延安遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)及能耗云系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

摘要：介紹延安新區(qū)北區(qū)-能源小區(qū)項(xiàng)目遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)及能耗云系統(tǒng)，采用智能預(yù)付費(fèi)多用戶計(jì)量箱ADF300進(jìn)行遠(yuǎn)程分合控制，達(dá)到預(yù)付費(fèi)使用功能，同時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的兩間低壓配電室以及各棟樓單元的總進(jìn)線配電箱的多功能電表數(shù)據(jù)進(jìn)行采集匯總統(tǒng)計(jì)分析。系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)就地采集及4G無線組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通訊并遠(yuǎn)傳至云平臺(tái)，通過AcrelCloud-3200預(yù)付費(fèi)云平臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)安裝了ADF300多用戶計(jì)量箱的配電回路用電的收費(fèi)；通過Acrel-5000Cloud能源管理云平臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)A、B區(qū)專變配電室及各棟樓單元用能的統(tǒng)計(jì)分析。

關(guān)鍵詞：預(yù)付費(fèi)電能表；Acrel-3200型；ADF300

0  概述 

       延安能源小區(qū)項(xiàng)目位于陜西省延安市新區(qū)，此項(xiàng)目共包含兩個(gè)地塊，其中A地塊14棟樓，B地塊10棟樓，兩個(gè)地塊隔了一條馬路，A地塊和B地塊之間無法施工布線組網(wǎng)，物業(yè)值班室位于A地塊。

       本項(xiàng)目為延安能源小區(qū)提供解決方案。本項(xiàng)目共有ADF300多用戶預(yù)付費(fèi)計(jì)量箱101臺(tái)，針對(duì)小區(qū)地下倉(cāng)庫(kù)用電的性質(zhì)實(shí)現(xiàn)用電的智能化管理，以保證先收費(fèi)后用電；同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)A區(qū)專變、B區(qū)專變配電室及各棟樓單元配電總箱上合計(jì)254只多功能電表，通過對(duì)各電表的用電進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以達(dá)到整個(gè)小區(qū)用電量及負(fù)荷的實(shí)時(shí)了解及管控幫助管理人員發(fā)現(xiàn)潛在的節(jié)能機(jī)會(huì)，提高能源利用效率，科學(xué)有效地管理能源使用，從而降低能源使用費(fèi)用，為建立節(jié)約型社會(huì)發(fā)揮作用。

1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述

       本監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)延安能源小區(qū)項(xiàng)目遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)及能耗云系統(tǒng)，對(duì)小區(qū)地下室倉(cāng)庫(kù)配電箱的末端用戶配電系統(tǒng)進(jìn)行收費(fèi)管理及整個(gè)小區(qū)能源消耗的管理；監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)101臺(tái)ADF300多用戶預(yù)付費(fèi)計(jì)量箱，254只多功能儀表，各智能設(shè)備通過485總線手拉手連接到就近的數(shù)據(jù)采集箱，每臺(tái)數(shù)據(jù)采集箱內(nèi)配置一臺(tái)4G路由器，通過4G路由器里的流量實(shí)現(xiàn)各處儀表與監(jiān)控云平臺(tái)的數(shù)據(jù)連通，完成收費(fèi)管理及能耗統(tǒng)計(jì)分析的系統(tǒng)功能。

本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即站控層，通訊層與間隔層；如圖所示：

A區(qū)專變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

B區(qū)專變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

A區(qū)1#、2#樓網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

A區(qū)3#、4#樓網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

A區(qū)6#、7#樓網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

A區(qū)5#、8#樓網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

A區(qū)9#、10#樓網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

A區(qū)11#、12#樓網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

A區(qū)13#、14#樓網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

B區(qū)2#、3#樓網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

B區(qū)4#、7#樓網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

B區(qū)5#、6#樓網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

B區(qū)8#、9#樓網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

B區(qū)1#、10#樓網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

        間隔設(shè)備層主要為：預(yù)付費(fèi)多用戶計(jì)量箱ADF300以及配電柜及配電箱上安裝的多功能電表。這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場(chǎng)MODBUS總線組網(wǎng)至就近的數(shù)據(jù)采集箱，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集。

        網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：串口服務(wù)器，4G路由器。主要功能為把分散在現(xiàn)場(chǎng)的采集裝置集中采集并通過4G無線網(wǎng)傳至站控層，完成現(xiàn)場(chǎng)層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

        站控管理層：設(shè)有阿里云服務(wù)器、工控機(jī)、顯示器、打印機(jī)等設(shè)備。遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)及能耗云系統(tǒng)部署在阿里云服務(wù)器上，集中采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況，在工控機(jī)的對(duì)應(yīng)網(wǎng)頁(yè)上以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。

        以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡(jiǎn)單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時(shí)刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps。

        RS485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強(qiáng)，總線上允許連接多達(dá)30個(gè)設(shè)備，傳輸距離為1.2km。

2  B/S架構(gòu)遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)云電能管理系統(tǒng)主要功能

       本系統(tǒng)包括五大模塊，分別是登陸模塊、系統(tǒng)配置模塊、用戶（商鋪）管理模塊、售電管理模塊、報(bào)表中心模塊。

        集中抄表服務(wù)程序常年運(yùn)行在阿里云服務(wù)器上，不間斷定時(shí)對(duì)所有表進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表；遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)包含所有開戶、售電、遙控及報(bào)表功能。主要特點(diǎn)如下：

a. 快速配置，即裝即用：將電表和通訊管理機(jī)配置導(dǎo)入系統(tǒng)就可以使用；

b. 遠(yuǎn)程集中抄表：免去人工抄表，電表狀態(tài)實(shí)時(shí)性可準(zhǔn)確到3分鐘以內(nèi)；

c. 支持單獨(dú)計(jì)價(jià)、多費(fèi)率、階梯電價(jià)：可對(duì)每塊電表單獨(dú)設(shè)置電價(jià)、費(fèi)率和階梯電價(jià)；

d. 遠(yuǎn)程售電：財(cái)務(wù)集中管理，電量實(shí)時(shí)下發(fā)，并比對(duì)充值次數(shù)防止；

e. 數(shù)據(jù)安全：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸采用金融級(jí)的3DES加密算法，防止數(shù)據(jù)竊電；

f. 遠(yuǎn)程控制：可對(duì)任意一塊電表執(zhí)行遠(yuǎn)程拉閘或保電等一系列遠(yuǎn)程控制操作，方便管理；

g. 能耗分析及查詢：用戶和管理員都可查詢預(yù)付費(fèi)表或各類接入的計(jì)量?jī)x表每天的用能狀況；

       傳統(tǒng)的IC卡預(yù)付費(fèi)售電管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了先交費(fèi)后用電的管理模式，但由于抄收電表數(shù)據(jù)依賴于購(gòu)電卡，用戶用電數(shù)據(jù)滯后于發(fā)生時(shí)間，不僅需要人工抄表，也無法有效進(jìn)行用電管理、監(jiān)控和實(shí)時(shí)控制。

       利用遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)，無需IC卡，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程集中抄表、實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程充值和遠(yuǎn)程控制，物管部門即可完成整個(gè)抄表、收費(fèi)、控制和核查工作，實(shí)現(xiàn)高度信息化和自動(dòng)化，大大提高用電營(yíng)銷管理效率和水平，節(jié)約人力物力的同時(shí)，也提高了經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還具有防信息泄露防竊電的安全功能。

3  案例分析

         延安能源小區(qū)項(xiàng)目地下室分配電箱采用安科瑞公司多用戶預(yù)付費(fèi)計(jì)量箱ADF300，該儀表主要測(cè)量電度值、剩余電量、剩余金額等電參量。

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了以下功能：

1.集中抄表服務(wù)系統(tǒng)

       集中抄表服務(wù)程序包含三大模塊，除了常年運(yùn)行的定時(shí)對(duì)所有儀表進(jìn)行集中遠(yuǎn)程抄表以外，還集成了報(bào)警短信發(fā)送服務(wù)，能將電費(fèi)金額預(yù)警和欠費(fèi)預(yù)警自動(dòng)生成手機(jī)短信自發(fā)送給對(duì)應(yīng)的用戶，該功能需要與阿里云短信推送服務(wù)配合使用。

        系統(tǒng)默認(rèn)半小時(shí)對(duì)所有表進(jìn)行一次遠(yuǎn)程集中抄表，時(shí)間間隔支持個(gè)性化配置。

2.遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)

        本系統(tǒng)包括五大模塊，分別是登陸模塊、系統(tǒng)配置模塊、用戶（商鋪）管理模塊、售電管理模塊、報(bào)表中心模塊，主要功能如下：

        1）登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

        2）系統(tǒng)配置：對(duì)建筑、通訊管理機(jī)、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；

        3）用戶管理：對(duì)商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

        4）售電管理：對(duì)已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

        5）報(bào)表中心：提供售電、售水財(cái)務(wù)報(bào)表、用能報(bào)表、報(bào)警報(bào)表等查詢，本系統(tǒng)所有的報(bào)表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出。

        系統(tǒng)針對(duì)商鋪開戶不僅支持一戶一表，也支持一戶掛多表的需要；同時(shí)支持和解決了項(xiàng)目改造后新老表切換時(shí)，老表金額轉(zhuǎn)入的問題；支持峰谷電價(jià)，支持一表一電價(jià)；可對(duì)單表設(shè)置功率過載的閾值，也支持設(shè)置單表金額報(bào)警的兩級(jí)閾值。

       批量遠(yuǎn)程操作場(chǎng)景中，系統(tǒng)提供了多項(xiàng)功能，針對(duì)開戶、報(bào)警1、報(bào)警2、欠費(fèi)、未開戶、失聯(lián)狀態(tài)都有不同的顏色顯示；并且支持遠(yuǎn)程對(duì)儀表進(jìn)行遙控，遙控的命令類型如下：

1.電價(jià)下發(fā)；2.設(shè)置下發(fā)（下發(fā)報(bào)警金額閾值和過載功率閾值）；3.保電（強(qiáng)制儀表合閘）；4.恢復(fù)預(yù)付費(fèi)（欠費(fèi)自動(dòng)跳閘的模式）；5.拉閘（強(qiáng)制斷電）；6.抄表導(dǎo)出（導(dǎo)出當(dāng)前所有表狀態(tài)為EXCEL）

        系統(tǒng)還將電能計(jì)量?jī)x表接入系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程集中抄表后，提供了輔助的能耗查詢報(bào)表，為能耗分析、用能比對(duì)和安全用電提供強(qiáng)有力的依據(jù)。

        系統(tǒng)還提供了多個(gè)報(bào)表以供查詢，分別是日/月/年財(cái)務(wù)銷售統(tǒng)計(jì)報(bào)表、失聯(lián)表/通訊管理機(jī)查詢報(bào)表、能耗查詢報(bào)表、實(shí)時(shí)報(bào)警/歷史報(bào)警查詢報(bào)表，支持導(dǎo)出。以下是財(cái)務(wù)報(bào)表和預(yù)付費(fèi)表日用能查詢報(bào)表：

               售電查詢界面

               電銷售報(bào)表界面

               電綜合報(bào)表界面

4 B/S架構(gòu)能耗云管理系統(tǒng)主要功能

     綜合能耗主界面

當(dāng)日電用能曲線

反映建筑物當(dāng)年用能各分類能耗和折算為標(biāo)準(zhǔn)煤的綜合能耗，并計(jì)算得到單位面積能耗；

通過表計(jì)計(jì)量的主要為電能消耗，界面下方顯示電能的當(dāng)日逐時(shí)用能曲線；單擊每個(gè)分類能耗的上部區(qū)域，可跳轉(zhuǎn)到該分類能耗的用能分析主界面；

可通過下拉框切換建筑物，建筑物圖片可根據(jù)項(xiàng)目要求替換；

     分類能耗主界面

反映某分類能耗（例如電）當(dāng)日及昨日同期、當(dāng)月及上月同期、當(dāng)年及上年同期的用能及對(duì)比，增長(zhǎng)百分比及增加值；

反映某分類能耗過去48小時(shí)、過去31天、過去12個(gè)月、過去3年的用能趨勢(shì)；

反映某分項(xiàng)能耗的當(dāng)月用能餅圖；

反映某分類能耗當(dāng)年各月用能同比分析圖；

    分類能耗支路用能統(tǒng)計(jì)報(bào)表

可靈活選擇支路，并統(tǒng)計(jì)某段時(shí)間內(nèi)支路用能的日、月、周、季、年用能；

通過透視表功能強(qiáng)大，用戶可進(jìn)行多種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組合排序；

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可通過柱狀圖、點(diǎn)線圖、堆積圖、餅圖等多種圖表展示；

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可導(dǎo)出至Excel；

      分類能耗支路非工作日用能

統(tǒng)計(jì)對(duì)各支路工作日和非工作日用能，非工作日可通過系統(tǒng)靈活設(shè)置

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可導(dǎo)出至Excel；

      分類能耗支路同比分析

統(tǒng)計(jì)各支路當(dāng)年每月用能及去年同期用能；

       分類能耗支路用能集抄

查詢各支路任意兩個(gè)時(shí)間的表計(jì)讀數(shù)，并計(jì)算出差值；

時(shí)間精度到分鐘；

      分類能耗支路分時(shí)段用能趨勢(shì)分析

可查詢?nèi)我恢纺扯螘r(shí)間內(nèi)的用能參數(shù)（例如電壓、電流、功率、功率因數(shù)等），具體可查詢的參數(shù)與安裝的儀表和系統(tǒng)配置有關(guān)，查詢時(shí)不可跨月；

數(shù)據(jù)以圖表或表格的形式顯示，圖表可通過鼠標(biāo)操作放大、縮小、移動(dòng)；可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序（最大值、最小值）；

數(shù)據(jù)可導(dǎo)出至Excel;

5  結(jié)束語

        隨著社會(huì)生產(chǎn)的進(jìn)步，在商業(yè)及小區(qū)用電量不斷增長(zhǎng)、對(duì)供電質(zhì)量要求不斷提高的同時(shí)，也存在大量拖欠電費(fèi)的情況，加重了物業(yè)的經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。為了提高電費(fèi)收繳率，規(guī)避惡意欠費(fèi)造成的經(jīng)濟(jì)損失，我公司特提供遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)解決方案，系統(tǒng)不但可以預(yù)收電費(fèi)，實(shí)現(xiàn)“先交錢、后用電"，又可針對(duì)用戶有選擇性的進(jìn)行限電。現(xiàn)場(chǎng)通過遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了先交費(fèi)后用電，可以避免延安能源小區(qū)物業(yè)電費(fèi)墊資問題，從而緩解了物業(yè)運(yùn)營(yíng)的資金壓力，防止了私接的問題；同時(shí)對(duì)能源小區(qū)的用電進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，幫助管理人員發(fā)現(xiàn)潛在的節(jié)能機(jī)會(huì)，提高能源利用效率，科學(xué)有效地管理能源使用，從而降低能源使用費(fèi)用，為建立節(jié)約型社會(huì)發(fā)揮作用。做能源小區(qū)項(xiàng)目的節(jié)能工作，對(duì)促進(jìn)和帶動(dòng)節(jié)能工作，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)具有重要意義。