电能预付费管理系统Word文件下载.docx
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电能预付费管理系统要求系统具有良好的实时性，系统不仅能够实现实时性监测用户宿舍重要回路的用电情况，还应对用户的充值购电金额、日期、楼层房间等信息进行准确的记录和存储。
保证用户从开户到买电、用电的过程信息做到有据可查。
系统的稳定性
由于电能预付费管理系统是一项长期不间断运行的系统，肩负着监测用户宿舍重要配电回路的运行状况，所以系统的稳定性显得尤为重要。
本司的电能预付费管理系统有着数年的市场成功应用经验，并具备完善的客户服务体系。
系统的可扩展性
系统的设计并不是一层不变的，如今后根据需要将工程扩建、改造、或者与其他系统的兼容、并入等，这要求系统的设计应预留多路与其他系统的通讯接口，当需要与其他系统进行信息交换时，如一卡通系统、楼宇自动化控制系统（BAS）、管理信息系统（MIS）、消防控制系统（FCS）等，可实现系统扩展。
系统的易维护性
从计算机的配置到系统的配置，前端设备的配置都充分仔细地考虑了系统可靠性，并实施了相应的认证。
我们在做到系统故障率最低的同时，也考虑到即使因为意想不到的原因而发生问题时，可保证数据的方便保存和快速恢复。
整个系统的分层管理保证了网络中一旦出现故障，不会因为某部分设备的维护，而停止所有设备的正常运作。
1.4主要设计依据与规范
系统的设计满足以下所列制造和试验标准：
JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》
GB50174《电子信息系统机房设计规范》
GB50052-2009《供配电系统设计规范》
GB50054-95《低压配电设计规范》
GB50055-93《通用用电设备配电设计规范》
GB50034-2004《建筑照明设计标准》
GB50057-94《建筑物防雷设计规范》
DGJ08-100-2003《低压用户电气装置规程》
ISO/IEC11801《信息技术互连国际标准》
2系统设计概述
2.1系统结构
本系统采用分层分布式结构进行设计，即站控管理层、网络通讯层和现场设备层，如下图所示：
现场设备层
现场设备层主要是连接网络中预付费仪表，用于将电参量采集并上传至通讯层，它是构建该电能预付费系统必要的基本组成元素。
不仅肩负着采集数据的重任，同时也是执行后台控制命令的终端元件。
通讯控制层
通讯控制层主要是由通讯服务器、接口转换器件及总线网络等组成。
该层是数据信息交换的桥梁，不同的接口转换器件提供了RS232、RS422、RS485、SPABUS等及以太网等各种接口，组网方式灵活，支持点对点的通讯、现场总线网络、以太网等类型的组态网络。
通讯服务器主要用于直接对现场仪器仪表转达上位机的各种控制命令，并负责对现场仪器仪表回送的数据信息进行采集、分类和存储等工作，如电能数据等电参量、仪表通讯状态、等；
接口转换器件则是由于现场仪表或其它系列的装置与上位机的通讯接口存在差异，需要进行转换方可进行数据交换。
管理测控层
管理测控层是针对配电网络的管理人员，该层直接面向用户。
该层也是系统的最上层部分，主要是由电能预付费管理系统软件和必要的硬件设备如计算机、打印机、UPS等。
其中软件部分具有良好的人机交互界面，通过数据传输协议读取前置机采集的现场各类数据信息，自动经过计算处理，以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况，并可接受管理人员的操作命令，实时发送并检测操作的执行状况，以保证供用电单位的正常工作；
电能计量管理功能设计各种符合用户的报表格式，报表内数据严格按照各种标准进行计量，用户只需查找打印即可，极大的方便了操作，提高了工作效率。
2.2硬件配置
2.2.1站控管理层设备
●配置为研华IPC-610MB（Core2Q8400/4G/1TB/DVD/独立显卡）+键鼠、19W"
液晶显示器等
研华工控机（IPC-610MB），完成对整个电站的计算机监控系统的管理，数据库管理，在线及离线计算，运行监视控制，各图表曲线的生成，数据报表等系统监测等功能。
研华工控机IPC－610MB是一款4U高度19寸上架式工业计算机，这款全钢结构的机箱满足EIARS－310C19”上架式机箱标准。
可支持研华AIMBATX标准工业母板。
机箱支持3个5.25”和1个3.5”驱动器。
前置的USB口和PS/2键盘接口易于用户进行数据传输、应用的输入。
研华IPC－610MB采用标准的上架式外观尺寸可以使其兼容于大多数应用环境。
这些特点使得研华IPC－610MB成为具有价格，性能，用户总成本的最佳选择。
●监控主机采用正版简体中文WindowsXP操作系统软件，电能管理软件采用安科瑞Acrel-3000型电能管理组态软件
监控室主机主要完成远程数据采集、处理与显示，电能数据汇总与报表打印等。
本站控层设备的配备综合考虑用户实际需求，配置监控主机、显示器、小型网络机柜、串口通讯服务器及监控软件，考虑到通讯可靠性及防雷等因素，配置串口隔离设备。
2.2.2网络通讯层设备
●智能管理器AcrNet-Lx8
规格/参数/性能配置：
Ø
32-bitARM9RISC微处理器
128MBFlashROM（其中约4MB可给用户编程使用）
2MB数据闪存
2个网口，速率10/100M自适应
8个软件选择的RS-232/422/485串口
2个USB2.0端口，21个GPIO端口，1个音频输出端口
SD卡插槽可供64MB存储容量的扩展
具有故障转移机制，防止系统崩溃
内嵌RTC，蜂鸣器
内嵌LinuxKernel2.6.29通讯平台
GNUGCC交叉编译器
提供“-40～75℃”宽温产品，-10℃～45℃工作温度
直流9～40V电源输入
●环网交换机EDS-405A
一般的以太网交换机不能作环形的网络，因为一但形成环形，会形成广播风暴。
但是环网结构有自身的优点，比如有冗余性、可靠性等优点。
环网上的某一路链路断开，不会影响网络上数据的转发。
因此在很多工业通信领域引入了环网交换机。
这种环网交换机可以组建环形网络。
每个交换机上有两个用于组环的端口，交换机之间通过手拉手形式构成了环形的网络拓扑。
环网交换机采用了某些特殊技术，避免了广播风暴的产生，同时又实现了环形网络的可靠性。
端口类型：
5口10/100BaseT（X）
端口数量：
5
网络标准：
IEEE802.3适用于10BaseTIEEE802.3u
适用于100BaseT（X）and100BaseFXIEEE802.3x
适用于FlowControlIEEE802.1D-2004
适用于SpanningTreeProtocolIEEE802.1w
适用于RapidSTPIEEE802.1p
适用于ClassofServiceIEEE802.1Q适用于VLANTagging
2.2.3现场设备层设备——DDSD1352预付费电表
●
概述
DDSD1352单相电子式多功能电能表主要用于计量低压网络的单相有功电能，同时可测量电压、电流、功率等电量，并可选配RS485通讯功能，方便用户进行用电监测、集抄和管理。
产品具有精度高、体积小、安装方便等优点。
可灵活安装于配电箱内，实现对不同区域和不同负荷的分项电能计量，统计和分析。
●主要功能
序号
功能
功能描述
1
电能计量
计量有功总电能，正反电能合计
2
预付费
通过电能预付费管理系统实现先交费后用电
3
负载控制
与断路器配合外部控制
4
电参量测量
U、I、P、Q、S、PF、F
LCD显示
8位段式LCD显示
6
脉冲输出
集电极开路输出
●技术参数
电压输入
工作电压范围
220Vac±
20%
参比频率
50Hz
功耗
<
2VA
电流输入
基本电流
10A
最大电流
60A
起动电流
40mA
1VA（最大电流）
测量性能
符合标准
GB/T17215-2002
GB/T17215.211-2006
GB/T15284-2002
测量精度
1.0级
测量范围
0000.00~kWh
时钟精度
误差≤0.5s/d
输出类型
无源输出，外接电源DC+5V~24V
脉冲宽度
80±
20ms
脉冲常数
1600imp/kWh，LED同步指示
通信
接口
RS485（A+、B-）
介质
屏蔽双绞线
协议
MODBUS-RTU或DLT645
外形尺寸
●接线与安装
DDSD1352单相电子式多功能电能表采用35mm标准导轨安装方式。
注：
①接线时务必拧紧，避免因接触不良而引起电能表工作不正常；
②开关量输出端子TS用于连接预付费表专用断路器的TS信号输入端，以完成对负载回路的控制。
控制示意图如下：
报警跳闸和预付费功能
当表内剩余电量低于设定的报警电量1时，电表报警指示灯点亮，提示用户剩余电量不足。
当表内剩余电量低于设定的报警电量2时，电表跳闸报警，并点亮跳闸指示灯，提醒用户购电；
插卡后可手动重合闸，当剩余电量用至0时，跳闸断电。
仅用户购电后才可恢复用电。
2.3系统组网方式
本电能预付费管理系统可通过三种组网方式进行组网。
方案一：
现场仪表通过双绞线以手拉手方式进行通讯连接组成485网络，每根总线的仪表连接数量为25只左右。
系统网络通讯层采用环网交换机，环网交换机具有数据传输能力强、可靠性高、冗余性好等优点，环网上的某一路链路断开，不会影响网络上数据的传输。
缺点是使用环网交换机则使系统造价提高。
对应的结构图如下：
宿舍预付费管理中心
方案一
方案二：
与方案一不同的是每栋楼内安装光电转换器，通过光纤与值班室直接进行通讯，即为：
星型组网方式。
使用此种组网方式优点为相对于方案一系统造价降低，使用带有断点续传功能的通讯前置机，可使得通讯网络发生中断再恢复正常后，仍然能保持数据的完整性。
缺点为某一路总线回路发生故障，系统则采集不到此回路现场仪表数据。
方案二
方案三：
采用原有的校园局域网络平台作为电能预付费管理系统进行数据传输的网络媒介。
使用此种组网方式优点为节省了系统造价，缺点为相对于单独组网的方案数据传输的稳定性受到校园局域网的制约，当校园网出现故障时会直接影响电能预付费管理系统的数据传输。
方案三
2.4软件介绍
2.4.1Acrel-3000电能管理软件简介
安科瑞Acrel-3000型电能管理组态软件是上海安科瑞电气股份有限公司总结多年的开发、实践经验和大量的用户需求而设计开发的高端产品。
方便、灵活的开发环境，提供各种工程、画面模板、大大降低了组态开发的工作量；
高性能实时、历史数据库，快速访问接口在数据库4万点数据负荷时，访问吞吐量可达到20000次/秒；
强大的分布式报警、事件处理，支持报警、事件网络数据断线存储，恢复功能；
支持操作图元对象的多个图层，通过脚本可灵活控制各图层的显示与隐藏；
强大的ACTIVEX控件对象容器，定义了全新的容器接口集，增加了通过脚本对容器对象的直接操作功能，通过脚本可调用对象的方法、属性；
全新的、灵活的报表设计工具：
提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制，包括：
脚本调用和事件脚本，可以提供报表设计器，可以设计多套报表模板。
对于安科瑞组态软件，每一个实际的应用的工程包含数据库、I/O设备、人机界面、网络应用等组态和运行数据。
安科瑞电力监控组态软件现场采集到数据经过处理后依照实时数据和历史数据进行存储和显示。
在安科瑞电力监控组态软件中，除了在窗口画面和报表中显示数据外，还提供了功能强大的各种曲线组件对数据进行分析显示。
这些曲线包含：
趋势曲线、X-Y曲线、温控曲线、直方图、ADO关系数据库曲线等。
通过这些工具，可以对当前的实时数据和已经存储了的历史数据进行分析比较，可以捕获一瞬间发生的工艺状态；
并可以放大曲线，可以细致的对工艺情况进行分析，也可比较两个过程量之间的函数关系。
安科瑞组态软件分析曲线支持分布式数据记录系统，允许在任意一个网络节点下分析显示其他网络节点的各种实时和历史数据。
分析曲线提供了丰富的属性方法，以及便捷的用户操作界面，一般性用户可以使用曲线提供的各种配置界面来操作曲线，高级用户可以利用分析曲线提供的属性方法灵活的控制分析曲线，已满足更加复杂、更加灵活的用户应用。
专家报表是安科瑞电气股份有限公司在长期开发实践的基础上推出的功能强大、技术成熟的报表组态工具。
主要适用于工业自动化领域，是解决实际开发过程中的图表、报表显示，输入，打印输出等问题的最理想的解决方案。
采用专家报表可以极大的减少报表开发工作量，改善报表的人机界面，提高组态效率。
非专业人员采用专家报表组件可以开发出专业的报表；
而专业的开发人员采用专家报表组件，则可以更快地进行报表编辑。
安科瑞组态软件的报警机制可分为“过程报警”和“系统报警”。
过程报警是过程情况的警告，比如数据超过规定的报警限值或低于规定的报警限值时，系统会自动提示和记录。
用户根据需要还可以设置是否产生声音报警、是否发送短信以及是否发送E-mail等。
系统报警是当系统运行错误、I/O设备通讯错误或出现设备故障时而产生的报警。
安科瑞组态软件的运行系统由多个组件组成，包括：
VIEW、DB、I/O等组件，所有运行系统的组件统一由安科瑞电力监控组态软件进程管理器管理，进行启动、停止、监视等操作。
运行系统是用来运行由开发系统创建的画面工程，主要完成HMI部分的画面监控；
区域实时数据库DB是数据处理的核心，是网络节点的数据服务器，运行时完成数据处理、历史数据存储及报警的产生等功能；
IO程序是负责和控制设备通信的服务程序，支持多种通信方式的网络，包括串口、以太网、无线通信等。
安科瑞组态软件提供了一系列的安全保护功能以保证生产过程的安全可靠性，在运行系统中，通过设置安全管理功能，可以防止意外地、非法地进入开发系统修改参数及关闭系统等操作，同时避免对未授权数据的误操作。
安科瑞Acrel-3000电能管理组态软件基于网络浏览器的Web架构方式，作为www网络应用的软件，其分布式的结构保证了发挥系统最大的效率。
安科瑞Acrel-2000型电力监控组态系列软件以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具，为配电系统的实时数据采集、开关状态监测及远程控制提供了基础平台，它可以和检测、控制设备构成任意复杂的监控系统，在变配电监控中发挥了核心作用，可以帮助企业消除信息孤岛，降低运作成本，提高生产效率，加快变配电过程中异常的反应速度。
经过多年的实践与开发，安科瑞电气为企业在变配电监控、数据联网，电力调度等多个方面提供了系列软件产品，安科瑞组态系列软件可以为企业提供“监控一体化”的整体解决方案，为企业MES系统提供核心历史数据“引擎”，安科瑞组态系列软件包括企业级实时历史数据库AcrSpace、工业自动化组态软件AcrControl、电力自动化软件AcrNetPower、“软”控制策略软件AcrStrategy、通信网关服务器AcrFieldComm、OPC产品、Web门户工具等，同时具有英文版、繁体、简体版等版本，安科瑞这些产品不是孤立的，它是一个应用规模可以自由伸缩的体系结构，整个软件系统都是按照软件标准而严格设计的，其中实时历史数据库是全部产品数据的核心，分布式的网络应用是安科瑞电力监控组态软件的最大特点，该系列产品可以广泛的应用于企业信息化、DCS系统、PLC系统、SCADA系统、楼宇IBMS等监控系统中。
安科瑞组态软件产品家族包含以下产品：
安科瑞AcrControl—HMI/SCADA工业监控组态软件，提供了组件技术解决方案；
安科瑞AcrSpace—企业级实时历史数据库，实现企业信息集成的基础平台；
安科瑞AcrStrategy—自动化控制软件，实现基于PC控制的过程控制与仿真；
安科瑞AcrNetPower—电力监控组态软件，企业变配电自动化的SCADA平台；
安科瑞AcrFieldComm—网关通讯软件，提供通讯协议转换的一体化解决方案；
安科瑞AcrMopc—OPC通讯解决方案，提供OPCServer定制开发服务。
Acrel-3000电能管理组态软件具有良好的人机交互界面，通过数据传输协议读取前置机采集的现场各类数据信息，自动经过计算处理，以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况，并可接受管理人员的操作命令，实时发送并检测操作的执行状况，以保证供用电单位的正常工作；
安科瑞组态软件基本的程序及组件包括：
工程管理器、人机界面VIEW、实时数据库DB、I/O驱动程序、控制策略生成器以及各种数据服务及扩展组件，其中实时数据库是系统的核心。
主要的各种组件说明见下：
●工程管理器（ProjectManager）
工程管理器用于工程管理包括用于创建、删除、备份、恢复、选择工程等。
●开发系统（Draw）
开发系统是一个集成环境，可以完成创建工程画面、配置各种系统参数、脚本、动画、启动安科瑞电力监控组态软件其它程序组件等功能。
●界面运行系统（View）
界面运行系统用来运行由开发系统Draw创建的画面，脚本、动画连接等工程，操作人员通过它来实现实时监控。
●实时数据库（DB）
实时数据库是安科瑞电力监控组态软件系统的数据处理核心，构建分布式应用系统的基础，它负责实时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、报警处理、数据服务请求处理等。
●I/O驱动程序（I/OServer）
I/O驱动程序负责安科瑞电力监控组态软件与控制设备的通信，它将I/O设备寄存器中的数据读出后，传送到安科瑞的实时数据库，最后界面运行系统会在画面上动态显示。
●网络通信程序（NetClient/NetServer）
网络通信程序采用TCP/IP通信协议，可利用Intranet/Internet实现不同网络节点之间的数据通信，可以实现安科瑞电力监控组态软件的高效率通信。
●远程通讯服务程序（PortServer）
该通信程序支持串口、电台、拨号、移动网络等多种通信方式，通过软件在两台计算机之间实现通信，使用RS232C接口，可实现一对一（1：
1方式）的通信；
如果使用RS485总线，还可实现一对多台计算机（1：
N方式）的通信，同时也可以通过电台、MODEM、移动网络的方式进行通信。
●Web服务器程序（WebServer）
Web服务器程序可为处在世界各地的远程用户实现在台式机或便携机上用标准浏览器实时监控现场生产过程。
●控制策略生成器（StrategyBuilder）
控制策略生成器是面向控制的新一代软逻辑自动化控制软件，采用符合IEC61131-3标准的图形化编程方式，提供包括：
变量、数学运算、逻辑功能、程序控制、常规功能、控制回路、数字点处理等在内的十几类基本运算块，内置常规PID、比值控制、开关控制、斜坡控制等丰富的控制算法。
同时提供开放的算法接口，可以嵌入用户自己的控制程序。
控制策略生成器与安科瑞电力监控组态软件的其它程序组件可以无缝连接。
安科瑞电力监控组态软件是真正的分布式网络系统，内部的程序组件是可以任意组合的，在工程项目中用户可以根据实际需要，灵活的应用组件来构建符合要求的网络结构，真正实现了实时与历史数据的分布处理，界面的集中监控与管理。
系统网络中的各个节点除可以构建标准的B/S和C/S等结构外，安科瑞电力监控组态软件还支持多种冗余结构，包括：
控制设备冗余、控制网络冗余、双机服务器冗余、管理网络冗余、客户端冗余等多种冗余模式。
技术指标
◇重要遥测更新周期：
＜2S
◇一般遥测更新周期：
＜3S
◇事故时遥信变位传送时间：
≤1S
◇事故推画面时间：
◇遥信变位：
＜1S
◇调用画面响应时间：
1S~3S
◇事件记录正确率：
≥99.9%
◇遥信正确率：
100%
◇遥控正确率：
◇遥调正确率：
◇遥测正确率：
◇海拔高度：
≤4000m
◇工作环境温度范围：
-20℃~+65℃
◇存储环境温度范围：
-40℃~+85℃
◇相对温度：
≤95%（25℃）
◇在实时数据库容量支持到10000点基本保持以下系统指标：
◇系统使用寿命≥10年
◇系统平均无故障时间：
系统MTBF≥30000小时
◇CPU负载：
正常情况下负荷率≤15%（任意5分钟内平均）
◇事故情况下负荷率≤35%（任意1分钟内平均）
2.4.2Acrel-3000电能预付费、软件功能
系统以计算机网络、电能预付费管理应用组态软件为基础，满足中国电力行业规范及相关行业标准，采用完全分层分布式结构，是一种智能化、网络化、单元化、全开放的电能预付费管理系统。
本系统根据用户宿舍低压配电回路的特点，完成对预付费电表的数据采集、运行监视、自动控制等功能。
其主要特点如下：
◆各宿舍电能实时监测：
◆充值售电报表记录及打印功能：
系统可以定时、随机、召唤打印如下内容，各宿舍充值售电历史信息查询打印、运行日志打印、运行参数打印、事故追忆打印、画面拷贝打印等。
◆提醒购电充值功能：
预付费电表设定一个电能预定值，低于这个预定值，系统报警指示灯闪烁，使用系统历史报警查询菜单可以查询报警记录。
◆短信提醒功能：
在宿舍预付费电表余电不足时，电能预付费管理软件可通过发送短信，通知用户需要在一卡通售电平台进行充值。
◆用户管理功能：
系统提供完善的用户权限及口令控制，对重要的操作（如遥控、遥测以及整定值下发等）设置双重验证。
◆历史数据管理功能：
周期性存储
升级会员 