在科學生產力快速發展的當今社會，數字化、網絡化、信息化、智能（néng）化在各方麵的應用已成為社會經濟發展的新趨（qū）勢。中山供（gòng）電局麵對管理龐大的低壓用戶，若繼續采用通過IC卡等介質讀取電表數據，不僅人（rén）工成本大（dà）、效率低，而且出錯風險高、不利於營銷管理及（jí）當下分時電價（jià）、預支電費等先進模式的發展，有必要推廣無卡式預付費電能表使人員從過（guò）去（qù）繁瑣的低壓管理收（shōu）費工作中（zhōng）解放出來，為客戶提供更優質的服務。 
　　一、推廣（guǎng）使用預付費電能表的必要性 
　　（一）確保電費回收是供電企業營銷的首要（yào）任務。客（kè）戶電費回收（shōu），是供電企（qǐ）業營銷的重中之重。在租戶或信譽度較低的客戶中采取預購電的方式能有效降（jiàng）低回收風險。 
　　（二）豐富交費方式,客戶可以根據用電需求預購電量，不必像過去一樣每月按（àn）合同約定的（de）固定電量繳交預付電費，減少資金積壓，方便（biàn）省時。 
　　（三）規避政策風險（xiǎn），當調整電價時，管理者可對剩（shèng）餘電量進行折算重新下發，避免了供電企業（yè）或客戶的損失。 
　　（四）目前對欠費客（kè）戶采取限電或（huò）停電措施，在用戶側安裝預購電裝置的方式投資大且工作任務繁重。 
　　（五）在營銷係統、計量（liàng）自動化係統和需求側決策管理與分析係統的基礎上，不增加硬件設備投資，實現預購電功能及對預付費電能表遠程抄控的（de）研究具有一定的必要性。 
　　二、傳（chuán）統卡式（shì）預付費存在的缺點 
　　卡式預購電係統解決了收費（fèi）難的問題，但還存在以下缺點： 
　　（一）用電數據（jù）的采集不夠及時。若不（bú）派人上門抄表，則隻有當用（yòng）戶購電時，才能將用戶的用電情（qíng）況傳輸上來，數據存在滯（zhì）後性，難以實現對實際（jì）用電量的統計（jì）和線損計算。 
　　（二（èr））當根據國家相關政策調整電價時（shí），對於供電企業來說，雖然可（kě）以采用限製囤積電（diàn）量等（děng）方式，但調價後仍（réng）采用預售的電價結算，會對供電企業（yè）或客戶造成一定的損（sǔn）失。 
　　（三）無（wú）法進行實時監控管（guǎn）理，出現問（wèn）題（tí）不能及時發現（xiàn）和處理，一旦發生用電計量差錯，容（róng）易造（zào）成供電方與用電方的電費結算糾紛。 
　　三、無卡式預付費（fèi）的原理 
　　（一）無卡式預（yù）付費的基本概念（niàn） 
　　與傳統（tǒng）的有卡式預購電或後付費不同，無卡式預購（gòu）電方（fāng）式，可由客戶選擇合適的付費方式，同時還具有（yǒu）自動抄表功能。無卡式預購電將自（zì）動抄表和預（yù）購電的特點（diǎn）和優勢有機結合，具有豐富的應用功能和極強（qiáng）的（de）靈活性，能有效解（jiě）決單獨的預購（gòu）電所存在的缺點。 
　　（二）無卡式購電係統（tǒng）構成原理圖（tú） 
　　圖1中，整個無卡式預付費流程主要由營銷係統、計量一體化平（píng）台、主站前置（zhì）機、集中（zhōng）器、采集終端、預（yù）購電電能表等組成。營銷主站通過互聯網以加密方式與銀行聯（lián）網，然後通過WebServices接口經過計量自動化平台及（jí）主站前置機進（jìn）行指令數據收發,而後主站前置機通過（guò）移動（dòng）公司專用網絡（GPRS/CDMA信道（dào））與係統終端集中器通信，主站係統（tǒng）將（jiāng）加密（mì）的預付電費數據下發至集中器，集中器通過電力線（xiàn）載波到采集終端將數據傳送到RS485電能（néng）表或直接通過電力線載波將數據直接傳送至載波（bō）電能（néng）表讀取唯一的（de）密鑰，然後集中器通過密鑰進行加密發送（sòng）購電數據到（dào）電能表，電能表接收由主站下發的預付電費數（shù）據同（tóng）時通過標準加密（mì）算法（fǎ）解釋並判斷所收到數據是否為合法數據並執行相應的（de）操作或返回相關（guān）數據，主站下發的（de）指令數據可以是（shì）充（chōng）值金額或對電能表遠程控製等，該係統有別於一般的IC卡預購電係統，IC卡預購電電表充值跟開通都必需通IC卡來實現（xiàn）。 
　　 
　　圖1 無卡（kǎ）式購電係統網絡結構圖（tú） 
　　集中器下行通信信道可選（xuǎn）擇電力線載波方式（Power Line Carrier Method），微（wēi）功率無線（xiàn）射頻方式或專線方式連接采集終端或者無卡式預付費電能表，采（cǎi）集（jí）終端（duān）下（xià）行信道以RS485通信方式連接具有RS485通信接口的預付費電能表。 
　　四、無卡式預付（fù）費（fèi）硬件設備 
　　（一）預付費電能表 
　　預付費電能表是本係統的重要的組成部分之一，它是一個直（zhí）接（jiē）麵對最終客戶的終端設備。 
　　1、數據存儲量大。電能表終端直（zhí）接進行計量、統計用戶（hù）多（duō）項用電信息，如電量的小時（shí）凍結數、日凍（dòng）結數、月凍結數，用（yòng）戶購電記錄日誌信（xìn）息，透支記錄日誌信息信息，用戶可以通過電能表終端可以直接了解到自己最近一（yī）個收費周期的用（yòng）電量信息，免（miǎn）除了用戶到（dào）結算（suàn）時（shí）才知道自身用電情況的出（chū）現。 
　　2、數據（jù）傳輸可（kě）靠性強（qiáng）。每個無卡式電能表終端內部具有一個唯一的密鑰計算方式，對重要的用（yòng）電信息操作時需（xū）要多次的通信握手才能進行（háng），並且使用可靠的加密算法（fǎ）對重要數據進行加密（mì）處（chù）理，提高（gāo）係統的安（ān）全（quán）性，可（kě）靠（kào）性。 
　　3、功（gōng）能設置人性化。電能表可以（yǐ）根據每個居民用戶的（de）用電（diàn）狀況的（de）不同在營銷係統的配合下，用戶可以（yǐ）自（zì）行設置剩餘電（diàn）量的報警閾（yù）值（zhí），當剩餘電量少於設定（dìng）閾值時（shí），係統通過短信平台係統可以直接及時（shí）地（dì）通知（zhī）用戶。 
　　（二）集中器 
　　在（zài）集中（zhōng）器原本功能的基礎（chǔ）上增加了對電能表的電量下發，剩餘（yú）電（diàn）量查詢、報警等功能滿足無卡式預購（gòu）電係統的（de）功能需求，同時滿足《DL/T698-1997低壓電力用戶集中抄表係統技術條件（jiàn）》及《廣東電網公司低壓電（diàn）力用戶集中抄表係統集中器上（shàng）行通訊規約（1003版）》的要求。 
　　1、通信性能可靠、穩定。集中器（qì）通過對由主站發出的GPRS信號進行接收、處（chù）理，並通過載波通道或者（zhě）是485通（tōng）道對下屬的電能表的電量信息進行抄讀、參數下發等（děng）功能，在傳輸的過程中對重要信息進行加密處理，保證數據的準確性與安全性。 
　　2、對用電信息進行有效監控（kòng）。集中器對各個電能表（biǎo）終端的電量（liàng）信息（xī）進行定（dìng）時（shí）監（jiān）控，對重要信息進行多次比對，當發現用戶剩（shèng）餘的用電量不足時，會以報警信息的形式上報到後台主站，配合營銷係統進（jìn）行催繳工作。這樣可以減輕了一線營銷員工的工作強度，並有效降低了電費回收風險。 
　　五、無卡式預付費電能表總體設計 
　　（一）硬（yìng）件設計 
　　無卡式預付費電能（néng）表的硬件設計如圖3所示，硬件部（bù）分主要包括微控製器、電能計量、LCD顯示、磁保持（chí）繼電器驅動、通信接口和（hé）電源模塊。現將主要的幾部（bù）分作一些（xiē）簡要介紹。 
　　
　　 
　　圖2 預付費電（diàn）能表硬件設（shè）計 
　　電能計量（liàng）部分：在本設計中，選用Analog Devices公司的（de）高性能單相電能計量芯片ADE7755，用這一計（jì）量（liàng）芯片設計的電能表質量可靠，性能優於國（guó）際（jì）標（biāo）準IEC10356中的規範。 
　　控製部分：為整個電表能的心髒，實現電能脈（mò）衝的計數、掉電信號（hào）、數據通信、存儲（chǔ）器的讀寫、LCD顯示（shì）的（de）控（kòng）製和（hé）磁保持繼（jì）電器的驅（qū）動等功能。 
　　上行通信模塊（kuài）：在本設計中，電能表除了RS485通（tōng）信口外，還包括負責與集中（zhōng）器通信的上行通信模塊，模塊的（de）通信方式可選電力線載波或者微功率無線。 
　　（二）軟件設計 
　　係統上電後，首先要（yào）進行初始化，初始化包括微處理器的特殊（shū）功能寄存器的設置，時鍾/定時器參數的設置，中斷的（de）設置，隨後讀取（qǔ）EERPOM的（de）數據。 
　　電表內部中斷（duàn）負責電量的記錄。當有電量脈衝到來時，中斷服（fú）務程序對電量寄存器加（jiā）1，隨後退出中斷，在（zài）主程序循環完成電計量功能。程（chéng）序每0.5秒對剩餘電量進（jìn）行判斷，如果小於（yú）零則置欠費標誌，LCD及（jí）LED告警（jǐng）；如果大於零（líng），判斷剩餘電量是否少（shǎo）於設定的告警閾值，少於設（shè）定閾值置低剩餘電量標誌，LED告警，如果大於設定閾值則繼續（xù）處理計量數據。 
　　六、結束（shù）語 

　　無卡式預（yù）付費電能表主要針對已接（jiē）入低（dī）壓集中抄表係統的低壓用戶，以係統網（wǎng）絡與（yǔ）計算機技術（shù）監測（cè）用電戶（hù）的用電量，複核用電戶預存電費的結餘，並對低結餘、零（líng）結餘或負結餘的用電戶進行提醒、警告或停電等措施。在推廣（guǎng）使用智能電能表工作中，可借鑒推廣使用無卡（kǎ）式預（yù）付費電能表的（de）經驗（yàn），規避推廣使用傳統的卡式預付費電（diàn）能表所遇到的問題和困難。應加強客戶宣傳、技術（shù）培訓、業務管理等工作，從而在有序推進智能電能（néng）表應用的同（tóng）時，有效提升（shēng）供電企業優質服務的良好形象。