智能计费服务系统设计_姚书杰.pdf

收稿日期：20220521智能计费服务系统设计姚书杰1，曾钰2，谢启旋1（1.华南农业大学 工程学院，广州510642；2.广州智能装备研究院有限公司，广州510530）摘要：针对当前抄表效率低、实时性差、耗时、耗力、覆盖范围小，且缴费不方便的问题，开展了抄表系统需求分析，设计了一个基于物联网技术的智能计费服务系统。通过采集器、前置机、数据库和服务器等设备，实现了智能化抄表与核算，实时监控设备等功能。整个系统分为内部管理系统、前置机和外部系统3部分。内部管理系统实现数据的存储、管理与系统控制；前置机用于连通内部管理系统和各采集器，实现外部数据的交换和内部系统指令的传达；外部系统负责收集、传输数据，接收并执行来自前置器的指令。给出了系统的控制方式、数据处理方式，说明了智能计费服务流程和系统流程设计。经测试，所设计的系统安全可靠、运行稳定，操作简单方便，安装简单，成本较低，具有一定的应用价值。关键词：智能抄表；设备监控；物联网；智能控制中图分类号：TP315文献标志码：A文章编号：10099492（2023）03021903Design of Intelligent Billing Service SystemYao Shujie1，Zeng Yu2，Xie Qixuan1（1.College of Engineering,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China;2.Guangzhou Intelligent Equipment Research Institute Co.,Ltd.,Guangzhou 510530,China）Abstract:Aiming at the problems of low efficiency of meter reading,poor real-time performance,time-consuming,labor-intensive,smallcoverage and inconvenient payment,an intelligent billing service system based on Internet of Things technology was designed.Intelligent meterreading and accounting,real-time monitoring equipment and other functions were realized through collectors,front-end computers,databasesand servers.The whole system was divided into three parts:internal management system,front-end computer and external system.The internalmanagement system realized data storage,management and system control;the front-end processor was used to connect the internalmanagement system and various collectors to realize the exchange of external data and the transmission of internal system instructions;theexternal system was responsible for collecting and transmitting data,receiving and executing instructions from the proximitor.The control modeand data processing mode of the system were given,and the intelligent billing service flow and system flow design were explained.After testing,the designed system is safe and reliable,stable in operation,simple and convenient in operation,simple in installation and low in cost,and hascertain application value.Key words:intelligent meter reading;equipment monitoring;Internet of Things;intelligent control2023年03月第52卷第03期Mar.2023Vol.52No.03机电工程技术MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING TECHNOLOGYDOI:10.3969/j.issn.1009-9492.2023.03.045姚书杰，曾钰，谢启旋.智能计费服务系统设计 J.机电工程技术，2023，52（03）：219-221.0引言伴随着国家公共事业(水、电、天燃气)在各个省市运用以及快速发展并统一，老百姓生活条件提高，为追求更好的生活及服务条件，对生活环境尤其是环保方面提出了更高的要求；在政府政策的鼓舞下，智能化得到了高速发展。作为智能化产业链中的智能抄表系统也同时得到了迅速发展。传统的手工抄表方式费时、费力，准确性和及时性得不到保障，且会出现抄表员与用户一些不愉快的尴尬局面，不适应社会新的发展需求了。这样也对抄表人和时间有了更高的要求，随着国家科技实力、社会经济水平的不断提升，人们的日常生活对于电力、水力和煤气的需求越来越大，所需计费表的数量也越来越多1-3。抄表计费若采用人力完成，不仅费时、费力，还存在错抄、漏抄、估抄、误计算等人工误差，不方便社区的管理，而且难以实时了解设备的工作状态，及时对故障的设备进行维修。当下，随着通信技术、计算机技术和物联网技术的发展，智能抄表系统逐步成为现实。相较于传统计表，智能无线计表检测准确，且能及时采集到故障设备的信息，因此智能抄表正在逐步取代传统的人工抄表，成为市场主流4-6。本文响应智能化发展需求，针对抄表系统开展智能化设计，分析了系统的需求，设计了的智能抄表系统，对系统各项功能进行分析，通过设置智能化控制程序，实现对电表、水表和燃气表的抄送与核算，并且实现网上收费等功能，方便管理。2191系统需求分析1.1服务端管理人员管理住户信息。通过服务端的管理系统管理员可以对用户信息进行增加，删减和修改等操作，并可以直观地得出用户的年用电量，用水量和煤气的使用情况，也可以查询月用量，日用量等信息。还可以查询到用户的充值金额和垂直时间等信息。根据这些信息，系统自动生成报表清单，罗列各个用户的缴费情况。（1）自动扣费服务。当用户的可用资源不足时，系统能自动扣除用户预充值的金额，购入水，电和煤气的可用量。当用户的账号金额过低时，则通过手机信息和微信公众号提醒其充值。当用户的账号金额为0时，则对其进行停止供应资源。（2）远程停复电管理。管理人员能通过远程控制技术手段，对智能计表下达欠费停电、缴费复电远程控制指令。智能管理平台为客户提供智能化、双向互动的复电服务。平台根据客户缴费情况自动实施复电，缴费后仅需 35 min 即可完成。客户也可以通过网站、微信、App、自助终端等进行自助复电。（3）管理设备状况。管理员可简便地了解到发生故障的前置器，采集器或计表的具体信息，知道发生故障的用户地址和发现故障的时间。1.2用户端用户可通过微信公众号的方式进行充值和退费、个人数据管理和自动报警服务。（1）费用预充值和退费。用户可通过微信公众号进行预付费，服务器自动帮助用户进行缴费。当然，用户也可以使用App或现场缴费的方式付费，图3所示为通过这两种方式缴费不的流程和处理办法。除此之外，用户也可以根据自己的需要，将充值的余额取出来。（2）个人数据管理。通过用户界面，用户可直观地看到自己的年用电量，用水量和煤气使用量，也可查询月用量，日用量等信息。还可以查询到用户的充值金额和垂直时间等信息。根据这些信息，系统自动生成报表清单，罗列各个用户的缴费情况。（3）自动报警服务。当用户的账号余额不足时，会收到手机信息和微信公众号的提醒。2系统设计智能计费服务系统主要由内部管理系统、前置器、外部系统组成。如图4所示。为该系统运行一个周期，采集一组信息的步骤：（1）前置器检查采集器的运行状态是否正常。若是前置器未连接上采集器，则向内部管理系统发送警报，若是前置器运行正常，则向其发送查询计表指令；（2）采集器逐一连通计表，并采集记表的信息，并将采集到的数据反馈给内部管理系统；若某一计表没有响应，则延时等待，若2次无回应，则跳过该电表，并向内部管理系统发送故障警报；（3）经过前置器设置的一个周期的时间后，开始下一轮的数据采集。2.1内部管理系统内部管理系统主要包括数据库、服务器和web端。数据库是一个按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库。它即是一个用于合理管理保存数据的实体仓库，也是一种可以更合适地组织数据、更方便地维护数据、更严密地控制数据和更有效地利用数据的新技术。图1通断控制图2微信公众号页面图3不同缴费方式的处理办法图4智能计费服务系统示意图2023年03月机 电 工 程 技 术第52卷第03期220智能计费服务系统通过配置数据库，将用户的各种数据，包括缴费情况，电、水和燃气的年用量、月用量和日用量等数据存储在其中。服务器是一种管理计算资源的计算机，它比普通计算机运行更快，负载更高，具备承担响应服务请求、承担服务、保障服务的能力7。管理人员通过Web端进入服务器，在服务器上查看数据库中的信息，并对数据进行处理。2.2前置机前置机是用于运行与外部数据进行交换的软件计算机。内部系统有很多后台核心处理系统，对外提供各种各种的接口服务。如果外部的设备有某种业务（如计费数据收发等），需要跟这些内部设备的后台系统打交道，直接访问这些服务器是绝对不允许的。所以，需要开发一个运行在内网中的软件，然后通过专线或硬件隔离技术将运行这个软件的计算机连接到外部设备的外网系统上，以此完成数据交换。前置机的主要作用，是通过隔离内部系统，保证外部应用不能直接访问到核心服务器中，以起到保护内部数据安全的作用。此外，前置器还是内部系统和采集器交流的一个桥梁，担负数据格式转换、连接管理，并把数据交后台应用服务系统处理等任务。2.3外部系统外部系统分为采集器、电表、水表和燃气表几部分。采集器的主要任务就是将获取燃气表的数据抄回、储存，并且等待前置器的命令。采集器由前置器直接控制，通过前置器把收集到的数据发送到服务器上进行处理，并最终将数据保存在数据库中。采集器通过无线网络连接，时时与前置器相连接，通过前置器转发配合，实时轮抄所辖区域的计表并汇集数据。3测试验证与结果分析图5所示为内部管理系统功能实现图。图中1为超级管理员或管理员的个人信息，可以进行修改密码和安全退出账号等操作。图中2所示为目录栏（功能栏），可以进行档案管理，数据管理，数据统计等多种操作，方便管理。图中3为设备离线和报警信息报警，通过这里可以很方便快捷地了解故障表的信息。图中4为精确查询和模糊查询栏目，用于查找具体用户。图中5为主界面，可以直接观察到各个表计的状态，其中白色表示运行正常、灰色表示电表断电、红色表示系统已经超过3 轮抄不到计表的数据、黄色表示有报警数据。图中6为页码选择栏。4结束语本文详细阐述了基于采集器，前置器，数据库和服务器等设备的智能计费服务系统的优势，并分析了系统图5系统运行流程图6系统功能实现（下转第231页）姚书杰，曾钰，谢启旋：智能计费服务系统设计2215结束语本文分析了传统衣橱的优缺点，以使用方便、储物能力强、除潮防湿以及有效防止衣物霉变等用户需求为目标，对传统衣橱进行改造创新，设计了一款以 S7-200PLC控制器为核心的智能衣橱。在传统衣橱框架中加入了小车移动机构以及升降转移机构，优化了收纳空间，使得拿取衣物更加便捷，同时消除了高处放取衣物的安全隐患。与传统衣橱相比，其功能性有了较大改进，具有智能收纳、一键拿取、随心搭配、除潮除湿等功能，并且能通过触控面板实现智能的人机交互，很好地提升了用户的使用感。该智能衣橱还具有安全可靠的除湿消毒等功能，操作简单且具有较完善的安全措施，能够使系统平稳运行，市场前景较好。参考文献：1 符凯杰.交互式智能衣柜设计研究D.武汉:湖北工业大学,2021.2 张小玲,康铁鑫,张宽宏,等.智能衣柜控制系统设计J.信息系统工程,2018(10):119-121.3 燕雪婷,王雪龙,都昱君,等.适老性智能家居系统研究与应用J.建筑经济,2021,42(S1):34-38.4 蒯荟羽,徐伟,何蕴洁,等.功能型智能衣柜的设计与结构分析J.艺术科技,2019,32(6):20-21.5 祝景月,吕晓晨,姜颖道.基于深度学习和图像识别的智能衣柜设计J.科技创新与应用,2022,12(10):46-49.6 朱瑞昕,周由,钟名焱,等.可检测温湿度的智能衣柜设计J.物联网技术,2022,12(1):104-106.7 刘晓龙,苏宁馨,施佳成.一种智能衣柜的设计J.电子制作,2020(19):41-43.8 秦思源,王屹辉,王政,等.智能衣柜存取机械系统设计与分析J.机械工程与自动化,2020(3):79-81.9 陈旭,公丕云,李爱远,等.智能分拣式家居衣柜设计J.河北农机,2017(6):35.10 辛悦,顾斌杰,冯伟,等.基于STM32的智能衣柜J.电子制作,2020(9):21-23.11 师丽彪,郭庭航,李可,等.基于安卓系统的智能推送衣柜J.通讯世界,2018(2):359-360.第一作者简介：张晓月（2001-），女，浙江杭州人，大学本科，研究领域为机械设计制造及其自动化。通讯作者简介：李兵（1979-），河南民权人，博士，副教授，研究领域为机器人设计及运动控制，振动应用及减振。（编辑：张楠）的设计需求，并以此给出了详细的设计方案。解决了人工抄表普遍存在的错抄、漏抄、估抄的问题，也不存在误计算等人工误差，从根本上解决了人工抄表带来的麻烦，避免了许多不必要的纠纷，费用能够高效，准确地回收。同时因缴费过程简单，可有效减低欠费用户的数量和比例，降低资金回收周期。优化资源配置；优化人力的配置，从工人分散的人工劳作到计算机自动化收集数据及计算，大幅提高了劳动效率，降低了工人的劳动强度，缩短服务周期。帮助管理方等消除信息孤岛，降低运作成本，加快反应速度。管理人员能通过该系统对设备实时监控，对出现问题的设备及时发现与维修处理，减少可能造成的损失，同时提升自身的服务质量。方便用户缴费。用户可通过多种方式，如网站、微信、App、自助终端等进行缴费，不必专门花费额外的时间去缴费。同时，用户可查看自己每日的资源用量，对自己的花费情况有更清晰的了解，减少纠纷，增进理解。本文提出的智能计费服务系统具有较高的可行性与经济价值，通过该方案可大幅度降低对人力的需求，提高工作效率，使数据的传输更加可靠。该系统不需要繁杂的操作流程，成本较低，具有良好的应用前景与推广价值。参考文献：1 王阳阳,闫淑娟.智能抄表系统的研究及应用J.世界有色金属,2021(18):231-232.2 隆杰,彭跃彪,张景,等.水表自动抄表系统设计与开发J.电子世界,2021(14):154-155.3 张帆,康琳,董钰鑫,等.无线自动燃气抄表系统方案J.信息技术与信息化,2021(7):227-229.4 马扬.基于物联网技术的智能电表系统设计D.南宁:广西大学,2021.5 李帅.基于NB-IoT智能水表抄表系统设计与实现J.信息与电脑(理论版),2021,33(11):94-96.6 原家豪.基于LoRa的智能抄表系统设计D.哈尔滨:哈尔滨理工大学,2021.7 张冬群.服务器网络安全分析与研究J.科学与信息化,2019(10):41.8 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