遠程預付費的系統，實(shí)現了先交費后用電，可以避免學(xué)校的電費墊資問(wèn)題，從而緩解了資金壓力，另外將宿舍用電和配電區域隔離，防止了私接偷電的問(wèn)題，主要的是幫助學(xué)校實(shí)現學(xué)生宿舍用電安全的管理，預防宿舍火災發(fā)生。