文:安科瑞郑桐

摘要：本文介绍了一种基于智能物联网的预付费系统，讨论了其硬件架构、通信技术及后台系统的实现方式。结合多个实际项目经验，探讨了智能预付费与后付费电表系统的应用与创新功能。通过具体项目，包括北京望京智慧园、张江预付费系统、生物医药产业园以及阿里银泰能耗预付费云系统，分析这些系统在不同场景中的应用，重点介绍其在分散型项目中的灵活性和扩展性，及其在能耗管理中的实际效果。

关键词：预付费系统,智能物联网,电力管理,远程抄表,4G通信,LoRa通信

1、引言

传统的电力管理系统依赖于人工抄表和后付费模式，存在着电费回收难、管理效率低以及电费拖欠等问题。随着智慧电网和物联网技术的发展，预付费电表系统逐渐成为电力管理的一个有效解决方案。预付费系统通过实时数据采集和远程控制，使得电力用户能够提前缴费，并在电量不足时自动断电，显著减少了人工抄表的工作量和电费回收的风险。

物联网技术在预付费电表系统中的应用，通过无线通信模块和智能管理平台，实现了多设备的集中管理与自动化控制。特别是在远程数据采集和实时监控方面，4G、LoRa等无线通信技术大大提升了系统的可靠性和覆盖范围。本文将重点探讨一种基于物联网的智能预付费系统，并分析其在实际应用中的优势与挑战。

2、现有系统问题分析

2.1后付费管理的局限性

当前电力管理中，后付费模式仍然占据主导地位，但该模式存在以下问题：

电费回收难：由于用户在用电后再进行缴费，电力公司在电费回收中常遇到拖欠或拒缴问题，尤其是在多租户场景下。

人工抄表效率低：传统人工抄表模式不仅耗时长，易出现错抄、漏抄现象，导致计费不准确。

能耗管理不jingque：缺少实时的数据采集手段，电力公司的能耗监控只能依赖于人工统计，无法进行精细化管理和实时监控。

2.2系统技术需求

为了改善以上问题，电力管理系统需要具备以下能力：

实时监控和自动化数据采集：通过无线通信技术，实现对各类用电设备的实时监控与数据采集。

预付费管理：用户在用电前必须充值，避免电费拖欠，电表根据电费余额情况进行自动断电控制。

多设备集中管理：在大型商业园区或工业区，系统应能够整合多种类型的电表，实现统一的能耗管理与数据分析。

3、安科瑞Acrel-3200预付费系统商业版

3.1概述

Acrel预付费系统是以用户侧用能计量分析收费及物业巡检服务为主的系统解决方案。整套解决方案包含自主研发生产的终端表计、边缘计算网关及系统软件。系统功能主要包含项目管理、设备监管、用户监控、财务管理、物业管理、系统设置等功能。可方便实现集团

用户多项目管理、终端表计及边缘网关的运行状态监管、商业租户和公共用电监管、能源收费和物管设置等需求。还可对财务、工程进行对应职能划分和权限分配，操作日志查看等gaoji功能，方便物管人员的管理工作。

3.2系统硬件结构

智能预付费系统的硬件架构由以下几个核心组成部分：

（1）智能电表：电表具备电能计量、数据传输和远程控制功能。每台电表内嵌微处理器，能够实时计算用户的用电量并与后台系统进行数据交互。

（3）集中器：集中器通过RS485或电力线载波与多个智能电表连接，收集电表的数据并传输至后台。集中器能够支持多种通信协议，适用于不同类型的电表管理。

（4）服务器和管理平台：后台管理平台负责数据存储、处理和分析。服务器集成了费控系统，能够根据用户的用电情况，自动生成费用结算报表，并在用户余额不足时发出断电指令。

4、后台智能费控实现方式

4.1远程费控模式

系统采用集中控制的远程费控模式，用户通过充值后获得电力使用权限。后台服务器能够根据用户的实时用电数据进行余额计算，并通过无线网络发送指令。当余额不足时，系统会发出欠费预警通知，若用户未及时缴费，系统将自动执行断电操作，防止欠费风险。

4.2本地费控模式

在一些特定场景下，系统还支持本地费控功能。用户可以通过IC卡或RFID卡在电表上进行充值，电表内部会实时计算用电量并扣除相应费用。这种模式适用于需要本地独立管理的小型物业或分布较广的区域。

4.3系统自动抄表与数据分析

系统通过定时自动抄表，定期将用户的用电数据上传至服务器。后台系统根据采集到的数据，自动生成报表并进行分析。管理员可以通过管理平台查看各电表的实时状态和历史用电记录，系统还能自动计算各用户的电费，并提供电量消耗的趋势分析。

5、系统功能

（1）复费率功能

系统Zui大支持8费率计费，并支持各类预付费表及AMC管控表复费率时段设置。并兼容4时区2时段、4时区4时段、8时区4时段、8时区8时段版本设置。

（2）公区分摊

针对电梯、水泵、中央空调、消防监控中心等公共设备设施用能收费需求，系统支持将公区表用能按月定期分摊给租户或商铺。支持直接扣费或生成缴费账单，支持平均功能、按面积公摊、按用量公摊。

（3）二步制电价

对变压器容量在315KVA及以上的，执行“二部制电价”，除用一度电、交一度电的电费外，还要按照变压器的容量交纳“基本电费”。基本电费的计费方式分为两种：按固定容量和按实际Zui大需量。按固定容量：变压器容量*容量单价按Zui大需量：上月实际Zui大需量*需量单价。

（4）物业费、房租代扣

支持用户自定义收费方案，比如可以按照固定金额或者房屋面积进行周期性扣费，既支持直接从表上扣费，也可以生成缴费账单。帮助物业方解决物业费、房租等费用欠收问题。

（5）宿舍平台计费

新增宿舍场景平台计费功能，该方式受通讯因素影响小，极大提升用户体验和无人化管理水平。并基于此基础上增加一个宿舍多种表合并计量功能，应用范围更加广泛。比如常见的有一个宿舍一电表，一冷水表，一热水表，三表合并计量，水表不带阀控也可以根据欠费断电达到管理水电费的目的。

6、系统应用效果

6.1电费回收效率提升

通过预付费系统，电力公司能够提前回收电费，避免了后付费模式下拖欠电费的风险。系统在上线后的统计显示，欠费率明显下降，电费回收率达到98%以上。

6.2人工成本减少

智能抄表与远程监控功能显著减少了人工抄表的工作量。以往需要数天完成的大规模电表抄表工作，现通过系统自动化，仅需数小时即可完成，人工成本大幅降低。

6.3数据精准度与管理透明度提升

系统通过自动数据采集与实时监控，大幅提高了数据的准确性，减少了人工抄表过程中的误差。系统生成的实时报表和用电分析，使得能耗管理更加透明化，帮助企业和物业公司更好地掌控电力资源。

7、案例分析与应用成效

7.1北京望京智慧园 EIOT 项目

约有200只安科瑞多功能表,300多只安科瑞1352系列表,700块左右的鼎信费控表（费用在平台，表中没有费用）,150块左右的鼎信4G费控表更换成安科瑞4G表,共有5个园区，5个园区内网已经打通。现场仪表层级结构复杂，另有部分第三方表也要实现预付费，还提出变压器损耗分摊和线路损耗分摊需求。

北京望京智慧园项目通过预付费系统解决了多租户用电管理复杂的问题，系统实现了远程抄表与费用管理的自动化。通过jingque的能耗统计与设备状态监控，显著提高了园区的电费回收效率，并简化了现场维护工作。

7.2张江预付费系统

预付费表+awt-lora模块+gsm500-lora方案抄表，

已接入2000只左右

张江预付费系统集成了多种通信技术和表计类型，满足了大规模用电管理的需求。该项目定制的后付费功能有效解决了用户欠费问题，并通过精细化的能耗统计帮助物业更好地管理用电数据。多账户支付管理功能的引入，增加了系统在多租户场景下的适用性。

7.3生物医药产业园 EIOT 项目

硬件方案：anet+DTSY1352、AMC96、DTSD1352、标准188协议第三方水表

点位数：1000

这个项目甲方是苏州园区城投，项目总计四套系统，两套变电所管理和两套预付费系统，当前预付费项目已经验收，该项目应用的表计种类比较多，除了预付费表计，还有多种管控表和水表用来帮助物业统计园区能耗。

该项目通过智能预付费系统，帮助园区物业对水、电、气的消耗进行全面监控和管理。预付费系统的上线不仅提高了物业的工作效率，还使得园区的能耗管理更加jingque和透明。

7.4阿里银泰能耗预付费云系统

阿里银泰项目是一个典型的全国分散型项目，涉及8000只电表、3000只水表和500只燃气表。系统的成功实施依托于公司与阿里的长期合作积累，通过灵活的预付费方案和多次技术支持，成功中标并得到了客户认可。该系统允许银泰集团旗下的各网点独立管理，并由总部进行统一监控，提升了企业整体能耗管理效率。目前项目已在陕西宝鸡试点运行，未来将全国推广。

8、创新功能与技术挑战

8.1后付费项目定制化

针对张江和阿里银泰项目，后付费功能定制化是项目成功的重要因素。通过容量费计算和电压缺项报警，系统不仅提高了用电计费的精度，还增强了系统的灵活性和适用性。

8.2全国分散网点的统一管理

阿里银泰能耗预付费云系统中，针对银泰集团的全国网点分布，系统实现了多网点的统一监控与独立管理。这种模式对于全国性、多分支机构的企业具有重要的参考价值，系统的高扩展性和灵活性是其成功的关键。

8.3多账户支付管理

张江项目中，首次实现了同一平台多微信账户的支付管理功能，使得多租户场景下的资金管理更加便捷和高效。这一功能在大型商业项目中的应用前景广阔。

9、结论

智能预付费与后付费电表系统通过灵活的功能定制、通信技术的集成以及精细化的能耗管理，为多种复杂应用场景提供了解决方案。本文通过多个实际项目的分析，展示了预付费系统在大规模园区和分散型项目中的成功应用，未来随着技术的不断发展，智能电表系统将在更多领域展现其广泛的应用前景。