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浅谈无线预付费电表系统设计及应用

文章更新时间：2023-12-11　点击量：115

摘要：针对市场上普遍使用IC卡作为电力销售介质的预付费电力销售系统存在的问题，介绍了一种新型的无线预付费电力销售系统及其组成，并为整个系统设计提供了完整的解决方案。整个系统包括用户终端和电力管理系统终端。通过双工通信，用户的电力信息、管理系统终端相关的电价改革信息和时间段计费信息可以及时相互通信。用户可以通过用户终端轻松充值和查询。

关键字：无线预付费电表，预付费销售管理系统，IC卡电表，双工通信

一引言

目前，民用照明用电和工业用电大多采用传统的感应式电量表进行计量。用电管理方法是手动抄表，记录每月用电量，“先用电，后付费"。随着用电量的增加，这种电能计量管理方法显示出许多缺点，主要体现在：手动抄表难、劳动强度高、人力、物力、财力浪费；电费很难收取。用户的“先用电"意味着电力行业管理部门必须提前支付巨额电费。按时收取用电费受多种因素影响，给管理部门带来经济损失；传统的电表很难防止盗窃，因为它们自己的原理和结构。

随着国家电力体制改革的进行和公众对电力消费的需求不断增加，落后的电力销售管理模式亟待改变。随着嵌入式系统和VLSI的快速发展，为了改变传统的电力销售模式，人们提出了各种智能电力管理系统。

本文首先介绍了市场上智能电力管理系统存在的问题，并提出了新型无线预付费电表系统的设计原理和方法。该系统利用无线蓝牙技术和计算机软件技术实现电力管理的自动化和信息化。

二当前市场上智能电力管理系统的优缺点

智能电力管理系统以计算机为控制核心，改变传统的“先用电后付费"的电力模式，实行“先买电后用电"的管理办法。供电管理部门可以免除手动抄表，提高劳动生产率，解决收费难的问题，节省大量资金，有效防止电力盗窃现象，如反转和分流，从而具有一定的防盗功能。通过电子钥匙作为传输媒介，我们可以及时、全面地掌握电力信息，实现控制、统计和报告的全面自动化管理。

目前，我国主要采用IC卡作为电力销售介质的预付费电力销售系统。这种电表可以避免工人和家庭复制手表和多个家庭共享手表带来的各种问题。然而，IC卡电表存在以下问题：抗干扰能力差，尤其是开放的读写窗口，容易受到外部攻击；IC卡电表受到攻击，控制系统失效后，难以获取证据和识别，容易发生电力纠纷；价格高、使用寿命短、综合效益差、使用风大；很难满足电价变化的要求。

由于IC卡仪表系统的用户数据采集终端容易受到攻击，因此数据终端容易出现工作故障，如阀门打开而不收费，给电力公司造成巨大损失。因此，原国家电力公司决定IC卡电能表不应用于“一户一表"改造项目

由于目前预付费电表存在的问题，本文提出了一种无线预付费电表，采用封闭的数据采集终端和全双工通信方式，克服了目前智能预付费电表的不足。

三无线预付费电表系统的总体设计

无线预付费电表系统分为软件和硬件两部分。软件主要是预付费电力销售管理系统软件，硬件包括PC、电话线路或互联网、管理端数据调制解调器、终端数据调制解调器、无线预付费电表。PC、电力部门设置了管理端数据调制解调器，无线数据终端调制解调器，无线预付费电表属于用户。

无线预付费电表可以通过无线方式发送电表的度数、电流、电压等数据。将终端数据调制解调器放置在用户家中，可以有效接收发送的数据。同时，终端数据调制解调器可以通过电话线或电网与预付费电力销售管理系统进行有效通信。

当用户拨号并通过电话线或电网连接到互联网时，用户可以根据管理系统的需要设置用户名和密码，然后将管理权限移交给终端数据调制解调器。终端数据调制解调器通过电话线或电网完成与管理端数据调制解调器的通信，并根据预付费电力销售管理系统的设计实现充值、查询等功能。系统的总体设计如图1所示。

图1无线预付费电表系统总体设计框图

1无线预付费电表设计

图2显示了无线预付费电表的设计框图。

机芯采用通用电表机芯，通过传感器将电压、电度、电流等参数转换为电信号，通过A／D转换将数据发送到单片机，单片机进行数据处理，LED（发光二极管）显示用户的累计功耗和剩余功耗。EEPROM主要存储用户的电表信息，包括用户充值记录、用户余额、累计功耗、剩余功耗、用户名和密码等。当系统正常工作时，单片机验证用户名、密码和用户余额，在满足供电条件的情况下打开供电阀开关，在不满足供电条件的情况下关闭供电阀开关。同时，无线预付费电表中的数据信息可以在规定的时间内通过无线收发模块发送到用户终端数据调制解调器。或者使用用户终端数据调制解调制。

2预付费电力销售管理系统设计

预付费电力销售管理系统主要由PC组成、由管理端数据调制解调器组成。在系统软件、应用软件和数据库的支持下，计算机负责处理、存储和显示相关信息。这些信息包括：用户信息（用户名和密码）、用户购电信息、系统总销售信息、配置信息等。

用户通过电话线或电网与预付费电力销售管理系统建立通信，用户通过预付费电力销售管理系统的安全验证输入用户名和密码，建立用户终端调制解调器与预付费电力销售管理系统的通信，将用户的电力信息传输到预付费电力销售管理系统的数据库，建立用户的电力信息数据库。

当用户需要对电表进行充值时，他们可以通过购买电力部门发行的充值卡或银行卡，通过系统安全验证后，通过电话线或电网将需要充值的金额信息传输到预付费电力销售管理系统的用户数据库。预付费电力销售管理系统通过用户终端调制解调器，通过无线渠道将用户充值信息发送到用户无线预付费电表的EEPROM中，完成用户电表的充值过程。整个系统的设计类似于当前201电话卡和手ji充zhi卡业务。

三系统特色和节能增效

a)通过预付费电力销售管理系统和用户端调制解调器，在用户电表EEPOM中存储*新电价或分时电价，可以随时更新电价信息。电价调整时，无线预付费电表根据*新电价信息结算电费，避免用户与供电部门之间因电价变化而产生的矛盾。

b)实现计算机自动抄表、收费，不但节省了大量费用

人力物力资源，复制的数据更多、更准确、更容易使用。例如，根据无线预付费电表反馈的数据信息，供电部门可以及时了解用户的用电量和购电量。同时，供电部门可以根据系统数据库确定某一区域用户的用电量，并适当调整电网。

C)在中国，电能总是先用电，然后付款，这很容易造成拖欠电费、抵制电费等缺点，严重制约了电力行业的发展。要从根本上解决上述问题，改用先付款后用电的原则，使电能成为真正的商品，为电力行业的发展提供可靠的资金保障。

d)分时计费系统的推广是利用经济杠杆来调节负荷，从而有效提高电力设备的利用率，无线预付费电表可以有效实现分时计电。

e)它可以减少窃电造成的损失。由于无线预付费电表采用整体设计，没有外部IC卡接口，无线收发模块采用加密设置，安全性能可靠，可以有效防止通过解密技术手段窃电。

四安科瑞Acrelcloud-3200预付费水电云平台

1概述

AcrelCloud-3200预付费水电云平台是安科瑞开发的与DDSY-1352单相电子预付费电能表和DTSY-1352三相电子预付费电能表相匹配的电力销售管理系统。此外，还可以选择远程阀控水表，形成水电一体化预付费系统，以达到先付费后用水的目的。剩余水用完后，阀门将自动关闭。主要完成电能表/水表参数设置、商户电力销售/水销售管理和能耗管理。操作简单，实现物业公司远程实时操作的实时监控。具有良好的人机界面，能有效统计和管理数据。

2应用场所

该平台适用于公寓出租人、商业广场、公寓酒店、物业社区、办公楼、物流仓储、大学、连锁超市、智能公园、农贸市场等场所。

3系统结构