一.項(xiàng)目概況

天津某大學(xué)位于天津市武清區(qū)開(kāi)發(fā)區(qū)，本科宿舍樓區(qū)域共19幢6層學(xué)生宿舍樓，為了方便管理，為該區(qū)域配置遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)能源管理系統(tǒng).

二. 用戶(hù)需求

系統(tǒng)應(yīng)通過(guò)多功能的電能計(jì)量表計(jì)、智能水表、通訊網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)供能源系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計(jì)算、電能抄表、報(bào)表生成等，完成系統(tǒng)的安全供電、電能、水量計(jì)量、設(shè)備管理和運(yùn)行管理。系統(tǒng)由站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層構(gòu)成。

2.1 系統(tǒng)功能需求：

1）計(jì)量控制獨(dú)立

多回路電表內(nèi)對(duì)應(yīng)各用戶(hù)單元的計(jì)量單元獨(dú)立，保證計(jì)量準(zhǔn)確性：控制單元獨(dú)立，保證控制可靠性；每戶(hù)宿舍冷熱水單獨(dú)計(jì)量。

2）通信管理分離

服務(wù)器通過(guò)串口設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水、電表數(shù)據(jù)的信息采集，使信息采集分層實(shí)施，保證數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性。

3）符合預(yù)付費(fèi)要求

預(yù)付費(fèi)功能，可免去人工抄表、收費(fèi)、通斷電、過(guò)流跳閘，水表閥控等繁瑣工作，管理方便、輕松。

4）數(shù)據(jù)安全可靠

數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)行穩(wěn)定、安全性高、擴(kuò)展性強(qiáng)，非操作人員無(wú)法隨意更改，保

證數(shù)據(jù)安全。

三. 設(shè)計(jì)范圍

根據(jù)用戶(hù)需求及項(xiàng)目實(shí)際情況，本項(xiàng)目智能化設(shè)計(jì)一套遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)能源管理系統(tǒng)。該項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層儀器儀表的具體分布情況如下：

本科宿舍樓區(qū)域：共19 棟宿舍樓，具體儀表數(shù)量如下所示：

通過(guò)統(tǒng)計(jì)后各個(gè)區(qū)域的點(diǎn)位如下表所示：

根據(jù)電表統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)共3389個(gè)宿舍預(yù)付費(fèi)電表回路，每個(gè)宿舍配置冷熱水表各一塊，共需要配備冷熱水表各3389臺(tái)，中水表3852臺(tái)，水表的具體參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際水管管徑配置。

四. 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

預(yù)付費(fèi)能源管理系統(tǒng)通常采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和站控管理層.整套預(yù)付費(fèi)能源管理系統(tǒng)系統(tǒng)示意圖如下圖：

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層：由安科瑞ACR系列智能電表與ADYGF-300系列多回路預(yù)付費(fèi)電表組成，負(fù)責(zé)終端電度計(jì)量及分合閘等功能；第三方設(shè)備水表負(fù)責(zé)宿舍冷熱量水?dāng)?shù)據(jù)采集；水表輔助電源DC12V不含在系統(tǒng)后臺(tái)范圍內(nèi)，由施工方在安裝水表時(shí)就近安裝水表供電電源，如水表無(wú)供電電源支持，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊及閥控等功能，只能現(xiàn)場(chǎng)讀取數(shù)據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)通訊層：由采集器及協(xié)議隔離器器組成，負(fù)責(zé)水、電數(shù)據(jù)采集及控制命令中轉(zhuǎn)。

站控管理層：由主機(jī)服務(wù)器及安科瑞遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)能源管理系統(tǒng)組成，負(fù)責(zé)水電數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，命令發(fā)送及充值付費(fèi)等功能。

4.1 系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖：

ADYGF300系列多用戶(hù)計(jì)量箱接線(xiàn)圖：

4.2 預(yù)付費(fèi)能源管理系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境

電能管理系統(tǒng)硬件正常工作條件：由于本項(xiàng)目總計(jì)接入點(diǎn)位數(shù)多，為使預(yù)付費(fèi)電能電能管理系統(tǒng)正常工作，安裝系統(tǒng)軟件的服務(wù)器已重新設(shè)計(jì)，建議配置需滿(mǎn)足如下硬件條件：

CPU：E5-2650V4*2以上；

內(nèi)存：64G以上；

硬盤(pán)：8T以上；

顯示器：VGA、SVGA以及支持桌面操作系統(tǒng)的圖形適配器，顯示256色以上.

4.3 .軟件運(yùn)行環(huán)境條件

預(yù)付費(fèi)能源管理系統(tǒng)軟件主要運(yùn)行在微軟的Windows Sever 2008服務(wù)器操作系統(tǒng)平臺(tái)上，兼容Windows Server 2008 Enterprise Edition 64位(簡(jiǎn)體中文)、Windows 7 Ultimate 64位(簡(jiǎn)體中文)。軟件通過(guò)軟件加密鎖進(jìn)行授權(quán)，經(jīng)過(guò)授權(quán)的軟件可以長(zhǎng)時(shí)間不間斷運(yùn)行，而沒(méi)有經(jīng)過(guò)授權(quán)的軟件數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)僅能使用32點(diǎn)，且連續(xù)在線(xiàn)運(yùn)行時(shí)間限制為1小時(shí)。

五. 系統(tǒng)功能

預(yù)付費(fèi)能源管理系統(tǒng)是我們研制的與ADYGF300系列多回路預(yù)付費(fèi)電表箱及水表等配套的售能管理系統(tǒng)。它是以售能管理軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)軟件為主，包括計(jì)算機(jī)，串口服務(wù)器，打印機(jī)等設(shè)置在內(nèi)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。主要完成電能表、水表參數(shù)設(shè)置，售水、售電管理及用能管理工作，操作簡(jiǎn)便，具有良好的人機(jī)界面，能夠有效的統(tǒng)計(jì)和管理數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)的安全性做了有效的保密措施。安裝方便，是用電管理部門(mén)、學(xué)校、商業(yè)廣場(chǎng)和物業(yè)小區(qū)等管理部門(mén)，提高用電管理水平，解決收費(fèi)難問(wèn)題的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

5.1 預(yù)付費(fèi)管理系統(tǒng)軟件的主要功能

• 數(shù)據(jù)采集：管理軟件自動(dòng)采集各用戶(hù)的電能數(shù)據(jù)，并具備單點(diǎn)、單元、群采集的功能；

• 遠(yuǎn)程控制：可以使用管理軟件遠(yuǎn)程控制欠費(fèi)用戶(hù)的電源及水表閥門(mén)，提高水電費(fèi)回收率。

• 查詢(xún)功能：單戶(hù)查詢(xún)：可隨時(shí)查詢(xún)?nèi)我粦?hù)的耗能信息；

• 單層查詢(xún)：可隨時(shí)查詢(xún)?nèi)我粚尤坑脩?hù)的耗能信息；

• 全區(qū)查詢(xún)：可隨時(shí)查詢(xún)整個(gè)辦公區(qū)內(nèi)所有用戶(hù)的耗能信息；

• 預(yù)付費(fèi)功能：系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)收費(fèi)供電供水，先購(gòu)能，后用能；

• 設(shè)定與更改功能：系統(tǒng)具有對(duì)各預(yù)付費(fèi)電能表進(jìn)行參數(shù)設(shè)定功能和用戶(hù)信息修改、設(shè)置等

• 打印功能：可以打印各用戶(hù)月能源消耗費(fèi)用報(bào)表和單戶(hù)費(fèi)用清單；

• 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、備份：系統(tǒng)具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，可提供各用戶(hù)歷史用電數(shù)據(jù)，包括歷次購(gòu)電日期、購(gòu)電量記錄、每月用電記錄等，在系統(tǒng)掉電時(shí)，歷史記錄的存儲(chǔ)時(shí)間不小于12個(gè)月，并具備數(shù)據(jù)備份功能。恢復(fù)供電后，系統(tǒng)能自動(dòng)對(duì)設(shè)備恢復(fù)供電；

• 防功能：系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)授權(quán)密碼操作，防止非授權(quán)人操作；對(duì)所有操作人員及操作自動(dòng)記錄，且不能刪除更改。并設(shè)有運(yùn)行日志，可以詳細(xì)記錄操作員的操作流程。

• 可以查詢(xún)以天為單位歷史用電數(shù)據(jù)（周、月用電量），不受充值次數(shù)等因素影響。

• 能夠滿(mǎn)足對(duì)所有表具實(shí)時(shí)電量數(shù)據(jù)采集（并提供RS-485接口，MODBUS-RTU通訊協(xié)議）。

• 單表電量余額低值報(bào)警: a 設(shè)置功能; b報(bào)警通知以繳費(fèi)通知單形式體現(xiàn)并可以直接打印; c 預(yù)留手機(jī)短信通知功能。

• 用戶(hù)可通過(guò)手機(jī)網(wǎng)頁(yè)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程查詢(xún)剩余電量，遠(yuǎn)程充值，查詢(xún)充值記錄及實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分合閘功能等。

5.2 電能管理系統(tǒng)的使用功能

系統(tǒng)配置設(shè)置功能

• 系統(tǒng)可提供用戶(hù)信息配置接口，配置各獨(dú)立核算單元的用戶(hù)身份信息及對(duì)應(yīng)的通信管理機(jī)號(hào)_串口號(hào)_表號(hào)。

• 系統(tǒng)可提供預(yù)付費(fèi)參數(shù)的配置：如水電價(jià)、報(bào)警金額等

• 系統(tǒng)可提供用電控制參數(shù)的配置：如限定功率閾值

預(yù)付費(fèi)充值管理功能

• 系統(tǒng)可通過(guò)遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)充值軟件對(duì)每個(gè)獨(dú)立核算的用電單元進(jìn)行充值

• 金額充值

• 充值金額通過(guò)串口服務(wù)器下發(fā)至電表。

充值記錄統(tǒng)計(jì)、查詢(xún)功能

• 當(dāng)一個(gè)正確的充值操作（充值金額確保錄入電表）產(chǎn)生后，應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的正確的充值記錄。

• 能夠提供日、月、季等充值統(tǒng)計(jì)報(bào)表，以方便用戶(hù)做充值歷史查詢(xún)（充值次數(shù)、日期、金額）；并提供對(duì)應(yīng)的校核記錄以方便管理方進(jìn)行財(cái)務(wù)比對(duì)。

• 所有的報(bào)表能輸出打印。

誤充值沖正功能

• 若由于人為操作失誤的原因造成的誤充值，系統(tǒng)能提供沖正操作，并保證相應(yīng)的充值記錄的正確匹配。

退電功能

• 系統(tǒng)能提供退電、退水功能，方便管理方提供退電服務(wù)。

• 能提供退電、退水報(bào)表，方便財(cái)務(wù)統(tǒng)計(jì)及核查

通信狀態(tài)報(bào)警及查詢(xún)功能

系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時(shí)監(jiān)控通信管理機(jī)的連接狀態(tài)及各電表的通信連接狀態(tài)信息（通信管理機(jī)中定義電表的異常通信狀態(tài)標(biāo)識(shí)：0—正常；1異常），并提供異常提示告警，方便管理方及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)的狀況及作出故障排查。以保證充值的一次成功率。

用電信息實(shí)時(shí)監(jiān)控及查詢(xún)功能

• 系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)控各用戶(hù)的用電情況：包括剩余金額\電量、總用電量、當(dāng)前功率等

• 所有電表月度使用電量能以月報(bào)格式匯總體現(xiàn)并查詢(xún)，不受充值次數(shù)影響。

• 對(duì)于剩余金額不足或功率超限等異常情況可提供實(shí)時(shí)報(bào)警

• 可依據(jù)記錄提供報(bào)表及打印輸出

基礎(chǔ)用電設(shè)置功能

• 系統(tǒng)能提供基礎(chǔ)用電設(shè)置及批量下發(fā)功能，方便每月進(jìn)行基礎(chǔ)電量的下發(fā)。

• 基礎(chǔ)電量當(dāng)月有效，不滾存。

• 可提供基礎(chǔ)電量下發(fā)的記錄查詢(xún)

批量通斷電控制功能

• 系統(tǒng)能提供按樓棟、樓層、區(qū)域、房間的批量通斷電、斷水控制操作

售電管理系統(tǒng)主要功能界面如下圖所示：