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【摘要】企事業(yè)單位能源供應(yīng)預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)與家用能源供應(yīng)預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)的主要差別是:前者的安全可靠性要求特別高;某些重要部門(mén)的能源供應(yīng)突然中斷，易引發(fā)事故,。針對(duì)企事業(yè)單位能源供應(yīng)的安全可靠性要求,，研發(fā)了IC卡預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)。一個(gè)完整的能源預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)由售卡制卡子系統(tǒng),、能源計(jì)量子系統(tǒng),、預(yù)付費(fèi)控制子系統(tǒng)、預(yù)付費(fèi)監(jiān)控子系統(tǒng)以及各子系統(tǒng)之間的傳輸介質(zhì)組成,。其中預(yù)付費(fèi)控制子系統(tǒng)包含IC卡讀卡器,、預(yù)付費(fèi)控制器、控制閥和輔助設(shè)備,。售卡制卡子系統(tǒng)的軟件應(yīng)包括操作員密碼驗(yàn)證（總貌畫(huà)面）,、權(quán)限管理、單位檔案管理,、IC卡初始化,、IC卡充值、操作痕跡查詢(xún)等,。能源預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)集成了能源計(jì)量,、數(shù)據(jù)采集和能源供應(yīng)控制三大功能，實(shí)現(xiàn)了能源計(jì)量,、數(shù)據(jù)及時(shí)傳送,、欠費(fèi)關(guān)停的功能。該系統(tǒng)已在供能區(qū)域得到了廣泛使用,，用戶(hù)反響良好,。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng)；能源,；無(wú)線通信,；可靠性；預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集,；監(jiān)控

0引言

近年來(lái),，能源預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展對(duì)量大面廣的能源供應(yīng)網(wǎng)意義非凡。該系統(tǒng)不僅節(jié)省了上門(mén)抄表的人工成本,，而且改后付費(fèi)為預(yù)付費(fèi),，杜絕了能源費(fèi)拖欠這一老大難問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了收費(fèi)管理的現(xiàn)代化,。能源預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)的發(fā)展促進(jìn)了能源計(jì)量表計(jì)和控制設(shè)備的發(fā)展,，具有預(yù)付費(fèi)管理和控制功能的預(yù)付費(fèi)水表、電表,、燃?xì)獗響?yīng)運(yùn)而生,。消費(fèi)者從售卡處購(gòu)得1C卡或進(jìn)行充值，然后將費(fèi)用存入表計(jì),，使閥門(mén)自動(dòng)開(kāi)啟后進(jìn)行供水或供氣,。在此過(guò)程中，供方和需方都很便利,。這樣的刷卡消費(fèi)在家用時(shí)不存在大的安全隱患,，但是對(duì)于一個(gè)工業(yè)制造企業(yè)就不那么簡(jiǎn)單了。尤其是在工業(yè)爐窯以及化工生產(chǎn)過(guò)程中,，突然中斷能源供應(yīng)易引發(fā)事故,。本文針對(duì)企事業(yè)單位能源供應(yīng)的安全可靠性要求，研發(fā)了IC卡預(yù)付費(fèi)系統(tǒng),。

1能源預(yù)收費(fèi)系統(tǒng)的組成

能源預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)由5個(gè)基本部分組成:售卡,、制卡子系統(tǒng)，能源計(jì)量子系統(tǒng),，預(yù)付費(fèi)控制子系統(tǒng),，預(yù)付費(fèi)監(jiān)控管理子系統(tǒng)和各系統(tǒng)之間的傳輸介質(zhì)，如圖1所示,。

1.1售卡,、制卡子系統(tǒng)

售卡、制卡子系統(tǒng)一般安裝在財(cái)務(wù)部門(mén)或熱網(wǎng)管理站的財(cái)務(wù)專(zhuān)員處,。其硬件包括非接觸式IC卡讀寫(xiě)器和與之相連的PC機(jī)。軟件界面包括操作員密碼驗(yàn)證(總貌畫(huà)面）,、權(quán)限管理,、單位檔案管理、IC卡初始化,、IC卡充值,、操作痕跡查詢(xún)等界面。

1.2能源計(jì)量子系統(tǒng)

因能源種類(lèi)、介質(zhì)類(lèi)型和設(shè)計(jì)的不同,，能源計(jì)量子系統(tǒng)的組成也不同,。對(duì)于以蒸汽為介質(zhì)的供熱系統(tǒng)，計(jì)量的對(duì)象為蒸汽的質(zhì)量流量或熱量流量,，系統(tǒng)通常由流量變送器（或傳感器）,、壓力變送器、溫度傳感器,、流量演算器等組成.為了提高系統(tǒng)的可靠性,，有的設(shè)計(jì)中還提供不間斷電源。為了將測(cè)量結(jié)果及時(shí)遠(yuǎn)傳到中控室的監(jiān)控站,，流量演算器一般帶有數(shù)字通信口,，常用的傳輸介質(zhì)為有線、無(wú)線以及移動(dòng)通信（GPRS或CDMA),。隨著移動(dòng)通信資費(fèi)的降低,，現(xiàn)在人們更喜歡采用移動(dòng)通信的方法。以GPRS為通信介質(zhì)的蒸汽預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示,。

按照標(biāo)準(zhǔn),，蒸汽計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度應(yīng)達(dá)到±2.5%，而實(shí)際準(zhǔn)確度能達(dá)到±1.5%.流量示值在常用流量附近或接近滿(mǎn)度流量處,，準(zhǔn)確度能達(dá)到±0.5%±1.0%,。

1.3預(yù)付費(fèi)控制子系統(tǒng)

預(yù)付費(fèi)控制子系統(tǒng)由預(yù)付費(fèi)控制器和控制閥組成。其中,，控制閥安裝在管道上,，而控制器都帶有讀卡器，一般都安裝在現(xiàn)場(chǎng)便于操作的地點(diǎn),。

預(yù)付費(fèi)控制器應(yīng)具有下列基本功能,。

①讀卡。預(yù)付費(fèi)控制箱自帶非接觸式讀卡器,，將客戶(hù)預(yù)先購(gòu)得的1C卡上的金額讀入與卡號(hào)一致的控制箱單片機(jī),，并在彩色液晶顯示器上顯示，剩余金額也相應(yīng)調(diào)整,。

②1C卡充值記錄畫(huà)面,。每一次在控制箱讀卡器上刷卡充值時(shí)，如果充值成功便形成一條充值記錄,。記錄內(nèi)容包括:充值日期,、時(shí)間、充入金額,。通過(guò)操作控制器面板,，可查詢(xún)?nèi)砍渲涤涗洝?/p>

③預(yù)付費(fèi)主顯示畫(huà)面。主顯示畫(huà)面的用途是告知熱用戶(hù)，充入控制箱的余額以及當(dāng)前的蒸汽單價(jià),。該畫(huà)面還顯示累積流量和控制閥的當(dāng)前開(kāi)度,。

④自動(dòng)關(guān)閥。當(dāng)余額為0時(shí),，控制器(或計(jì)算機(jī)）自動(dòng)關(guān)閥,。

⑤故障診斷代碼。

1.4數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控子系統(tǒng)

該系統(tǒng)是整個(gè)能源供應(yīng)網(wǎng)的監(jiān)視和指揮中心,。它先對(duì)分布在各處的現(xiàn)場(chǎng)能源計(jì)量表計(jì)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行采集,、保存、處理,，并制作成各種畫(huà)面,，以便操作管理人員使用;其次對(duì)各客戶(hù)終端的能耗情況及余額進(jìn)行監(jiān)視，并在余額不多時(shí),，分別提前三天,、兩天和一天自動(dòng)發(fā)出提示短信：在所剩金額為0時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)關(guān)閉現(xiàn)場(chǎng)控制閥或由現(xiàn)場(chǎng)預(yù)付費(fèi)控制器自動(dòng)關(guān)閉能源控制閥,。監(jiān)控站計(jì)算機(jī)的畫(huà)面可以很豐富,，一般有檢測(cè)控制點(diǎn)地理分布畫(huà)面、動(dòng)態(tài)流程圖畫(huà)面,、計(jì)量數(shù)據(jù)密集顯畫(huà)面,、計(jì)量數(shù)據(jù)歷史曲線畫(huà)面、管損趨勢(shì)圖畫(huà)面,、同比分析畫(huà)面,、事件報(bào)告畫(huà)面、統(tǒng)計(jì)報(bào)表畫(huà)面和收費(fèi)通知單制作畫(huà)面,，在有關(guān)文獻(xiàn)中已對(duì)其有詳細(xì)描述,。在具有預(yù)付費(fèi)管理功能的監(jiān)控操作站，還要有費(fèi)用管理畫(huà)面和控制閥操作畫(huà)面,。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題研究

2.1可靠性問(wèn)題

安全性和可靠性設(shè)計(jì)是預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)的關(guān)鍵,。

①系統(tǒng)不因主電源掉電和控制線路斷線而意外關(guān)閥。主電源上電和掉電時(shí),，電動(dòng)控制閥的閥門(mén)能保持原有閥位,，不會(huì)自行關(guān)閥;控制線斷線后也不會(huì)自行關(guān)閥。

②上位機(jī)開(kāi)機(jī)/關(guān)機(jī),、系統(tǒng)調(diào)試,，均不應(yīng)引起控制閥關(guān)閉。在系統(tǒng)正式投入控制之前,，關(guān)閉控制閥電源，則調(diào)試過(guò)程中的各種操作都不會(huì)導(dǎo)致控制閥的意外關(guān)閉。上位機(jī)對(duì)控制閥進(jìn)行操作的條件是:應(yīng)用程序投入正常運(yùn)行;能與下位機(jī)進(jìn)行正常通信,、由值機(jī)人員按下相應(yīng)的關(guān)閥鍵,。在上位機(jī)的開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī),、掉電,、出錯(cuò)時(shí)，不可能同時(shí)滿(mǎn)足這3個(gè)條件,，因此,，系統(tǒng)是安全的。

③防止控制閥卡死問(wèn)題,。預(yù)付費(fèi)控制系統(tǒng)中的大部分控制閥少發(fā)生動(dòng)作,，有的計(jì)量點(diǎn)可能一年也不發(fā)生動(dòng)作。因此,，閥芯總是停留在一個(gè)位置上,，容易因流體中的水垢等異物而卡死，導(dǎo)致需要關(guān)閥的時(shí)候無(wú)法關(guān)斷,。解決這一問(wèn)題的方法是經(jīng)常讓閥芯動(dòng)一動(dòng),，例如在上位機(jī)中設(shè)計(jì)一個(gè)程序，定期由上位機(jī)送出一個(gè)將閥門(mén)關(guān)小的信號(hào),，并自動(dòng)記錄閥門(mén)動(dòng)作的實(shí)

際響應(yīng)數(shù)據(jù),，并由計(jì)算機(jī)判斷控制閥動(dòng)作是否正常。在試驗(yàn)中,，閥門(mén)關(guān)小的程度應(yīng)以不影響用戶(hù)的使用為限,。實(shí)現(xiàn)這一措施的基礎(chǔ)是閥門(mén)選用比例式電動(dòng)控制閥，并帶比例式閥位反饋,。

④防止冷管開(kāi)閥引起水擊的問(wèn)題,。冷管通汽應(yīng)遵循一定的程序，操作太急容易引起水擊,，損壞設(shè)備,。在預(yù)付費(fèi)控制系統(tǒng)中，業(yè)主單位可在控制閥旁邊設(shè)一臺(tái)通徑足夠小的旁通閥,；冷管啟動(dòng)時(shí),，先開(kāi)旁通閥暖管；暖管過(guò)程結(jié)束后,，再開(kāi)啟預(yù)付費(fèi)控制閥,。預(yù)付費(fèi)閥關(guān)閉后，仍有旁通閥為下游提供微量的蒸汽,，防止因管內(nèi)積水而導(dǎo)致預(yù)付費(fèi)閥重新打開(kāi)時(shí)的水擊,。

⑤儀表的故障診斷和診斷信息的管理,。預(yù)付費(fèi)控制器和計(jì)量表計(jì)的正常運(yùn)行是預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)正常運(yùn)行的先決條件。因此,，預(yù)付費(fèi)控制器和流量演算器均應(yīng)具備必要的故障診斷功能,，并將診斷結(jié)果上傳至上位機(jī)，以顯示,、報(bào)警和編制報(bào)警記錄,。同時(shí)，儀表的液晶屏上也顯示診斷結(jié)果（代碼）,，從而提高了系統(tǒng)的可靠性,。

2.2防弊問(wèn)題

用于貿(mào)易交接計(jì)量的表計(jì)偶爾會(huì)發(fā)生作事件，作的手法也很多,。在現(xiàn)有的儀表中,，已經(jīng)實(shí)施的防作策略有以下幾種。

①防止拉電作的策略,。在計(jì)量箱內(nèi)的流量演算器帶有斷電記錄功能,，能將計(jì)劃停電和有意拉電一次不漏地記錄下來(lái)。主電源掉電后,，不間斷電源中的充放電控制器能送出一路干接點(diǎn)信號(hào)至流量演算器的開(kāi)關(guān)量輸入口,，然后經(jīng)數(shù)字通信口送至上位機(jī)，在監(jiān)視器上發(fā)出報(bào)警信號(hào),，并作好事件記錄,，以備查考。

②開(kāi)箱門(mén)報(bào)警,。在現(xiàn)場(chǎng)儀表箱內(nèi)配有行程開(kāi)關(guān),，一旦箱門(mén)被打開(kāi)，就有一路接點(diǎn)信號(hào)經(jīng)演算器送至上位機(jī),，進(jìn)行報(bào)警,。

③防止通過(guò)上位機(jī)向下位機(jī)下載數(shù)據(jù)作。在預(yù)付費(fèi)控制系統(tǒng)中,，上位機(jī)要對(duì)安裝在現(xiàn)場(chǎng)的控制閥進(jìn)行操作,，就需從下位機(jī)（控制器）下載數(shù)據(jù)。如果流量演算器與控制器合而為一,，就會(huì)引發(fā)用戶(hù)的憂(yōu)慮:上位機(jī)既然可以下載控閥數(shù)據(jù),，為什么就不能下載與計(jì)量有關(guān)的數(shù)據(jù)呢？為了消除用戶(hù)的這一擔(dān)心,，將控制器和流量演算器分為兩臺(tái)表,。其中，用于計(jì)量的流量演算器申請(qǐng)政府授權(quán)機(jī)構(gòu)的檢定,，檢定合格后加封印,。

④防止通過(guò)修改與計(jì)量結(jié)果有關(guān)的數(shù)據(jù)作,。在智能化的流量演算器中，有很多數(shù)據(jù)在輸入密碼之后都可以修改,。儀表出廠后,，為了防止掌握密碼的人員違規(guī)修改這些數(shù)據(jù),，在流量演算器中設(shè)有“關(guān)鍵數(shù)據(jù)修改記錄功能",。關(guān)鍵數(shù)據(jù)的每一次修改，都會(huì)形成一條黃色字跡的記錄,，從而杜絕了這一作方法,。

3安科瑞Acrelcloud-3200預(yù)付費(fèi)水電云平臺(tái)

3.1概述

AcrelCloud-3200預(yù)付費(fèi)水電云平臺(tái)是安科瑞公司研制的與DDSY-1352單相電子式預(yù)付費(fèi)電能表及DTSY-1352三相電子式預(yù)付費(fèi)電能表配套的售電管理系統(tǒng)。另外可以選配遠(yuǎn)傳閥控水表組成水電一體預(yù)付費(fèi)系統(tǒng),，達(dá)到先交費(fèi)后用水的目的,，剩余水量用完自動(dòng)關(guān)閥。主要完成電能表/水表參數(shù)設(shè)置,，商戶(hù)售電/售水管理及能耗管理工作,，操作簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)物業(yè)公司遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)操作實(shí)時(shí)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)。安裝方便,，是用電管理部門(mén),、商業(yè)廣場(chǎng)和物業(yè)小區(qū)，提高用電用水管理水平,，解決收費(fèi)難問(wèn)題的理想產(chǎn)品,。

3.2應(yīng)用場(chǎng)所

本平臺(tái)適用于公寓出租戶(hù)、商業(yè)廣場(chǎng),、公寓酒店,、物業(yè)小區(qū)、寫(xiě)字樓,、物流倉(cāng)儲(chǔ),、高校、連鎖超市,、智慧園區(qū),、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)等場(chǎng)所。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.4系統(tǒng)功能

3.4.1房間監(jiān)控

清晰簡(jiǎn)潔的展示所有房間狀態(tài)信息,，所屬樓棟樓層,，在線失連情況，費(fèi)用狀態(tài)等,，進(jìn)入房間詳情可對(duì)房間當(dāng)前實(shí)時(shí)信息進(jìn)行查看,，并可了解當(dāng)天用電量和使用金額情況,，可對(duì)房間內(nèi)的電表進(jìn)行各種遠(yuǎn)程控制操作，比如開(kāi)戶(hù),、電價(jià)設(shè)置,，售電、退電,、報(bào)警金額設(shè)置,、分合閘操作等等。

3.4.2電戶(hù)開(kāi)表

系統(tǒng)針對(duì)商鋪開(kāi)戶(hù)不僅支持一戶(hù)一表,，也支持一戶(hù)掛多表的需要;支持自定義電價(jià)方案,，單一電價(jià)、尖峰平谷電價(jià),、階梯電價(jià)等:支持預(yù)先設(shè)置開(kāi)戶(hù)信息后期一鍵開(kāi)戶(hù);支持設(shè)置電表合額告警默認(rèn)三級(jí)告警,，告警金額和次也可以自定義，推送方式支持手機(jī)短信,，APP推送,，郵件、語(yǔ)音外呼,、公眾號(hào)推送等,。

3.4.3充電繳費(fèi)

可以對(duì)已開(kāi)戶(hù)的電表進(jìn)行遠(yuǎn)程充值，電費(fèi)實(shí)時(shí)下發(fā)到電表,。電表會(huì)根據(jù)電度走字實(shí)時(shí)扣除電費(fèi)同時(shí)系統(tǒng)也支持早臺(tái)計(jì)費(fèi),，金額下發(fā)到系統(tǒng)賬戶(hù)，到賬快速穩(wěn)定,。

3.4.4財(cái)務(wù)管理

訂單總覽,，包含系統(tǒng)里所有水電充值退費(fèi)記錄，以及物業(yè)費(fèi)扣費(fèi)流水記錄,。收入概況,，可以從日，月,，年,，時(shí)間跨度等不同維度統(tǒng)計(jì)水電費(fèi)收入情況，收入組成,。

3.4.5報(bào)表

系統(tǒng)還提供了多個(gè)報(bào)表以供查詢(xún),。用電綜合報(bào)表，幫助財(cái)務(wù)統(tǒng)計(jì)每個(gè)月商鋪總用電量,，尖峰平谷用電量以及電費(fèi),，能耗同比分析，可以比較每個(gè)月份與去年同期相比的用能差距,。能耗日月年報(bào)表,，按日,，月，年三個(gè)不同維度查詢(xún)電表每個(gè)階段的用能情

3.4.6批量操作

為了方便用戶(hù)對(duì)大量?jī)x表進(jìn)行管理和設(shè)置,，可以在系統(tǒng)中新建批量操作任務(wù),，比如設(shè)置電價(jià)、電表控制,、儀表設(shè)置,、充值等，批量任務(wù)可以立即執(zhí)行,，也可以定時(shí)執(zhí)行,。

3.4.7自定義收費(fèi)方案

為了靈活應(yīng)對(duì)用戶(hù)多種多樣的收費(fèi)方案，比如物業(yè)費(fèi),，房租，服務(wù)費(fèi)等,，系統(tǒng)支持用戶(hù)自定義收費(fèi)項(xiàng)目,。收費(fèi)方式可設(shè)置直接從賬戶(hù)扣除或者生成催繳賬單，可設(shè)置周期性收費(fèi)或者一次性收費(fèi),，可以按固定金額收費(fèi)或者按房間面積換算等等,。

3.4.8公共區(qū)域用電分?jǐn)?/p>

某塊表為主表，然后分配關(guān)聯(lián)子表,，系統(tǒng)每個(gè)月自動(dòng)將主表的用電按比例換算成電費(fèi)從子表中扣除,，這樣可以剩余人工統(tǒng)計(jì)的麻煩。公攤方式多樣,，可以根據(jù)比例公攤,，按房間面積公攤，按用量公排,，收費(fèi)方式有直接扣費(fèi)或者生成維費(fèi)賬單,。

3.4.9公眾號(hào)在線支付

用戶(hù)可以在微信小程序或者微信公眾號(hào)自助查詢(xún)電表使用情況以及繳費(fèi)。

3.5系統(tǒng)硬件配置

4結(jié)束語(yǔ)

能源預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)集成了能源計(jì)量,、數(shù)據(jù)采集和能源供應(yīng)控制三大功能,，實(shí)現(xiàn)了能源計(jì)量、數(shù)據(jù)及時(shí)傳送,、欠費(fèi)關(guān)停的功能,。1C卡的使用能有效防止偷氣，保障了計(jì)量的公平公正,，并大大減少了人工抄表的費(fèi)用,。所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用了一些智能化的方法，能夠確保用戶(hù)不發(fā)生意外停汽,，保障安全用氣,。該系統(tǒng)在供能區(qū)域得到了廣泛使用,，用戶(hù)反響良好。

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