西南科技大學(xué)城市學(xué)院坐落于中國(guó)科技城——四川省綿陽(yáng)市，現(xiàn)有安州、游仙兩個(gè)校區(qū)，規(guī)劃占地1200畝，建成及規(guī)劃建筑面積近40萬(wàn)平方米?，F(xiàn)有在校生20000余人，擁有一支高素質(zhì)教師隊(duì)伍。該項(xiàng)目為安州校區(qū)的學(xué)生宿舍預(yù)付費(fèi)云平臺(tái)系統(tǒng)。

1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述

預(yù)付費(fèi)云平臺(tái)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)西南科技大學(xué)城市學(xué)院安州校區(qū)學(xué)生宿舍的收費(fèi)管理和能效考核；監(jiān)控范圍為配電箱內(nèi)安裝的260臺(tái)單相預(yù)付費(fèi)儀表，分14條總線，現(xiàn)場(chǎng)所有電表均通過(guò)屏蔽雙絞線和設(shè)置于后臺(tái)的通訊管理機(jī)進(jìn)行通訊，由通訊管理機(jī)將數(shù)據(jù)處理后上傳至預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)連通，完成能效管理和收費(fèi)管理的系統(tǒng)功能。

本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即站控層，通訊層與間隔層；

如圖（1）所示：

圖（1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

間隔設(shè)備層主要為：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表和預(yù)付費(fèi)多功能電表。這些裝置分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集。

網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：通訊管理機(jī)，也稱智能網(wǎng)關(guān)，其主要功能為把分散在現(xiàn)場(chǎng)采集裝置集中采集，同時(shí)遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場(chǎng)層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

站控管理層：設(shè)有高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。

以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡(jiǎn)單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時(shí)刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps。

RS485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強(qiáng)，總線上允許連接多達(dá)32個(gè)設(shè)備，傳輸距離為1.2km。

整個(gè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分為三個(gè)大塊，分別是集中抄表服務(wù)，遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理，以及用戶余額查詢。

集中抄表服務(wù)程序常年運(yùn)行，不間斷定時(shí)對(duì)所有表進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表；遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)包含所有開(kāi)戶、售電、遙控及報(bào)表功能；用戶查詢機(jī)系統(tǒng)用于宿舍查詢個(gè)人信息、充值和用電情況；另外還可配置手機(jī)端查詢網(wǎng)站，可用于宿舍用戶在手機(jī)網(wǎng)站終端上實(shí)時(shí)查詢個(gè)人信息、充值、遠(yuǎn)程控制及每日用電情況，如果條件滿足，還支持用戶使用支付寶銀聯(lián)等方式遠(yuǎn)程自助購(gòu)電。

西南科技大學(xué)城市學(xué)院安州校區(qū)遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)云平臺(tái)系統(tǒng)為4棟學(xué)生宿舍建筑，針對(duì)學(xué)生宿舍進(jìn)行預(yù)付費(fèi)電能管理，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和充值。

配電箱采用預(yù)付費(fèi)計(jì)量?jī)x表，儀表主要測(cè)量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、剩余電量、剩余金額。

a 預(yù)付費(fèi)管理功能：先交費(fèi)，后用電，支持微信、支付寶、校園一卡通充值；

b 遠(yuǎn)程集中抄表：免去人工抄表，電表狀態(tài)實(shí)時(shí)性可準(zhǔn)確到1分鐘以內(nèi)；

c 用電安全：支持惡性負(fù)載識(shí)別功能，禁止在宿舍使用熱得快、電熱毯、電爐子等容易引發(fā)火災(zāi)的惡性負(fù)載，同時(shí)授權(quán)可以使用的設(shè)備可設(shè)置白名單；

d 負(fù)載控制：可以針對(duì)單個(gè)宿舍進(jìn)行功率控制，達(dá)到限制自動(dòng)跳閘，可設(shè)置自動(dòng)恢復(fù)；

e 數(shù)據(jù)安全：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸采用金融級(jí)的3DES加密算法，防止數(shù)據(jù)竊電；

f 手機(jī)短信提醒：當(dāng)金額不足或金額欠費(fèi)，共三級(jí)預(yù)警，都可及時(shí)短信通知商戶；

g 遠(yuǎn)程控制：可對(duì)任意一塊電表執(zhí)行遠(yuǎn)程拉閘或保電等一系列遠(yuǎn)程控制操作，方便管理；

H 能耗分析及查詢：用戶和管理員都可查詢預(yù)付費(fèi)表或各類接入的計(jì)量?jī)x表每天的用能狀況；

I 個(gè)人手機(jī)查詢：支持手機(jī)端用戶自主購(gòu)電，自主查詢。

J：財(cái)務(wù)報(bào)表：可定期為財(cái)務(wù)提供報(bào)表，充值金額、使用金額、剩余金額等等；

預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)不但可以預(yù)收電費(fèi)，實(shí)現(xiàn)“先交錢(qián)、后用電"，又可針對(duì)用戶用電性質(zhì)不同可在電力供應(yīng)緊張或響應(yīng)政府關(guān)于“節(jié)能減排"等號(hào)召時(shí)有選擇性的進(jìn)行限電?，F(xiàn)場(chǎng)通過(guò)遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了先交費(fèi)后用電，可以避免學(xué)校的電費(fèi)墊資問(wèn)題，從而緩解了資金壓力，另外將宿舍用電和配電區(qū)域隔離，防止了私接的問(wèn)題，更主要的是幫助學(xué)校實(shí)現(xiàn)學(xué)生宿舍用電安全的管理，預(yù)防宿舍火災(zāi)發(fā)生。