在科學(xué)生產(chǎn)力快速發(fā)展的當今社會，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化在各方面的應(yīng)用已成為社會經(jīng)濟發(fā)展的新趨勢。面對管理龐大的低壓用戶，若繼續(xù)采用通過IC卡等介質(zhì)讀取電表數(shù)據(jù)，不僅人工成本大、效率低，而且出錯風(fēng)險高、不利于營銷管理及當下分時電價、預(yù)支電費等**模式的發(fā)展，有必要推廣無卡式預(yù)付費電能表使人員從過去繁瑣的低壓管理收費工作中解放出來，為客戶提供較優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
（一）確保電費回收是供電企業(yè)營銷的首要任務(wù)。客戶電費回收，是供電企業(yè)營銷的重中之重。在租戶或信譽度較低的客戶中采取預(yù)購電的方式能有效降低回收風(fēng)險。
（二）豐富交費方式,客戶可以根據(jù)用電需求預(yù)購電量，不必像過去一樣每月按合同約定的固定電量繳交預(yù)付電費，減少資金積壓，方便省時。
（三）規(guī)避政策風(fēng)險，當調(diào)整電價時，管理者可對剩余電量進行折算重新下發(fā)，避免了供電企業(yè)或客戶的損失。
（四）目前對欠費客戶采取限電或停電措施，在用戶側(cè)安裝預(yù)購電裝置的方式投資大且工作任務(wù)繁重。
（五）在營銷系統(tǒng)、計量自動化系統(tǒng)和需求側(cè)決策管理與分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，不增加硬件設(shè)備投資，實現(xiàn)預(yù)購電功能及對預(yù)付費電能表遠程抄控的研究具有一定的必要性。
卡式預(yù)購電系統(tǒng)解決了收費難的問題，但還存在以下缺點：
（一）用電數(shù)據(jù)的采集不夠及時。若不派人上門抄表，則只有當用戶購電時，才能將用戶的用電情況傳輸上來，數(shù)據(jù)存在滯后性，難以實現(xiàn)對實際用電量的統(tǒng)計和線損計算。
（二）當根據(jù)國家相關(guān)政策調(diào)整電價時，對于供電企業(yè)來說，雖然可以采用限制囤積電量等方式，但調(diào)價后仍采用預(yù)售的電價結(jié)算，會對供電企業(yè)或客戶造成一定的損失。
（三）無法進行實時監(jiān)控管理，出現(xiàn)問題不能及時發(fā)現(xiàn)和處理，一旦發(fā)生用電計量差錯，容易造成供電方與用電方的電費結(jié)算糾紛。
（一）遠程預(yù)付費的基本概念
與傳統(tǒng)的有卡式預(yù)購電或后付費不同，無卡式預(yù)購電方式，可由客戶選擇合適的付費方式，同時還具有自動抄表功能。無卡式預(yù)購電將自動抄表和預(yù)購電的特點和優(yōu)勢**結(jié)合，具有豐富的應(yīng)用功能和較強的靈活性，能有效解決單獨的預(yù)購電所存在的缺點。
（二遠程購電系統(tǒng)構(gòu)成原理圖
圖1中，整個遠程預(yù)付費流程主要由遠程預(yù)付費電表，電表采集器，遠程抄表系統(tǒng)等組成。服務(wù)器通過移動公司**網(wǎng)絡(luò)（GPRS/CDMA信道）或以太網(wǎng)與系統(tǒng)終端集中器通信，主站系統(tǒng)將加密的預(yù)付電費數(shù)據(jù)下發(fā)至集中器，集中器通過485線將數(shù)據(jù)傳送到RS485電能表或直接通過電力線載波將數(shù)據(jù)直接傳送至載波電能表讀取一的密鑰，然后集中器通過密鑰進行加密發(fā)送購電數(shù)據(jù)到電能表，電能表接收由主站下發(fā)的預(yù)付電費數(shù)據(jù)同時通過標準加密算法解釋并判斷所收到數(shù)據(jù)是否為合法數(shù)據(jù)并執(zhí)行相應(yīng)的操作或返回相關(guān)數(shù)據(jù)，主站下發(fā)的指令數(shù)據(jù)可以是充值金額或?qū)﹄娔鼙磉h程控制等，該系統(tǒng)有別于一般的IC卡預(yù)購電系統(tǒng)，IC卡預(yù)購電電表充值跟開通都必需通IC卡來實現(xiàn)。
四、遠程預(yù)付費硬件設(shè)備
（一）預(yù)付費電能表
預(yù)付費電能表是本系統(tǒng)的重要的組成部分之一，它是一個直接面對zui終客戶的終端設(shè)備。
1、數(shù)據(jù)存儲量大。電能表終端直接進行計量、統(tǒng)計用戶多項用電信息，如電量的小時凍結(jié)數(shù)、日凍結(jié)數(shù)、月凍結(jié)數(shù)，用戶購電記錄日志信息，透支記錄日志信息信息，用戶可以通過電能表終端可以直接了解到自己zui近一個收費周期的用電量信息，免除了用戶到結(jié)算時才知道自身用電情況的出現(xiàn)。
2、數(shù)據(jù)傳輸可靠性強。每個無卡式電能表終端內(nèi)部具有一個一的密鑰計算方式，對重要的用電信息操作時需要多次的通信握手才能進行，并且使用可靠的加密算法對重要數(shù)據(jù)進行加密處理，提高系統(tǒng)的安全性，可靠性。
3、功能設(shè)置人性化。電能表可以根據(jù)每個居民用戶的用電狀況的不同在營銷系統(tǒng)的配合下，用戶可以自行設(shè)置剩余電量的報警閾值，當剩余電量少于設(shè)定閾值時，系統(tǒng)通過短信平臺系統(tǒng)可以直接及時地通知用戶。
（二）電表采集集中器
在集中器原本功能的基礎(chǔ)上增加了對電能表的電量下發(fā)，剩余電量查詢、報警等功能滿足無卡式預(yù)購電系統(tǒng)的功能需求。
1、通信性能可靠、穩(wěn)定。集中器通過對由主站發(fā)出的GPRS信號進行接收、處理，并通過485通道對下屬的電能表的電量信息進行抄讀、參數(shù)下發(fā)等功能，在傳輸?shù)倪^程中對重要信息進行加密處理，保證數(shù)據(jù)的準確性與安全性。
2、對用電信息進行有效監(jiān)控。集中器對各個電能表終端的電量信息進行定時監(jiān)控，對重要信息進行多次比對，當發(fā)現(xiàn)用戶剩余的用電量不足時，會以報警信息的形式上報到后臺主站，配合營銷系統(tǒng)進行催繳工作。這樣可以減輕了*營銷員工的工作強度，并有效降低了電費回收風(fēng)險。
五、遠程預(yù)付費電能表總體設(shè)計
（一）硬件設(shè)計
遠程預(yù)付費電能表的硬件設(shè)計如圖3所示，硬件部分主要包括微控制器、電能計量、LCD顯示、磁保持繼電器驅(qū)動、通信接口和電源模塊?，F(xiàn)將主要的幾部分作一些簡要介紹。
圖2 預(yù)付費電能表硬件設(shè)計
電能計量部分：在本設(shè)計中，選用Analog Devices公司的高性能單相電能計量芯片ADE7755，用這一計量芯片設(shè)計的電能表質(zhì)量可靠，性能****標準IEC10356中的規(guī)范。
控制部分：為整個電表能的心臟，實現(xiàn)電能脈沖的計數(shù)、掉電信號、數(shù)據(jù)通信、存儲器的讀寫、LCD顯示的控制和磁保持繼電器的驅(qū)動等功能。
上行通信模塊：在本設(shè)計中，電能表除了RS485通信口外，還包括負責與集中器通信的上行通信模塊，模塊的通信方式可選電力線載波或者微功率無線。
系統(tǒng)上電后，首先要進行初始化，初始化包括微處理器的特殊功能寄存器的設(shè)置，時鐘/定時器參數(shù)的設(shè)置，中斷的設(shè)置，隨后讀取EERPOM的數(shù)據(jù)。
電表內(nèi)部中斷負責電量的記錄。當有電量脈沖到來時，中斷服務(wù)程序?qū)﹄娏考拇嫫骷?，隨后退出中斷，在主程序循環(huán)完成電計量功能。程序每0.5秒對剩余電量進行判斷，如果小于零則置欠費標志，LCD及LED告警；如果大于零，判斷剩余電量是否少于設(shè)定的告警閾值，少于設(shè)定閾值置低剩余電量標志，LED告警，如果大于設(shè)定閾值則繼續(xù)處理計量數(shù)據(jù)。
