摘要：針對(duì)市場(chǎng)上普遍使用IC卡作為電力銷售介質(zhì)的預(yù)付費(fèi)電力銷售系統(tǒng)存在的問題，介紹了一種新型的無線預(yù)付費(fèi)電力銷售系統(tǒng)及其組成，并為整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了完整的解決方案。整個(gè)系統(tǒng)包括用戶終端和電力管理系統(tǒng)終端。通過雙工通信，用戶的電力信息、管理系統(tǒng)終端相關(guān)的電價(jià)改革信息和時(shí)間段計(jì)費(fèi)信息可以及時(shí)相互通信。用戶可以通過用戶終端輕松充值和查詢。

關(guān)鍵字：無線預(yù)付費(fèi)電表，預(yù)付費(fèi)銷售管理系統(tǒng)，IC卡電表，雙工通信

一引言

目前，民用照明用電和工業(yè)用電大多采用傳統(tǒng)的感應(yīng)式電量表進(jìn)行計(jì)量。用電管理方法是手動(dòng)抄表，記錄每月用電量，“先用電，后付費(fèi)"。隨著用電量的增加，這種電能計(jì)量管理方法顯示出許多缺點(diǎn)，主要體現(xiàn)在：手動(dòng)抄表難、勞動(dòng)強(qiáng)度高、人力、物力、財(cái)力浪費(fèi)；電費(fèi)很難收取。用戶的“先用電"意味著電力行業(yè)管理部門必須提前支付巨額電費(fèi)。按時(shí)收取用電費(fèi)受多種因素影響，給管理部門帶來經(jīng)濟(jì)損失；傳統(tǒng)的電表很難防止盜竊，因?yàn)樗鼈冏约旱脑砗徒Y(jié)構(gòu)。

隨著國家電力體制改革的進(jìn)行和公眾對(duì)電力消費(fèi)的需求不斷增加，落后的電力銷售管理模式亟待改變。隨著嵌入式系統(tǒng)和VLSI的快速發(fā)展，為了改變傳統(tǒng)的電力銷售模式，人們提出了各種智能電力管理系統(tǒng)。

本文首先介紹了市場(chǎng)上智能電力管理系統(tǒng)存在的問題，并提出了新型無線預(yù)付費(fèi)電表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和方法。該系統(tǒng)利用無線藍(lán)牙技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力管理的自動(dòng)化和信息化。

二當(dāng)前市場(chǎng)上智能電力管理系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

智能電力管理系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)為控制核心，改變傳統(tǒng)的“先用電后付費(fèi)"的電力模式，實(shí)行“先買電后用電"的管理辦法。供電管理部門可以免除手動(dòng)抄表，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，解決收費(fèi)難的問題，節(jié)省大量資金，有效防止電力盜竊現(xiàn)象，如反轉(zhuǎn)和分流，從而具有一定的防盜功能。通過電子鑰匙作為傳輸媒介，我們可以及時(shí)、全面地掌握電力信息，實(shí)現(xiàn)控制、統(tǒng)計(jì)和報(bào)告的全面自動(dòng)化管理。

目前，我國主要采用IC卡作為電力銷售介質(zhì)的預(yù)付費(fèi)電力銷售系統(tǒng)。這種電表可以避免工人和家庭復(fù)制手表和多個(gè)家庭共享手表帶來的各種問題。然而，IC卡電表存在以下問題：抗干擾能力差，尤其是開放的讀寫窗口，容易受到外部攻擊；IC卡電表受到攻擊，控制系統(tǒng)失效后，難以獲取證據(jù)和識(shí)別，容易發(fā)生電力糾紛；價(jià)格高、使用壽命短、綜合效益差、使用風(fēng)大；很難滿足電價(jià)變化的要求。

由于IC卡儀表系統(tǒng)的用戶數(shù)據(jù)采集終端容易受到攻擊，因此數(shù)據(jù)終端容易出現(xiàn)工作故障，如閥門打開而不收費(fèi)，給電力公司造成巨大損失。因此，原國家電力公司決定IC卡電能表不應(yīng)用于“一戶一表"改造項(xiàng)目

由于目前預(yù)付費(fèi)電表存在的問題，本文提出了一種無線預(yù)付費(fèi)電表，采用封閉的數(shù)據(jù)采集終端和全雙工通信方式，克服了目前智能預(yù)付費(fèi)電表的不足。

三無線預(yù)付費(fèi)電表系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

無線預(yù)付費(fèi)電表系統(tǒng)分為軟件和硬件兩部分。軟件主要是預(yù)付費(fèi)電力銷售管理系統(tǒng)軟件，硬件包括PC、電話線路或互聯(lián)網(wǎng)、管理端數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器、終端數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器、無線預(yù)付費(fèi)電表。PC、電力部門設(shè)置了管理端數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器，無線數(shù)據(jù)終端調(diào)制解調(diào)器，無線預(yù)付費(fèi)電表屬于用戶。

無線預(yù)付費(fèi)電表可以通過無線方式發(fā)送電表的度數(shù)、電流、電壓等數(shù)據(jù)。將終端數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器放置在用戶家中，可以有效接收發(fā)送的數(shù)據(jù)。同時(shí)，終端數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器可以通過電話線或電網(wǎng)與預(yù)付費(fèi)電力銷售管理系統(tǒng)進(jìn)行有效通信。

當(dāng)用戶撥號(hào)并通過電話線或電網(wǎng)連接到互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，用戶可以根據(jù)管理系統(tǒng)的需要設(shè)置用戶名和密碼，然后將管理權(quán)限移交給終端數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器。終端數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器通過電話線或電網(wǎng)完成與管理端數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器的通信，并根據(jù)預(yù)付費(fèi)電力銷售管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)充值、查詢等功能。系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1無線預(yù)付費(fèi)電表系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖

1無線預(yù)付費(fèi)電表設(shè)計(jì)

圖2顯示了無線預(yù)付費(fèi)電表的設(shè)計(jì)框圖。

機(jī)芯采用通用電表機(jī)芯，通過傳感器將電壓、電度、電流等參數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過A／D轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，LED（發(fā)光二極管）顯示用戶的累計(jì)功耗和剩余功耗。EEPROM主要存儲(chǔ)用戶的電表信息，包括用戶充值記錄、用戶余額、累計(jì)功耗、剩余功耗、用戶名和密碼等。當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，單片機(jī)驗(yàn)證用戶名、密碼和用戶余額，在滿足供電條件的情況下打開供電閥開關(guān)，在不滿足供電條件的情況下關(guān)閉供電閥開關(guān)。同時(shí)，無線預(yù)付費(fèi)電表中的數(shù)據(jù)信息可以在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)通過無線收發(fā)模塊發(fā)送到用戶終端數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器。或者使用用戶終端數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)制。

2預(yù)付費(fèi)電力銷售管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

預(yù)付費(fèi)電力銷售管理系統(tǒng)主要由PC組成、由管理端數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器組成。在系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫的支持下，計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)處理、存儲(chǔ)和顯示相關(guān)信息。這些信息包括：用戶信息（用戶名和密碼）、用戶購電信息、系統(tǒng)總銷售信息、配置信息等。

用戶通過電話線或電網(wǎng)與預(yù)付費(fèi)電力銷售管理系統(tǒng)建立通信，用戶通過預(yù)付費(fèi)電力銷售管理系統(tǒng)的安全驗(yàn)證輸入用戶名和密碼，建立用戶終端調(diào)制解調(diào)器與預(yù)付費(fèi)電力銷售管理系統(tǒng)的通信，將用戶的電力信息傳輸?shù)筋A(yù)付費(fèi)電力銷售管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，建立用戶的電力信息數(shù)據(jù)庫。

當(dāng)用戶需要對(duì)電表進(jìn)行充值時(shí)，他們可以通過購買電力部門發(fā)行的充值卡或銀行卡，通過系統(tǒng)安全驗(yàn)證后，通過電話線或電網(wǎng)將需要充值的金額信息傳輸?shù)筋A(yù)付費(fèi)電力銷售管理系統(tǒng)的用戶數(shù)據(jù)庫。預(yù)付費(fèi)電力銷售管理系統(tǒng)通過用戶終端調(diào)制解調(diào)器，通過無線渠道將用戶充值信息發(fā)送到用戶無線預(yù)付費(fèi)電表的EEPROM中，完成用戶電表的充值過程。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)類似于當(dāng)前201電話卡和手ji充zhi卡業(yè)務(wù)。

三系統(tǒng)特色和節(jié)能增效

a)通過預(yù)付費(fèi)電力銷售管理系統(tǒng)和用戶端調(diào)制解調(diào)器，在用戶電表EEPOM中存儲(chǔ)*新電價(jià)或分時(shí)電價(jià)，可以隨時(shí)更新電價(jià)信息。電價(jià)調(diào)整時(shí)，無線預(yù)付費(fèi)電表根據(jù)*新電價(jià)信息結(jié)算電費(fèi)，避免用戶與供電部門之間因電價(jià)變化而產(chǎn)生的矛盾。

b)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)抄表、收費(fèi)，不但節(jié)省了大量費(fèi)用

人力物力資源，復(fù)制的數(shù)據(jù)更多、更準(zhǔn)確、更容易使用。例如，根據(jù)無線預(yù)付費(fèi)電表反饋的數(shù)據(jù)信息，供電部門可以及時(shí)了解用戶的用電量和購電量。同時(shí)，供電部門可以根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫確定某一區(qū)域用戶的用電量，并適當(dāng)調(diào)整電網(wǎng)。

C)在中國，電能總是先用電，然后付款，這很容易造成拖欠電費(fèi)、抵制電費(fèi)等缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約了電力行業(yè)的發(fā)展。要從根本上解決上述問題，改用先付款后用電的原則，使電能成為真正的商品，為電力行業(yè)的發(fā)展提供可靠的資金保障。

d)分時(shí)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的推廣是利用經(jīng)濟(jì)杠桿來調(diào)節(jié)負(fù)荷，從而有效提高電力設(shè)備的利用率，無線預(yù)付費(fèi)電表可以有效實(shí)現(xiàn)分時(shí)計(jì)電。

e)它可以減少竊電造成的損失。由于無線預(yù)付費(fèi)電表采用整體設(shè)計(jì)，沒有外部IC卡接口，無線收發(fā)模塊采用加密設(shè)置，安全性能可靠，可以有效防止通過解密技術(shù)手段竊電。

四安科瑞Acrelcloud-3200預(yù)付費(fèi)水電云平臺(tái)

1概述

AcrelCloud-3200預(yù)付費(fèi)水電云平臺(tái)是安科瑞開發(fā)的與DDSY-1352單相電子預(yù)付費(fèi)電能表和DTSY-1352三相電子預(yù)付費(fèi)電能表相匹配的電力銷售管理系統(tǒng)。此外，還可以選擇遠(yuǎn)程閥控水表，形成水電一體化預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)，以達(dá)到先付費(fèi)后用水的目的。剩余水用完后，閥門將自動(dòng)關(guān)閉。主要完成電能表/水表參數(shù)設(shè)置、商戶電力銷售/水銷售管理和能耗管理。操作簡單，實(shí)現(xiàn)物業(yè)公司遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)操作的實(shí)時(shí)監(jiān)控。具有良好的人機(jī)界面，能有效統(tǒng)計(jì)和管理數(shù)據(jù)。

2應(yīng)用場(chǎng)所

該平臺(tái)適用于公寓出租人、商業(yè)廣場(chǎng)、公寓酒店、物業(yè)社區(qū)、辦公樓、物流倉儲(chǔ)、大學(xué)、連鎖超市、智能公園、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)等場(chǎng)所。

3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4系統(tǒng)功能

房間監(jiān)控；電賬戶開表；充電和支付；財(cái)務(wù)管理；報(bào)告；批量操作；自定義收費(fèi)方案；公共區(qū)域電力分配；后付款模式；guan方賬戶在線支付

五系統(tǒng)硬件配置

六結(jié)束語

無線預(yù)付費(fèi)電表的推廣使用，符合飛速發(fā)展的電力工業(yè)對(duì)電能的計(jì)量、控制與管理的新要求，對(duì)于電力系統(tǒng)的節(jié)能增效、拉動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展起積極作用。

參考文獻(xiàn)

[1]程杰，陳惠明，陸榮鎰．Ic卡預(yù)付費(fèi)售電管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)．電子工程師，2003，29(5)：1～3

[2]蘇建元．Ic多功能電能表的應(yīng)用．節(jié)能，1999，(J2)：21～23

[3]張松，方小馬，廖科.無線預(yù)付費(fèi)電表系統(tǒng)設(shè)計(jì)

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2019.11版