浅谈多厂家IC卡预付费电能表(控制器)管理方法的研究
摘要：本文以预付费电能表(控制器)为基础，讨论了对多厂家生产的不同的IC卡、不同
预付费电能表(控制器)系统进行统一管理的思路，给出了以动态链接库方式的收费管理
系统具体实现原理和方法。
关键词：预付费电能表；预付费控制器；动态连接库；管理方法
0概述
用电收费管理是电力管理工作的重要内容，是直接与用户相连的后环节，也是生产经营成果的终实现。电力企业迫切需要解决用电抄表难、收费难的问题，而使用IC卡预付费电能表是解决该问题简单、有效的办法。
多年来，我省各地、县供电部门分别小批量购进了不同厂家生产的预付费电能表(控制器)。由于预付费电能表(控制器)的发展初期没有统一的管理规范，是由各个厂家自行开发，因而所使用的IC卡、预付费售电系统相互不兼容。在实际使用中，一个营业点有多个厂家的预付费电能表(控制器)，配备多个读，写卡器、多个预付费售电系统，给收费和管理造成很多麻烦。针对这一现状，湖北省电力公司要求在全省统一预付费售电系统。
我院与空军雷达学院科研所协作，引入动态链接库概念，联合制定了“IC卡预付费电能表(控制器)和售电系统驱动程序通信协议”，研制开发出了相应的预付费售电系统。该系统将不同厂家的预付费电能表(控制器)、不同的IC卡类型、不同的计量方式、不同的电费计算方式进行整合，以形成相同的工作流程和操作界面、统一的账单、报表、单据格式。它既兼容了各地县供电部门已使用和新招标的多个厂家预付费电能表(控制器)，又统一了全省预付费售电系统。
1系统设计方法比较
对多厂家的预付费电能表(控制器)实现统一预付费售电系统的方式主要有以下几种。
1．1系统集成方式
该方式是将不同厂家生产的系统通过一定方式进行集成，在进入系统之前首先对厂家进行选择，然后进入该厂家自己的预付费售电系统。这种集成方式简单易行，但对不同的厂家所设计的系统规范不一，用户使用繁琐，需要学习不同厂家的软件。因而，数据结构不同，报表格式各异，汇总困难。
1．2系统集合方式
该方式是将不同厂家的系统分成相同的功能模块，通过一定方式进行集合，在进入系统之后先对IC卡进行厂家识别，分别调用各厂家的功能模块，所涉及到IC卡操作的功能由厂家提供，数据库格式统一、编程语言统一。这种方式虽然达到了操作和流程、账单、报表、单据格式统一，但是编程语言如要统一，实际操作难度较大，系统维护升级十分困难。
1．3系统整合方式(动态链接库方式)
该方式是在系统集合方式基础上，将所涉及到IC卡操作的功能部份单独分离出来，引入Windows操作系统动态链接库的概念，制定“IC卡预付费电能表(控制器)和售电系统驱动程序通信协议”，统一动态连接库调用格式，不同厂家仅提供按“通信协议”编制的动态链接库。系统通过动态链接库对IC卡进行操作。动态链接库编程语言可与系统不同，扩充厂家方便，系统进行配置即可，达到了系统管理界面统一，各厂家IC卡电能表数据格式互相保密的要求。下文主要就该种方式的实现原理和系统构造进行说明。
2系统实现原理
IC卡预付费售电系统由管理系统、数据库和动态链接库三部分组成。系统管理部分负责用户管理、售电、统计、维护等工作。以Windows2000作为操作平台，开发语言采用由Delphi，后台数据库采用SQLServer2000，服务器的操作系统采用Windows20ooServer。而用户IC卡的操作由厂家提供动态链接库，动态链接库负责各厂家的用户信息、购电信息等写卡工作。
系统运行时，首先通过自动检测系统检测出IC卡的类型，再根据IC卡的类型，通过IC卡上特定的标志单元内容(厂家代码)识别出该IC卡的厂家，识别完成后，系统调用特定厂家的动态链接库，而动态链接库的调用格式是一致的，各个厂家按照规范自行编制对IC卡操作的函数库。图1示出了系统识别卡并调用厂家动态连接库的过程。
3系统网络设计
Client／Server(CS模式)结构一直是企业内部管理信息系统的首选。基于Intranet的B／S／D(BrowsedServer／Database)(BSD模式)的三层体系结构解决了CS模式结构存在的问题。结合本系统的特点，系统的前期采用以CS模式两层体系结构，后期系统的开发采用基于Intranet的BSD模式三层体系结构模式。三层体系结构的原理如图2所示。
系统的网络结构如图3所示。
其中：从缴费机、综合管理机与SwitchHUB之间可使用双绞线直接连接，或通过直线Modeom连接，或通过光缆及光缆设备连接。
4通信帧格式
管理系统与动态链接库的数据交换采用通信帧的形式，其通信帧格式采用GB／T18460．2中的帧结构。
帧格式：帧起始符命令码数据长度数据校验码帧结束符。
其中：帧起始符68H：表识一帧数据的开始；
命令码C：用于控制传输数据域的内容；
数据长度L：代表数据域的字节数；
数据域data：包含数据标识和数据，其结构随命令码的不同而不同。
5动态链接库通信协议
5．1动态链接库函数调用方法的确定
为了保证各个厂家编程的方便，以及系统的性，函数调用采用指针方式。其函数格式如下
#Icard(icdev：longint；sendstr：pchar；recvstr：．pchar；password：pchar)：long
其中#号表示厂家名称的缩写，如：阿迪克为RDK，函数名为RDKIcard(……)；
icdev：串口句柄． 类型：32位带符号数；
Sendstr：．为发送帧． 类型：字符指针；
Recvstr：为响应帧． 类型：字符指针；
5．2动态连接库基本功能
根据系统基本操作的基本要求，系统具备的功能主要有：开户卡、购电卡、清零回收卡、设置卡、检测卡等功能，对用户购电卡、系统维护卡以单位区分，即不同区域的卡不能混用，以保证系统的安全。具体功能设置如表1。
5．3厂家代码、函数名称的确定
根据系统自动识别的要求，系统在自动识别卡类型的基础自动识别厂家，分别调用各自厂家的函数，因此规定各自的厂家代码及函数名称。厂家函数设置见表2。
6系统主要功能介绍
系统除一般需求：能够正确售电，统计日报、月报、年报外，系统还具备：
(1)灵活的电价设置
调整电价时只需调整相关的电价设置就可达到对全部用户的调整，从而保证电费计算的准确、及时；
(2)完整用户档案资料
用户档案包括用户基本资料、用电设备资料等，“系统”从用户申请用电开始建立用户档案库，形成完整的用户档案资料。根据用户号或申请号，可以方便地查到用户的全部资料或各个申请所形成的档案变更。用户销户时将用户资料从当前用户档案库转入档案历史库中，以备将来查找；
(3)准确的电费计算
在电费计算过程中，把用户的明细电价情况都做了的记录，同时，还根据用户的配电信息进行线损、变损的计算；
(4)数据的高安全性
系统采取了目前较为流行的安全登录机制与安全授权机制，每个进入系统的操作员核对姓名及密码。“黑匣子”系统对操作员所有涉及到数据的变更都进行记录，保证了系统的安全追踪性，实现了真正意义上的责任管理。
系统的可恢复性已经成为衡量一个系统是否完善的重要标志，它的可恢复性则充分体现在局部恢复与整体恢复上。系统提供局部恢复和整体恢复功能；
(5)多功能综合分析
“系统”能根据日常营业产生的数据对售电量、售电收入、行业用电情况、线损、网损和计划用电等项目进行分析、统计，得出供电企业的运行与经营状况。对分析数据以报表方式表示，同时，还可以显示历史数据，以便于比较；
(6)网络数据库资源共享、在同一局域网内可以支持多台客户端同时对数据库的操作；
(7)提供系统操作日志，为纠正日常业务差错提供审计线索；
(8)提供基于Intemet的远程收费、查询管理模块。
7、安科瑞Acrelcloud-3200预付费水电云平台
7.1概述
AcrelCloud-3200预付费水电云平台是安科瑞公司研制的与DDSY-1352单相电子式预付费电能表及DTSY-1352三相电子式预付费电能表配套的售电管理系统。另外可以选配远传阀控水表组成水电一体预付费系统，达到先交费后用水的目的，剩余水量用完自动关阀。主要完成电能表/水表参数设置，商户售电/售水管理及能耗管理工作，操作简便，实现物业公司远程实时操作实时监控，具有良好的人机界面，能够有效的统计和管理数据。安装方便，是用电管理部门、商业广场和物业小区，提高用电用水管理水平，解决收费难问题的理想产品。
7.2应用场所
本平台适用于公寓出租户、商业广场、公寓酒店、物业小区、写字楼、物流仓储、高校、连锁超市、智慧园区、农贸市场等场所。
7.3系统结构
7.4系统功能
7.4.1房间监控
清晰简洁的展示所有房间状态信息，所属楼栋楼层，在线失连情况，费用状态等，进入房间详情可对房间当前实时信息进行查看，并可了解当天用电量和使用金额情况，可对房间内的电表进行各种远程控制操作，比如开户、电价设置，售电、退电、报警金额设置、分合闸操作等等。
7.4.2电户开表
系统针对商铺开户不仅支持一户一表，也支持一户挂多表的需要;支持自定义电价方案，单一电价、尖峰平谷电价、阶梯电价等:支持预先设置开户信息后期一键开户;支持设置电表合额告警默认三级告警，告警金额和次也可以自定义，推送方式支持手机短信，APP推送，邮件、语音外呼、公众号推送等。
7.4.3充电缴费
可以对已开户的电表进行远程充值，电费实时下发到电表。电表会根据电度走字实时扣除电费同时系统也支持早台计费，金额下发到系统账户，到账快速稳定。
7.4.4财务管理
订单总览，包含系统里所有水电充值退费记录，以及物业费扣费流水记录。收入概况，可以从日，月，年，时间跨度等不同维度统计水电费收入情况，收入组成。
7.4.5报表
系统还提供了多个报表以供查询。用电综合报表，帮助财务统计每个月商铺总用电量，尖峰平谷用电量以及电费，能耗同比分析，可以比较每个月份与去年同期相比的用能差距。能耗日月年报表，按日，月，年三个不同维度查询电表每个阶段的用能情况。
7.4..6批量操作
为了方便用户对大量仪表进行管理和设置，可以在系统中新建批量操作任务，比如设置电价、电表控制、仪表设置、充值等，批量任务可以立即执行，也可以定时执行。
7.4.7自定义收费方案
为了灵活应对用户多种多样的收费方案，比如物业费，房租，服务费等，系统支持用户自定义收费项目。收费方式可设置直接从账户扣除或者生成催缴账单，可设置周期性收费或者一次性收费，可以按固定金额收费或者按房间面积换算等等。
7.4.8公共区域用电分摊
指定某块表为主表，然后分配关联子表，系统每个月自动将主表的用电按比例换算成电费从子表中扣除，这样可以剩余人工统计的麻烦。公摊方式多样，可以根据比例公摊，按房间面积公摊，按用量公排，收费方式有直接扣费或者生成维费账单。
7.4.9后付费模式
按日期生成后付费用户周期用电费用，对数据进行确认后生成缴费账单方便追踪客户缴费情况可导出缴费账单以及欠费账单通知客户。
7.4.10公众号在线支付
用户可以在微信小程序或者微信公众号自助查询电表使用情况以及缴费。
- 系统硬件配置
| 应用场合 | 型号 | 图片 | 功能 |
|
预付费水电 云平台 |
AcrelCloud-3200 |
 |
主要完成电能表/水表参数设置，商户售电/售水管理及能耗管理工作，操作简便，实现物业公司远程实时操作实时监控，具有良好的人机界面，能够有效的统计和管理数据。安装方便，是用电管理部门、商业广场和物业小区，提高用电用水管理水平，解决收费难问题的理想产品。 |
| 通讯管理机 | Anet-1E2S1-4G |
 |
1、电力抄表，数据转发，断点续传，边缘计算，命令透传 2、通讯方式:下行2路RS485通讯上行网口/4G |
| Anet-2E4SM |
 |
1.电力抄表，数据转发，断点续传，边缘计算，命令透传 Anet-2E4SM |
|
| Anet-2E8S1 |
 |
1.电力抄表，数据转发，断点续传，边缘计算，命令透传 Anet-2E4SM 2.通讯方式:下行4路RS485通讯，上行2路以太网通讯 |
|
| AWT100-4G |
 |
1路下行485，上行可选配4G、WIFI、网口 | |
| AF-GSM500-4G |
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1.内置嵌入式系统，数据采集支持2或6路RS485总线接入 2.支持LORA无线通讯 3.数据上传支持MODBUSTCP/MQTT/HJ212等多种协议 4.可选择RJ45或4G上传方式 5.具备协议转换、断点续传、断电报警等功能 6.内嵌8GSD卡，用于数据存储和事件记录 |
|
| 物联网电表 |
DDSY1352-NK 单相预付费电表 |
 |
1.支持全电力参数测量(U、I、P、Q、S、PF、F) DDSY1352-NK2.支持双向有功、无功、复费率电能计量 单相预付费电表3.支持*大需量及发生时间统计;4支持两路开关量输出5.内置100A大容量磁保持继电器，可实现内部分合闸 6.ModbusRTU规约/DL/T645-07规约可自适应 7.充值方式:支持刷卡充值和远程充值;8.支持预付费功能;9.支持时控功能; 10.支持恶性负载识别功能 11.支持强控功能: 12.通讯方式:RS485/4G/NB |
|
DDSY1352-NK 三相预付费电表 |
 |
||
| DDSY1352-nDM |
 |
1.预付费管理控制 2.支持支路时间管理控制 3.支持支路负载管理控制 4.远程充值 5.支持支路强控 6.夜间小功率控制 7.支持空调模式 8.支持白名单设置 9.支持全电力参数测量（U、I、P、Q、S、PF、F）； 10.支持总电能计量，支路电能计量 11.跳闸记录查询 12.通讯方式：RS485/4G |
|
|
ADF300L 多用户计量箱 |
 |
1.支持全电力参数测量(U、I、P、Q、S、PF、F)2.支持双向有功、无功、复费率电能计量物联网电表 3.支持*大需量及发生时间统计; 4支持两路开关量输出 5内置100A大容量磁保持继电器，可实现内部分合闸 6.ModbusRTU规约/DL/T645-07规约可自适应7.充值方式:支持刷卡充值和远程充值;8支持预付费功能9.支持时控功能;10.支持恶性负载识别功能11.支持强控功能;12.通讯方式:RS485/4G |
|
|
ADF400L 多用户计量箱 |
 |
1.支持全电力参数测量(U、I、P、Q、S、PF、F) 2.支持双向有功、无功、复费率电能计量物联网电表 3.支持*大需量及发生时间统计; 4支持两路开关量输出 5内置100A大容量磁保持继电器，可实现内部分合闸 6.ModbusRTU规约/DL/T645-07规约可自适应 7.充值方式:支持刷卡充值和远程充值; 8支持预付费功能 9.支持时控功能; 10.支持恶性负载识别功能 11.支持强控功能; 12.通讯方式:RS485/4G |
|
| 物联网水表 | LXSY-O-M/NB |
 |
1.预付费功能 2.阀门自动维护功能 3.防水设计 4.防强磁干扰功能 5.低功耗设计 6.通讯方式:MBUS/NB |
9结束语
我们合作开发的售电管理系统目前已投入运行，单机版系统已进入武汉市的城区供电公司和郊区的各个营业所及荆州、咸宁等地区的各个营业所，配置使用了多个厂家的预付费控制器和预付费电能表，系统运行情况良好。
参考文献
[1]陶永法等．电水气“一卡通”后勤综合收费管理系统的设计与实现[J]．计算机软件与应用，2OO4(3)．
[2]王光文．IC卡电能表及其售电管理系统的分析、改进与选型[J]．今日电气，2004(6)．
[3]IC卡预付费售电系统-IC卡及其管理[Z]．GB／T 18460．2—2001．
[4]王作维，付汉东，马利人，陶永法，徐健等.多厂家 IC卡预付费电能表(控制器)管理方法的研究.
[5]安科瑞企业微电网设计与应用手，2019.11版.
作者简介：闻什益，手机：13564425781（微信同号）
审核编辑 黄宇
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