一.項目概況

天津某大學(xué)位于天津市武清區(qū)開發(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. 用戶需求

系統(tǒng)應(yīng)通過多功能的電能計量表計、智能水表、通訊網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)軟件，實現(xiàn)供能源系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計算、電能抄表、報表生成等，完成系統(tǒng)的安全供電、電能、水量計量、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)場設(shè)備層構(gòu)成。

2.1 系統(tǒng)功能需求：

1）計量控制獨(dú)立

多回路電表內(nèi)對應(yīng)各用戶單元的計量單元獨(dú)立，保證計量準(zhǔn)確性：控制單元獨(dú)立，保證控制可靠性；每戶宿舍冷熱水單獨(dú)計量。

2）通信管理分離

服務(wù)器通過串口設(shè)備來實現(xiàn)對水、電表數(shù)據(jù)的信息采集，使信息采集分層實施，保證數(shù)據(jù)采集的實時性。

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

證數(shù)據(jù)安全。

三. 設(shè)計范圍

根據(jù)用戶需求及項目實際情況，本項目智能化設(shè)計一套遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)能源管理系統(tǒng)。該項目現(xiàn)場設(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：

通過統(tǒng)計后各個區(qū)域的點(diǎn)位如下表所示：

根據(jù)電表統(tǒng)計數(shù)據(jù)，現(xiàn)場共3389個宿舍預(yù)付費(fèi)電表回路，每個宿舍配置冷熱水表各一塊，共需要配備冷熱水表各3389臺，中水表3852臺，水表的具體參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場實際水管管徑配置。

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，即現(xiàn)場設(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)后臺范圍內(nèi)，由施工方在安裝水表時就近安裝水表供電電源，如水表無供電電源支持，則無法實現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊及閥控等功能，只能現(xiàn)場讀取數(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，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系列多用戶計量箱接線圖：

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：由于本項目總計接入點(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，建議配置需滿足如下硬件條件：

CPU：E5-2650V4*2以上；

內(nèi)存：64G以上；

硬盤：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)平臺上，兼容Windows Server 2008 Enterprise Edition 64位(簡體中文)、Windows 7 Ultimate 64位(簡體中文)。軟件通過軟件加密鎖進(jìn)行授權(quán)，經(jīng)過授權(quán)的軟件可以長時間不間斷運(yùn)行，而沒有經(jīng)過授權(quán)的軟件數(shù)據(jù)庫點(diǎn)僅能使用32點(diǎn)，且連續(xù)在線運(yùn)行時間限制為1小時。

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)庫軟件為主，包括計算機(jī)，串口服務(wù)器，打印機(jī)等設(shè)置在內(nèi)的計算機(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，操作簡便，具有良好的人機(jī)界面，能夠有效的統(tǒng)計和管理數(shù)據(jù)，并對數(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、學(xué)校、商業(yè)廣場和物業(yè)小區(qū)等管理部門，提高用電管理水平，解決收費(fèi)難問題的優(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：管理軟件自動采集各用戶的電能數(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)用戶的電源及水表閥門，提高水電費(fèi)回收率。

• 查詢功能：單戶查詢：可隨時查詢?nèi)我粦舻暮哪苄畔ⅲ?/p>

• 單層查詢：可隨時查詢?nèi)我粚尤坑脩舻暮哪苄畔ⅲ?/p>

• 全區(qū)查詢：可隨時查詢整個辦公區(qū)內(nèi)所有用戶的耗能信息；

• 預(yù)付費(fèi)功能：系統(tǒng)可實現(xiàn)收費(fèi)供電供水，先購能，后用能；

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

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

• 數(shù)據(jù)存儲、備份：系統(tǒng)具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲功能，可提供各用戶歷史用電數(shù)據(jù)，包括歷次購電日期、購電量記錄、每月用電記錄等，在系統(tǒng)掉電時，歷史記錄的存儲時間不小于12個月，并具備數(shù)據(jù)備份功能。恢復(fù)供電后，系統(tǒng)能自動對設(shè)備恢復(fù)供電；

• 防功能：系統(tǒng)可實現(xiàn)授權(quán)密碼操作，防止非授權(quán)人操作；對所有操作人員及操作自動記錄，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。

• 能夠滿足對所有表具實時電量數(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警: a 設(shè)置功能; b報警通知以繳費(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。

• 用戶可通過手機(jī)網(wǎng)頁實現(xiàn)遠(yuǎn)程查詢剩余電量，遠(yuǎn)程充值，查詢充值記錄及實現(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)可提供用戶信息配置接口，配置各獨(dú)立核算單元的用戶身份信息及對應(yīng)的通信管理機(jī)號_串口號_表號。

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

• 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)可通過遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)充值軟件對每個獨(dú)立核算的用電單元進(jìn)行充值

• 金額充值

• 充值金額通過串口服務(wù)器下發(fā)至電表。

充值記錄統(tǒng)計、查詢功能

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

• 能夠提供日、月、季等充值統(tǒng)計報表，以方便用戶做充值歷史查詢（充值次數(shù)、日期、金額）；并提供對應(yīng)的校核記錄以方便管理方進(jìn)行財務(wù)比對。

• 所有的報表能輸出打印。

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、退水報表，方便財務(wù)統(tǒng)計及核查

通信狀態(tài)報警及查詢功能

系統(tǒng)應(yīng)能實時監(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：0—正常；1異常），并提供異常提示告警，方便管理方及時掌握現(xiàn)場的狀況及作出故障排查。以保證充值的一次成功率。

用電信息實時監(jiān)控及查詢功能

• 系統(tǒng)能實時監(jiān)控各用戶的用電情況：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格式匯總體現(xiàn)并查詢，不受充值次數(shù)影響。

• 對于剩余金額不足或功率超限等異常情況可提供實時報警

• 可依據(jù)記錄提供報表及打印輸出

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

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：