预付费多用户电能管理系统的设计与应用

发布时间：2023-11-04

摘要：该设计解决了IC卡预付费电能表存在的问题，继承了先购电后用电的管理模式。电力部管理微机通过RS485网络管理电能表，防止用户窃电；选择射频卡作为用户卡，解决IC卡容易被污染和损坏的问题。

关键词：IC卡预付费电能表；RS485网络：射频卡

引言

IC卡预付电能表采用先购电后用电的管理模式，在一定程度上解决了电力部门收费难的问题。然而，IC卡预付电能表存在很大的问题。首先，电力部门缺乏对IC卡电能表用户的监督。当IC卡被密封时，很难发现和调查，导致国家损失大量电费；其次，IC卡容易被污染和损坏。

本设计的主要目的是解决IC卡预付费电能表存在的问题，继承先购电后用电的管理模式。电力部管理微机通过RS485网络管理电能表，防止用户窃电；选择射频卡作为用户卡，解决IC卡容易被污染和损坏的问题。

1电能表管理系统

为了降低成本，管理微机不仅作为电能表管理上位机，还与发卡机一起完成发卡任务。电能表管理系统如图1所示。

图1电能表管理系统图

通过COM1管理微机和发卡机，采用RS232C通信接口标准。通过COM2管理微机和电能表，采用RS485通信接口标准。

发卡机具有射频卡读写功能。其主要功能是读写射频卡，与管理微机一起实现用户开户、支付、注销、电源查询等功能。

2基于射频识别技术的电能表的主要工作原理

用户用电前，需要到电力管理部门购买射频卡并预付电费。管理部门将用户信息和购买电源输入管理微机，并将发卡机写入射频卡。

当用户持有有效的射频卡通过电能表时，电能表中的读写模块首先验证射频卡，验证后读取射频卡信息，当电费充足时为用户供电，并将用户信息写入EEPROM，电能表开始测量功耗。

电能表采用递增计量的方式，用电量存储在EEPROM中，用电量每增加1度存储器存储一次。电能计量精度为0.01度。

管理微机采用RS485串行通信接口标准，定期收集网络上各电表的用电数据。管理微机处理后，用电数据列出两个名单（电量小于10度的黄名单和电量为0的黑名单），并向网络中的电能表广播。电能表确认用户卡上的黄名单后，声音和指示灯报警，提醒用户及时充电，但电能表继续为用户供电；确认用户卡上的黑名单后，声音和指示灯报警，停止为用户供电，退出用户卡，电能表处于待机状态。

如果用户想终止用电，只需将射频卡再次靠近电能表，电能表再次读取射频卡中的信息，将卡中的用电量减去，并将计算结果写回射频卡中。同时，电能表断开继电器，停止为用户供电。

在为用户供电的过程中，其他射频卡不能用电，只能在电能表待机时接受另一张用户卡。由于有效读卡距离仅为loomm左右，当卡路过电能表时，卡与电能表之间的距离不会触发电能表。

一张卡可以在不同的电能表中使用，也可以在多个电能表上同时使用。

如果在用电过程中断电，用户的用电量将通过备用电池存储在EEPROM中。打电话后，电能表继续为用户供电。如果用户下次打电话后不想继续供电，只需将射频卡再次靠近电能表，取消供电，打电话后电能表将处于待机状态。

3电能表系统硬件

电能表硬件结构如图2所示，整个系统由射频卡读写模块、电能计量模块、存储模块、通信模块、显示模块、电源模块、继电器和声光报警七部分组成。系统采用模块化设计理念，以MCU为核心，将其他模块有机集成，形成统一的系统。以下部分是系统各部分的具体设计方案。

图2系统结构方框图

4预付远程电能管理系统结构

预付费远程电能管理系统采用安科瑞智能管理软件，通过用户安装的通信设备与智能电能表进行通信，实现多用户智能电能表的抄表、控制和管理。其组成结构如图3所示：

预付费远程电能管理系统结构图3

5安科瑞Acreloud-3200预付水电云平台应用方案

AcrelCloud-3200预付费水电云平台是安科瑞开发的配套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的售电管理系统。此外，可选择远程阀控水表组成水电一体化预付费系统，达到先付费后用水的目的，剩余水量用完后自动关阀。主要完成电能表/水表参数设置、商户售电/售水管理和能耗管理，操作简单，实现物业公司远程实时操作的实时监控，人机界面好，能有效统计管理数据。安装方便，是电力管理部门、商业广场、物业小区提高用电用水管理水平、解决收费难问题的理想产品。

5.1应用场所

本平台适用于公寓出租户、商业广场、公寓酒店、物业小区、写字楼、物流仓储、高校、连锁超市、智慧园区、农贸市场等场所。

5.2系统结构