远程预付费电能管理系统在商业广场中的应用

陈建永1 徐宇雷2
1.福建省集泰建筑设计有限公司 福建 350000
2.安科瑞电气股份有限公司  上海嘉定 201801

摘要：针对当前各种规模的商业广场、物业小区或农贸市场等用电环境，为了解决电费收费难的问题，过去十年，预付费电表及IC卡售电系统成为主流，由于数据与环境脱离，系统防伪造、防攻击、防篡改、防跟踪等数据安全性能始终是一个突出的技术问题，往往给物业造成严重的经济损失。安科瑞远程预付费系统的实施，为物业公司挽回了经济损失的同时，创造了相当可观的效益，也节约了大量的人力成本。
关键词：电能管理；用电控制；远程集中抄表；商业广场 ；远程预付费
中图分类号：TM933      文献标识码：B      文章编号：1001-1390（2016）00-0000-00

0 前言
　　远程预付费电能管理系统，是一项集底层通信技术、网络通信技术、电能计量技术、加密技术、数据存储技术、信息化技术与现代化设备及管理于一体的综合信息管控系统。
该系统主要完成电能表参数设置，商户售电管理及用电管理工作，操作简便，实行物业公司远程实时操作、遥控和监控，具有良好的人机界面，能够有效的统计和管理数据，并对数据的安全性做了有效的保密措施。安装方便，是用电管理部门、商业广场和物业小区等管理部门，提高用电管理水平，解决收费难问题的理想产品。
　　相比传统的插卡式预付费系统，不仅安全性更高（用户与物理硬件隔离，数据高强度加密），有效杜绝偷电漏电的发生，所有电能表都能够实时纳入监控范围，用户欠费过载等都有报警提示，能够远程拉闸送电等操作，而且对于用电费用差额，能耗分析等数据分析提供了强有力的数据基础。
　　该大型商业广场首次上线该系统6个月内，依靠系统完成电费收缴450万人民币，较之以前大大提升了利润水平，并且大幅度减少了人工成本和管理成本。
1 项目概述及建设目标
　　该大型商业广场总建筑面积70万㎡，由50万㎡商铺以及20万㎡社区住宅组成，是集购物、美食、旅游、文化、酒店、休闲、娱乐、运动、居住、商务十大主题功能于一体的大型商业地产项目。
本项目中纳入系统管控的单相预付费、三相预付费、二次接入等各类仪表总计2435个。
2 远程预付费电能管理系统的设计
　　本项目是针对商业广场、物业小区、农贸市场等的商业用户设计一套智能用电计量管理系统，针对商户用电的性质，实现商户用电的智能化管理，为保证商户用电的独立性和安全性，采用一户一表的方案。
针对本项目为商业用户配置安科瑞终端预付费电能计量表计 DTSY1352-C、DDSY1352-C 来独立计量每个商业用户的用电量。通讯管理机通过 RS-485 总线采集所有终端电能计量仪表的数据。本项目中选用的安科瑞终端电能计量表计技术指标和功能符合国家GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和电力行业标准DL/T615-2007对电能表的各项技术要求。
通讯管理机将数据通过由光纤组成的专用网络将数据传输至中心管理计算机。系统管理软件对数据进行存储、处理，系统管理软件由此进行远程集中抄表、售电、拉闸等操作，形成物管方需要的图形、文字等形式的文件，以此实现整个城市广场商户用电的智能化管理。 

　　2.1 系统结构    依据整个商业广场的配电情况分布情况，本系统组网方案采用分层分布式结构，系统包括：站控管理层、网络通讯层、现场设备层。系统网络结构如图1所示：

图1 系统布线原理图

Fig.1 system wiring diagram

　　站控管理层管理是人机交互的直接窗口，对采集的现场各类数据信息计算、分析与处理，并以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况，是系统的最上层部分。主要由系统软件和必要的硬件设备，如服务器、打印机、UPS电源等组成。
　　通讯层使用的设备为ANE-Lx8通讯管理机。该层是数据上行和下达的桥梁，主要负责对485总线上连接的所有仪表进行集中抄表、数据缓存和数据上传，以及对服务器端传输过来的遥控指令执行指令透传和回送上传。
　　现场设备层主要是连接于网络中用于电参量采集测量的各类型的仪表等，也是构建该配电系统必要的基本组成元素。主要型号包括安科瑞品牌三相预付费电能表DTSY1352-NK、单相预付费电能表DDSY1352-NK。
　　2.2 数据流程设计
　　本系统的关键数据流程走向主要分为两种:
　　1) 远程集中抄表数据流程。

图2 集中抄表数据流程

Fig.2 centralized meter reading data flow

　　2) 开户、售电、遥控等操作数据流程。

图3 遥控数据流程

Fig.3 remote control data flow

　　2.3系统软件功能设计
　　整个系统软件设计分为三个大块，分别是集中抄表服务系统，远程预付费电能管理系统，以及用户查询机系统。集中抄表服务程序常年运行，不间断定时对所有表进行远程抄表；远程预付费系统包含所有开户、售电、遥控及报表功能；用户查询机系统用于商铺查询个人信息、充值和用电情况。主要特点如下：
快速配置，即装即用：将电表和通讯管理机配置导入系统就可以使用；
远程集中抄表：免去人工抄表，电表状态实时性最高可精确到3分钟以内；
支持单独计价、多费率、阶梯电价：可对每块电表单独设置电价、费率和阶梯电价；
远程售电：财务集中管理，电量实时下发，并比对充值次数防止作弊；
数据安全：网络数据传输采用金融级的3DES加密算法，防止数据作弊窃电；
手机短信提醒：当金额不足或金额欠费，共三级预警，都可及时短信通知商户；
远程控制：可对任意一块电表执行远程拉闸或保电等一系列远程控制操作，方便管理；
能耗分析及查询：用户和管理员都可查询预付费表或管控表每天的用能状况。
组成系统的硬件结构如图4所示：

图4 系统硬件结构

Fig.4 system hardware structure

　　2.3.1集中抄表服务系统
　　集中抄表服务程序包含三大模块，除了常年运行的定时对所有仪表进行集中远程抄表以外，还集成了报警短信发送服务，能将电费金额预警和欠费预警自动生成手机短信自发送给对应的商铺用户，该功能需要与硬件短信猫配合使用，使用短信猫厂商提供的开发接口SDK进行开发。
　　系统默认半小时对所有表进行一次远程集中抄表，时间间隔支持个性化配置。
　　通讯管理机集抄上传的数据帧格式如下：
<XML>
    <010101 online=”True”>
        //单表抄表数据
    </010101>
    ……
    <090999 online=”True”>
        //单表抄表数据
    </090999>
</XML>

　　2.3.2用户查询机系统
　　商铺用户可通过物管公司门口的触摸屏，使用开户时获取的用户号和初始密码，登陆触摸屏查看个人信息、仪表状态、剩余金额、充值记录以及日用电记录等信息。

图5 查询机系统界面1

Fig.5 query system interface1

图6 查询机系统界面2

Fig.6 query system interface2

　　2.3.3远程预付费电能管理系统
　　本系统分为五大模块，分别是操作员登陆模块、系统配置模块、用户（商铺）管理模块、售电管理模块、报表中心模块，系统大致运行和操作流程如图7所示：

图7 系统应用流程

Fig.7 system application process

1.登陆管理：管理操作员账户及权限分配，查看系统日志等功能；
2.系统设置：对建筑、通讯管理机、仪表及默认参数进行配置；
3.用户管理：对商铺用户执行开户、销户、远程分合闸、抄表导出及记录查询等操作；
4.售电管理：对已开户的表进行远程售电、退电、冲正及记录查询等操作；
5.报表中心：提供售电财务报表、用能报表、报警报表等查询。
　　系统针对商铺开户不仅支持一户一表，也支持一户挂多表的需要；同时支持和解决了项目改造后新老表切换时，老表金额转入的问题；支持峰谷电价，支持一表一电价；可对单表设置功率过载的阈值，也支持设置单表金额报警的两级阈值。
　　用户开户界面如图8所示：

图8 用户开户界面

Fig.8 user account interface

　　批量远程操作场景中，系统提供了多项功能，针对开户、报警1、报警2、欠费、未开户、失联状态都有不同的颜色显示；并且支持远程对仪表进行遥控，遥控的命令类型如下：
1.电价下发；
2.设置下发（下发报警金额阈值和过载功率阈值）；
3.保电（强制仪表合闸）；
4.恢复预付费（欠费自动跳闸的模式）；
5.拉闸（强制断电）；
6.抄表导出（导出当前所有表状态为EXCEL）
批量远程操作场景界面如图9所示：

图9 批量操作界面

Fig.9 batch interface

　　系统还将二次接入的电能计量仪表接入系统，进行远程集中抄表后，提供了辅助的能耗查询报表，为能耗分析、用能比对和安全用电提供强有力的依据。该功能用于替代部分能耗分析和管理系统的功能，如果需要专业的能耗分析和管理，需要另外配置安科瑞能耗系统Acrel5000。
根据时间段、回路编号等条件，查询时间段内抄表电能值及能耗差值，界面如图10所示：

图10 能耗查询界面
Fig.10 energy consumption query interface

　　系统还提供了多个报表以供查询，分别是日/月/年财务销售统计报表、失联表/通讯管理机查询报表、能耗查询报表、实时报警/历史报警查询报表，支持导出。
财务报表(日销售报表)如图11所示：

图11 日销售报表

Fig.11 daily sales report

预付费表日用能报表如图12所示：

图12 日用能报表

Fig.12 daily energy consumption report

3 结束语
　　传统的IC卡预付费售电管理系统实现了先交费后用电的管理模式，但由于抄收电表数据依赖于购电卡，用户用电数据滞后于发生时间，不仅需要人工抄表，也无法有效进行用电管理、监控和实时控制。
利用远程预付费电能管理系统，无需IC卡，可以实现计算机远程集中抄表、实时监控、远程充值和远程控制，再通过预警信息和短信通知，物管部门即可完成整个抄表、收费、控制和核查工作，实现高度信息化和自动化，大大提高用电营销管理效率和水平，节约人力物力的同时，也提高了经济效益，同时还具有防信息泄露防窃电的安全功能。
 　　文章来源：《电测与仪表》2016年15期增刊。
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