預(yù)付費(fèi)IC卡智能電表系統(tǒng)在家屬院供電系統(tǒng)改造中的應(yīng)用

牛彩霞

（甘肅新聞廣播電影電視局，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

省廣電局家屬院居民用電的收費(fèi),過去一直是采用人工上門抄表、按戶收費(fèi)的方式，工作量大、手續(xù)繁瑣、電費(fèi)收繳困難，而且由于線路及機(jī)械電度表年久老化，供電質(zhì)量計(jì)量也不準(zhǔn)確。為了改變這種現(xiàn)狀，在2012年底，完成了對局家屬院供電線路的改造工程；完成了將IC卡智能電表技術(shù)應(yīng)用到電能計(jì)量中，用預(yù)付費(fèi)智能IC卡電度表代替原有的機(jī)械電度表的改造工程，實(shí)現(xiàn)了家屬院用電一戶一表的分戶計(jì)量；同時(shí)，對局大院內(nèi)局屬各部門和其他單位的用電進(jìn)行分別計(jì)量、整合管理，達(dá)到了用電科學(xué)計(jì)量管理、合理收費(fèi)，加強(qiáng)了局大院辦公用電及家屬院居民用電管理和用電安全。

1 IC卡智能電表的簡介

1.1 智能電表的定義

所謂智能電表是集計(jì)量技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、通訊技術(shù)于一體的以智能芯片(如CPU)為核心，具有電功率計(jì)量、計(jì)時(shí)、記費(fèi)、與上位機(jī)通訊、用電管理等功能的電度表。

1.2 IC卡的介紹

傳統(tǒng)的電能計(jì)量方式中,一般是用戶先用電,再由供電管理部門上門抄表,用戶再付費(fèi)。所謂預(yù)付費(fèi)是指用戶“先付款,后用電”,符合一般商品的消費(fèi)特點(diǎn)。因此,必須有一種媒介把購買的電量送入電度表內(nèi),這種媒介就是IC卡。IC卡又稱為集成電路卡,是一種包含了微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的產(chǎn)品，是將集成電路（存儲(chǔ)器）封裝在塑料片中。數(shù)據(jù)的記錄、讀出由CPU芯片完成。通過IC卡傳遞數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)回讀，包括：回讀總電量，剩余電量，表內(nèi)累積購電量，總購電次數(shù)等信息。優(yōu)點(diǎn)：（1）信息量大，可加密，可靠性高；（2）信息保存時(shí)間長，不宜破壞；（3）可以重復(fù)使用；（4）成本低。IC卡能夠抗磁性、靜電及各種射線,還有很強(qiáng)的抗機(jī)械、化學(xué)破壞能力,其信息保存期很長,而且讀寫方便,讀寫次數(shù)可達(dá)10萬次以上。

2 DDSY462卡式單相電度表

2.1 組成及工作原理

2.11 組成

局家屬院IC卡智能電表采用蘭州黃河設(shè)備機(jī)電廠生產(chǎn)的DDSY462電子式單相預(yù)付費(fèi)電能表。電表有兩個(gè)主要功能塊組成：電能計(jì)量部分、微處理器部分。原理框圖如下圖所示。

圖1 IC卡智能電表原理框圖

2.1.2 基本原理

電能計(jì)量部分使用單相電能檢測專用集成電路，對電壓電流取樣進(jìn)行計(jì)算處理，產(chǎn)生與有功功率（用電）成正比例關(guān)系的脈沖序列，然后送至微處理器管理系統(tǒng)，電卡上的電量數(shù)據(jù)通過電卡直接送至微處理器管理系統(tǒng)，最后，由CPU通過對脈沖計(jì)數(shù)來計(jì)算所消費(fèi)的電量，提供顯示、報(bào)警、繼電器狀態(tài)信號(hào)。

2.2 主要功能

2.2.1 參數(shù)預(yù)置、電量預(yù)購功能

以IC卡為媒介，預(yù)置與預(yù)付費(fèi)功能相關(guān)的參數(shù)，電表根據(jù)預(yù)置的相關(guān)參數(shù)及購電量進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)算和判斷，實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)功能。即用戶向供電單位預(yù)交一定費(fèi)用后,購得IC卡,獲得相應(yīng)的電度數(shù)。

2.2.2 一表一卡

電能卡采用單一電源EEPROM技術(shù)，一表一卡制，用戶持有的IC卡相互之間不能互換，數(shù)據(jù)回寫多重加密。遺失時(shí)應(yīng)到供電部門（售電處）補(bǔ)購一張。

2.2.3 電量顯示

電表采用4位LED顯示，最大顯示9999k W·h，用電時(shí)倒計(jì)數(shù)，顯示方式：上電時(shí)顯示F1—F6，平時(shí)每30表顯示F1—F3一次。

FI——本次讀卡電量（最大為9999度）；F2——剩余電量（最大為9999度）；

F3——累計(jì)電量 （最大為9999度）；F4——負(fù)荷設(shè)定 （最大為99.99千瓦）；

F5——報(bào)警電量（最小為1度，最大為99度）；F6——最大負(fù)荷（最大為9999千瓦）。

2.2.4 數(shù)據(jù)保護(hù)

數(shù)據(jù)保護(hù)采用全固態(tài)集成電路技術(shù)，無需電池，斷電后數(shù)據(jù)可保存十年以上。

2.2.5 報(bào)警功能

用戶用電時(shí)，電能表中電量遞減計(jì)數(shù)，當(dāng)表中剩余電量等于報(bào)警電量時(shí)（報(bào)警電量可根據(jù)當(dāng)?shù)仉娏植煌闆r，可在0—99中預(yù)置），跳閘斷電一次，用戶續(xù)插入電卡，就可恢復(fù)供電。

2.2.6 斷電功能

當(dāng)電度表中剩余電量為零時(shí)，電能表自動(dòng)拉閘，中斷供電，直到插入電量有效電卡。

2.2.7 數(shù)據(jù)回寫功能

每次插卡時(shí)，電能表自動(dòng)將表中數(shù)據(jù)（用戶的累計(jì)用電量、剩余電量、購電次數(shù)等信息）回寫到IC卡中，并以IC卡為媒介，將數(shù)據(jù)回傳至配套的售電管理系統(tǒng)軟件中，便于電力管理部門監(jiān)測和統(tǒng)計(jì)管理。

2.2.8 防竊電功能

當(dāng)剩余電量為零時(shí)，繼電器就跳閘，而用戶在短路繼電器方式用電時(shí)，該表記錄非正常用電的時(shí)間，并在用戶下次購電時(shí)回寫至購電系統(tǒng)，便于電力管理部門作相應(yīng)的處理。本表還采用了雙向記錄芯片，防止進(jìn)出線反接的竊電行為。

2.2.9 加密功能

對IC卡進(jìn)行加密,使系統(tǒng)不易被仿冒。

2.2.10 購電準(zhǔn)備

購電前，用戶須將IC卡插入卡座一次，便于將表內(nèi)送回計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫。

2.2.11 購電方式

售電時(shí)，將IC卡插入IC卡讀寫器，同時(shí)操作計(jì)算機(jī)，將用戶編號(hào)、預(yù)購電量、報(bào)警電量、限容方式及限容功率等加密寫入IC卡。

2.2.12 電卡使用

將購電卡插入卡座內(nèi)，如是有效購電卡，則電表自動(dòng)將數(shù)據(jù)讀入表內(nèi)，LED表顯示屏依次顯示：購電量、總購電量、電表次數(shù)、報(bào)警電量、賒欠限量、限容功率。拔卡請妥善保存。

2.2.13 測試和維護(hù)功能：在配套的售電管理系統(tǒng)軟件和特殊功能卡的配合下，具有補(bǔ)卡、換表、測試、設(shè)置等多種功能。

2.3 主要特點(diǎn)

DDSY462電子式單相預(yù)付費(fèi)電能表主要用于新建或改造的城鎮(zhèn)居民小區(qū)及農(nóng)村等單相用電用戶的電能計(jì)量，具有預(yù)付費(fèi)功能，采用微電子技術(shù)，全屏蔽、全密封結(jié)構(gòu)，用先進(jìn)的單片機(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、處理和保存，具有良好的抗電磁干擾、低功耗節(jié)電、高精度、防竊電、高過載、長壽命等特點(diǎn)。應(yīng)用計(jì)算機(jī)管理，先購電后用電；在額定電流范圍內(nèi)能限制最大使用功率）；一表一卡，?？▽Ｓ?，失卡不失電，補(bǔ)卡再用；電卡能雙向傳遞數(shù)據(jù)；能自動(dòng)斷電告警用戶及時(shí)購電；電量為零時(shí)，自動(dòng)拉閘斷電；并具有一定的防竊電軟件設(shè)計(jì)等。

3 微機(jī)控制預(yù)付費(fèi)IC卡智能電表管理系統(tǒng)

3.1 預(yù)收費(fèi)管理系統(tǒng)的硬件組成及基本工作原理

3.1.1 IC卡智能電表系統(tǒng)組成：由IC卡、IC卡讀寫器、卡式電度表組成。工作原理框圖如圖2。

圖2 IC卡智能電表系統(tǒng)工作原理框圖

3.1.2 基本原理

微機(jī)及寫卡機(jī)由售電單位管理，用戶持IC卡到供電部門預(yù)交一定費(fèi)用后,供電部門將IC卡插入連接在計(jì)算機(jī)外的IC卡讀寫器上，用計(jì)算機(jī)將所購電量寫入IC卡中，用戶持IC卡在自家電度表的感應(yīng)區(qū)刷非接觸式IC卡，簡稱刷卡。在微處理器的控制下將卡中的電量讀出，并寫入表內(nèi)的EEPROM中,將電度數(shù)回充到電度表上，同時(shí)將IC卡中清“0”。就可合閘供電。IC卡由用戶自己管理，當(dāng)用戶電表中剩余電量等于報(bào)警電量時(shí)，電度表將自動(dòng)拉閘斷電一次進(jìn)行報(bào)警,提醒用戶給IC卡及時(shí)重新充值，此時(shí)用戶再在感應(yīng)區(qū)刷卡即可恢復(fù)供電；如用戶不及時(shí)預(yù)交電費(fèi),當(dāng)電表中所充電度數(shù)即剩余電量為零時(shí)，電表中的繼電器將再次斷路，自動(dòng)切斷電源供應(yīng)。用戶必須再次持卡交費(fèi)購電，才可以恢復(fù)用電。電表隨時(shí)顯示IC卡中剩余的電度數(shù),便于用戶交費(fèi)及供電部門工作人員監(jiān)督。

3.2 IC卡智能電表綜合管理系統(tǒng)軟件

3.2.1 概述

（1）IC卡智能電表綜合管理系統(tǒng)采用蘭州黃河設(shè)備機(jī)電廠自行研制和開發(fā)的《預(yù)售及收費(fèi)管理軟件》HHJDDV3.31版。是與水表、電表配套的水電費(fèi)預(yù)收及水電表管理軟件。具有住戶管理、水電表開戶、售水、電、發(fā)票打印、信息查詢、報(bào)表打印、系統(tǒng)管理等多項(xiàng)功能，為物業(yè)管理部門解決收費(fèi)難，管理水平低的問題，是物管部門費(fèi)用管理的得力幫手。用電信息的管理界面人性化，操作簡便，而且數(shù)據(jù)庫的維護(hù)也安全可靠。

（2）《預(yù)售及收費(fèi)管理軟件》按四級(jí)權(quán)限管理，分別為管理員、高級(jí)管理員、系統(tǒng)管理員和超級(jí)用戶。用戶有三級(jí)管理權(quán)限，管理員為預(yù)售主要操作人員，負(fù)責(zé)日常預(yù)售工作，其他兩級(jí)權(quán)限根據(jù)各使用單位需要設(shè)置。用戶密碼由26各字母（區(qū)分大小寫）和0～9數(shù)字組成，位數(shù)4～20位。登陸系統(tǒng)時(shí)必須持操作人員本人密碼，確認(rèn)身份后才能進(jìn)入。

（3）軟件系統(tǒng)運(yùn)行平臺(tái)是Windows 2000xp，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用SQL server 2000，微軟Access數(shù)據(jù)庫方式與visualbasic6.0。3.2.2 特點(diǎn)

（1）用戶繳費(fèi)更加便捷 。智能電表比傳統(tǒng)的電表更加方便，能夠節(jié)約大量的時(shí)間，提高了工作的效率，更好的為人們服務(wù)。

（2）簡便的用電抄表。智能電表的特點(diǎn)之一是摒棄了傳統(tǒng)上門抄表的繁瑣，可以有效快捷的做到一戶以及多戶的快速用電抄表。

（3）信息錄入更好應(yīng)對用戶的變動(dòng) 。智能電表系統(tǒng)對用戶信息進(jìn)行有效的錄入，可以快速的進(jìn)行信息的修改，資料的刪除等操作，方便了對用戶信息的統(tǒng)計(jì)。

（4）快速的數(shù)據(jù)查詢與用戶資料的導(dǎo)出 。智能電表系統(tǒng)的管理系統(tǒng)能夠做到數(shù)據(jù)的快速查詢與用戶資料的導(dǎo)出。數(shù)據(jù)的查詢可以快速的對用戶的電費(fèi)統(tǒng)計(jì)和欠費(fèi)的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并且可以將用戶的全部清單以及欠費(fèi)的清單資料導(dǎo)出，便于對用戶的管理。

4 結(jié)束語

總之，智能電表的運(yùn)用，使購電實(shí)現(xiàn)了微機(jī)管理，能夠快速進(jìn)行用電信息的查詢、收費(fèi)、統(tǒng)計(jì)等操作，不僅方便了人們的生活，也促進(jìn)了供電單位對電能的管理，有效解決了收電費(fèi)難、上門抄表、偷電漏電等問題。對電能的統(tǒng)計(jì)也更加準(zhǔn)確，而且使用壽命長，還可以有效地檢測偷電漏電情況；智能電表管理系統(tǒng)也與傳統(tǒng)方法不同，采用微機(jī)操作，節(jié)省了大量時(shí)間，提高了工作效率；有利于電能管理工作。因此，微機(jī)控制預(yù)付費(fèi)IC卡智能電表系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用前景。

［1］李建斌、張順.全電子式預(yù)付費(fèi)此卡電度表的應(yīng)用及效益分析[J].科技情報(bào)濟(jì)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2003(5).

［2］李峰，IC卡技術(shù)在預(yù)付費(fèi)電能表中的應(yīng)用[J].電力建設(shè)，2006.

［3］付景偉，編.用電與營業(yè)管理信息系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，1996：104-120.