遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)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(jì)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(dāng)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(fèi)收費(fèi)難的問題，過去十年，預(yù)付費(fèi)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(gè)突出的技術(shù)問題，往往給物業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。安科瑞遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)的實(shí)施，為物業(yè)公司挽回了經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，創(chuàng)造了相當(dāng)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(yuǎn)程集中抄表；商業(yè)廣場 ；遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)

中圖分類號：TM933 文獻(xiàn)標(biāo)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(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)，是一項(xiàng)集底層通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、電能計(jì)量技術(shù)、加密技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(shí)行物業(yè)公司遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)操作、遙控和監(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)廣場和物業(yè)小區(qū)等管理部門，提高用電管理水平，解決收費(fèi)難問題的理想產(chǎn)品。

  相比傳統(tǒng)的插卡式預(yù)付費(fèi)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(qiáng)度加密），有效杜絕漏電的發(fā)生，所有電能表都能夠?qū)崟r(shí)納入監(jiān)控范圍，用戶欠費(fèi)過載等都有報(bào)警提示，能夠遠(yuǎn)程拉閘送電等操作，而且對于用電費(fèi)用差額，能耗分析等數(shù)據(jù)分析提供了強(qiáng)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(gè)月內(nèi)，依靠系統(tǒng)完成電費(fèi)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(xiàng)目概述及建設(shè)目標(biāo)

  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、酒店、休閑、娛樂、運(yùn)動(dòng)、居住、商務(wù)主題功能于一體的大型商業(yè)地產(chǎn)項(xiàng)目。

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

2 遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

  本項(xiàng)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(jì)一套智能用電計(jì)量管理系統(tǒng)，針對商戶用電的性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)商戶用電的智能化管理，為保證商戶用電的獨(dú)立性和安全性，采用一戶一表的方案。

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

  通訊管理機(jī)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(jì)算機(jī)。系統(tǒng)管理軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理，系統(tǒng)管理軟件由此進(jìn)行遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)整個(gè)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(gè)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(jī)交互的直接窗口，對采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計(jì)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(yùn)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(jī)、UPS電源等組成。

  通訊層使用的設(shè)備為ANE-Lx8通訊管理機(jī)。該層是數(shù)據(jù)上行和下達(dá)的橋梁，主要負(fù)責(zé)對485總線上連接的所有儀表進(jìn)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(fèi)電能表DTSY1352-NK、單相預(yù)付費(fèi)電能表DDSY1352-NK。

  2.2 數(shù)據(jù)流程設(shè)計(jì)

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

  1)遠(yuǎn)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?cái)?shù)據(jù)流程

Fig.3 remote control data flow

  2.3系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)

  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)，以及用戶查詢機(jī)系統(tǒng)。集中抄表服務(wù)程序常年運(yùn)行，不間斷定時(shí)對所有表進(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)用于商鋪查詢個(gè)人信息、充值和用電情況。主要特點(diǎn)如下：

◆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；

◆遠(yuǎn)程集中抄表：免去人工抄表，電表狀態(tài)實(shí)時(shí)性zui高可到3分鐘以內(nèi)；

◆支持單獨(dú)計(jì)價(jià)、多費(fèi)率、階梯電價(jià)：可對每塊電表單獨(dú)設(shè)置電價(jià)、費(fèi)率和階梯電價(jià)；

◆遠(yuǎn)程售電：財(cái)務(wù)集中管理，電量實(shí)時(shí)下發(fā)，并比對充值次數(shù)防止作弊；

◆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)作弊竊電；

◆手機(jī)短信提醒：當(dāng)金額不足或金額欠費(fèi)，共三級預(yù)警，都可及時(shí)短信通知商戶；

◆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；

◆能耗分析及查詢：用戶和管理員都可查詢預(yù)付費(fèi)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(yùn)行的定時(shí)對所有儀表進(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(jìn)行開發(fā)。

  系統(tǒng)默認(rèn)半小時(shí)對所有表進(jìn)行一次遠(yuǎn)程集中抄表，時(shí)間間隔支持個(gè)性化配置。

  通訊管理機(jī)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(jī)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(shí)獲取的用戶號和初始密碼，登陸觸摸屏查看個(gè)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(jī)系統(tǒng)界面1

Fig.5 query system interface1

圖6 查詢機(jī)系統(tǒng)界面2

Fig.6 query system interface2

  2.3.3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（商鋪）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(jī)、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；
3. 用戶管理：對商鋪用戶執(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；
4. 售電管理：對已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；
5. 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。

  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(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(yuǎn)程操作場景中，系統(tǒng)提供了多項(xiàng)功能，針對開戶、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）

批量遠(yuǎn)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(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(shí)間段、回路編號等條件，查詢時(shí)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(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。

  財(cái)務(wù)報(bào)表(日銷售報(bào)表)如圖11所示：

圖11 日銷售報(bào)表

Fig.11 daily sales report

  預(yù)付費(fèi)表日用能報(bào)表如圖12所示：

圖12 日用能報(bào)表

Fig.12 daily energy consumption report

3 結(jié)束語

  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)，無需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，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。

文章來源：《電測與儀表》2016年15期增刊。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 李靜威,溫田毅,史磊.電能表通信差錯(cuò)控制編碼的原理及實(shí)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(lán)嵐,金禮勝.電子式預(yù)付費(fèi)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(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)用電管理系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)[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(fèi)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(jì)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(fèi)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(shí)更正系數(shù)的計(jì)算[J].計(jì)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(jì)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(jì)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.