预付费宿舍电能管理系统在某大学中的设计与应用

某师范大学项目预付费宿舍电能管理系统，采用智能预付费仪表进行远程分合控制，达到预付费使用功能。系统采用现场就地组网的方式，组网后通过现场总线通讯并远传至后台，通过Acrel-3200型远程预付费电能管理系统实现配电回路用电的收费和能效管理。本项目为某师范大学项目预付费宿舍电能管理系统。根据预付费售电的要求，需要对某师范大学的宿舍配电回路进行预付费电能管理，以保证先收费后用电。

01 系统结构描述

本监控系统主要实现某师范大学宿舍进行收费管理和安全用电管理；监控范围为楼层ADF300多回路计量箱17台，分2条总线，现场电表通过屏蔽双绞线和设置于采集箱的串口服务器进行通讯，将数据上传至预付费系统后台，实现总线上仪表与监控主机的数据连通，完成能效管理和收费管理的系统功能。

本监控系统采用分层分布式结构，即站控层，通讯层与间隔层；

如图（1）所示：

图（1）网络拓扑图

间隔设备层主要为：预付费多功能电表。这些装置分别对应相应的一次设备安装在电气柜内，这些装置均采用RS485通讯接口，通过现场MODBUS总线组网通讯，实现数据现场采集。

网络通讯层主要为：串口服务器，其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集并传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。

站控管理层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户。

以上网络仪表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通讯协议，RS485采用屏蔽线传输，一般都采用二根连线，接线简单方便；通讯接口是半双工通信即通信的双方都可以接收、发送数据但是在同一时刻只能发送或接收数据，数据传输速率可达10Mbps。

02 预付费宿舍电能管理系统主要功能

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。主要特点如下：

a.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；

b.远程集中抄表：免去人工抄表，电表状态实时性可准确到3分钟以内；

c.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；

d.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；

e.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；

f.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；

g.能耗分析及查询：用户和管理员都可查询预付费表或各类接入的计量仪表每天的用能状况；

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，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。

03 案例分析

某师范大学项目预付费宿舍电能管理系统采用ADF300系列多用户预付费计量箱，该仪表主要测量所有常规电力参数，如：三相电压、电流、有功功率、功率因数、频率、有功电度、剩余电量、剩余金额。

现场实现了以下功能：

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。

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。

2.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（宿舍）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下：

本系统所有的报表及记录查询，都支持excel格式导出的功能。

a)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；

b)系统设置：对建筑、仪表及默认参数进行配置；

c)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；

d)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；

e)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。

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）。

系统还将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。

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。以下是财务报表和预付费表日用能查询报表：

04 结束语

随着社会生产的进步，在高校宿舍用电量不断增长、对供电质量要求不断提高的同时，也存在大量安全隐患的情况，很大的加重了高校宿舍管理的困难。为了使高校宿舍提高电费收缴率，规避恶意欠费造成的经济损失，方便宿舍管理、避免安全隐患，我公司特提供成套的预付费解决方案，系统不但可以预收电费，实现“先交钱、后用电”，又可针对用户有选择性的进行限电。

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