淺談預付費多用戶電能管理系統(tǒng)的設計與應用

時間：2023-10-23

【摘要】：該設計解決了IC卡預付費電能表存在的問題，同時繼承了先購電后用電的管理模式。電力部門的管理微機通過RS485網(wǎng)絡對電能表進行管理，以防止用戶竊電；選用射頻卡作為用戶卡以解決IC卡易被污染和損壞的問題。

【關鍵詞】：IC卡預付費電能表；RS485網(wǎng)絡：射頻卡

0引言

IC卡預付費電能表采用先購電后用電的管理模式，在一定程度上解決了電力部門收取電費難的問題。然而IC卡預付費電能表存在很大的問題，是由于電力部門缺乏對IC卡電能表用戶的監(jiān)管，當IC卡被破密后，很難發(fā)現(xiàn)和查處，導至國家損失大量的電費；其次IC卡易被污染和損壞等。

本設計的主要目的就是為了解決IC卡預付費電能表的存在的問題，同時繼承了先購電后用電的管理模式。電力部門的管理微機通過RS485網(wǎng)絡對電能表進行管理，以防止用戶竊電；選用射頻卡作為用戶卡以解決IC卡易被污染和損壞的問題。

1電能表管理系統(tǒng)

為了降，管理微機既作為電能表用電管理上位機，同時還和發(fā)卡機一起完成發(fā)卡任務。電能表管理系統(tǒng)如圖1所示。

圖1電能表管理系統(tǒng)圖

管理微機與發(fā)卡機通過COM1來實現(xiàn)通信，采用RS232C通信接口標準。管理微機與電能表通過COM2來實現(xiàn)通信，采用RS485通信接口標準。

發(fā)卡機具備射頻卡讀寫功能。其主要作用是讀寫射頻卡，與管理微機一起實現(xiàn)用戶的開戶、交費、注銷、電量查詢等功能。

2基于射頻識別技術的電能表其主要的工作原理

用戶用電前需要先到電力管理部門購買射頻卡和預交電費，由管理部門把用戶的信息及購電量錄入管理微機并由發(fā)卡機寫入射頻卡。

當用戶持有效射頻卡掠過電能表時，電能表內(nèi)的讀寫模塊對射頻卡進行驗證，通過驗證后讀取射頻卡的信息，當卡內(nèi)電費充足時為用戶供電，同時把用戶信息寫入EEPROM，且電能表開始計量用電量。

電能表采用遞加計量的方式，用電量存儲在EEPROM中，且用電量每增1度存儲器存儲一次。電能計量精度為0.01度。

管理微機采用RS485串行通信接口標準定時向網(wǎng)絡上的各個電表采集用電數(shù)據(jù)，用電數(shù)據(jù)經(jīng)管理微機處理后列出兩個名單(電量小于10度的黃名單與電量為0的)向網(wǎng)絡中的電能表廣播。電能表在確認用戶卡上了黃后聲音與指示燈報警，提醒用戶及時充值，但電能表繼續(xù)為用戶供電；電能表在確認用戶卡上了黑后，聲音與指示燈報警，且停止為該用戶供電，退出該用戶卡，電能表處于待機狀態(tài)。

用戶想終止用電，只需將射頻卡再次靠近電能表，電能表再次讀取射頻卡內(nèi)的信息，把卡內(nèi)電量減去本次用電量，且把運算結果回寫射頻卡內(nèi)。同時電能表斷開繼電器，停止為該用戶供電。

電能表在為某用戶供電過程中，其它射頻卡則不能刷卡用電，只有在電能表待機時才能接受另一用戶卡的刷卡。由于有效讀卡距離僅為lOOmm左右，因此當有卡路過某電能表時，卡與電能表距離較遠不會觸發(fā)電能表。

一張卡可以在不同的電能表中使用，且可以在多個電能表上同時使用。

在用電過程中如出現(xiàn)斷電，通過備用電池將用戶本次用電量存入EEPROM中。來電后，電能表繼續(xù)為該用戶供電。如用戶不想下次來電后繼續(xù)供電，只需將射頻卡再次靠近電能表，取消供電，來電后電能表將處于待機狀態(tài)。

3電能表系統(tǒng)硬件構成

電能表硬件結構如圖2所示，整個系統(tǒng)由七大部分組成：射頻卡讀寫模塊、電能計量模塊、存儲器模塊、通訊模塊、顯示模塊、電源模塊以及繼電器和聲光報警等。系統(tǒng)采用模塊化設計思想，以MCU為，將其他模塊的整合在一起，形成一個統(tǒng)一的系統(tǒng)。以下各節(jié)是系統(tǒng)各部分的具體設計方案。

圖2系統(tǒng)結構方框圖

4軟件模塊的構成

4.1軟件模塊的劃分

軟件采用模塊化設計，共劃分為五大模塊(如圖3)，分別為與管理微機的通訊模塊、電能計量模塊、聲光報警模塊、射頻卡讀寫模塊以及黑黃名單的驗證模塊。為了實現(xiàn)每個大模塊的功能，又把每個大模塊劃分為若干個相應的功能子程序或小模塊。主程序的作用是系統(tǒng)的初始化、中斷管理和監(jiān)視以及各功能模塊的調(diào)用等。

圖3軟件模塊結構圖

4.2主程序設計

設定MCU內(nèi)部RAM的78H作為黑、黃名單標志單元，當78H數(shù)據(jù)為#FFH時，指示用戶卡已上黑；當78H數(shù)據(jù)為#FEH時，指示用戶卡已上黃；為其它數(shù)據(jù)則表明用戶卡未上黑(黃)名單。在進行黑、黃名單驗證時，程序根據(jù)驗證結果對RAM的78H寫入對應的值，以供主程序判斷。RAM的79H作為在有無刷卡標志單元，如電表當前已有用戶卡在消費，79H的內(nèi)容為#FFH；當無用戶卡在消費(電表處于待機狀態(tài))時，79H的內(nèi)容為#00H；當正在消費的用戶卡二次刷卡后，79H的內(nèi)容為#FEH，此時主程序檢測到這一狀態(tài)后，斷開用戶供電，計算本次用電后用戶的電費余額，且將余額回寫射頻卡。

主程序流程圖如圖4，系統(tǒng)上電時進行系統(tǒng)初始化，開放外部中斷0及串行口中斷，然后等待中斷。當無刷卡中斷時，則不斷循環(huán)檢測卡片標志單元79H。當刷卡時，射頻接口模塊通過INT0請求中斷，MCU響應中斷請求，調(diào)用讀卡子程序，此時分為兩種情況：1、如電能表處于待機狀態(tài)，則接收刷卡，讀出卡內(nèi)信息，同時，置RAM中79H的值為#FFH，然后返回主程序。主程序調(diào)用黑黃名單驗證子程序，如用戶卡已上電量不足的黑名單則報警同時返回主程序；當用戶卡上電量小于10度的黃名單時報警但繼續(xù)為該用戶供電，直到電費全部用完后停止供電；當用戶卡不上黑黃名單時，則正常為該用戶供電，同時調(diào)用電能計量程序。2、如電能表處于非待機狀態(tài)，說明電能表正在為一用戶卡供電，此時判斷本次的刷卡卡號與正在用電的用戶卡號是否相同，如相同則為該用戶的二次刷卡，射頻接口程序把RAM的79H置#00H，然后返回主程序。主程序在出79H的數(shù)據(jù)為#00H后，判斷為是用戶取消供電，主程序調(diào)用電量核算程序，把該用戶的卡內(nèi)余額電量減去本次的用電量得到新的電量余額，然后調(diào)用寫卡子程序把新的電量余額回寫卡內(nèi)；如本次刷卡卡號與正在用電的用戶卡號不同，則本次刷卡無效。

電能表在執(zhí)行電能計量程序的過程中，也能響應中斷程序。在每次執(zhí)行了黑黃名單接收程序后，進行一次黑黃名單驗證，根據(jù)驗證結果對RAM的78H寫入對應的值，然后返回電能計量程序。計量程序檢測78H的值，如為#FFH表明用戶卡已上新的黑名單，調(diào)用報警程序，然后切斷用戶供電，返回主程序。

8安科瑞Acrelcloud-3200預付費水電云平臺應用方案

AcrelCloud-3200預付費水電云平臺是安科瑞公司研制的與DDSY-1352單相電子式預付費電能表及DTSY-1352三相電子式預付費電能表配套的售電管理系統(tǒng)。另外可以選配遠傳閥控水表組成水電一體預付費系統(tǒng)，達到先交費后用水的目的，剩余水量用完自動關閥。主要完成電能表/水表參數(shù)設置，商戶售電/售水管理及能耗管理工作，操作簡便，實現(xiàn)物業(yè)公司遠程實時操作實時監(jiān)控，具有良好的人機界面，能夠有效的統(tǒng)計和管理數(shù)據(jù)。安裝方便，是用電管理部門、商業(yè)廣場和物業(yè)小區(qū)，提高用電用水管理水平，解決收費難問題的理想產(chǎn)品。

8.1應用場所

本平臺適用于公寓出租戶、商業(yè)廣場、公寓酒店、物業(yè)小區(qū)、寫字樓、物流倉儲、高校、連鎖市、智慧園區(qū)、農(nóng)貿(mào)市場等場所。

8.2系統(tǒng)結構

8.3系統(tǒng)功能

8.3.1房間監(jiān)控

清晰簡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，費用狀態(tài)等，進入房間詳情可對房間當前實時信息進行查看，并可了解當天用電量和使用金額情況，可對房間內(nèi)的電表進行各種遠程控制操作，比如開戶、電價設置，售電、退電、報警金額設置、分合閘操作等等。

8.3.2電戶開表

系統(tǒng)針對商鋪開戶不僅支持一戶一表，也支持一戶掛多表的需要;支持自定義電價方案，單一電價、尖峰平谷電價、階梯電價等:支持預先設置信息后期一鍵;支持設置電表合額告警默認三級告警，告警金額和次也可以自定義，推送方式支持手機短信，APP推送，郵件、語音外呼、公眾號推送等。

8.3.3充電繳費

可以對已開戶的電表進行遠程充值，電費實時下發(fā)到電表。電表會根據(jù)電度走字實時扣除電費同時系統(tǒng)也支持早臺計費，金額下發(fā)到系統(tǒng)賬戶，到賬快速穩(wěn)定。

8.3.4財務管理

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

詞條
詞條說明
通訊管理機是什么東西
通訊管理機用于遠動工作站時，它完成全站的微機保護、自動裝置、測控等智能電子裝置的數(shù)據(jù)集中管理和數(shù)據(jù)篩選，與調(diào)度或集控中心通信交互；用于通信規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置時，它負責把不同通信接口（串口、CAN、以太網(wǎng)等）、不同通信規(guī)約的智能裝置接入，這些不同方式接入的設備數(shù)據(jù)經(jīng)規(guī)約轉(zhuǎn)換，成為統(tǒng)一格式的數(shù)據(jù)，到達站控層以太網(wǎng)總線，從而為廠站主計算機系統(tǒng)、遠動工作站裝置的信息交互提供了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口。通信管理裝置適用于規(guī)
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