在科學生產力快速發展的當今社會，數字化、網（wǎng）絡化、信息化、智（zhì）能化在各方麵（miàn）的應用已成為社會（huì）經濟發展的新趨（qū）勢。麵對管（guǎn）理龐（páng）大的（de）低壓用戶，若繼續采用通過IC卡等介質讀取電表（biǎo）數據，不僅（jǐn）人工成本大、效率低，而且出錯風險高、不利於營銷管理及當下分時電價、預支電費等先進模式的發展，有必要推廣無（wú）卡式預（yù）付費電能表使人員從（cóng）過（guò）去繁瑣的低壓管理收費工作中（zhōng）解放出來，為客戶提供（gòng）更優質的服務。 

　　一、推廣使用預付（fù）費電（diàn）能表的必要性 
　　（一）確保電費回收（shōu）是供（gòng）電企業營銷的首要任務（wù）。客戶電費回收，是供電企業營（yíng）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（de）方式能有效降（jiàng）低回收風險。 
　　（二（èr））豐富交（jiāo）費方式,客戶可以根據用電需求預購（gòu）電量，不必像過去一樣每（měi）月按合同約定的固定電量繳交預（yù）付電費，減少（shǎo）資金積壓，方便省時。 
　　（三）規避政策風險，當調整電價時，管理者可對剩餘電量進行折算重新下發（fā），避免了供電企業或客戶的損失。 
　　（四）目前對欠費客（kè）戶采取（qǔ）限電或停電措施，在用戶側安裝預購電（diàn）裝置（zhì）的方式（shì）投資大且工作任務繁重。 

　　（五（wǔ））在營銷係統、計（jì）量自動化係（xì）統和需求（qiú）側決策管理與分析係統的基礎上，不增加（jiā）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研究具有一（yī）定的必（bì）要性。 

　　二、傳統卡式（shì）預付（fù）費（fèi）存在的缺點 
　　卡式預購（gòu）電係統（tǒng）解決（jué）了收費難的問題，但還存在以下缺點： 
　　（一）用電（diàn）數據的采集不夠及時。若不派人上門抄表，則隻（zhī）有當用戶購電時，才能將用（yòng）戶（hù）的（de）用電（diàn）情況傳輸上來，數據存在滯後性，難以實現對實際用電量的統計和線損計（jì）算。 
　　（二）當根據國家相關政策調（diào）整電價時，對於供電企業來說，雖然（rán）可以采用限製囤積電量等方式，但調價後仍采用預售的電價結算，會對供電企業或客戶（hù）造成一定的損失（shī）。 

　　（三）無法進行實（shí）時監控管理，出（chū）現問題不能及時發現和處理，一旦發生用電計量差錯（cuò），容易造成供（gòng）電方與用電方的電費結算（suàn）糾紛。 

　　三、遠程預付費的原理 
　　（一）遠（yuǎn）程預付費（fèi）的基本概念 
　　與傳統的有卡式預購電或後付費不（bú）同，無卡（kǎ）式（shì）預購電方式，可由客戶選擇合適的付費方式，同時還具有自（zì）動抄表功能。無卡式預購電將自動抄表和預購電的（de）特點和（hé）優勢有機結合，具有豐富的應（yīng）用功能和極強的（de）靈活性，能有效解決單獨的預購電所存在的缺（quē）點。 
　　（二遠程購電係統構成原（yuán）理圖 
　　圖1中，整個遠程預付費流程主要（yào）由遠程預（yù）付費電表，電表采集器，遠程抄表係統等組成。服務器通過移動公司專用網絡（GPRS/CDMA信道）或以太網與係統終端集中（zhōng）器通信，主站係（xì）統將加（jiā）密（mì）的預付電費數據下發至集中器，集中器通過485線將數據傳送到（dào）RS485電能表或直接通過電力線載波將數據直接傳送（sòng）至載波電（diàn）能表讀取唯一的密鑰，然後集（jí）中器通過密鑰進（jìn）行加（jiā）密發送購電數據（jù）到電能表，電能表接收由主站下發的預付電（diàn）費（fèi）數據同時（shí）通過標（biāo）準加密算法解釋並判斷所（suǒ）收（shōu）到數據是否為合法數據並執行相應的操作或返回相關數據（jù），主站下發的指令數據可以是充值金額或對電能表遠（yuǎn）程控製等，該係統有別於（yú）一般的IC卡預購電係統，IC卡預購電電表（biǎo）充值跟開通都必需通IC卡來實現。 
　　 
　　四、遠程預付費硬件設備 
　　（一）預付費電（diàn）能表 
　　預付費電（diàn）能表是本係統的重要的組成部分之一，它是（shì）一個直接麵對zui終客戶的終端設備。 
　　1、數據存儲量大（dà）。電（diàn）能表終端直接進行計量、統計用戶多項用電信（xìn）息，如電量的小時凍結數、日凍結數、月凍結數，用戶購電記錄日誌信息（xī），透支記錄日誌信息信息，用戶可以通過電能表（biǎo）終端（duān）可以直接了解（jiě）到自己zui近一個收費周期的用電量信息，免除了用戶到結算時才知道自身用電情況的出現。 
　　2、數（shù）據傳輸可靠性強。每個無（wú）卡式電能表終端內部具有一個唯一的（de）密鑰計算方式，對重要的（de）用電信息操作時需要（yào）多次的通信握手才能（néng）進行，並且使用可靠的加密算（suàn）法對重要數據進行加（jiā）密處（chù）理，提高係統的安全性，可（kě）靠性。 
　　3、功能（néng）設置人性化。電能表可以根據每（měi）個居民用戶的用電狀況的不同在營銷係統的配合下，用戶可以自行（háng）設置剩餘電量的報（bào）警閾值，當剩餘（yú）電量（liàng）少於設定閾值時，係統通過短信平台係統可以直接及時地通知用戶。 
　　（二）電（diàn）表采集集中器 
　　在集中（zhōng）器原本（běn）功能的基礎上增加了對電能表的（de）電量（liàng）下發，剩餘（yú）電量（liàng）查詢、報警等功能滿足無卡式預購電係統的功能（néng）需求。 
　　1、通（tōng）信性能可（kě）靠、穩定。集中器通（tōng）過對由主站發出的（de）GPRS信號進行接收、處理，並通過（guò）485通道對下屬的電能表的電量信息進行抄（chāo）讀、參數下發等功（gōng）能，在（zài）傳輸的過程中對重（chóng）要信（xìn）息進行加密處理，保證數據的準（zhǔn）確性與安（ān）全性。 
　　2、對用電信息進行有效監控。集中器對各個電能（néng）表終端的（de）電量信息進行定時（shí）監控，對重要信息進行多次比對，當發現用戶剩餘（yú）的用電量不足時，會以報警信息的（de）形式上報到後台主站（zhàn），配合營（yíng）銷係統進行催繳工作。這樣可以減輕了一（yī）線營銷員工的工作強度，並有效降低了（le）電費回收風險。 
　　五、遠程預付費電能表總體設計 
　　（一）硬件設計 
　　遠程預付費電能表的（de）硬（yìng）件設計如（rú）圖3所示，硬件部分主要包括微控製器、電能計量、LCD顯（xiǎn）示、磁保持繼（jì）電器驅（qū）動、通信接口和電源模（mó）塊。現將主要（yào）的（de）幾部分作一些（xiē）簡要介紹（shào）。 
　　
　　圖2 預付費電能表硬件設計 
　　電能計量部分：在本設（shè）計中，選用Analog Devices公司（sī）的高性能單相電能計量（liàng）芯片ADE7755，用這一計量芯（xīn）片設計的電能表質量可靠，性能優於國際標準IEC10356中的規範。 
　　控製部分：為整個電表能的心髒，實現電（diàn）能脈衝的計數、掉電信號、數（shù）據通信、存儲器的讀寫（xiě）、LCD顯示的控（kòng）製和磁保持繼電器的驅動等功能。 

　　上行通信模塊：在本設計中，電能表除了RS485通信口外，還包括負責（zé）與集中（zhōng）器通信的上行（háng）通信（xìn）模塊，模塊（kuài）的通信方（fāng）式可選電（diàn）力線載波或者微功率無線。 

　　（二）軟件設計 
　　係統上電（diàn）後，首（shǒu）先要進行初始化，初始化包括微處理器的特殊功（gōng）能寄存器的（de）設置，時鍾/定時器參數的設置，中斷的（de）設（shè）置（zhì），隨後讀取EERPOM的數據。 
　　電表內部中斷（duàn）負責電量的記錄。當有電量脈衝（chōng）到來時，中斷服務（wù）程（chéng）序對電量寄存器加1，隨後退出中斷，在主程（chéng）序循（xún）環完成電計量功能。程序（xù）每0.5秒（miǎo）對剩（shèng）餘電量進行判斷，如果小於零則（zé）置欠（qiàn）費標誌，LCD及LED告警；如果大（dà）於零（líng），判斷剩餘電（diàn）量是否（fǒu）少於設定的告警閾值，少於（yú）設定閾值置低剩餘（yú）電（diàn）量標（biāo）誌，LED告警，如果大（dà）於設定閾（yù）值則繼續處理計（jì）量數據。