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，企业规模不一，而电费计取是针对具体的企业，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企业名单逐家读取数据，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，计算每家企业的应缴金额。而企业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，用户需要持有指定的卡片，到指定地点进行充值，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三层，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，Profibus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三部分，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、三相不平衡等参数，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，并关联企业名称或电表编号，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，一是系统应对企业用户建立档案，企业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，并将用户名与企业用户名对应绑定。考虑到实际应用情况，需支持多个APP用户对应单个企业的关联。

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，将对应企业的相关数据发送到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企业进行电费充值，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。

三、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三级告警，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，年三个不同维度查询电表每个阶段的用能情

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

   用户可以在小程序或者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。