淺談無線預付費電表系統(tǒng)設計及應用

時間：2023/12/11閱讀：251

摘要：針對市場上普遍使用IC卡作為電力銷售介質的預付費電力銷售系統(tǒng)存在的問題，介紹了一種新型的無線預付費電力銷售系統(tǒng)及其組成，并為整個系統(tǒng)設計提供了完整的解決方案。整個系統(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)終端相關的電價改革信息和時間段計費信息可以及時相互通信。用戶可以通過用戶終端輕松充值和查詢。

關鍵字：無線預付費電表，預付費銷售管理系統(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)的感應式電量表進行計量。用電管理方法是手動抄表，記錄每月用電量，“先用電，后付費"。隨著用電量的增加，這種電能計量管理方法顯示出許多缺點，主要體現(xiàn)在：手動抄表難、勞動強度高、人力、物力、財力浪費；電費很難收取。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。按時收取用電費受多種因素影響，給管理部門帶來經(jīng)濟損失；傳統(tǒng)的電表很難防止盜竊，因為它們自己的原理和結構。

隨著國家電力體制改革的進行和公眾對電力消費的需求不斷增加，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上智能電力管理系統(tǒng)存在的問題，并提出了新型無線預付費電表系統(tǒng)的設計原理和方法。該系統(tǒng)利用無線藍牙技術和計算機軟件技術實現(xiàn)電力管理的自動化和信息化。

二當前市場上智能電力管理系統(tǒng)的優(yōu)缺點

智能電力管理系統(tǒng)以計算機為控制核心，改變傳統(tǒng)的“先用電后付費"的電力模式，實行“先買電后用電"的管理辦法。供電管理部門可以免除手動抄表，提高勞動生產(chǎn)率，解決收費難的問題，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、全面地掌握電力信息，實現(xiàn)控制、統(tǒng)計和報告的全面自動化管理。

目前，我國主要采用IC卡作為電力銷售介質的預付費電力銷售系統(tǒng)。這種電表可以避免工人和家庭復制手表和多個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)和識別，容易發(fā)生電力糾紛；價格高、使用壽命短、綜合效益差、使用風大；很難滿足電價變化的要求。

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，給電力公司造成巨大損失。因此，原國家電力公司決定IC卡電能表不應用于“一戶一表"改造項目

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

三無線預付費電表系統(tǒng)的總體設計

無線預付費電表系統(tǒng)分為軟件和硬件兩部分。軟件主要是預付費電力銷售管理系統(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、無線預付費電表。PC、電力部門設置了管理端數(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，無線預付費電表屬于用戶。

無線預付費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，終端數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器可以通過電話線或電網(wǎng)與預付費電力銷售管理系統(tǒng)進行有效通信。

當用戶撥號并通過電話線或電網(wǎng)連接到互聯(lián)網(wǎng)時，用戶可以根據(jù)管理系統(tǒng)的需要設置用戶名和密碼，然后將管理權限移交給終端數(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)預付費電力銷售管理系統(tǒng)的設計實現(xiàn)充值、查詢等功能。系統(tǒng)的總體設計如圖1所示。

圖1無線預付費電表系統(tǒng)總體設計框圖

1無線預付費電表設計

圖2顯示了無線預付費電表的設計框圖。

機芯采用通用電表機芯，通過傳感器將電壓、電度、電流等參數(shù)轉換為電信號，通過A／D轉換將數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機，單片機進行數(shù)據(jù)處理，LED（發(fā)光二極管）顯示用戶的累計功耗和剩余功耗。EEPROM主要存儲用戶的電表信息，包括用戶充值記錄、用戶余額、累計功耗、剩余功耗、用戶名和密碼等。當系統(tǒng)正常工作時，單片機驗證用戶名、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，在不滿足供電條件的情況下關閉供電閥開關。同時，無線預付費電表中的數(shù)據(jù)信息可以在規(guī)定的時間內(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?；蛘呤褂糜脩艚K端數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)制。

2預付費電力銷售管理系統(tǒng)設計

預付費電力銷售管理系統(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、應用軟件和數(shù)據(jù)庫的支持下，計算機負責處理、存儲和顯示相關信息。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)與預付費電力銷售管理系統(tǒng)建立通信，用戶通過預付費電力銷售管理系統(tǒng)的安全驗證輸入用戶名和密碼，建立用戶終端調(diào)制解調(diào)器與預付費電力銷售管理系統(tǒng)的通信，將用戶的電力信息傳輸?shù)筋A付費電力銷售管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，建立用戶的電力信息數(shù)據(jù)庫。

當用戶需要對電表進行充值時，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付費電力銷售管理系統(tǒng)的用戶數(shù)據(jù)庫。預付費電力銷售管理系統(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)送到用戶無線預付費電表的EEPROM中，完成用戶電表的充值過程。整個系統(tǒng)的設計類似于當前201電話卡和手ji充zhi卡業(yè)務。

三系統(tǒng)特色和節(jié)能增效

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

b)實現(xiàn)計算機自動抄表、收費，不但節(jié)省了大量費用

人力物力資源，復制的數(shù)據(jù)更多、更準確、更容易使用。例如，根據(jù)無線預付費電表反饋的數(shù)據(jù)信息，供電部門可以及時了解用戶的用電量和購電量。同時，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、抵制電費等缺點，嚴重制約了電力行業(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)分時計費系統(tǒng)的推廣是利用經(jīng)濟杠桿來調(diào)節(jié)負荷，從而有效提高電力設備的利用率，無線預付費電表可以有效實現(xiàn)分時計電。

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

四安科瑞Acrelcloud-3200預付費水電云平臺

1概述

AcrelCloud-3200預付費水電云平臺是安科瑞開發(fā)的與DDSY-1352單相電子預付費電能表和DTSY-1352三相電子預付費電能表相匹配的電力銷售管理系統(tǒng)。此外，還可以選擇遠程閥控水表，形成水電一體化預付費系統(tǒng)，以達到先付費后用水的目的。剩余水用完后，閥門將自動關閉。主要完成電能表/水表參數(shù)設置、商戶電力銷售/水銷售管理和能耗管理。操作簡單，實現(xiàn)物業(yè)公司遠程實時操作的實時監(jiān)控。具有良好的人機界面，能有效統(tǒng)計和管理數(shù)據(jù)。

2應用場所

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

3系統(tǒng)結構