安科瑞徐浩钧

江苏安科瑞电器制造有限公司

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摘要：企事业单位供能预付费系统与家庭供能预付费系统的主要区别在于前者对安全性和可靠性要求特别高； 一些重要部门的能源供应突然中断，很容易引发事故。 针对企事业单位能源供应安全可靠的要求电能管理系统，开发了IC卡预付费系统。 一个完整的能源预付费系统由售卡子系统、能源计量子系统、预付费控制子系统、预付费监控子系统以及子系统之间的传输介质组成。 其中，预付费控制子系统包括IC卡读卡器、预付费控制器、控制阀及辅助设备。 售卡制卡子系统的软件包括操作员密码验证（总览画面）、权限管理、单位档案管理、IC卡初始化、IC卡充值、操作轨迹查询等。能源预付费系统集成了三大功能集电能计量、数据采集和供能控制于一体，实现电能计量准确、数据传输及时、欠电停机等功能。 该系统已广泛应用于能源供应领域电能管理系统，用户反响良好。

关键词：智能电网； 活力; 无线通信; 可靠性; 预付费系统； 数据采集​​; 监控

一、简介

近年来，大力发展能源预付费制，对于规模化、覆盖面广的能源供应网络具有重要意义。 该系统不仅节省了上门抄表的人工成本，而且变后付费为预付费，消除了长期存在的能源费拖欠问题，实现了收费管理的现代化。

能源预付费系统的发展促进了能源计量仪表和控制设备的发展，具有预付费管控功能的预付费水表、电表、燃气表应运而生。 消费者从卡商处购买IC卡或充值，然后将费用存入水表，阀门自动打开供水或供气。 在这个过程中，供给方和需求方都非常方便。

这样的刷卡消费在国内并没有太大的安全隐患，但是对于一个工业制造企业来说就没那么简单了。 特别是在工业窑炉和化工生产过程中，突然中断能源供应很容易引发事故。

为满足企事业单位能源供应的安全性和可靠性要求，本文开发了一种IC卡预付费系统。

2.能量预充电系统的组成

能源预付费系统由五个基本部分组成：售卡制卡子系统、电能计量子系统、预付费控制子系统、预付费监控管理子系统和系统间的传输介质，如图1所示。

图1 能源预付费系统组成示意图

2.1 售卡和制卡子系统

售卡、制卡子系统一般安装在热网管理站的财务部门或财务专员处。 其硬件包括一个非接触式IC卡读卡器和与其相连的PC。 软件界面包括操作员密码验证（概览画面）、权限管理、单元档案管理、IC卡初始化、IC卡充值、操作轨迹查询等界面。

2.2 电能计量子系统

由于能源种类、介质类型和设计的不同，电能计量子系统的组成也不同。 对于以蒸汽为介质的供热系统，其测量对象是蒸汽的质量流量或热流量，系统通常由流量变送器（或传感器）、压力变送器、温度传感器、流量计算器等组成。为了为了提高系统的可靠性，一些设计中还提供了不间断电源。 为了将测量结果及时传送到中控室的监控站，流量计算器一般都带有数字通讯端口，常用的传输介质有有线、无线和移动通讯。 随着移动通信资费的降低，人们现在更喜欢使用移动通信方式。 以GPRS为通信媒介的steam预付费系统结构如图2所示。

图2 以GPRS为通信媒介的steam预付费系统示意图

根据国家标准，蒸汽计量系统的精度应达到±2.5%，而实际精度可达±1.5%。 在流量接近正常流量或接近满量程流量时，流量指示精度可达±0.5%~±1.0%[5_7]0

2.3 预付费控制子系统

预付费控制子系统由预付费控制器和控制阀组成。 其中，控制阀安装在管道上，控制器配有读卡器，一般安装在便于现场操作的地方。

预付费控制器应具有以下基本功能。

①读卡。 预付费控制盒自带非接触式读卡器，将客户预先购买的IC卡上的金额读入与卡号一致的控制盒微控制器中，并显示在彩色液晶显示屏上，并相应调整剩余金额。

②IC卡充值记录画面。 每次在控制盒的读卡器上刷卡充值，充值成功则形成一条充值记录。 记录的内容包括：充值日期、时间、充值金额。 通过操作控制器面板，可以查询所有的充值记录。

③预付费主显示屏。 主显示屏的作用是告知热力用户，向控制箱收取的余额和当前的蒸汽单价。 该屏幕还显示累积流量和控制阀的当前开度。

④自动关闭阀门。 当平衡为零时，控制器（或计算机）自动关闭阀门。

⑤诊断故障码。

2.4 数据采集与监控子系统

该系统是整个能源供应网络的监控和指挥中心。 首先对分布在各地的现场电能计量表的计量结果进行采集、保存、处理，制成各种画面供运行管理人员使用； 其次，监控每个客户终端的能耗和余额，当余额不多时，分别提前三天、两天、一天自动发送提示信息； 重要的是当剩余量为0时，由电脑关闭现场控制阀或由现场预付费控制器自动关闭能量控制阀。

监测站计算机的画面可以很丰富，一般包括检测控制点的地理分布画面、动态流程图画面、测量数据集中显示画面、测量数据历史曲线画面、管理损害趋势图画面、年同比年度分析画面、事件报表画面、统计报表画面、计费通知制作画面在相关文件中均有详细说明。 在具有预付费管理功能的监控操作站中，还必须有成本管理屏和控制阀操作屏。

3.系统设计关键问题研究

3.1 可靠性问题

安全性和可靠性设计是预付费系统的关键。

①系统不会因主电源故障和控制线路断开而意外关闭阀门。 当主电源通电和断电时，电动调节阀的阀门能保持原阀位，不会自行关闭阀门； 控制管路断开后不会自行关闭阀门。

②上位机的启停和系统调试不应引起调节阀关闭。 在系统正式投入控制前，关闭调节阀电源，调试过程中的各种操作不会造成调节阀意外关闭。

上位机操作调节阀的条件是：应用程序正常运行； 能与下位机正常通讯，值机人员按下相应的关阀键。 上位机在开机、关机、掉电或出错时不可能同时满足这三个条件，所以系统是安全的。

③ 防止调节阀卡死。 预付费控制系统中的调节阀大多很少动作，有的计量点可能一年都不动作。 因此，阀芯始终停留在一个位置上，很容易被流体中的水垢等异物卡住，从而在需要关闭阀门时无法关闭阀门。 解决这个问题的方法是让阀芯经常运动，比如在上位机中设计一个程序，上位机定时发出关闭阀门的信号，并自动记录实际响应数据控制阀的动作，并由计算机判断调节阀是否正常工作。 试验时，阀门的关闭程度应限制在不影响用户使用的范围内。 实现该措施的依据是阀门选用了具有比例阀位反馈的比例电动调节阀。

④防止冷管开阀引起的水锤问题。 冷管放汽应按一定程序进行。 如果操作速度过快，可能会引起水锤并损坏设备。 在预付费控制系统中，业主单位可在控制阀旁边设置一个足够小口径的旁通阀； 冷管启动时，旁通阀打开，对管道进行加热； 阀门。 预付费阀关闭后，仍有旁通阀向下游提供少量蒸汽，防止预付费阀重新开启时管内积水引起水锤现象。

⑤ 仪表故障诊断及诊断信息管理。 预付费控制器和电表的正常工作是预付费系统正常运行的前提。 因此，无论是预付费控制器还是流量计算器，都应具备必要的故障诊断功能，并将诊断结果上传至上位机进行显示、报警并编制报警记录。 同时，诊断结果（代码）也显示在仪器的液晶屏上，提高了系统的可靠性。

3.2 反作弊问题

用于贸易交接计量的仪表偶尔会出现作弊，作弊的方式有很多种。 在现有的仪表中，已经实施了以下反作弊策略。

① 防止拉电作弊的策略。 计量箱内的流量计算器具有停电记录功能，可将计划停电和故意停电记录一次，不漏电。 主电源出现故障后，不间断电源中的充放电控制器可以向流量计算器的数字量输入口发送一个干接点信号，再通过数字通讯口发送给上位机，并发送一个监控器上的报警信号，并记录事件以备将来参考。

②打开箱门报警。 现场仪表箱装有行程开关。 一旦箱门打开，就会有一个接触信号通过计算器传送到上位机进行报警。

③防止通过上位机下载数据到下位机作弊。 在预付费控制系统中，如果上位机需要从下位机（控制器）下载数据来操作现场安装的调节阀。 如果流量计算器和控制器集成在一起，就会引起用户的担忧：上位机既然可以下载阀门控制数据，为什么不能下载与测量相关的数据呢？

为了消除用户的这种担心，将控制器和流量计算器分为两个表。 其中，计量用流量计算器向政府授权机构申请检定，检定合格后封存。

④ 防止通过修改测量结果相关数据作弊。 在智能流量计算器中，有很多数据可以在输入密码后进行修改。 仪表出厂后，为防止有密码者违规修改数据，在流量计算器中设置了“关键数据修改记录功能”。 关键数据的每一次修改都会形成黄字记录，从而杜绝这种作弊手段。

4、安科瑞预付费电源管理系统（含选型）

4.1 远程预付费电源管理系统

系统分为五个模块，分别是操作员登录模块、系统配置模块、租户（店铺）管理模块、售电管理模块、报表中心模块。 系统的一般运行和运行流程如下：

本系统所有报表、记录查询均支持excel格式导出功能。

a) 登录管理：管理操作员账号及权限分配，查看系统日志等功能；

b) 系统设置：配置建筑物、仪器和默认参数；

c) 租户管理：为用户进行开户、销户、远程开户、关户、抄表导出、记录查询等操作；

d) 售电管理：对已开户的电表进行远程售电、退票、更正、记录查询等操作；

e) 报表中心：提供售电量财务报表、能耗报表、告警报表等查询。

4.2 申请地点

（一）分布式业务

(2) 连锁店

(3) 物业管理公司

（四）分布式企业

(5) 多分支机构

(6) 智慧社区

4.3 平台结构

图3 远程阀控集中拷贝系统总体结构

4.4 设备选择

注：应根据现场回路电流大小配置预付费电表、电流互感器等。 甲方负责安装接线。

4.5. 商业模式

自建平台可搭建在用户数据中心或监控中心等，硬件客户可参考我们推荐的系统设备配置参数购买或申请阿里云服务器。

安科瑞指导客户完成平台建设和运营管理团队的培训。 如果客户没有技术实力维护，也可以选择由安科瑞进行有偿维护。

对于成本要求严格的，可以选择安科瑞平台托管。 客户可以管理自己的数据，不能获取其他客户的数据。

5.结论

能源预付费系统集能源计量、数据采集和能源供应控制三大功能于一体，实现能源计量准确、数据传输及时、欠费停机等功能。 IC卡的使用，可以有效防止空中窃电，保证计量的公平公正，大大降低人工抄表的成本。 所设计的系统采用了一些智能化的方法，可以保证用户不会意外停气，保证用气安全。 该系统已广泛应用于能源供应领域，用户反响良好。

智能停车场管理系统分类：

1.按卡类型：ID（T1、EM、HID、AWID、LEGID）停车场。

2、按功能分：线上停车和线下停车。

入口停车场地图：

出口停车场示意图：

工作流程图：

智能停车场管理系统的组成：

1、门禁票箱、入口闸机、车辆检测器、入口摄像头；

2. 出口控制投票箱、出口闸门、车辆检测器、出口摄像头；

3、控制中心（发卡机、中央管理计算机及软件）；

4、通讯网络（光缆、总机），距离超过1200米时。

智能停车场管理系统特点：

﹡感应卡具有防水、防磁、防静电、不磨损、安全性高、操作方便、一机多用等特点。

﹑全中文菜单式操作界面，操作简单方便。

＊完善的财务管理功能，自动形成各种报表。

＊临时车辆全自动出卡，减少人员操作，自动化程度高。

＊滚动式LED中文电子显示屏提示，让用户和管理者一目了然。

﹑独特的车牌号输入显示系统，大大提高了停车场的防盗措施。

﹑发卡系统存卡不足会自动提示。

﹡车辆进出全智能逻辑自锁控制系统，严格控制持卡人进出行为，满足“一卡一车”要求。

﹡优质道闸带防抬杆，全卸荷，精确平衡系统。

﹑高可靠性和适应性的数字化车辆检测系统。

＊防砸车装置可以保证无论是迎面而来的车辆还是倒车的车辆，只要停留在刹车杆下方，刹车杆就不会倒下。

系统主要设备功能：

A. 全自动高可靠性智能道闸

(1) 起降速度1-6秒可选。

(2)单层围栏、双层围栏、直栏杆、曲栏杆可选。

(3) 可配置地感系统（适用于不同车辆）。

(4)电路板上装有单片机，可根据用户需要进行编程或提供接口信号。

(5) 配备世界领先的平衡机构，可平衡刹车杆的任何一点。

(6) 出现故障时，可手动放下杠杆，也可锁定手动功能。

(7)结构合理，维修方便。

B、核心控制机

(1) 可在线或离线运行。

(2)对讲求助功能智能停车场，方便车主咨询相关问题。

(3) 可自动识别卡的有效性。

(4)结合身份证读取技术，可实现中距离(30~50cm)不间断充电。

(5) 存储容量可高达1000条以上。

C、门禁机

(1)读一张有效卡，控制自动道闸自动开启，提高车辆行驶速度。

（2）有车才能取卡，取卡后才能开闸，防止临时车辆未取卡进入场馆造成混乱。

(3)可在取出卡的同时完成读卡。

(4)语音提示功能。

(5) 中文显示屏滚动，多种方式显示自定义信息。

D.出口管制机

(1)自动计费扣款，储值卡显示有效期。

(2) 读取一张有效卡，控制闸机自动开启。

(3)中文显示屏以多种方式滚动显示自定义信息。

(4) 临时卡可自动回收（可选）。

(5) 短期停车免费功能。

(6) 收费标准可随时、任意金额加载，突破了传统的收费模式。

E. 系统监控管理软件

(1) 具有两级操作权限控制（管理员和操作员）。

(2)自动统计进出停车场的车辆。

(3)财务核算及报表输出功能。

(4)数据库管理和数据库日常维护功能。

（五）对不同车型的车辆实行不同的收费标准。

(6)图像对比识别功能。

(7) 计算机可以控制出入口自动门的开启和释放。

停车场管理系统费用：

一、收费制度：

停车场智能管理系统采用以下三种收费系统：

(1)定期收费：按时间段（如月卡）确定具体收费。

(2)按实际停车时间收费：如临时卡。

（3）免费：对进入停车场的贵宾、特殊用户或停放时间少于一定时间的车辆免费停放。

2.计费/收费方式

非接触式IC卡通过出口控制机（或临时读卡器）计费，身份证通过核心控制板计费，计费方式如下：

（一）配套货车：定期缴费，规定有效期内不限进出；

(2) 临时卡：自动计费，管理员人工计费；

（三）特种车辆免费停放或停放时间不超过一定时间（如15分钟）；

(4) 储值货车：实行全自动充电方式。

三、收费标准

由于停车场管理系统设计理念的先进性、可靠性和灵活性，投资经理需要在授权的情况下对软件进行调整。 一般来说，有以下几种：

月租：有效期内不限次数出入；

预付费用：享受优惠，按停车时间扣费；

现金费用：按停车时间缴费，离场。

具体费用计算方法如下：

（一）超过基本充电时间； （二）超过间隔时间； （三）超过一天； (4) 超出循环段； （五）超过24小时； （六）超过空闲时间。

出入口LED停车显示屏安装接线图：

LED停车引导显示屏在入口处的安装如上图所示：LED停车引导显示屏用于引导进入停车场的用户寻找自己的停车位置。 安装在停车场入口售票箱显眼处。 停止位置。

停车系统接线图：

出入口LED停车显示屏安装接线图：

入口处的LED停车显示屏如上图所示安装。 LED车位显示屏用于显示停车场剩余车位数量。 业余时间也可以发布广告。 安装在停车场明显的入口处或街道旁，方便即将进入停车场的人及时了解停车场剩余的车位。

注：网络版LED停车屏的安装是停车屏的2条线全部接服务器，一根接通讯，一根接电源。

摄像头安装接线图：

1、将视频线的一端连接到摄像头，另一端连接到电脑图像采集卡接口。

2、出入口摄像头的安装要求如上图所示。 它们安装在入口和出口车道上，通常在大门后面。 汽车到达出入口时，会被闸门挡住。 这时候摄像头和车牌的距离就比较好。

门票盒安装接线示意图：

从收费亭到入口检票箱采用行业标准的全双工通信方式智能停车场，通过光电隔离器转换最远可达5KM。

出口检票箱安装接线示意图：

1、从收费站到出口检票箱采用行业标准的全双工通信方式，通过光电隔离器转换最远可达5KM。

2、出站票箱应设置在收费站旁边，使临时车辆收费时，值班人员尽量不用出收费站，便于管理临时车辆通行费。

3、收费金额显示屏的通讯线接在票箱显示屏的通讯线上，使它们并联连接，减少对电脑COM和系统资源的占用。 一般情况下，收费显示器可以让顾客看到票箱显示屏上显示的收费金额，也可以在收费电脑旁边放置一个类似投票箱的外接LED中文显示屏，显示收费金额。

出入口票箱到闸机设备安装接线图：

投票箱与闸机的连接方式如上图所示。 投票箱距闸门的安装距离不应小于3.5米。 ，如果有长头车，比如大货车，距离要长一些，防止司机开车到路闸下，或者司机读卡时碰到。）

安全岛管理预埋地感安装示意图：

1. 投票箱至闸机两根PVC或镀锌管。

2、投票箱和闸门均有地感。 安装时，需要在投票箱和闸门的安装位置预留一条PVC管到安全岛的一侧，以方便日后地感线的安装。

售票亭道闸地感线安装示意图：

地感线为高温镀银线。 切割宽度为5mm，深度为5-10CM。 地感线要求离地2CM左右。 它不应该暴露在地面上。 只需用水泥沙填充线路即可。