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农业排灌用电管理系统建设方案分析
郑留强 易鑫 胡晓焕
摘 要：参照国网用电信息采集系统“全覆盖、全采集、全预付费”建设目标,结合某省份农田机井通电工程建设情况,以用户实际需求为出发点,本文重点从农业排灌用电管理系统的建设意义、建设原则、设计架构、可实现功能等方面进行简要论述.
关键词：智能电网；主站系统；计量；费控；智能化
我国是一个农业大国,人口众多,占世界总人口的六分之一,粮食生产被视为国家战略,农田水利建设是粮食生产的基本保障措施.农田机井灌溉作为我国中、西部及北部等粮食主产区一种最有效的抗旱保湿措施,与之相配套的农田水利建设受到各级领导的关心和支持.新型“井井通电”工程是 “十三五” 期间, 新一轮农网改造升级工程的重点任务,是惠及亿万农民的重要民生工程,对于保障国家粮食安全,实现农业现代化,促进经济平稳增长具有重要意义.2016 年3 月,国家发改委、水利部、农业部、能源局联合印发《关于印发农村机井通电工程 2016-2017 年实施方案的通知》明确要求,为改善农田基础设施,促进农村经济社会发展和全面建设小康社会, 到2017年底全面实施农村 “井井通电” 工程,实现机井灌溉地区用电全覆盖.
一、建设原则
1.1 统一规划、 分步实施. 遵循国家电网公司集约化发展、标准化建设的管理要求,坚持统一领导、统一规划、统一标准、统一组织实施的原则,总体部署、分步实施、有序推进,统筹安排,确保项目顺利实施.
1.2 规范建设、标准统一.农排用电管理系统建设,需要严格遵循规范化原则；系统建设的技术标准,必须严格遵循国家标准和行业标准.同时系统提供按照标准的数据交换格式,以开放式的数据结构保证与其他系统的数据集成应用.
1.3 继承发展、综合应用.对现有农排管理系统进行分析和评估,根据系统建设有关标准和规范,充分挖掘、利用和延展现有系统的潜力,积极开展对现有系统的改造,充分利用现有系统的软硬件设备和网络资源,继承有价值的数据资源. 同时, 考虑本地区未来发展趋势, 把握内外部环境变化,使规划能满足未来发展的需要.
1.4 统一接入、 一体化管理. 统一农排计费信息监控管理、统一售电管理、统一多渠道缴费管理、统一密钥发卡管理,实现农排费控终端统一标准化接入管理,各类缴费渠道支撑系统的标准化接入,统一密钥发卡管理,完成营销业务系统、闭环管控系统等营销支撑系统的业务对接.
1.5 注重实用性、具有前瞻性.坚持满足近期需求和实现远期目标相结合,既要体现前瞻性,又必须有较强的现实指导性.农排用电管理系统既要立足于农排计费信息自动采集、 缴费管理, 促进农排用电工作的标准化、 规范化和现代化,又要结合坚强智能电网发展和建设需求,积极推广应用先进技术和设备.
1.6 扩展性强.通过采用灵活的构架,使得系统平台功能可扩展,满足新型缴费渠道、新型缴费方式扩展的应用需求.扩展性体现在应用功能的可扩展、服务的可扩展,保证扩展的过程平滑升级,避免重复投资.
1.7 满足智能用电发展要求. 积极开展智能用电关键性、基础性、共用性技术研究,建立强有力的营销缴费技术支持平台和双向互动平台,构建电网与客户电力流、信息流、业务流实时互动的新型供用电关系,全面提升综合服务水平,将农排用电管理系统建设和智能用电的建设规划相结合,体现智能用电自动化、信息化、互动化的要求.
二、建设必要性
2.1 应用现状
1）目前应用的售电管理系统,核心功能主要有售电管理、抄表掌机管理及数据接收,业务管理、数据分析及档案管理等功能,系统基本上能实现售电和用电闭环管理.目前,用的比较好的功能是售电管理部分功能.由于掌机抄表效率低下、自动化程度低、抄表难度大,造成农排用电数据手持抄表功能弃用,无法进行售电和用电平衡分析,造成售电金额和用电差异的问题.
2）农排用电管理系统主站由各县局公司独立部署和运维管理,没有实现省公司统一监管.密钥发卡系统独立部署和管理,个别县公司属自行采购部署,没有实现全省统一运维监管.各县局公司管理水平和使用效果差异较大,有的地方已弃用,无法形成统一的标准和规范.
3）大部分县局农排用电管理系统尚未与省公司营销系统做对接,无法形成售电和用电闭环管理.
4）目前农排用户缴费主要通过设备厂家的管理系统缴费,缴费手段单一,易产生排队缴费的情况,引起农电用户不满,特别在灌溉农忙季节,不支持 24 小时全天候缴费,易引起投诉.
2.2 目的及意义
1）“农田机井通电”工程计费信息自动采集.实现远程自动采集和设备监控功能,获得满足农排计费所需的全部用电计费数据、刷卡用电数据、异常用电数据、挂起记录数据、黑名单等信息,对电量电费计算、电卡挂失、电卡补遗、供用电分析等提供数据和技术保障；
2）“农田机井通电”工程售电管理及多渠道缴费.实现营业网点、代理网点、自助缴费终端、移动支付等多渠道缴费管理功能,实现农忙灌溉季节 24 小时不间断缴费方式.
3）“农田机井通电”工程用电预警及安全检查管理.实时监测农排费控终端运行工况和计费异常事件,异常用电及时判断和告警,提供计费设备在线检测及异常用电数据挖掘分析,提供计量计费设备溯源基础数据,并为计量计费设备全寿命周期管理提供技术条件和基础数据.
4）“农田机井通电”工程农排特殊用电模式实现.实现一卡多表、一表多卡、分区域管理的农排特殊用电管理模式,满足电卡挂失、黑名单推送管理、挂起记录圈存、异常用电告警等特殊用电管理模式.
5） “农田机井通电”工程供用电平衡分析.实现按组织、台区、区域等分别统计分析电表用电信息、刷卡用电信息、故障电量信息、刷卡用电金额、预存金额信息等,全面对比分析电表用电信息、刷卡用电信息和故障电量信息之间的平衡关系,找出问题及故障点,及时告警预警,减少电量损失.
6）“农田机井通电”工程用户搭建实时数据互动平台.为农排电力用户搭建实时刷卡用电数据、剩余金额、电卡圈存、多渠道缴费等双向互动平台,满足电力公司和农排用电双向互动业务需求.
7）便捷式一体化农排计量计费箱体设计.不但为农排工程现场安装及安全防护提供保障；便捷式一体化箱体设计加多表多卡用电管理模式也为临时用电管理提供整体解决方案.
三、平台设计
3.1 设计目标.本系统整体设计方案综合考虑现行农排售电管理、 监控管理、 多渠道缴费等三套系统, 实现 “三合一”系统整合,满足网省级公司农排计费数据统一采集、统一管理、统一结算和统一缴费的“四统一”系统建设目标,搭建网省级农排用电管理系统.在不改变用电信息采集体系的原则下,在统一数据模型和统一标准规范下 , 实现农排缴费管理多渠道化和移动化、密钥及发卡管理闭环化、费控终端参数设置自动化、农排用户刷卡用电业务采集自动化、异常用电预警化,功能涵盖售电管理、费控监控管理、密钥及发卡管理、营销接口管理、多渠道缴费管理等核心业务功能.
3.2 物理架构设计.系统主要由网络硬件、系统软件和应用软件、数据库、管理办法等要素组成.它涵盖了农排售电管理、监控管理、多渠道缴费管理、密钥及发卡管理、售用电分析、读卡器、智能射频 CPU 卡、农排费控终端、自助缴费终端等.这些软件和硬件有机结合在一起,形成综合业务体系.系统中的数据是共享和可约束的,不是单独、封闭和独占的.
3.3 逻辑架构设计.系统逻辑上主要分为：两个现场、两套网络和一套主站.两个现场：用电现场和售电现场,用电现场包括农排费控终端、农排管理机箱等设备；售电现场包括部署在自然村或行政村的自助缴费终端及营业网点等.两套网络：GPRS 公网和 VPN 专网,GPRS 公网指主站链接用电现场的远程通讯网络以公网为主,可以采用 GPRS/CDMA/3G/4G 等实现农排费控终端与主站的实时通讯.VPN专网指主站链接售电现场的远程通讯网络,在不具备电力专网的条件下,通过在公网上构建电力 VPN 隧道实现电力专网应用. 一套主站：农排售电管理主站, 系统主要分为：前置层、数据处理层、业务处理层、综合应用层.
3.4 功能规划.系统规划功能包括售电管理、监控管理、业务管理、应用分析、档案管理、系统管理、报表管理等核心功能模块,通过灵活的农排用电管理系统,可找出管理手段在决策层、管理层、执行层上的差距和问题,实现管理上新的突破,发展上新的业绩.
3.4.1 售电管理. 售电管理主要涵盖开卡购电、 日常售电、退费、补卡、联机解扣等核心功能.
开卡购电：实现农排用户开卡,完成农排用户信息、所属区域信息和电卡介质绑定,实现用户、区域和电卡的绑定管理,为日常售电和刷卡用电做准备.
日常售电：应实现用户日常刷卡快捷充值功能,系统提供 24 小时不间断充值手段和渠道,满足农忙季节 24 小时缴费需求,系统具备营业厅充值、网络充值、自助缴费终端充值和等多样化缴费方式.
补卡：具备电卡补遗功能,系统具备用户挂失业务管理流程,明确确定用户电卡剩余金额后,系统具备补写电卡的功能.
退费：应具备退费功能,满足用户长时间不浇地,电卡内金额退还给用户的需求.
联机解扣：系统应具备联机解扣功能,当钱包被挂起时,可以解扣.
3.4.2 监控管理.系统提供的计费信息采集管理及设备监控功能,涵盖采集集群部署、采集任务管理、采集数据管理、农排费控终端监控、异常告警监控、黑名单管理等核心功能.
采集任务管理：系统应具备采集任务和模板管理功能,方便农排采集任务灵活配置；系统应具备采集任务主动采集和自动上送两种方式,满足农排监控管理需求；系统应具备数据甄别、缺点数据统计和数据补采等功能.
采集数据管理：系统应具备采集数据灵活配置和添加管理等功能. 采集数据类型主要包括：刷卡用电数据、 挂起记录、异常用电记录、黑名单数据、告警数据等.
3.4.3 结算管理.系统支持结算管理功能,针对农排测量点提供电卡提供刷卡用电量和刷卡用电金额汇总和月结算功能,为后续数据分析和营销接口提供基础理论数据；系统支持移动支付及账务划转和核对功能.
3.4.4 业务管理.系统提供的业务管理功能,涵盖补卡申请、过户、销户、终端机井调整、工具卡管理、用户卡检测等核心功能.
补卡申请：当电卡遗失时,系统具备补卡申请功能,减少用户损失.当用户申请成功后,系统自动生成黑名单列表,避免遗失电卡再次刷卡用电.
过户：当某两个用户之间因地块调换或其他原因,无需从新销户、开卡操作,只需执行过户操作.
销户：系统具备销户功能,当用户迁走或长期不再浇地,该电卡可以在系统内进行销卡操作,把卡内剩余金额退还给用户,该电卡信息注销,只做归档查询.终端机井调整：系统具备终端和机井调整功能,当某一区域内某一只终端或电表不能正常使用后,读用户卡后可进行终端机井调整,刷卡用电信息、挂起记录信息、黑名单信息等转录到系统内,保障现场的正常用电.
工具卡管理：系统具备工具卡管理功能,如参数预制卡、终端档案管理卡、终端参数设置卡、终端数据回抄卡、未结算记录清楚卡等工具卡.
3.4.5 统计分析. 系统统计分析功能, 主要包括购电明细、用电明细、机井用电明细、用户业务明细、黑名单等功能,系统管理员可执行读卡操作直接查询到用户相关信息,也可通过手工输入用户信息查询.
3.4.6 综合查询
系统提供综合查询功能,查询信息包括用户卡信息和终端信息,主要涵盖用户卡基本信息,购电信息,用电信息,未结算记录,黑名单记录、终端基本信息,机井信息,用电信息及黑名单记录等,查询方式包括：读卡查询、手工输入查询条件.
3.4.7 档案管理.系统档案管理主要的建立分为两大块：
1）在主站上手动建立档案,原则可以完成所有档案的建立,操作比较费时；2）移动作业终端建立档案,通过上行 GPRS或 VPN 专网自动上传档案数据到主站.
主要功能分为：机构管理、产品型号管理、电价管理、终端资产管理、终端管理、电表资产管理、机井档案管理、台区管理、用户档案.
3.4.8 移动运维.农排项目现场面临大规模调试的压力,同时面临 24 小时不间断多样化开户、日常售电、现场读写卡需求,大规模用电后,面临部分用电和刷卡数据不能及时上传到主站系统的问题,需要人工到现场进行补抄.为解决此类问题,配套开发了农排专用移动作业终端,通过 3G/4G移动专网连接主站,不仅解决了现场调试和日常缴费需要,更支撑了现场运维管理工作.
3.4.9 系统接口.系统支持多种接口方式与其他系统主站实现数据的共享和交互,包括 Web Service、excel、中间库等.
四、结束语
综上所述,农排售电管理系统主站通过以上设计原则和架构,充分根据国家相关标准和规范进行设计开发,此类项目的建设可使得计费装置管理向计费数据管理和深化应用的转变,实现对农电排灌用户全面覆盖,对农田机井电能计费信息全面采集,对农田机井通电工程缴费实现全预付费,实现农田机井通电工程全省计费数据统一采集、统一管理和统一应用.
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