一、现状与问题
1.1 人工抄表，效率低，耗时长
在调查中发现，物业部门一般会安排维修人员负责抄表任务，目前大多数园区都还沿用人工抄表方式，包括很多高新区科技园。园区内建筑物数量多，公司规模不一，而电费计取是针对具体的公司，这就造成了抄表过程复杂程度不一。抄表人员需要根据预先打印好的公司名单逐家读取数据，抄表过程耗费时间长。
1.2 电费收缴难
用电量数据抄录后，还需累加统计，与供电公司的总表读数进行对比，分摊公共用电，计算每家公司的应缴金额。而公司收到电费缴纳通知后，付费时间有先后，拖欠行为时有发生，需要反复催缴。
1.3 预付费电表的充值不便
市场上很早就已出现预付费电表，该设备的使用可促使用户及时缴纳电费，保持持续供电，有效解决拖欠电费的问题。但早期的预付费电表都采用IC卡充值方式，用户需要持有特定的卡片，到特定地点进行充值，完成后再对自己单位的电表进行充值金额转移，才能维持电力续供。充值过程繁琐，而且受到充值卡的制约，遇到持卡人不在单位的时候，无法对账户进行充值。
1.4 本地告警的有效性不足
预付费电表都具有余额不足告警功能，当表内剩余电量低于设置的告警阈值时，表内逻辑控制部分(单片机)会给出告警触发信号，引起蜂鸣器的鸣叫。但是此告警信号往往起不到应有效果，需要接收告警信息的用户无法及时接收，而告警信号还会对附近的其他用户造成噪声影响。
二、解决方案
2.1 思路
目前我国的移动互联网应用市场大，利用已广泛使用的移动应用和移动支付系统，与预付费电表管理系统结合，可解决以上问题，实现用户随时自助充值，减少物业部门抄表收费的工作量，并有效解决电费拖欠问题。
2.2 网络结构
该应用系统从物理结构上分为叁层，分别为底层(终端层)、中间层(网络传输层)和应用服务层。终端层为预付费电表，采集各个用户的剩余电量和余额信息，通过数据总线将电表数据集中传送到区域数据采集器。终端设备的通信方式如采用RS-485总线结构，有距离限制和网络不稳定性的问题，可使用现场控制网络，如Lonworks，Pro?bus等；中间层为网络传输层，各个数据采集器通过数据交换网络将数据汇总至管理平台，传送介质可选择光纤或无线；上层为应用层，由管理平台与其他业务应用系统对接，提供信息查询、充值付费、短信通知等服务，并对汇总数据进行分类统计，形成报表。
2.3 功能模块
从系统的功能结构上可分为叁部分，分别是计量子系统、收付费子系统和网络安全子系统。计量子系统完成电表至管理平台的数据传输，收付费子系统完成终端用户的充值应用。网络安全子系统包含通用的接入访问控制和用户身份鉴别，以及加密通信、外部攻击防护等，在此不做描述。
2.3.1 计量子系统
电表数据上报
终端设备(即电表)将数据上报至管理平台，根据电表设备的不同，可提供的数据种类也不同，多功能的电表可提供实时电流、电压、功率因数、有功/无功功率、谐波数量、叁相不平衡等参数，可供管理平台进行电能质量、用户用电行为的分析。但是无论何种预付费电表，对剩余电量、剩余金额、供电状态、通断电事件和告警信息的数据上报都是需要的。
参数设置
管理平台可在操作端对电表的参数进行设置，如：电费单价、余额不足的告警门限值、断电门限值，支持对单个电表的个性化设置和编组统一设置。另外，对于多功能电表，还可根据设备支持情况，进行电能质量劣化的告警门限值设置。
充值数据下发对接收到的用户充值信息，实时下发到对应的电表，由电表对余额数据进行改写，并根据余额数值判断是否解除告警状态。
数据统计
管理平台可分时段对所有电表的用电数据进行统计，主要为用电量、用电金额、通断电状态，还可进行用电户占比、电力消耗同比、环比等能耗指标分析。
2.3.2 收付费子系统
用户注册
下载APP的用户可填写注册信息，并关联公司名称或电表编号，发送至管理平台进行验证。平台完成验证后，对注册账号发送注册成功或不成功的提示消息。
用户管理
这里所说的用户，一是系统应对公司用户建立档案，公司用户名称与电表编号对应，二是对APP个人注册用户，需记录其注册与各项操作事件，并将用户名与公司用户名对应绑定。考虑到实际应用情况，需支持多个APP用户对应单个公司的关联。
消息通知
对于电表内余额不足、清零断电、供电恢复等关键状态改变的事件，可以主动发送消息的方式，通知到相关人员。消息通知的形式可分为两种，一是APP账户通知，用户需打开APP才可收到；二是短信通知，便于用户及时接收。
查询响应
针对用户请求的被动响应，在用户端APP发出查询请求时，管理平台判别用户身份信息，将对应公司的相关数据发送到APP客户端，满足用户的查询需求。
充值付费
APP程序中绑定管理单位的移动支付系统账号，用户可通过移动支付系统对其关联的公司进行电费充值，充值金额直接计入管理单位的账户。
计费管理
管理平台通过外部接口与网络支付系统对接，实时接收来自用户的付费确认信息，并将充值金额与电表编号对应，推送给计量子系统，完成充值数据下发。并可根据时间段设置，将一段时期内的全部或单个用户的充值数据进行统计分析。
叁、安科瑞预付费管理系统及现场硬件选型
3.1 系统结构
3.2 系统功能
1.房间监控
清晰简洁的展示所有房间状态信息，所属楼栋楼层，在线失连情况，费用状态等，进入房间详情可对房间当前实时信息进行查看，并可了解当天用电量和使用金额情况，可对房间内的电表进行各种远程控制操作，比如开户、电价设置，售电、退电、报警金额设置、分合闸操作等等。
2.电户开表
系统针对商铺开户不仅支持一户一表，也支持一户挂多表的需要;支持自定义电价方案，单一电价、尖峰平谷电价、阶梯电价等:支持预先设置开户信息后期一键开户;支持设置电表合额告警默认叁级告警，告警金额和次也可以自定义，推送方式支持手机短信，APP推送，邮件、语音外呼、公众号推送等。
3.充电缴费
可以对已开户的电表进行远程充值，电费实时下发到电表。电表会根据电度走字实时扣除电费同时系统也支持早台计费，金额下发到系统账户，到账快速稳定。
4.财务管理
订单总览，包含系统里所有水电充值退费记录，以及物业费扣费流水记录。收入概况，可以从日，月，年，时间跨度等不同维度统计水电费收入情况，收入组成。
5.报表
系统还提供了多个报表以供查询。用电综合报表，帮助财务统计每个月商铺总用电量，尖峰平谷用电量以及电费，能耗同比分析，可以比较每个月份与去年同期相比的用能差距。能耗日月年报表，按日，月，年叁个不同维度查询电表每个阶段的用能情况。
6.批量操作
为了方便用户对大量仪表进行管理和设置，可以在系统中新建批量操作任务，比如设置电价、电表控制、仪表设置、充值等，批量任务可以立即执行，也可以定时执行。
7.自定义收费方案
为了灵活应对用户多种多样的收费方案，比如物业费，房租，服务费等，系统支持用户自定义收费项目。收费方式可设置直接从账户扣除或者生成催缴账单，可设置周期性收费或者一次性收费，可以按固定金额收费或者按房间面积换算等等。
8.负载控制
系统具备恶性负载识别功能，自动识别学院规定禁止使用的各类违章电器（如热得快、电吹风、电热毯、暖手煲等）功能，并及时自动断电。
9.基础电量
可根据管理要求，对各宿舍，不同区域独立设置基础电量，提供给学生一定的免费电量。
10.负控复位
超负荷断电或使用禁用发热电器自动断电后可自动恢复供电，自动供电时间可设。管理者可设定自动供电的次数，超过设定次数后系统不能再自动供电，需找管理者查明断电原因后，由供电管理人员恢复供电。
11.时间控制
可根据学校实际要求，进行生效日期设置、节假日设置、通断设置和备注，并对已经设置的进行筛选查看。
12.白名单管理
该功能用于维护电器白名单的信息，系统支持学习功能，自带不低于30类学校常用电器使用特征的数据库。不在特征数据库的电器可以通过现场学习进入数据库，从而区分恶性负载及白名单负载。
13.公众号在线支付
用户可以在微信小程序或者微信公众号自助查询电表使用情况以及缴费。
3.3 设备选型
四、结束语
本方案集远程集抄、预付费使用和网络支付为一体，可解决人工抄表效率低、事后收费难和续费充值流程繁琐的问题，可大量节约物业部门在电费收取方面的人力、时间成本，并为用户提供查询和充值的便利性。也可用于高校、大型单位集体宿舍，以及商业街区商户的预付费用电管理。
参考文献
[1]周峰.预付费用电在工业园区物业管理中的应用.
[3]安科瑞公司微电网设计与应用手册2020.06版.
[4]安科瑞用户测电能计量与预付费管理解决方案手册2020.02版.
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