摘要：針對當前各種規(guī)模的商業(yè)廣場、物業(yè)小區(qū)或農貿市場等用電環(huán)境，為了解決電費收費難的問題，過去十年，預付費電表及IC卡售電系統(tǒng)成為主流，由于數據與環(huán)境脫離，系統(tǒng)防偽造、防攻擊、防篡改、防跟蹤等數據安全性能始終是一個突出的技術問題，往往給物業(yè)造成嚴重的經濟損失。安科瑞遠程預付費系統(tǒng)的實施，為物業(yè)公司挽回了經濟損失的同時，創(chuàng)造了相當可觀的效益，也節(jié)約了大量的人力成本。
0 前言
遠程預付費電能管理系統(tǒng)，是一項集底層通信技術、網絡通信技術、電能計量技術、加密技術、數據存儲技術、信息化技術與現代化設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設置，商戶售電管理及用電管理工作，操作簡便，實行物業(yè)公司遠程實時操作、遙控和監(jiān)控，具有良好的人機界面，能夠的統(tǒng)計和管理數據，并對數據的安全性做了的保密措施。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，解決收費難問題的理想產品。
相比傳統(tǒng)的插卡式預付費系統(tǒng)，不僅安全性更高（用戶與物理硬件隔離，數據高強度加密），杜絕偷電漏電的發(fā)生，所有電能表都能夠實時納入監(jiān)控范圍，用戶欠費過載等都有報警提示，能夠遠程拉閘送電等操作，而且對于用電費用差額，能耗分析等數據分析提供了強有力的數據基礎。
該大型商業(yè)廣場上線該系統(tǒng)6個月內，依靠系統(tǒng)完成電費收繳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 項目概述及建設目標
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、運動、居住、商務主題功能于一體的大型商業(yè)地產項目。
本項目中納入系統(tǒng)管控的單相預付費、三相預付費、二次接入等各類儀表總計2435個。
2 遠程預付費電能管理系統(tǒng)的設計
本項目是針對商業(yè)廣場、物業(yè)小區(qū)、農貿市場等的商業(yè)用戶設計一套智能用電計量管理系統(tǒng)，針對商戶用電的性質，實現商戶用電的智能化管理，為保證商戶用電的獨立性和安全性，采用一戶一表的方案。
針對本項目為商業(yè)用戶配置安科瑞終端預付費電能計量表計 DTSY1352-C、DDSY1352-C 來獨立計量每個商業(yè)用戶的用電量。通訊管理機通過 RS-485 總線采集所有終端電能計量儀表的數據。本項目中選用的安科瑞終端電能計量表計技術指標和功能符合國家GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業(yè)標準DL/T615-2007對電能表的各項技術要求。
通訊管理機將數據通過由光纖組成的網絡將數據傳輸至中心管理計算機。系統(tǒng)管理軟件對數據進行存儲、處理，系統(tǒng)管理軟件由此進行遠程集中抄表、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，以此實現整個城市廣場商戶用電的智能化管理。 2.1 系統(tǒng)結構 依據整個商業(yè)廣場的配電情況分布情況，本系統(tǒng)組網方案采用分層分布式結構，系統(tǒng)包括：站控管理層、網絡通訊層、現場設備層。系統(tǒng)網絡結構如圖1所示：
圖1 系統(tǒng)布線原理圖
站控管理層管理是人機交互的直接窗口，對采集的現場各類數據信息計算、分析與處理，并以圖形、數顯、聲音等方式反映現場的運行狀況，是系統(tǒng)的上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設備，如服務器、打印機、UPS電源等組成。
通訊層使用的設備為ANE-Lx8通訊管理機。該層是數據上行和下達的橋梁，主要負責對485總線上連接的所有儀表進行集中抄表、數據緩存和數據上傳，以及對服務器端傳輸過來的遙控指令執(zhí)行指令透傳和回送上傳。
現場設備層主要是連接于網絡中用于電參量采集測量的各類型的儀表等，也是構建該配電系統(tǒng)必要的基本組成元素。主要型號包括安科瑞品牌三相預付費電能表DTSY1352-NK、單相預付費電能表DDSY1352-NK。
2.2 數據流程設計
本系統(tǒng)的關鍵數據流程走向主要分為兩種:
1) 遠程集中抄表數據流程。
圖2 集中抄表數據流程
2) 開戶、售電、遙控等操作數據流程。
圖3 遙控數據流程
2.3系統(tǒng)軟件功能設計
整個系統(tǒng)軟件設計分為三個大塊，分別是集中抄表服務系統(tǒng)，遠程預付費電能管理系統(tǒng)，以及用戶查詢機系統(tǒng)。集中抄表服務程序常年運行，不間斷定時對所有表進行遠程抄表；遠程預付費系統(tǒng)包含所有開戶、售電、遙控及報表功能；用戶查詢機系統(tǒng)用于商鋪查詢個人信息、充值和用電情況。主要特點如下：
u 快速配置，即裝即用：將電表和通訊管理機配置導入系統(tǒng)就可以使用；
u 遠程集中抄表：免去人工抄表，電表狀態(tài)實時性高可到3分鐘以內；
u 支持單獨計價、多費率、階梯電價：可對每塊電表單獨設置電價、費率和階梯電價；
u 遠程售電：財務集中管理，電量實時下發(fā)，并比對充值次數防止做假;
u 數據安全：網絡數據傳輸采用金融級的3DES加密算法，防止數據做假竊電；
u 手機短信提醒：當金額不足或金額欠費，共三級預警，都可及時短信通知商戶；
u 遠程控制：可對任意一塊電表執(zhí)行遠程拉閘或保電等一系列遠程控制操作，方便管理；
u 能耗分析及查詢：用戶和管理員都可查詢預付費表或管控表每天的用能狀況。
組成系統(tǒng)的硬件結構如圖4所示：
圖4 系統(tǒng)硬件結構
2.3.1集中抄表服務系統(tǒng)
集中抄表服務程序包含三大模塊，除了常年運行的定時對所有儀表進行集中遠程抄表以外，還集成了報警短信發(fā)送服務，能將電費金額預警和欠費預警自動生成手機短信自發(fā)送給對應的商鋪用戶，該功能需要與硬件貓配合使用，使用貓廠商提供的開發(fā)接口SDK進行開發(fā)。
系統(tǒng)默認半小時對所有表進行一次遠程集中抄表，時間間隔支持個性化配置。
通訊管理機集抄上傳的數據幀格式如下：
<XML>
<010101 online=”True”>
//單表抄表數據
</010101>
……
<090999 online=”True”>
//單表抄表數據
</090999>
</XML>
2.3.2用戶查詢機系統(tǒng)
商鋪用戶可通過物管公司門口的觸摸屏，使用開戶時獲取的用戶號和初始密碼，登陸觸摸屏查看個人信息、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 查詢機系統(tǒng)界面1
圖6 查詢機系統(tǒng)界面2
2.3.3遠程預付費電能管理系統(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、報表中心模塊，系統(tǒng)大致運行和操作流程如圖7所示：
圖7 系統(tǒng)應用流程
1.登陸管理：管理操作員賬戶及權限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；
2.系統(tǒng)設置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數進行配置；
3.用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠程分合閘、抄表導出及記錄查詢等操作；
4.售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；
5.報表中心：提供售電財務報表、用能報表、報警報表等查詢。
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；同時支持和解決了項目改造后新老表切換時，老表金額轉入的問題；支持峰谷電價，支持一表一電價；可對單表設置功率過載的閾值，也支持設置單表金額報警的兩級閾值。
用戶開戶界面如圖8所示：
圖8 用戶開戶界面
批量遠程操作場景中，系統(tǒng)提供了多項功能，針對開戶、報警1、報警2、欠費、未開戶、失聯狀態(tài)都有不同的顏色顯示；并且支持遠程對儀表進行遙控，遙控的命令類型如下：
1.電價下發(fā)；
2.設置下發(fā)（下發(fā)報警金額閾值和過載功率閾值）；
3.保電（強制儀表合閘）；
4.恢復預付費（欠費自動跳閘的模式）；
5.拉閘（強制斷電）；
6.抄表導出（導出當前所有表狀態(tài)為EXCEL）
批量遠程操作場景界面如圖9所示：
圖9 批量操作界面
系統(tǒng)還將二次接入的電能計量儀表接入系統(tǒng)，進行遠程集中抄表后，提供了輔助的能耗查詢報表，為能耗分析、用能比對和安全用電提供強有力的依據。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。
根據時間段、回路編號等條件，查詢時間段內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
系統(tǒng)還提供了多個報表以供查詢，分別是日/月/年財務銷售統(tǒng)計報表、失聯表/通訊管理機查詢報表、能耗查詢報表、實時報警/歷史報警查詢報表，支持導出。
財務報表(日銷售報表)如圖11所示：
圖11 日銷售報表
預付費表日用能報表如圖12所示：
圖12 日用能報表
3 結束語
傳統(tǒng)的IC卡預付費售電管理系統(tǒng)實現了先交費后用電的管理模式，但由于抄收電表數據依賴于購電卡，用戶用電數據滯后于發(fā)生時間，不僅需要人工抄表，也無法進行用電管理、監(jiān)控和實時控制。
利用遠程預付費電能管理系統(tǒng)，無需IC卡，可以實現計算機遠程集中抄表、實時監(jiān)控、遠程充值和遠程控制，再通過預警信息和短信通知，物管部門即可完成整個抄表、收費、控制和核查工作，實現高度信息化和自動化，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，也提高了經濟效益，同時還具有防信息泄露防竊電的安全功能。
