智慧水电方案.docx

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智慧水电方案

一、概述

水、电、气联合管理就是把同一个用户的用电计量和用水计量、用气计量统一到一个账户（同时具有子账户），用一套软件进行统一管理，当账户余额不足时，可实行停电催费，从而既达到预付费的目的，又能实现统一的水电管理。

水电联合管理系统是我公司节能监管平台系列产品的子系统之一，主要用于高校学生公寓、商务写字楼、部队住宅小区、企业职工宿舍等的水、电表远程抄表、数据统计、预付费用、无费关断，达到节能降耗、科学管理的目的。

水电联合管控系统主要有智能水表、智能电表、数据采集网关、通讯网络、系统软件及管理电脑组成。

水、电、气联合管控系统是我公司根据客户管理需求和市场实践开发的一套实用新型专利产品。

采用先进的自动化控制技术、数据采集技术、计算机技术、网络通讯技术、数据库技术实现在线水电监测、数据采集、收费管理与节能控制。

水电联合管理系统应用最新的物联网技术，实现了手机监测设备运行，手机支付及网络缴费，大大简化管理、方便用户。

二、设计思路

1、传统IC卡表的缺点

传统IC卡预付费电表、水表解决了人工抄表繁、上门收费难的管理问题，但在使用过程中出现了几个方面的问题。

1.1IC卡电表主要问题是用户持卡到管理中心充值后要再把IC卡插到电表中以便把充值金额传到电表里，不仅麻烦而且与电表的零距离接触易引起安全问题；另外就是如电表发生故障而不能正常计费时缺乏必要的监测手段不能及时发现问题及时维护，会造成用户长期用电而不用交费的问题。

1.2IC卡水表除存在上面电表同样的问题外，还有就是用于欠费断水的电磁阀由于长期侵泡水中受到水质等影响关断失效的情况时有发生，更严重的是当欠费停水后由于阀门故障在用户交了费也不能开阀送水的问题时有发生，水表的维修更换工作量是比较大的，不仅造成后期维护成本高企而且对用户的影响很不好。

1.3欠费时强制给用户停水不仅不是人性化管理，还会代来一些消防上的隐患。

1.4由于缴费后充值卡会在相对长的时间段内不用，会带来用户保管的不便。

2、预付费的目的

2.1预付费的本意是预付费用、欠费关断，解决收费难的问题。

2.2预付费是一种管理手段而不是最终目的，主要为了顺利回收水电费用，而不要花费大量精力去问用户催费讨钱。

3、水电联合管控系统的设计思路

3.1采用智能远程费控电表，用户交费后后天软件直接通过网络把充值数据发送到终端计量表计。

用户欠费后可自动或手动拉闸断电。

3.2采用光电直读式智能水表，实现水表数据与电表数据同时通过网络上传到管理中心。

3.3采用用户账户分类统计统一账户扣费的方式，实现水电账户绑定，水电账户联动，当账户欠费时进行拉闸断电，达到强制用户交费而不需停水的催费目标。

3.4水电联合管控系统既解决了老式预付费电表、水表存在的弊端，大大降低后期维护成本，提高设备及系统的稳定可靠性，同时解决预付费用、强制交费的目的。

实现了科学化、人性化管理。

3.5水电联合管控系统可对设备进行在线监测，及时发现、维护、解决问题。

3.6与将来企业的能耗监测机能源管理平台系统进行对接，不会导致二次投资。

三、系统架构

1、系统结构图

2、架构说明

2.1数据网关可采集不同类型的计量表具数据，分类保存并实时或定时上传。

2.2数据网关以楼宇为单位，根据安装表具数量进行配置。

安装于楼层弱电间，可接入楼层交换机也可单独从弱电井布线。

2.3数据网关下行具有4个端口，其中3个端口分别接入楼层的水表、电表、气表。

2.4进行电表、水表、气表等多表具同时计量，实现水、电、气联合管理。

2.5楼宇数据网关汇总后通过局域网接入楼宇弱电间网络端口。

四、系统功能

1、系统管理

1.1能够实现用于电管理、水管理、水电联合监管的多种功能功能。

1.2设置和识别登陆人员的身份（水管员、电管员、水电联管员）。

1.3对于水管员，只显示和能够操作用水管理部分的功能；对于电管员，只显示和能够操作用电管理部分的功能；对于水电联管员，显示和能够操作全部功能。

2、高精度的水、电、气计量

使用高精度、双向计量的多功能智能仪表，精确测量用户负荷和系统负荷，优化容量设计，有助于合理分配能源使用，减低使用成本。

3、预付费管理

3.1预付费是一种管理手段，实行先收费后使用，目的是保证（带有一定的强制性）用户及时缴纳水、电、气费用，而不用管理人员上门被动催费；

3.2我们科学地把三表管理有机结合，科学设计分类数据统计账户与共同费用结算账户实现分别计量自动核算，统一扣费。

3.3当用户欠费时实行停电而不停水、气的模式，完全达到预付费目的而更具人性化管理，同时避免使用阀控水表、气表增加成本及降低可靠性的弊端从而后期运维成本。

4、预付费模式

4.1现金充值，用户到财务缴纳现金，财务收款人员通过专用的收费管理模块进行操作，充值后，计算机直接把充值金额数据通过网络下发到智能电表。

4.2用户持充值卡，同时在楼宇管理员处配备缴费收款刷卡机，进行扣费充值。

4.3用户通过微信、支付宝等支付平台进行缴费。

5、用电、用水情况监视和分析

5.1可对整个系统范围内的用户使用情况进行持续的监测，实时监视用户水量和电流的功率因数等用水和用电参数，对使用情况进行分析。

5.2可对整个系统范围内的计量表具、数据网关等设备进行实时状态跟踪监测，实时掌握设备的运行状况。

6、水电消耗统计和分析

6.1每天用能数据可自动上传到服务器，供用电管理人员进行查询同时为用户提供综合的水量、电能和需量统计报表，包括不同费率时段的用电量。

6.2可以进行日、月、季节、年的统计与记录，并可进行显示、打印和查询。

7、报警和事件管理

系统可以在水、电流发生突变时，发出信息语音提示，同时可以将报警信息以email或手机短信的形式通知相关人员。

8、报表及历史数据管理

8.1自定义新的模板生成报表，可以手动或根据预设时间生成，能转换成xml格式进行发送和打印。

8.2系统基于SQLserver数据库完成历史数据管理，所有实时采样数据均可保存到历史数据库。

9、web客户端及用户管理

9.1系统软件是基于B/S架构的软件，可以通过IE浏览器查看能源监测画面和查询用电情况；用户权限管理能够防止XX的操作。

9.2可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行维护管理提供可靠的安全保障。

10、系统开放性

10.1系统具有良好的开放性，可方便与其他智能设备进行通讯；

10.2系统具有第三方通讯功能，可作为服务器其他程序提供数据，也可作为客户端，从其他系统获取数据。

四、系统软件介绍

1、系统软件功能

1.1软件功能模块

系统信息管理

基础信息管理

设备监测管理

账户数据管理

统计报表管理

巡检报修管理

第三方接口管理

1.2用户设置、设备管理

房间设置：

所属楼层、楼栋等位置信息，所住人数及对应身份信息、额定费率等

电表终端设置：

当前表号和房间号设置对应关系，及所属用户信息

数据网关设置：

设置网关编号及所辖房间及电表信息，网关所住位置及命名等

1.3电能计量收费管理

双路计量、分别控制：

1.0级双路计量，统一计算，双路可在相同或不同时间段分别定时控制。

预付电费、无费关断：

可选定时、自动抄表、结算、欠费断电提示、断电时间可设。

剩余电量、低限提示：

当电量低于设定数值时，手机微信推送、LED屏显提示催费信息。

收费打印、结算报表：

可打印存款凭条及帐户存款、余额报表。

自助查询、补助发放：

网上自助查询、购电，及时补电，补助电量自动发放。

自助缴费、手机支付：

与一卡通系统及支付中心平台实现数据交换，进行自助缴费购电。

1.4参数配置、负载管理：

参数下发、脱机运行：

软件可进行通断电控制、负载限制等各种参数设置并下发并保存至电表终端，在脱网运行情况下，电表可自动执行软件设置的各种管理功能

分时控制、分时功率限制：

进行任意时段的通、断电时间设置，不同时段可设置不同的跳电功率。

跳电自动恢复、三次断电处理：

发生超负荷用电跳电时会自动恢复，当连续超过三次跳电则要求报管理人员处理后再行供电。

恶意负载、反限电插座识别：

通过功率因素识别不同功率区间的恶意负载，通过波形技术有效限制反限电插座使用，确保安全用电。

1.5状态监测数据管理：

远程监控、设备监测、房间状态监测：

实时监测电表、网关在线情况、故障情况；实时监测房间电流电压、开关状态、瞬时功率等安全用电情况，实现有效监管。

剩余电量与用电量查询：

可通过显示屏轮询显示和网络WEB查询、微信关注、推送。

退费管理、房间调换：

学生转学、毕业时刻进行退费结算，形成报表；更换房间自动进行数据转换。

1.6系统管理数据安全：

系统管理数据安全：

可通过手机进行远程管理、手机微信催费、缴费；操作员、管理员权限分级，数据异地备份，掉电、死机数据保护。

实时监测故障报警：

系统实时监测设备运行状态，关断控制失效、设备通讯故障等非正常状态系统实时在屏幕上显示并通过短信、微信等方式及时通知管理人员。

2、系统软件特点

2.1网络版系统

（1）系统软件采用B/S架构设计，符合应用软件发展潮流和趋势；本套预付费管理系统为网络版，可以支持多个管理终端同时管理，管理终端无需安装相应的管理软件，只要打开数据服务器的网络地址，输入口令登陆。

给管理人员带领极大方便。

（2）通讯服务端程序支持window2003/2008系统，客户端管理程序支持windowXP/window7系统；数据库应采用MSSQLServer2000/2008数据库系统；系统向智能电表终端发送指令，响应时间≤500毫秒

（3）具有标准化的一卡通系统接口，实现校园卡自助转账缴费，目前与成都易科士、郑州新开普、哈尔滨新中新、南京理达、南京鑫三强等国内或地区知名的数字化校园一卡通系统成功对接。

（4）具有标准化额能耗监管平台接口，独家首创在双控双计量基础上把公寓插座照明、空调用电进行分类分项计量，通过与能耗监管平台的无缝对接把分类分项计量数据上传到节能监管平台。

（5）提供Web、自助终端查询接口（学生可通过Web、自助终端设备等方式自助查询寝室用电信息，仅限查询自己相关寝室）

2.2手机客户端管理

（1）独居特色的手机管理软件设计，具备手机远程操作，关电、断电功能，学生离开宿舍后可通过手机关断宿舍用电。

（2）创新手机微信推送信息功能，可推送催费信息、欠费信息，方便及时缴费；

（3）可推送设备运行及故障信息到管理员手机，方便及时维护。

（4）具有手机支付功能，学生可通过支付宝、银行账户通过手机直接网上充值，极大方便学生。

2.3操作员及权限管理

（1）系统对操作员以身份进行划分，对不同身份的操作员授以不同的操作权限，系统管理员具有最高权限，可对其他操作员进行权限管理。

（2）权限授予以系统具有的每一项功能进行单项或批量授权。

同一身份的操作员可设置多名，各自具有不同的管理账户。

只有经过授权的操作员才能进入系统进行相应的操作。

系统应杜绝任何XX的操作。

2.4预付费和后付费模式

（1）系统具备预付费、后付费两种收费模式，并且两种模式可以很方便地实现转换。

（2）在预付费模式时，用户必须先充值后用电，当余额≤0时，电表可在设定的时间点自动断电（立即断电、或每天指定时间点、或每周指定时间点），避免影响学生正常的学习和生活。

用户充值冲正余额后电表会立即自动开闸供电。

（3）当处于后付费模式时，电表不因为欠费而断电。

2.5软件界面及功能详细说明

（1）总体监测界面

（2）用户监控界面图

（2）用电查询视图：

◆用电、存款、月补等查询可按时间、楼栋、身份等进行快速选择查询，可对查询的结果进行打印输出。

◆对电表设备运行状况、管理人员操作记录可进行实时查询、打印。

◆用电查询时自动对用电进行分类分项统计。

（4）购电（存款）查询视图

◆进行购电（存款）查询时自动列出房间名称、存款金额、存款人员、存款时间等

（5）月补查询视图

▲可实现根据不同人群批量设置不同补助电额度（如研究生与本科生）

▲针对学生每月的基础用电量（补助电量），电表自动在设定的时间点按设定的额度自动发放，无须人工干预，不能因为通讯故障而延迟发放。

▲用电时，先使用补助电部分，后使用付费购电部分。

月末如果补助电未使用完，电表可自动清零或者累加到下一月。

▲系统预留二次开发接口，可通过对相对应寝室学生类别、数量等信息的变化，自动下发相应寝室补助电额度，当寝室学生信息发生变化时，补助电额度也相应改变。

（6）定时自动抄表、结算、无非断电（可设定断电时间）

▲系统在设定的时间自动抄表（自动抄表时间间隔可单独设置），并存储抄表结果备查。

▲系统管理员可对自动抄表的内容进行自定义：

将可抄读的数据参数进行组合成需要的抄读模块，如可将恶性负载跳闸、超负荷跳闸、过电压跳闸等组合成“异常跳电”数据块，在抄表时只需抄读异常跳电，则其包括的参数都会被一次性抄读。

系统抄表成功率须达到100%，抄表精度：

绝对误差小于0.1KWh。

▲恶性负载：

是本电表的一大特色，恶性负载采用的是功率和功率因素相结合的识别方法，能够区分，200瓦的热得快和200瓦的电脑，可以200瓦的热得快跳电，而200瓦的电脑能正常使用，可实现容性与阻性自动识别。

▲功率因素：

越是阻性负载，功率因素越高，通俗的说，电器越发热，功率因素越高。

参考：

热得快功率因素0.97，电脑0.70

每一组数值表示，在区间范围内，为恶性负载跳电

例如：

先设置恶性负载功率为100-300，功率因素为0.96-0.99

那么用200瓦的电脑，不会跳电，而200瓦的热得快会跳电

（8）定时开关控制，双路分别定时

定时时间是被房间和身份选用的，一个房间只对选择一个设置好的定时时间表来进行相应的定时时间控制。

以下是功能介绍：

增加：

如下图所示

▲电表具备定时开关电功能，该功能可设定为启用、关闭两种状态。

每隔通道每天可以设置4个定时开关时间段。

系统可成批地对全部或部分电表进行设置，也可单独地对个别电表进行设置。

▲该功能可按照要求进行设置不同时段开关控制。

（9）双回路统一计量、分别控制功能

（10）充值、退费、换表、调换房间、账号类型设置功能

▲充值：

收费金额或补助金额存入账号和电表补正余额后，系统自动打开电闸。

并能打印收费单据（是否打印管理员可设）

‚系统具备充值自动校正功能，对管理员录入错误等问题可进行自助矫正并矫正相应电表信息，以及记录矫正信息，并能够按照时间、区域（楼宇、楼层、房间号）及管理员分别进行统计。

ƒ充值方式：

管理员人工充值、校园卡自助充值、手机支付充值

▲退费：

当学生毕业时或者整体搬迁时，如电表内仍有余额，可以将预缴金额（补助金额不退）退还学生，然后将电表余额自动“归零”，但不断电，电表可根据管理员设定电量额度再使用一段时间。

并打印相应的单据。

‚退费方式：

管理员人工退费、系统自动退费到校园卡

ƒ退费信息可进入财务报表系统，不同退费方式，可分别统计并按EXCEL格式分别打印退费清单。

退费清单格式可由已授权管理员自主设定。

▲换表：

当某一个电表发生故障需要更换时，软件提供换表功能，记录旧表底数和新表底数并自动结算旧表数据和费用，并将信息记录到新换电表上。

‚配置红外掌机，直接抄录故障电表数据，在与管理计算连接上传到数据库，并更新相应房间用户数据。

▲调换房间：

具有寝室电表数据根据更换的房间号自动调换功能（当学生调换寝室时能够将相应寝室电表数据实现系统自动变更）。

▲账户类型设置：

可对系统账户类型进行设置。

（11）远程监控功能

▲能实时监控所有电表的用电情况，以及各电表的总累计用电量、当月及前两个月用电量，当前电流、电压、功率、功率因素等参数。

▲能远程实时监测各设备的运行状况。

▲能手动点选单个或多个电表，显示所选电表信息和对电表进行跳闸或合闸等操作。

▲如果为系统欠费断电模式，系统在指定时间对所有欠费用户发送断电指令进行远程断电，断电时间可由管理员自行设定。

▲断电通知功能（现场维修断电或学生违章用电引起的断电）。

（12）报表功能

▲系统具有丰富完整的报表体系，以供相关部门和人员查询、打印，可以转存为XLS格式的文档供保存及打印。

▲报表体系应具备以下主要报表：

补助电发放记录及统计、缴费充值记录及统计、圈存机充值记录及统计、退费记录及统计、用电结算扣费记录及统计、每月用电量统计、阻性负载跳闸记录及统计、超负荷跳闸记录及统计、高电压跳闸记录及统计。

以上报表均能按校区、区域、楼栋、楼层、房间分别进行统计产生日报、周报、月报、年报等报表。

缴费充值记录应能按操作员、充值站点等形成日报、周报、月报、年报等报表。

并可随时根据学校管理部门的需要添加其它报表。

▲对年、月、日的用电情况、充值情况有效进行历史记录统计分析，按需自动生成各种统计报表，如：

账户存款及余额报表、收费员存款明细等。

▲数据共享功能：

能方便地对Excel等通用格式文件进行导出和导入操作。

▲退费管理功能:

学生毕业时,系统能打印出所有用电学生宿舍退费明细表。

▲因学生毕业需要对电表进行清零，清零前的剩余电量要能进入财务报表中。

（13）数据安全及备份

▲系统具备高强度的加密算法，保证数据安全。

▲系统具有完整的操作日志，详细记录每位操作员进入、退出系统的时间，以及进入系统后进行的每一步操作。

▲同时具备多种方式的数据备份功能，可实现双机热备份功能。

（14）低余额微信、短信通知提示

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▲系统根据设定电量值（可自主设置）按照设定报警时间在管理终端自动将相关低电量房间分区域（楼宇、楼层、房间号等）排列并弹筐提示，并可打印相关信息。

▲系统可按照报警设置，自动将报警信息按照区域归类汇总，并进行弹筐报警（弹筐与否可设），并可人工查询。

▲可在显示屏上出现提示。

（15）具备一卡通、支付中心平台数据交换接口

▲本系统可设定是否通过一卡通、支付中心平台进行转账支付，如选择一卡通转账，则系统开通一卡通转账功能，与一卡通中心按约定的数据格式进行数据交换，完

成自助转账缴费。

（16）保电功能

系统可按区域（楼宇、楼层、房间号）批量或单独对单个电表设置保电，在电表欠费或达到任何系统断电参数设定值时都不会断电。