远程预付费系统在中关村集成电路设计园项目的设计与应用

摘要：介绍中关村集成电路设计园项目远程预付费系统，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。
关键词：中关村集成电路设计园;DTSY1352-NK；预付费电能表；Acrel-3200型；预付费电能管理系统

0 概述
中关村集成电路设计园占地面积6万平方米，总建筑规模22万平方米，于2015年9月29日开工建设，2018年6月30日竣工交付，被列为北京市重要工程和中关村科学城重大项目，也是北京市落实推动集成电路产业发展的重要手段。园区在产业定位上将形成以芯片设计、基础软件、物联网、云计算、智能硬件为主体的泛集成电路设计园，与北京经济技术开发区的制造基地，河北石家庄封装测试产业基地，形成三地协同发展。

1 系统结构描述
根据客户需求及项目实际情况，本项目设计的远程预付费电能管理系统，由安科瑞品牌三相预付费电能表DTSY1352-NK 374个及97个ADF300多用户计量箱，串口服务器Anet-2E5S 管理中心服务器及预付费系统管理软件等组成。本系统组网使用园区内部局域网进行设备到后台的通信。
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：通讯服务器，其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集，同时远传至站控层，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。

2 远程预付费电能管理主要功能
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：
2.1 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；
2.2 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；
2.3 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；
2.4 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；
2.5 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；
2.6 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；
2.7 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；

3 案例分析
商业广场预付费系统主要解决的问题是用户售电收费难、缴费不及时的问题。针对此类问题安科瑞预付费售电系统可以做到先交钱后用电，欠费报警及强制拉闸等功能，大大节约人工管理成本。本系统还能生成各类售电及电能报表方便财务管理及客户的查询。
现场实现了以下功能：
3.1 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。

3.2 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（商铺）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。
①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；
②系统设置：对建筑、通讯管理机、仪表及默认参数进行配置；
③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；
④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；
⑤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）。

售电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。

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：

4 结束语
安科瑞预付费售电系统为中关村集成电路设计园解决了购电难，财务管理不便的难题，提高了工作效率。预付费系统比传统抄表有抄表通讯快信号传输速率高，数据准确，抄表无需进入商户配电箱。系统的能耗数据报表统计功能可对用户每日每月用电量等数据有监测功能，提供报表，根据数据报表对比分析，可以了解公共用电、商户用电年月日的能耗情况，为科学调控、倡导节能环保、减少能耗成本等作为数据支撑。物业并且可以通过系统可以检测到各用户电表是否损坏，是否离线等信息进行及时的维修。

5 参照标准
ISO/IEC11801 《国际综合布线标准》
GB/50198 《监控系统工程技术规范》
GB50052-2009 《供配电系统设计规范》
GB50054-2011 《低压配电设计规范》
IEC 61587 《电子设备机械结构系列》
DL/T448-2000 《电能计量装置技术管理规程》
DL/T 698.1-2009 《1部分：总则》
DL/T 698.2-2010 《2部分：主站技术规范》
DL/T5137-2001 《电测量及电能计量装置设计技术规程》
GB2887 《计算站场地技术条件》
GB/T18460.3 《IC卡预付费售电系统 3部分： 预付费电度表》