预付费电能管理系统在学生公寓的应用与分析

 安科瑞 李雨轩 18706165897

摘要：论文设计了适用于学生公寓的自助式预付费控电控水管理系统，采用多种智能功能，可以监测和显示漏电现象，通过短路、跳线、零线接地等方式防范和记录用户的偷电行为，通过报警和拉闸防止事故的发生。预付费系统远程自动抄表，降低了抄表劳动和管理成本。预付费采取先交钱再用电用水，无需人工断电催费，有利于树立学生正确消费意识。

关键词：自助式；预付费；水电管理

一、前言

由于国民经济的快速发展和人民物质生活水平的不断提高，学校里学生公寓的生活环境已经大大改善，公寓的电和水的消耗量急剧增加。现代、多样性和个性化的生活方式挑战了过去学生公寓采用的限制性供水电模式。以往的电气设计功率和设施已不能满足现今的水电使用需求，供需矛盾逐渐凸显。因此，水电的市场化和商业化推进。学生公寓传统的水电管理以手工操作为主，管理效率差，信息沟通慢，工作质量低。随着科学技术的快速发展和广泛应用，这种落后的管理模式已经与时代的步伐脱节。学生公寓的水电使用存在一些困难问题：1.学生的水电节约意识较差。宿舍里“长明灯”和“没人也亮灯”的现象很难杜绝。管理人员为了避免很大的浪费，每天定时拉闸断电。2.公寓内经常出现私自拉线和乱接电线的现象，很容易造成触电。3.经常有学生暗自使用电炉、热得快、电磁炉等大功率电器，不仅造成电力资源的巨大浪费，而且容易引起火灾，威胁生命财产安全。4.伴随信息技术的发展，电脑等电子品进入宿舍，用电难以测量控制，也难以禁止非法用电。5.抄表难、收费难、管理更难。管理成本高，劳动强度大。6.采用传统的机械式仪表，精度低、误差大、启动电位电流大、功耗大、线损比大，且容易漏电漏电，所以总表与分表的数 据对不上。7.机械表寿命较短，成本高，一般情况下 5年则需更换一次。8.供水管理上随意性大，不利于管理的规范化。因此，实施自助化、智能化、信息化管理公寓用电、用水，已成为加强后勤管理建设，提高服务意识的关键方向。

二、系统概要设计

管理部门首先给用户安装电表和水表，然后通过本系统为仪表建立一个账户，并发放相应的遥控卡。用户持遥控卡到管理部门购买水电，管理部门通过本系统对用户的遥控卡进行预充水电。用户将充电后的遥控卡与相应的仪表进行数据交换，将预充的水电量输入仪表，并在仪表剩余电量中进行累加。只有当仪表上剩余电量大于零时，才能使用。当剩余电量不足时，会发出警报。剩下的电量是零时，电源将被切断。因此,为了保证电力的正常使用,用户必须在警报或断电之前再持卡充水电值来保持足够的剩余量。系统的各个组成部分通过遥控卡互相交换数据。遥控卡将读卡器的充电数值传输到仪表，仪表控制接通电源。若剩余电量不足则警告，无剩余则断电，用户再凭遥控卡到管理部门购买水电量。重新充电前，用户可以将电表和水表收集器自动记录的月用量记录下来。遥控卡读取数据并上传后 , 系统将根据定价标准计算和支付费用，充值费用和其他费用 一次性支付，并整理出各种数据表格。如果有欠费或其它问题，用户不能正常使用水和电。系统可以对预付水电费、月用水电量、各种费用进行分类统计，并以表格形式打印供管理部门核对。

三、系统详细设计

自助式控电控水管理系统主要分为管理系统、水电计量仪表、遥控卡和读写器四大组成部分，系统结构如图 1 所示。

图1系统结构图

（一）管理系统。管理系统用于支付管理、计算数据、处理报表和打印资料，以及存储数据和维护系统。它有自助控水控电的操作界面，是水电仪表与上位计算机之间的通信接口。管理系统可以完成硬件的组织协同工作，智能化实现各种数据管理和计算功能。管理系统包括自助式控电控水管理系统和上位管理计算机。上位管理计算机在使用前有一些相应的参数配置。系统的功能主要是管理电子预付费、多功能水电仪表，遥控完成每日预付充水电和写卡操作，记录和管理水电费用和累计用水电量，综合实现充值，仪表读数和应收费用的管理和计算。使用此系统，可以对各类记录进行查询和统计，打印所需的统计报表和收费单据；管理部门可以通过系统提供的功能随时了解用户的用电、用水情况;各种应收费用可以通过限制用水电的方式收取。

（二）水电计量设备仪表。相关仪器都是通过国家计量认证，符合国家有关计量标准的产品，它们保证了测量数据的准确性。它们按功能分为预付电能表、水表等。数据采集模块的结构如图2所示。

图2 数据采集模块结构图

电能表采用单相红外预付费电能表或三相红外预付费电能表。其使用寿命长，设计使用寿命15年；具有过载保护功能，当用户负载超过设定负载值25秒时，仪表会自动切断电源，以保护线路和电器；精度高，无蠕变，初始电流小，功耗低，大大减少了线路损耗。

（三）遥控卡。遥控卡的作用是一种数据传输介质，可以方便地读取水电表数据和对水、电、气进行充值。遥控卡由用户自己保管，用户方便掌握自己的消费过程，遥控卡采用IC卡也是可行的。

（四）读写器。读写器是遥控卡与管理系统进行数据交换的设备，有自己的串行通信电缆和电源插头。遥控卡用来做系统调度设置或抄表的操作，它采集到的数据由读取器读出来并发送到上层管理系统；上层管理系统采集的支付、充值数据由读写器写入遥控卡。

四、安科瑞预付费产品应用场景

功能

预付费电表电费收取，管控，欠费跳闸；提供后付费管理模块；能耗分析模块；

水表预付水费收取，管控，欠费关阀；

房租物业费收取，欠费拉闸；

公共区域电费分摊收取；

公共区域、变电所电表接入抄表、计量；

预付费+建筑能耗、分类分项能源计量一体化系统；

物业/地产集团集中财务管控，子物业单独权限；

无线方案改造方便，调试简单

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五、产品选型

六、结语

自从启动后勤社会化改革，学生公寓由原来的行政管理向服务管理转变，增加了水电管理的难度。根据新的情况和要求，管理人员需要对公寓的用电和用水进行变通管理。如果不理顺关系、加强服务，必然会积累矛盾，有碍于后勤部门对学生公寓的服务管理，也不利提高公寓的服务层次。使用高科技方法，大力解决公寓中电力和水的消耗问题，使抄表和收费工作简化到几乎可以忽略不计。系统通过预付费方法，达到了“先充值后使用”的效果。另外，系统具有智能鉴别恶性、非法电力消费功能。本系统给了用户合规、大量使用水电的权利，又控制了违规消费，实现了智能化管理，利于“树立可持续发展观念，建立资源节约型学校”，让学生明明白白消费，后勤轻轻松松管理。