張心志

安科瑞電氣股份有限公司 

   摘要:對(duì)工業(yè)園區(qū)的行政管理大多由管委會(huì)負(fù)責(zé)，而日常的維持運(yùn)營(yíng)則由物業(yè)部門負(fù)責(zé)。物業(yè)部門除了對(duì)公共設(shè)施的維修、保安、保潔外，還負(fù)責(zé)對(duì)入駐企業(yè)的水電費(fèi)代收。按照習(xí)慣做法，電力公司提供10KV高壓線路進(jìn)入園區(qū)，在高壓進(jìn)線側(cè)進(jìn)行電量計(jì)量，而園區(qū)會(huì)配置數(shù)量不等的變電站，根據(jù)企業(yè)變動(dòng)情況進(jìn)行供配電，逐月對(duì)每家企業(yè)進(jìn)行電能計(jì)量，并分?jǐn)偣貌糠蛛娏?，根?jù)設(shè)定的單價(jià)，結(jié)算出實(shí)收金額，再通知每家企業(yè)繳費(fèi)。

   關(guān)鍵詞：預(yù)付費(fèi)用電；遠(yuǎn)傳集抄；預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)；預(yù)付費(fèi)電能表

一、現(xiàn)狀與問(wèn)題

1.1 人工抄表，效率低，耗時(shí)長(zhǎng)

   在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，物業(yè)部門一般會(huì)安排維修人員負(fù)責(zé)抄表任務(wù)，目前大多數(shù)園區(qū)都還沿用人工抄表方式，包括很多高新區(qū)科技園。園區(qū)內(nèi)建筑物數(shù)量多，企業(yè)規(guī)模不一，而電費(fèi)計(jì)取是針對(duì)具體的企業(yè)，這就造成了抄表過(guò)程復(fù)雜程度不一。抄表人員需要根據(jù)預(yù)先打印好的企業(yè)名單逐家讀取數(shù)據(jù)，抄表過(guò)程耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)。

1.2 電費(fèi)收繳難

   用電量數(shù)據(jù)抄錄后，還需累加統(tǒng)計(jì)，與供電公司的總表讀數(shù)進(jìn)行對(duì)比，分?jǐn)偣灿秒?，?jì)算每家企業(yè)的應(yīng)繳金額。而企業(yè)收到電費(fèi)繳納通知后，付費(fèi)時(shí)間有先后，拖欠行為時(shí)有發(fā)生，需要反復(fù)催繳。

1.3 預(yù)付費(fèi)電表的充值不便

   市場(chǎng)上很早就已出現(xiàn)預(yù)付費(fèi)電表，該設(shè)備的使用可促使用戶及時(shí)繳納電費(fèi)，保持持續(xù)供電，有效解決拖欠電費(fèi)的問(wèn)題。但早期的預(yù)付費(fèi)電表都采用IC卡充值方式，用戶需要持有特定的卡片，到規(guī)定地點(diǎn)進(jìn)行充值，完成后再對(duì)自己?jiǎn)挝坏碾姳磉M(jìn)行充值金額轉(zhuǎn)移，才能維持電力續(xù)供。充值過(guò)程繁瑣，而且受到充值卡的制約，遇到持卡人不在單位的時(shí)候，無(wú)法對(duì)賬戶進(jìn)行充值。

1.4 本地告警的有效性不足

   預(yù)付費(fèi)電表都具有余額不足告警功能，當(dāng)表內(nèi)剩余電量低于設(shè)置的告警閾值時(shí)，表內(nèi)邏輯控制部分(單片機(jī))會(huì)給出告警觸發(fā)信號(hào)，引起蜂鳴器的鳴叫。但是此告警信號(hào)往往起不到應(yīng)有效果，需要接收告警信息的用戶無(wú)法及時(shí)接收，而告警信號(hào)還會(huì)對(duì)附近的其他用戶造成噪聲影響。

二、解決方案

2.1 思路

   目前我國(guó)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場(chǎng)大，利用已廣泛使用的移動(dòng)應(yīng)用和移動(dòng)支付系統(tǒng)，與預(yù)付費(fèi)電表管理系統(tǒng)結(jié)合，可解決以上問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)用戶隨時(shí)自助充值，減少物業(yè)部門抄表收費(fèi)的工作量，并有效解決電費(fèi)拖欠問(wèn)題。

2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

   該應(yīng)用系統(tǒng)從物理結(jié)構(gòu)上分為三層，分別為底層(終端層)、中間層(網(wǎng)絡(luò)傳輸層)和應(yīng)用服務(wù)層。終端層為預(yù)付費(fèi)電表，采集各個(gè)用戶的剩余電量和余額信息，通過(guò)數(shù)據(jù)總線將電表數(shù)據(jù)集中傳送到區(qū)域數(shù)據(jù)采集器。終端設(shè)備的通信方式如采用RS-485總線結(jié)構(gòu)，有距離限制和網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定性的問(wèn)題，可使用現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)，如Lonworks，Pro?bus等；中間層為網(wǎng)絡(luò)傳輸層，各個(gè)數(shù)據(jù)采集器通過(guò)數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)匯總至管理平臺(tái)，傳送介質(zhì)可選擇光纖或無(wú)線；上層為應(yīng)用層，由管理平臺(tái)與其他業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)接，提供信息查詢、充值付費(fèi)、短信通知等服務(wù)，并對(duì)匯總數(shù)據(jù)進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，形成報(bào)表。

2.3 功能模塊

   從系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)上可分為三部分，分別是計(jì)量子系統(tǒng)、收付費(fèi)子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)安全子系統(tǒng)。計(jì)量子系統(tǒng)完成電表至管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸，收付費(fèi)子系統(tǒng)完成終端用戶的充值應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)安全子系統(tǒng)包含通用的接入訪問(wèn)控制和用戶身份鑒別，以及加密通信、外部攻擊防護(hù)等，在此不做描述。

2.3.1 計(jì)量子系統(tǒng)

電表數(shù)據(jù)上報(bào)

   終端設(shè)備(即電表)將數(shù)據(jù)上報(bào)至管理平臺(tái)，根據(jù)電表設(shè)備的不同，可提供的數(shù)據(jù)種類也不同，多功能的電表可提供實(shí)時(shí)電流、電壓、功率因數(shù)、有功/無(wú)功功率、諧波數(shù)量、三相不平衡等參數(shù)，可供管理平臺(tái)進(jìn)行電能質(zhì)量、用戶用電行為的分析。但是無(wú)論何種預(yù)付費(fèi)電表，對(duì)剩余電量、剩余金額、供電狀態(tài)、通斷電事件和告警信息的數(shù)據(jù)上報(bào)都是需要的。

參數(shù)設(shè)置

   管理平臺(tái)可在操作端對(duì)電表的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如：電費(fèi)單價(jià)、余額不足的告警門限值、斷電門限值，支持對(duì)單個(gè)電表的個(gè)性化設(shè)置和編組統(tǒng)一設(shè)置。另外，對(duì)于多功能電表，還可根據(jù)設(shè)備支持情況，進(jìn)行電能質(zhì)量劣化的告警門限值設(shè)置。

充值數(shù)據(jù)下發(fā)

   對(duì)接收到的用戶充值信息，實(shí)時(shí)下發(fā)到對(duì)應(yīng)的電表，由電表對(duì)余額數(shù)據(jù)進(jìn)行改寫，并根據(jù)余額數(shù)值判斷是否解除告警狀態(tài)。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

   管理平臺(tái)可分時(shí)段對(duì)所有電表的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，主要為用電量、用電金額、通斷電狀態(tài)，還可進(jìn)行用電戶占比、電力消耗同比、環(huán)比等能耗指標(biāo)分析。

2.3.2 收付費(fèi)子系統(tǒng)

用戶注冊(cè)

   下載APP的用戶可填寫注冊(cè)信息，并關(guān)聯(lián)企業(yè)名稱或電表編號(hào)，發(fā)送至管理平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證。平臺(tái)完成驗(yàn)證后，對(duì)注冊(cè)賬號(hào)發(fā)送注冊(cè)成功或不成功的提示消息。

用戶管理

   這里所說(shuō)的用戶，一是系統(tǒng)應(yīng)對(duì)企業(yè)用戶建立檔案，企業(yè)用戶名稱與電表編號(hào)對(duì)應(yīng)，二是對(duì)APP個(gè)人注冊(cè)用戶，需記錄其注冊(cè)與各項(xiàng)操作事件，并將用戶名與企業(yè)用戶名對(duì)應(yīng)綁定。考慮到實(shí)際應(yīng)用情況，需支持多個(gè)APP用戶對(duì)應(yīng)單個(gè)企業(yè)的關(guān)聯(lián)。

消息通知

   對(duì)于電表內(nèi)余額不足、清零斷電、供電恢復(fù)等關(guān)鍵狀態(tài)改變的事件，可以主動(dòng)發(fā)送消息的方式，通知到相關(guān)人員。消息通知的形式可分為兩種，一是APP賬戶通知，用戶需打開(kāi)APP才可收到；二是短信通知，便于用戶及時(shí)接收。

查詢響應(yīng)

   針對(duì)用戶請(qǐng)求的被動(dòng)響應(yīng)，在用戶端APP發(fā)出查詢請(qǐng)求時(shí)，管理平臺(tái)判別用戶身份信息，將對(duì)應(yīng)企業(yè)的相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到APP客戶端，滿足用戶的查詢需求。

充值付費(fèi)

           APP程序中綁定管理單位的移動(dòng)支付系統(tǒng)賬號(hào)，用戶可通過(guò)移動(dòng)支付系統(tǒng)對(duì)其關(guān)聯(lián)的企業(yè)進(jìn)行電費(fèi)充值，充值金額直接計(jì)入管理單位的賬戶。

計(jì)費(fèi)管理

   管理平臺(tái)通過(guò)外部接口與網(wǎng)絡(luò)支付系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)時(shí)接收來(lái)自用戶的付費(fèi)確認(rèn)信息，并將充值金額與電表編號(hào)對(duì)應(yīng)，推送給計(jì)量子系統(tǒng)，完成充值數(shù)據(jù)下發(fā)。并可根據(jù)時(shí)間段設(shè)置，將一段時(shí)期內(nèi)的全部或單個(gè)用戶的充值數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

三、安科瑞預(yù)付費(fèi)管理系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)硬件選型

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.2 系統(tǒng)功能

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、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。

2.電戶開(kāi)表

   系統(tǒng)針對(duì)商鋪開(kāi)戶不僅支持一戶一表，也支持一戶掛多表的需要;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)戶信息后期一鍵開(kāi)戶;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.充電繳費(fèi)

   可以對(duì)已開(kāi)戶的電表進(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，到賬快速穩(wěn)定。

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。

5.報(bào)表

   系統(tǒng)還提供了多個(gè)報(bào)表以供查詢。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)不同維度查詢電表每個(gè)階段的用能情

6.批量操作

   為了方便用戶對(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。

7.自定義收費(fèi)方案

   為了靈活應(yīng)對(duì)用戶多種多樣的收費(fèi)方案，比如物業(yè)費(fèi)，房租，服務(wù)費(fèi)等，系統(tǒng)支持用戶自定義收費(fèi)項(xiàng)目。收費(fèi)方式可設(shè)置直接從賬戶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。

8.負(fù)載控制

   系統(tǒng)具備惡性負(fù)載識(shí)別功能，自動(dòng)識(shí)別學(xué)院規(guī)定禁止使用的各類違章電器（如熱得快、電吹風(fēng)、電熱毯、暖手煲等）功能，并及時(shí)自動(dòng)斷電。

9.基礎(chǔ)電量

   可根據(jù)管理要求，對(duì)各宿舍，不同區(qū)域獨(dú)立設(shè)置基礎(chǔ)電量，提供給學(xué)生一定的免費(fèi)電量。

10.負(fù)控復(fù)位

   超負(fù)荷斷電或使用禁用發(fā)熱電器自動(dòng)斷電后可自動(dòng)恢復(fù)供電，自動(dòng)供電時(shí)間可設(shè)。管理者可設(shè)定自動(dòng)供電的次數(shù)，超過(guò)設(shè)定次數(shù)后系統(tǒng)不能再自動(dòng)供電，需找管理者查明斷電原因后，由供電管理人員恢復(fù)供電。

11.時(shí)間控制

   可根據(jù)學(xué)校實(shí)際要求，進(jìn)行生效日期設(shè)置、節(jié)假日設(shè)置、通斷設(shè)置和備注，并對(duì)已經(jīng)設(shè)置的進(jìn)行篩選查看。

12.白名單管理

   該功能用于維護(hù)電器白名單的信息，系統(tǒng)支持學(xué)習(xí)功能，自帶不低于30類學(xué)校常用電器使用特征的數(shù)據(jù)庫(kù)。不在特征數(shù)據(jù)庫(kù)的電器可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)，從而區(qū)分惡性負(fù)載及白名單負(fù)載。

13.公眾號(hào)在線支付

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

3.3 設(shè)備選型

四、結(jié)束語(yǔ)

   本方案集遠(yuǎn)程集抄、預(yù)付費(fèi)使用和網(wǎng)絡(luò)支付為一體，可解決人工抄表效率低、事后收費(fèi)難和續(xù)費(fèi)充值流程繁瑣的問(wèn)題，可大量節(jié)約物業(yè)部門在電費(fèi)收取方面的人力、時(shí)間成本，并為用戶提供查詢和充值的便利性。也可用于高校、大型單位集體宿舍，以及商業(yè)街區(qū)商戶的預(yù)付費(fèi)用電管理。

參考文獻(xiàn)

[1]周峰，預(yù)付費(fèi)用電在工業(yè)園區(qū)物業(yè)管理中的應(yīng)用。

[2]萬(wàn)燕濤.信息技術(shù)在電費(fèi)管理中的應(yīng)用，電力需求側(cè)管理

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2020.06版

[4]安科瑞用戶測(cè)電能計(jì)量與預(yù)付費(fèi)管理解決方案手冊(cè) 2020.02版

作者簡(jiǎn)介：

張心志，男，就職于安科瑞電氣股份有限公司