学生公寓智能电能表管理系统.docx
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学生公寓智能电能表管理系统
学生公寓智能电能表管理系统方案
二、智能用电预付费系统介绍2
2.1智能用电预付费系统优点2
2.2系统功能详解4
2.3系统具体模式设计7
2.4单相智能电能表介绍8
2.4.1单相智能电能表概述8
2.4.2单相智能电能表功能及特点9
2.4.3单相智能电能表主要技术参数10
2.4.4单相智能电能表工作原理12
2.4.5抄表说明12
2.4.6单相智能电能表安装与接线示意图14
2.4.7单相智能电能表的贮存和保证期限16
2.5三相智能电能表概述17
2.5.1三相智能电能表功能及特点17
2.5.2三相智能电能表主要技术参数18
2.5.3三相智能电能表工作原理20
2.5.4抄表说明20
2.5.5三相智能电能表安装与接线示意图24
2.5.6智能电能表的贮存和保证期限26
3.1微信服务平台的开发背景及好处.........................................28
3.2预付费微信服务号服务流程.............................................28
3.3预付费微信服务号服务内容.............................................30
二、智能用电预付费系统介绍
2.1智能用电预付费系统优点
学生公寓用电管理是服务部门面临的主要任务之一。
随着用电需求的多样化以及“以人为本”的人性化管理要求的提出，以往的单一化人工用电管理办法已经不能满足时代要求了，采用现代的管理工具、引进一套科学有效的管理方法，从技术上根本解决用电管理的难题已显得至关重要。
引进智能用电计量管理系统，对学校用电管理至少有以下几个方面的好处：
（一）从收费管理上看：
以往在公寓用电的收费管理上，绝大多数公寓都把这笔费用算在住宿费中，随着日用电器在公寓中日益兴起，这种收费管理方式的弊病越加明显，用户觉得这种收费管理不合情理。
引进了智能用电计量管理系统后，真正实现了预付费式的用电管理方式，用户买多少电就用多少，而且当用户换宿舍时可进行数据转换，当用户退房时也可进行退费，科学合理，同时对养成用户节约用电的习惯也很具效果。
（二）从管理工作量上看：
现在公寓后勤管理已趋向于社会化，很多公寓都把这项工作划分给物业服务公司，对于一个公司来说，最希望的就是用较少的付出换来较大的利益，按照旧式的管理方式，物业服务公司需要很大的人力支持；而引进智能用电计量管理系统将大大减少后勤管理的工作量，主要体现在：
1）定时开关电
为了养成学生用户节约用电和很好的生活习惯，都规定了供电时间，管理员就需在每天的规定时间去开、关公寓的电源，总要比学生用户早起、比学生用户晚睡；引进智能集中式电能计量管理系统后，这些工作都可以由这个系统来完成，只要把学校规定的开关灯时间设定在数据管理器中，让数据管理器24小时工作，它就能自动对公寓按不同日期、不同宿舍性质分别进行定时开关断，节省了后勤管理人员的工作量。
2）集中抄表
很多公寓都规定在某些时段对每个公寓的用电量进行收集，对于一户一表的学生公寓来说，工作量很大，而且很容易出错；引进智能用电计量管理系统后，系统软件将每天定时收集各宿舍的用电量，将其存储到数据库中，无论何时需要查看宿舍的用电量，都只需轻轻一点就可以汇总出来，快速准确，很大程度上减少了后勤管理人员的工作量。
（三）从财务管理上看：
任何单位，资金始终起着血脉的作用，资金不能及时回收，财务管理出现差错，轻则导致利润损失，重则影响单位正常运转。
引进智能用电计量管理系统后，操作员只有用自己的学生用户名和正确的密码才能登录系统，系统会按其权限为操作员提供服务，同时数据库会把操作员所有的操作记录下来，随时都可通过查询系统进行查询。
（四）从用电安全上看：
公寓是生活的地方，安全是首要的。
学生用户在用电的时候，难免有违规之处，仅靠宣传或学生用户的自觉性，极易产生用电事故。
发生的用电事故，会给公寓管理带来麻烦，给学生用户造成伤害，这类事故，媒体也时有报道。
引进智能用电计量管理系统后，因电而引起火灾等重大用电事故是绝对不会发生的，因为系统能对过流、漏电、短路、违章用电等事件具有准确快速的识别功能，并能及时启动电路保护功能，用技术的手段彻底杜绝了重大安全隐患。
2.2系统功能详解
1）单元用电计量计费：
当用户在宿舍里面用电时，机柜中的计量模块会通过采集其脉冲来进行计量（自动累减），我公司计量模块的精度达1.0级。
2）单元预存电量低限提示报警：
当用户单元所预存（拥有）的电量已减到设定低限值时（一般设为5度），系统将自动提示用户应尽快购电，而无须对单元断电。
报警提示方式：
①电表声光报警；
②短信提醒，系统提供电力短信猫和高校通平台两种短信提醒方式。
3）预收费功能：
用户应首先到公寓指定购电处购电，售电计算机将在十秒钟内自动将数据发送到控电机柜各个用电单元，然后系统会给用户供电，当用户剩余电量为零时，系统可自动切断该单元供电，只有当用户重新购电后，系统才会自动恢复对该单元的供电。
4）阶梯电价、分时电价：
电表带阶梯电价、分时电价功能。
电表可按给定的梯度执行阶梯电价，也可按照给定的时段及电价执行分时电价。
梯度、时段、电价可设。
5）保电、解除保电：
对电表设置保电后，在任何用电情况下，电表都不会断电跳闸。
解除保电后，电表恢复常态运行，该跳就跳，该断就断。
6）欠费延时断电功能：
当用户单元所预存的电量已减到0时，系统可选择即时断电，但也可选择延时到某一个时段断电，避免了在晚上用电高峰、住户不方便缴费时断电。
7）短路保护：
在楼层配电计量控制柜中，标配系统分路断路器采用正泰（空开品牌和型号均可选），分路短路时，分路断路器能自动跳闸，及时切断电路，只有当用户单元的短路状态解除之后，重新推上分路断路器，用户单元才可以继续用电。
8）漏电保护【选用】：
当用户房间、分路断路器或总控制器任何一处有漏电保护功能时，系统会对用户进行漏电保护（分路断路器和总控制器型号均可选）。
9）定时控电：
公寓可以根据自身管理需求，对住户用电时间进行定时控制，系统共有20个定时器，定时类型多样，可按不同的日期和不同的用户组别分别进行控制其开、关，还可在不同的定时段内选用不同的单路限流值。
10）分时负载限制：
使用单位根据自身管理上的要求，可对用户单元的最大负荷进行统一、分组、单独设置不同限流值。
当某单元实际用电负荷超过设定的用电负荷时，系统将自动切断该单元供电，只有当管理员对该单元进行过流复位时，用户单元才可以继续用电，各单元的限流值从0到单路最大负荷电流值可选。
11）单元用电情况查询：
在系统软件和数据管理器上，用户可随时查询用户房间当时的用电情况，也可在系统软件上查询用电单元前十年的所用用电情况、基础用电和交费情况。
12）故障自动报警：
当系统检测到系统中有智能电表不通讯，或智能电表控制错误时，系统会采用蜂鸣器报警。
13）换房、退费管理：
在停止使用电表情况下，用户将不再继续使用电表用电。
此时如果表内还有剩余金额，管理者可通过“退电”功能将余额退还给用户，同时电表跳闸断电，退电后的电表可作为一只新表进行使用。
如果用电用户提出更换房间的请求，系统可以灵活输入对调的转移电费，并下达到各自的电表中。
14）非法操作、误操作阻挡提示：
当操作员对系统进行误操作时，系统会自动对其进行阻挡，当操作员试图做一些对系统会有较大影响的操作时，系统也将有所提示，保障用户的操作安全。
15）支持中途更换操作员：
软件系统可有多个操作员或管理员并能对其进行权限分配，只有当操作员用正确的用户名和口令登录时才能得到自己相应的权限。
16）系统操作日志、账户操作日志和追踪审计：
系统将把每个操作员所做的每一步操作都记录在数据库中，对其所有的操作都有可追溯性。
17）对账户的各项操作可批量或个别进行：
系统允许对用户进行分组，当对用户进行各项操作时，均可按组进行操作。
18）掉电数据保护、断电恢复功能：
当电脑因非正常关机而引起数据库损坏时，系统软件会自动对数据库进行修复，绝对保障数据的安全。
19）用电数据统计分析功能：
系统自动抄取各电表的日冻结、月冻结原始用电数据并根据该数据自动结算出每日和每月的用电数据。
系统软件中含有报表打印功能，报表形式多样灵活，统计准确快速。
20）恶性负载控制：
主要用于学生宿舍违章电器的管理，当学生宿舍使用电炉、热得快、电烫斗等违规大功率电器时，系统将自动识别为恶性负载，并自动切断电源或报警。
21）实时监控：
对每个房间的用电情况进行实时监控，实时监控的刷新速度是6秒一次，只要在6秒钟内就可以直观显示学生房间当前的用电数据（当前电流、剩余电量、已用电量、用电情况等）。
22）一进两出控制【选用】：
实行一表计量，两路控制，输出两个回路。
23）数据四重备份功能：
用电数据采用电脑、数据管理器、集中器、智能电表四重备份，当电脑关机或不正常时，智能电表会在数据管理器的控制下正常运行。
24）校园网传输功能：
系统在楼内采用485通讯，在楼间可利用学校的校园网络传输。
25）一卡通无缝对接：
系统可与校园一卡通系统无缝对接，实现学生使用校园卡自助缴纳电费。
2.3系统具体模式设计
模式一：
有线模式（电表集中安装时推荐）
方案优劣势分析：
优势：
1、低建设成本，采用485电能表进行预付费管理、用电计量、控制及抄表。
2、通讯稳定性高，采用RS485+以太网通讯网络，底层表计采用485通讯，远距离传输时采用校园网（以太网），避免了长距离传输过程中的各种问题。
劣势：
1、需要局部铺设通讯线路；
2、需要占用校园网（以太网）网络资源。
模式二：
集中器模式（适合电表分散安装）
方案优劣势分析：
优势：
1、如果没有校园网可用，本系统也可实现网络预付费。
无须铺设光纤或者以太网。
在无校园网情况下要实现稳定的远程无卡预付费，本方案性价比最高；
2、施工简单：
电表、集中器均采用无线通讯，不再需要485连线；
3、无线通讯，因此用户对通讯网络比较难破坏，后期维护工作量低。
劣势：
◆如果采用470无线通讯，速率较有线的会比较慢。
采用zigbee无线通讯，通讯速率高，但成本又会稍贵。
zigbee通讯方案较485方案,通讯速度会更好；
◆受限于无委会对发射功率的限制，穿墙性能有限，在施工初期会有一定的工作量。
需要结合以太网或者GPRS通讯。
不适合地下室等应用环境。
2.4单相智能电能表介绍
2.4.1单相智能电能表概述
主要用于学校学生公寓的计量，满足学校安全用电需求。
仪表采用液晶显示，具有电能计量、事件记录、数据存储、冻结功能、计算日转存、远程通讯、预付费和充值、低余额报警（及跳闸）、分时段功率控制功能、恶性负载控制功能、过压保护功能、实时监控等功能。
本产品采用国际先进的专用超大规模集成电路及SMT工艺制造，关键元器件均采用国际知名品牌的低功耗、长寿命器件，整机设计采用了多种抗干扰技术，提高了产品的的可靠性和使用寿命，数据显示采用大屏幕中文液晶，便于抄表。
是远程集中抄表系统中的终端设备，实现了对用户有功电能的精确计量，并利用485作为通信介质与安装在配变台区中的集中控制器保持可靠的通信连接，以半双工通信方式将其电能量等数据传输到集中器，是学生公寓用电、实施远程抄表的理想选择。
本产品可以直接准确计量正反向有功电量，并依据相应的费率设置进行多费率计量，可存储上12个结算日总电能和各费率的电能数据。
具有事件记录功能。
支持2个年时区、2个日时段表、8个日时段、4种费率。
同时还具有红外和RS485通讯功能，可实现远程抄表，通讯规约遵循DL/T645-2007。
其性能指标符合GB/T17215.321-2008和GB/T18460.3-2001标准。
2.4.2单相智能电能表功能及特点
★支持4种费率，支持组合有功、正向有功、反向有功3种电能形式。
★多种通讯方式选择，通讯模块、485和红外通讯等。
★支持上12次结算冻结记录，结算时间可设。
★事件记录：
可记录最近10次事件（如：
清零、编程、掉电、报警、充值等）的次数、操作员、时间及原因等。
★数据存储、冻结，可存储上12个结算日的数据，掉电后预结算有关的数据可保存10年，其他数据保存3年。
数据实现日冻结（两个月数据）、整点冻结（254次）。
★采用编程开关和编程密码双重防护措施，防止非授权人员进行编程操作。
★预付费和充值功能：
支持三种余额（总余额、补助余额、付费余额），支持远程命令充值。
★支持按月进行补助发放。
★低余额报警功能，总余额低于设定的报警金额时，报警灯和背光常亮。
★分时段控制功能，在设定时段电表功率超过阈值会进行报警跳闸。
阈值可设。
★独立定时断电供电功能，在设定的时段内电表自动跳闸断电，实现定时开关电功能。
通过设置相关参数可设定灵活的定时开关电方案。
可设置定时开关电周休日控制字和节假日，实现不同日期使用不同的定时开关电时段表。
节假日的优先级要高于周休日。
★恶性负载控制功能，可在某功率区间内进行恶性负载电气控制。
当新增电器在给定的功率区间内且新增电器的功率因数超阀值时会进行报警或跳闸。
通过设置相关参数可设定灵活的恶性负载控制方案。
当发现恶性负载跳闸后，电表自动合闸，在设定的一段时间内，电表总功率大于设定的功率值，电表将再次跳闸，算作恶性负载跳闸，并记恶性负载跳闸事件。
★过压保护断电功能，当电表电压大于等于设定的阀值时，自动跳闸，保护用电设备；当电压恢复正常时，解除跳闸.
★手持终端红外线现场设置管理功能
★红外通信和485通信相互独立，可以同时工作
★液晶高亮度LED背光显示，宽温度范围液晶
★广播校时功能，进行广播校时设置时，不必受硬件编程开关、软件密码的限制，应避免在电能表执行冻结或结算数据转存操作前后5min内进行。
一天只允许进行一次广播校时。
★低功耗设计，电池维持时间长，停电触发显示维持大于10年，液晶常显示大于5年。
★双回路设计（可选），一个电表控制两个回路，可实现公寓管理两路用电的独立管理。
校园网传输功能：
系统在楼内采用485通讯，在楼间可利用学校的校园网络传输。
一卡通无缝对接：
系统可与校园一卡通系统无缝对接，实现学生使用校园卡自助缴纳电费。
2.4.3单相智能电能表主要技术参数
★技术指标
额定频率50Hz
基本误差（见下表）
负载电流
功率因数
基本误差（%）
1.0级
2.0级
0.05Ib～0.1Ib
1.0
±1.5
±2.5
0.1Ib～Imax
1.0
±1.0
±2.0
0.1Ib～0.2Ib
0.5L0.8C
±1.5
±2.5
0.2Ib～Imax
0.5L0.8C
±1.0
±2.0
★起动
在功率因数为1.0和电流为0.4％Ib下，电能表能起动并连续记录。
★潜动
当电能表施加参比电压的115％而电流线路无电流时，电能表测试输出不会产生多于一个的脉冲。
★电气参数
正常工作电压：
0.9Un～1.1Un
扩展工作电压：
0.8Un～1.15Un
极限工作电压：
0.0Un～1.15Un
绝缘电压：
≥2000VAC
功率消耗：
≤1.5W和10VA
★气候条件
工作温度范围
规定的工作范围
-25℃～60℃
极限工作范围
-40℃～70℃
储存和运输极限范围
-40℃～70℃
★湿度范围
年平均湿度：
≤75%
一年中的30天（以自然方式扩散）湿度可达95%，其余时间有时可达85%。
★机械参数
外型尺寸：
160mm×112mm×58mm（远程费控）
净重：
约0.9Kg
2.4.4单相智能电能表工作原理
结构如图1所示：
图1工作原理框图（*为可选功能）
2.4.5抄表说明
2.4.5.1手工抄表：
通过液晶显示器读表。
2.4.5.2红外抄表：
用手持终端抄表器进行抄表,遵循DL/T645-1997（2007）通讯协议。
2.4.5.3用485进行抄表：
遵循DL/T645-1997（2007）通讯协议
2.4.5.4液晶显示说明
学生公寓模式的循显内容
序号
显示项目
数据显示格式
文字提示
01
当前总剩余金额
XXXXXX.XX
总剩余金额
02
当前补助剩余金额
XXXXXX.XX
剩余金额1
03
当前付费剩余金额
XXXXXX.XX
剩余金额2
04
当前电价
XXXX.XXXX
当前电价
05
累计充值金额
XXXXXX.XX
总金额
06
当前结算周期累计总用电量
XXXXXX.XX
当前总用电量
07
当前结算周期已用补助金额
XXXXXX.XX
当前用金额1
08
当前结算周期已用付费用金额
XXXXXX.XX
当前用金额2
09
报警金额
XXXXXX.XX
金额
10
当前组合有功总电量
XXXXXX.XX
当前总电量
校园表按键显示项
序号
显示项目
数据显示格式
文字提示
01
当前总剩余金额
XXXXXX.XX
总剩余金额
02
当前补助剩余金额
XXXXXX.XX
剩余金额1
03
当前付费剩余金额
XXXXXX.XX
剩余金额2
04
当前电价
XXXX.XXXX
当前电价
05
累计充值金额
XXXXXX.XX
总金额
06
当前结算周期累计总用电量
XXXXXX.XX
当前总用电量
07
当前结算周期已用补助金额
XXXXXX.XX
当前用金额1
08
当前结算周期已用付费用金额
XXXXXX.XX
当前用金额2
09
报警金额
XXXXXX.XX
金额
10
当前组合有功总电量
XXXXXX.XX
当前总电量
11
上1月组合有功总电量
XXXXXX.XX
上1月总电量
12
表号低8位
XXXXXXXX
表号
13
表号高4位
XXXX
表号
14
当前日期
无
15
当前时间
XX:
XX:
XX
时间
16
故障代码
Err-XX
无
17
电压
XXX.XV
无
18
电流
XXX.XXXA
L
19
功率
XX.XXXXkW
无
20
功率因数
X.XXX
COS
21
电流
XXX.XXXA
N
校园表低功耗下显示项
序号
显示项目
数据显示格式
文字提示
01
当前总剩余金额
XXXXXX.XX
总剩余金额
02
当前补助剩余金额
XXXXXX.XX
剩余金额1
03
当前付费剩余金额
XXXXXX.XX
剩余金额2
04
当前结算周期累计总用电量
XXXXXX.XX
当前总用电量
05
当前结算周期已用补助金额
XXXXXX.XX
当前用金额1
06
当前结算周期已用付费用金额
XXXXXX.XX
当前用金额2
07
当前组合有功总电量
XXXXXX.XX
当前总电量
08
当前日期
无
09
当前时间
XX:
XX:
XX
时间
电表故障类异常提示
异常名称
异常类型
异常代码
备注
控制回路错误
电表故障
Err－01
时钟电池电压低
电表故障
Err－04
存储器故障或损坏
电表故障
Err－06
时钟故障
电表故障
Err－08
2.4.6单相智能电能表安装与接线示意图
2.4.6.1安装、接线及测试
电能表在出厂前经检验合格，并加铅封，即可安装使用。
2.4.6.2安装
电能表应安装在室内使用。
电能表底座上端有挂钩螺钉孔，可用挂钩螺钉固定；电能表下部有两个安装孔，可以螺钉固定在接线板上；安装电能表的底板应放在坚固耐火的墙上，建议安装在高度为1.8米左右。
电能表的安装定位见下图：
结构尺寸图
图2.1校园远程费控表
2.4.6.3接线
电能表应按照接线端盒上的接线图进行接线，最好用铜线或铜接线头引入。
直接接入式接线图
2.4.6.4测试
本系列电能表均配有光电耦合测试输出端口，位于接线端子处，如图中c，e指示处，接线方式如下：
图4
2.4.7单相智能电能表的贮存和保证期限
电能表必须在原包装条件下进行运输和贮存。
贮存的环境中不得有腐蚀性气体存在，存放高度不得超过五层。
自本公司出售之日起，当用户完全遵守电能表的运输、储存、安装及使用规定，并在本公司铅封完整的条件下，电能表应符合国标、行标的要求，本公司承诺对不合格的产品36个月内给予免费保修。
2.5三相智能电能表概述
主要用于学校学生公寓的计量，满足学校安全用电需求。
仪表采用液晶显示，具有电能计量、需量测量、多费率（多时段）设置、清零、数据存储、冻结功能、事件记录、远程通讯、负荷记录、远程控制功能和远程设参数功能、远程费控功能、低余额报警等功能。
本产品采用SMT工艺和先进设备制造，严格按照ISO9001：
2000控制过程工艺和质量。
高度集成化设计和防静电、防雷、瞬变干扰抑制等多种抗干扰设计，关键元器件均采用国际知名品牌的低功耗、长寿命器件。
抗变形，抗腐蚀，抗老化，绝缘和密封性能良好。
该表性能指标符合DL/T614–2007，GB/T17215.301-2007标准中对多功能电能表的各项技术要求，通信规约符合DL/T645–2007协议及其备案文件。
2.5.1三相智能电能表功能及特点
★支持4种费率、14个时区、14个日时段（8套）、30个节假日及周休日等设置，具有有功最大需量记录功能，对有功功率、无功功率、电压、电流、功率因数等用电参数进行实时测量和处理。
★多种通讯方式选择，通讯模块、485和红外通讯等。
★支持上12次结算冻结记录，结算时间可设。
★事件记录：
可记录最近10次事件（如：
清零、编程、掉电、报警、充值等）的次数、操作员、时间及原因等。
★数据存储、冻结，可存储上12个结算日的数据，掉电后预结算有关的数据可保存10年，其他数据保存3年。
数据实现定时冻结、瞬时冻结、日冻结（两个月数据）、整点冻结（254次）。
★负荷记录：
内容可以从DL/T645—2007定义的“电压、电流、频率”、“有、无功功率”、“功率因数”、“有、无功总电能”、“四象限无功总电能”、“当前需量”六类数据项中任意组合。
★采用编程开关和编程密码双重防护措施，防止非授权人员进行编程操作。
★停电显示和抄表：
在停电状态下，能通过按键唤醒电能表显示数据和红外抄表。
★远程控制功能和远程设参数功能：
通过严格的密码验证及安全认证后，电能表接收远程售电系统下发的开户、充值、更改远程主密钥、回抄金额相关数据，参数设置、允许远程控制跳合闸、保电指令；
在保证安全的情况下，可通过虚拟介质对电能表内的用电参数进行设置。
★远程费控功能：
费控功能的实现分为远程方式：
远程方式通过远程售电系统实现。
★通讯：
具有1个红外通信接口、1个电力载波通信接口、1个RS485通信接口，通信信道物理层相互独立，任意一条通信信道的损坏都不影响其它信道正常工作。
★广播校时功能，进行广播校时设置时，不必受硬件编程开关、软件密码的限制，应避免在电能表执行冻结或结算数据转存操作前后5min内进行。
一天只允许进行一次广播校时。
校园网传输功能：
系统在楼内可采用485通讯，在楼间可利用学校的校园网络传输。
一卡通无缝对接：
系统可与校园一卡通系统无缝对接，实现学生使用
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