公寓集中電表抄表系統設計案例
——新開普水電管理系統的應用

楊永清

（1.廣西中進建設工程有限公司，廣西南寧530001；2.廣西河池學院，廣西宜州546300）

公寓集中電表抄表系統設計案例
——新開普水電管理系統的應用

楊永清1，2

（1.廣西中進建設工程有限公司，廣西南寧530001；2.廣西河池學院，廣西宜州546300）

基于新開普公司在河池學院建設水電智能系統的過程，闡述解決當前公寓水電管理遇到的常見問題，研究了水電費余量的轉移，供電線路的分路，水電量報表統計，惡意用電的判斷、切斷和恢復等系列問題。

學生公寓；系統平臺；聯網電表；一卡通

1　系統平臺建設任務

1.1系統背景

高校后勤管理系統是一個龐大的管理體系，目前學校宿舍、公寓用電管理是其中重要的一個環節，學校宿舍、公寓內危險用電、惡意用電、偷電、漏電、超負荷用電等現象一直是困擾后勤管理的普遍問題；近幾年隨著經濟的飛速發展，學校宿舍、公寓內電腦以及各種電器逐漸地普及，導致用電量與日俱增，以往的單一照明用電已不能滿足日常的需求，同時學校宿舍、公寓電費開支日益增大，各學校也不時出現用電安全問題。

1.2系統初步結構

建設系統由RS485或TCP-IP聯網電表管理機（集中器）、抄送器、聯網型電表、自助購電機、監控管理工作站、監控管理軟件組成；本系統聯網電表適合于集中安裝或分散安裝的聯網電表。

1.3系統應具備的功能

1）采用先進計量和控制芯片，具有判斷大功率阻性負載的功能，能夠實現惡載和超載斷電，有功電能計量準確，計量精度達到1.0級。2）聯網電表系統可實現自助購電，無縫接入校園一卡通系統。3）采用外部E2PROM保存數據，壽命長達10年，支持掉電保存數據功能，數據保存安全可靠。4）可多卡購電，支持退電、補電、房間類型管理等操作。5）電表具有按時斷電功能設置，電表具有兩路輸出功能。6）智能管理：下載電量，計量用電量，根據剩余電量實現開斷繼電管理。學生換房不影響正常的購電和用電。7）負荷控制：限制用戶最大功率（可修改），超負荷自動斷電，超載是否啟用可由參數設置，設置為0時不啟用。不管表處于開通還是沒有開通狀態，只要參數設置了超載功率不為0時，超載即啟用，如果出現超負荷就會自動斷電。8）惡性負載控制：此表可以準確地識別出惡性負載，并能快速地做出斷電的反應，限制用戶惡性負載。惡載是否啟用可通過參數卡設置，設置為0時為不啟用。不管表處于開通還是沒有開通，只要參數卡設置了惡載功率不為0時，惡載即啟用，如果出現有惡性負載就會自動斷電。9）提示信息：LCD液晶顯示，可顯示本次充值電量、剩余電量、累計用電量、請購點、房間號、取卡、超載、惡載以及異常提示信息。10）防竊電、異常用電、非法用電自動記錄功能。11）低限提醒：剩余電量不足時，顯示請購電，提示電量不足，工作指示燈會快速閃爍。12）支持透支用電，透支的度數可由參數設定，透支范圍以度為單位。13）通信部分采用了RS-485通訊模式，外部鏈接抄送器進行數據通信。14）通信可以實時查詢當前的用電量，當前電器狀態。可以通過通信進行初始化參數，設置房間信息，進行單個房間或全部的斷送電功能。能夠實現定時斷送電功能。

2　系統應有的特點

2.1低電量報警

具有低電量報警功能，提示用戶及時購電：報警電量參數可以根據實際需要由參數設定，剩余電量等于或小于報警電量時，提醒用戶電量不足需及時購電。如不及時購電充值，當剩余電量為0時，繼電器斷開，購電充值才能恢復供電［1］。

2.2超負荷控制

本款電表具有超負荷控制功能，即：可以通過參數對電表設置最大用電負荷5（20）A表缺省卻最大值5 kW，10（40）A表缺省最大值為10 kW，如果用戶使用的電器設備的總功率超過設定的最大用電負荷5 s，則電表切斷繼電器，停止供電，其中還可以設置超載斷電次數，設置好斷電次數，則必須刷授權卡才能供電，如果超載斷電次數設置為0，超載斷電后直接刷用戶卡后自動聯通、恢復供電。如果仍存在超負荷情況，5 s內電表會再次切斷供電線路。

2.3透支用電

電表具有透支功能，使未及時辦卡的新入住用戶也能用電，并且透支的量也可以控制。DDSY1351這款電表，主要應用于校園、工業園區或企事業單位的公寓，用戶一般是相對流動住戶，電表內設置有最大可透支電量參數（可以根據實際需要由參數設定），電量不足時報警提示用戶及時購電。如果管理方在新用戶入住時需要允許透支，當透支電量累計達到參數設定的最大可透支電量時，電表繼電器斷開停電，必須購電充值才能恢復供電，透支用電量從初次下載的電量里扣除。新住戶入住后應及時辦理用戶卡購電充值，注意當電表處于透支運行時，首次購電充值后如果剩余電量小于或等于零，則不能供電。

2.4惡載斷電

本款表具有判斷大功率的阻性負載（即惡性負載）功能，具體的惡載是否啟用及功率參數可通過聯網實時來傳遞（設置為0時即為不啟用）。電表在任何狀態下，只要參數設置了惡載功率，當發現有惡性負載時，LCD會顯示惡載及剩余電量，同時繼電器會斷開，其中還可以設置惡載斷電次數，在設置好斷電次數后，如果惡載斷電了，經過5 min后會自動送電，如果惡載的次數超過了設置的斷電次數，則必須刷授權卡才能供電。

2.5未用完電量可退電

當本房間住戶由于退房或其他原因需要退還電表的剩余電量時，可進行退電。操作步驟如下：

1）用戶拿要退電的卡在購電機上進行退電授權（輸入退電后想保存的剩余電量，這里是為了保證學生在離校前退電后仍能短時間用電），具體操作見《購電機操作說明》。2）用戶退電授權過的用戶卡到電表系統上進行退電，退電成功后顯示“OK”，剩余電量為保留電量，如果保留電量比當前剩余電量大，則電表上剩余電量為原來的剩余電量，退電量為0。3）退電操作后的表沒有可透支功能，如果用戶需要透支，要進行清零操作。

2.6房間換表不影響原有數據

當電表出現故障現場無法及時維修時，應更換新表，操作步驟如下：

1）如果電表仍有顯示，記錄剩余電量和該表對應的房間號。如果不能顯示，記下電表的房間號。2）管理員將記錄的信息反饋給管理中心。3）維護人員拿到表后，安裝好電表，然后聯網更新傳遞參數，填寫換表登記單，用軟件系統收集下當前電表的MAC及房間號。4）通過上位軟件收集下所換表的MAC及房間號，然后對這塊表進行單獨的初始化。初始化時把所換電表的剩余電量初始化到新表內。電表已開通。5）維護人員把表登記單上交到管理中心，將換表信息入庫。此時換表操作完成。

2.7按房間號購電

用戶換房間后，只需要按照新房間號購電即可。

2.8自動提示剩余電量報警閥值

水電系統與校方的短信平臺、運營商的信息服務系統對接后，可支持設備異常短信息報警、系統故障報警、以及剩余電量報警閥值的設置，當剩余電量低于報警閥值時自動通過告警面板和手機短信等方式進行提示。

2.9固定水費收繳特殊定制功能

系統運用定制的業務流程及收費機制，通過批量扣費方式，扣除固定的已繳電費費用，作為每個使用用戶的分攤稅費收取，完成學校的特殊水費繳納需求。

2.107X24靈活的自助購電方式

系統自助購電通過唯一的房間號或戶號或戶主登記的手機號，在自助購電系統上查詢信息并完成購電，系統根據購電信息自動完成送電，并可在學校指定地點打印繳費憑證。

3　計量表工作過程

用戶在管理中心購電或通過購電機自助購電，把新購電量充到本房間電表上，即可用電。購電與電量充值［2］。

1）用戶購電后請及時將所購電量充值到電表中，有未下載電量時不能再新購。2）用戶首次充值如果小于已用透支量，則剩余電量為負值，繼電器關斷，只有當充值后剩余電量為正值時才能恢復正常供電。

4　應用設備性能選擇

4.1帶惡性負載聯網型電表

使用DDSY1351型（單控）聯網型電表，產品符合GB/T 17215.321—2008《1和2級靜止式交流有功電能表》、GB/T18460《預付費售電系統》和Q/CAP 002.5—2012《一卡通計費系統非接觸卡預付費非電能表》等相關的標準和要求，集管理和自動控制為一體，用電預付費，計量準確，切斷可靠，可以提高供電管理效率，滿足學生公寓、集體宿舍用電的管理需求。本款電表和原先的校園一卡通兼容，使用方便。DDSY1354型（雙控）非接觸式聯網智能電表滿足一個房間要求雙路控制的應用需求。兩種電表準確度等級為1.0，額定電壓220 V，負載電流有10（40）A，5（20）A等。

1）基本誤差：基本誤差控制在正負1.0%～1.5%之間。2）執行標準：GB/T17215.321—2008。3）起動電流：在負載電流為0.4%IB，參比電壓（230 V），參比頻率（50 Hz）和功率因數（cos φ）為1的條件下，電表應該連續計量電能。4）潛動：在不加負載電流，電壓為115%參比電壓條件下（265 V），電度表不應輸出脈沖（不計量電能）。5）電氣參數：工作電壓：0.70～1.15的額定電壓（165～265 V）。6）絕緣試驗：≥2 kVAC/1 min。7）功耗：電壓線路≤2W（10 VA）電流線路≤4 VA。8）抗雷擊電壓：交流6 kV。9）外形尺寸：115 mm×160 mm×65 mm。10）質量：約0.45 kg。

4.2使用聯網電表管理機應有的功能

負責對互聯網電表的控制和數據采集，簡要查詢相應房間用電情況等信息，通、斷電命令的下載以及抄送器與電腦控制中心之間的數據傳輸，當有房間電量低于底限值時，將自動報警。管理機（集中器）將具有如下功能：

1）查詢房間信息；2）具有TCP/IP接口；3）查詢斷電房間；4）設置系統時間；5）手動房間送電；6）網絡查詢功能；7）手動房間斷電；8）查看管理機（集中器）IP；9）查看系統參數；10）設置開關時間（選裝有定時開關裝置的具有此功能）；11）查詢開關時間（選裝有定時開關裝置的具有此功能）；12）取消開關時間（選裝有定時開關裝置的具有此功能）；13）通訊端口：上行TCP/IP、RS485，下行RS485；14）每個可連接32個抄送器。

4.3使用抄送器應有的功能

1）管理機（集中器）到計量控制模塊的數據包轉發；2）本地數據處理：接收存儲定時送斷電參數；3）工裝功能：強制送斷電，測試送斷電，收集聯網電表MAC地址等；4）給聯網電表進行定時送斷電；5）RS485可帶64個電表；6）通訊端口：上行一個RS485端口，下行一個RS485端口，一個電流環端口。

5　系統平臺建設（軟件由新開普公司提供）

5.1運行環境

運行平臺：Windows 2003 server、Windows 2008 server、Windows 7。

5.2管理系統安裝、卸載及登陸

5.2.1安裝前的準備工作

1）SQL SERVER 2008光盤、系統軟件、讀卡器。2）將讀卡器連接到PC機上。3）確定計算機網絡連接正常，能Ping通管理機（集中器）。4）本系統可以配合［綜合收費系統］、［兩層一卡通系統］、［三層一卡通系統］使用，也可脫離以上環境運行。根據系統環境的不同，系統會自動在原有系統上創建本系統所需的數據庫結構。與［綜合收費系統］和［兩層一卡通系統］配合時，直接連接主數據庫“Accdb”；與［三層一卡通系統］配合時，連接到第三方本地庫“LocalCost”（注意：必須先創建第三方本地庫LocalCost，然后再運行電控系統）。使用系統前，請準備好用戶房間與電控機柜的行、列對應關系表。

注：為了系統的安全穩定，需保證時時通訊軟件與管理機（集中器）處于時時聯機狀態。

5.2.2卸載

本系統為綠色軟件，將安裝目錄和快捷方式刪除即可完全卸載。

5.2.3登陸

1）單擊開始菜單“電控管理系統”圖標或桌面上“電控管理系統”快捷方式的圖標，將顯示登陸窗口，系統首次登陸時應在窗口中輸入服務器、數據庫、登陸用戶、登陸密碼、操作員、操作員密碼及登錄區域，其中登陸用戶名和操作員密碼顯示為*號；如果是第一次登陸，請選中［創建/校驗數據庫］復選框；2）需要輸入的參數：服務器：本報計算機的網絡標識或是IP地址。數據庫：兩層收費系統的Accdb數據庫或三層系統的LocalCost數據庫。登錄用戶：SA或其他用戶。登錄密碼：即數據庫用戶的密碼。操作員：超級管理員（系統默認）。密碼：（系統默認）。

6　系統維護

6.1系統日常維護

在“系統維護”窗口中，包括了系統日常維護的大多數操作，用戶可以通過在左側樹形結構各級目錄上點右鍵實現這些維護功能。

如上面的顯示，可分級對房間進行操作，如果在公寓上點擊鼠標右鍵，則是對公寓下所有管理機（集中器）的操作，如果是在單個樓層上點擊鼠標右鍵，則只操作本樓層的房間。

6.2持卡購電

功能概述：房間用戶持消費卡到電控軟件上購電，會扣卡上相應金額。

操作方式：1）將左側樹形結構定位到“樓層”級，此時右上部數據窗口內會顯示該樓層下所有房間的信息；2）選中需要購電的房間，讓其處于高亮顯示狀態，然后點擊“確認房間”按鈕，持卡購電數據窗口內就會顯示該房間的詳細信息；3）輸入購電金額或者購電量，將消費卡放到讀卡器上，點擊“持卡購電”，即完成了持卡購電操作；4）操作過程中需要確定網絡通訊正常，否則將操作失敗；5）持卡購電和購電POS機購電均保存在《購電明細報表》中。

6.3現金購電

功能概述：房間用戶持現金到電控軟件上購電，不扣消費卡上的金額，生成現金購電報表。

操作方式：1）將左側樹形結構定位到“樓層”級，此時右上部數據窗口內會顯示該樓層下所有房間的信息；2）選中需要購電的房間，讓其處于高亮顯示狀態，然后點擊“確認房間”按鈕，現金購電數據窗口內就會顯示該房間的詳細信息；3）輸入購電金額或者購電量，輸入購電人姓名，點擊“確認購電”按鈕，即完成了現金購電操作；4）操作過程中需要確定網絡通訊正常，否則將操作失敗；5）現金購電數據可通過《現金購電明細報表》查到。

6.4補電管理

功能概述：補電管理用于管理方免費給房間一定的補電量，該補電量輸入福利性質，本系統一個房間一個補電日期只能補一次電。

操作方式：本系統提供四種補電方式，分別是：選中房間補電、導入補電文件補電、按管理機（集中器）和房間類型補電、單個房間補電。

6.5退電管理

功能概述：把房間的剩余電量轉換為金額退給用戶。

操作方式：1）在管理機（集中器）連接正常情況下，您選定要進行退電操作的房間后，單擊［確認退電］按鈕，然后輸入退電量（以度為單位），確認無誤后您就可以單擊［退電］按鈕，即可完成第一步退電操作。2）退電中的［寫卡］操作是為了在進行第一步退電操作后，將退的電量轉換為金額寫到用戶消費卡上，在沒有進行寫卡退電的記錄上點右鍵，將消費卡放在讀卡器上，點［寫卡退電］即可將退電金額作為存款寫到消費卡上。

6.6換房管理

功能概述：將兩個房間的剩余電量調換。

操作方式：1）在選中A房間，點“原房間”按鈕，選中B房間，點“新房間”按鈕，然后點擊“換房”按鈕即可完成換房操作；2）換房采用多退少補的原則，給剩余電量多的房間退電，給剩余電量少的房間補電，同時生成相應的補、退電明細。

6.7用電量較少的房間監控

在電控的系統參數中，增加房間用電量監控等設置：

1）系統參數窗口。2）用電量較少時間報表。3）設置不監控房間：可以在系統維護窗口的房間信息視圖上點右鍵，來設置某些房間不納入監控范圍。4）本系統提供手動和自動向郵箱發送用電較少和剩余電量為負的房間的功能。手動發送：打開綜合查詢——向郵箱發送用電量較少和剩余電量為負的房間打開如下窗口，點擊發送郵件按鈕即可。自動發送：根據用戶在系統參數中設置的參數，每日某些時間段實時通訊程序會自動向指定郵箱發送郵件。5）郵件發送功能：在本系統任意報表上點一下鼠標左鍵，然后點擊菜單欄中的“發送郵件”按鈕，即可將報表發送到指定郵箱。

6.8系統用電報表

功能概述：此模塊可分別以整個系統、公寓、管理機（集中器）、樓層、房間為單位統計用電情況，分級標準以用戶在左側樹形結構點擊的目錄為準。

6.9操作員操作情況報表

功能概述：此模塊可分別以每個操作員為單位統計他們的操作情況。

操作方式：選擇所要查詢的操作員（系統會自動生成一個名為“實時通訊”的操作員，以便于用戶查詢其自動采集到的購電記錄），可按Ctrl或Shift多選，輸入查詢時間段，點“統計”按鈕即可。本報表最多可同時統計10位操作員的操作情況，本統計結果的來源是購電、補電、退電明細記錄。

6.10短信發送

水電系統與校方的短信平臺、運營商的增值服務系統對接后，可支持剩余電量報警閥值的設置，當剩余電量低于報警閥值時，自動通過告警面板和手機短信等方式進行提示。

6.11綜合查詢

此模塊的主要功能是便于用戶查詢各種信息并打印出來，此模塊包括兩個子功能模塊，分別為：數據查詢和示意圖。

查詢：包括：查找、查詢、過濾、排序，并且每一種操作都非常靈活，完全由個人設定的條件進行查詢。6.12數據查詢

1）房間信息查詢；2）房間有水電表查詢。

除以上報表外，系統還提供［初始化房間信息表］、［退電信息表］、［補電信息表］、［軟件購電信息表］、［補電文件信息表］等報表。

6.13自定義報表查詢

為方便查詢，本系統將一些常用的查詢條件集成到“查詢向導”窗口中，用戶可以通過鼠標選擇查詢條件快速完成查詢操作。

6.14WEB自助查詢

網上查詢系統可以實現通過任意一臺聯網電腦查詢用水電信息及余額。自助查詢如下：

1）房間用水用電明細查詢功能：多選條件，時間段選擇、水電分類選擇；支持導出EXCEL、打印功能；2）房間買水買電明細查詢功能：增加多選條件，時間段選擇、水電分類選擇；支持導出EXCEL、打印功能；3）房間用水用電統計查詢功能：時間段選擇、水電分類選擇；支持導出EXCEL、打印功能。

6.15日志管理

日志管理：日志管理模塊對系統開始運行后的操作員、登錄時間、退出時間、操作模塊信息進行統計。

7　對接一卡通方案

為使原有一卡通系統能夠實現自助繳納水電費，以下的方案是以數據的實時共享為前提，達到用戶用水電所產生的費用從一卡通系統用戶賬戶余額中實時扣除的目的。

1）系統由自助購水電設備、轉賬前置機、一卡通服務器、水電表系統繳費管理工作站、水電表管理系統主機組成。2）對接方案：根據學校要求，水電系統需要與學校原有的一卡通系統對接，通過專網設備和原有系統連接，一卡通數據庫和原有購水電工作站數據庫進行數據同步。學生可以通過原有自助設備進行自助刷卡購水電，扣除的金額通過數據同步到一卡通數據中心更新庫余額，通過數據同步系統將購水電記錄傳送給水電表系統。學校原有一卡通開放集成以便水電系統接入［3］。

8　結語

本系統的建設目的在于解決學生公寓集中抄表出現的問題，減少人工的投入，更便于學生公寓用電管理的科學化，建立節約型校園的模塊化。

［1］錢照明.電力電子技術［M］.北京:中國電力出版社，2009.

［2］張立.現代電力電子技術基礎［M］.北京:高等教育出版社，1999.

［3］林志剛.電能計量技術綜述［J］.實用技術與管理，2010（5）:40-42.

（編輯：王紅霖）

Apartment Centralized Meter Reading System Design Case—Xinkaipu Application of Hydropower Management System

Yang Yongqing1，2
（1.Guangxi Zhongjin Construction Engineering Co.，Ltd.，Nanning Guangxi 530001；2.Hechi University，Yizhou Guangxi 546300）

This paper opened a new branch in Hechi College of hydropower construction intelligent system based on explaining the solve common problems in current hydroelectric apartment management encountered，this paper analyzes the transferring margin utilities，power supply line shunt，hydropower quantity report statistical，malicious electric judgment，cutting and recovery，etc.series of problems.

students'apartment；system platform；networking；IC card

TP274.2

A

2095-0748（2016）13-0032-05

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.13.11

2016-05-14

楊永清（1972—），男，廣西武鳴人，本科，畢業于廣西師范學院，廣西河池學院水電中心主任，工程師，研究方向：供配電技術。