無線預(yù)付費報警裝置的研制

楊文達 李永健 凌智豪

摘 要：研制了一種無線預(yù)付費報警裝置，通過在預(yù)付費裝置箱內(nèi)安裝無線信號發(fā)送裝置，在用戶處安裝無線信號接收裝置，將報警信息即時傳輸?shù)接脩籼?，實現(xiàn)了高效、精準的遠距離報警，有效解決了預(yù)付費報警裝置自身發(fā)出的報警效果不顯著導(dǎo)致的停電和報警聲擾民問題，大大降低了運維催費壓力，也減少了客戶投訴。

關(guān)鍵詞：無線信號;報警;預(yù)付費

中圖分類號：TM933.46? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2022）10-0044-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.10.012

1? ? 技術(shù)背景

鶴山共和鎮(zhèn)工業(yè)發(fā)達，內(nèi)設(shè)有工業(yè)城，工廠眾多，用電需求量大。共和供電所作為鶴山工業(yè)城供電方，年售電量位居鶴山前列。目前共和供電所服務(wù)專變用戶約400余戶，早些年為了確保電費能按時回收，許多專變用戶都安裝了預(yù)付費裝置并投入使用。預(yù)付費裝置的投入有效解決了大公司用戶、臨時用電客戶、經(jīng)常欠費客戶的收費問題，是邁入智能化的重要基礎(chǔ)設(shè)施，同時預(yù)付費裝置的投入使用進一步提升了供電所的基礎(chǔ)管理水平和供電所人員的基礎(chǔ)技能水平，優(yōu)化了供電所建設(shè)，提高了電費回收率，為共和供電所向四星供電所沖刺奠定了堅實基礎(chǔ)。

但預(yù)付費裝置的普及使用也衍生出了一些亟待解決的新問題。例如，由于預(yù)付費裝置的安裝地點多半是在工廠一角偏僻的配電房或工廠外圍附近的臺架變上[1]，并不接近工廠人群活動范圍，部分用戶反映預(yù)付費報警裝置自身發(fā)出的報警效果不顯著（或因部分預(yù)付費裝置安裝鄰近人群居住區(qū)，存在報警聲擾民的情況），工廠相關(guān)人員經(jīng)?？床灰婎A(yù)付費報警燈啟亮，也聽不到報警聲響，導(dǎo)致預(yù)付費裝置多次出現(xiàn)余額不足的問題造成停電，影響生產(chǎn)和生活。另外，供電所日常也會接到許多客戶與預(yù)付費裝置相關(guān)的投訴、意見及咨詢類工單。

2? ? 新型無線預(yù)付費報警裝置的設(shè)計

2.1? ? 提出方案并確定最佳方案

為了改善客戶投訴率指標，共和供電所成立了QC小組，對客戶反映的問題指標進行深度挖掘，不斷優(yōu)化共和供電所的工作流程以及設(shè)備運行，尋找客戶反映問題及訴求的深層次原因，從而解決預(yù)付費箱體報警裝置存在的報警效果不明顯問題，消除客戶反映的不足之處。

針對以上情況，起初小組成員提出了兩個改善解決措施。

措施一：加導(dǎo)線將箱體內(nèi)報警裝置引出到辦公場所。

這個措施，是通過導(dǎo)線將報警信號從預(yù)付費裝置傳輸?shù)筋A(yù)付費裝置報警信號接收裝置。在原有的方案中，導(dǎo)線只是將報警信號傳輸?shù)较潴w內(nèi)的接收裝置，傳輸距離非常短。而改善方案通過加長導(dǎo)線的方式，可以將信號從箱體內(nèi)傳輸?shù)较潴w外，實現(xiàn)將報警信號長距離傳輸?shù)睫k公場所，從而讓用戶在辦公場所就可以清楚及時地接收到預(yù)付費裝置的報警信號。但是，長距離導(dǎo)線布線成本較高，且需要特地安排線路通道，占用的空間資源比較多，顯然，這并不是一個很好的解決方案。

措施二：在箱體內(nèi)更換報警效果明顯的聲光報警裝置。

這個措施，是通過采用報警效果更明顯的報警裝置從而達到成功提醒用戶的目的。原有的報警裝置，用戶經(jīng)?？床灰妶缶療袅粒牪灰妶缶曧?，導(dǎo)致報警效果較差，在箱體內(nèi)更換報警效果明顯的聲光報警裝置能夠使得報警效果更加顯著。但是，報警效果明顯的聲光報警裝置將產(chǎn)生巨大的噪聲污染和光學(xué)污染，會對附近居民造成一定的困擾。顯然，這也不是一個最優(yōu)解決方案。

對比上述方案的優(yōu)缺點，為了在實現(xiàn)遠距離有效報警、及時提醒客戶的同時，還能不騷擾到附近居民正常生活。QC小組在廣泛調(diào)研實踐之后提出了一種新型無線預(yù)付費報警裝置[2]，通過在預(yù)付費裝置箱體內(nèi)安裝無線信號發(fā)射裝置，將預(yù)付費報警信息的電信號轉(zhuǎn)變成為無線信號發(fā)送;同時在用戶側(cè)安裝無線信號接收裝置，并在用戶側(cè)將接收到的無線信號再轉(zhuǎn)換回電信號，然后轉(zhuǎn)變成聲光信號。通過這種方式實現(xiàn)信號傳輸，能夠做到高效、精準的遠距離報警，有效解決了預(yù)付費報警裝置自身發(fā)出的報警效果不顯著導(dǎo)致的停電和報警聲擾民問題，大大降低了運維催費壓力，也減少了客戶投訴。

2.2? ? 對確定方案進行分解

2.2.1? ? 報警裝置確定

QC小組經(jīng)過市場調(diào)查，選擇出3種無線報警裝置，分別是紅外無線報警裝置、超聲波無線報警裝置、無線電波報警裝置。通過對比可知，紅外無線報警裝置平均響應(yīng)速度能達到1 s以內(nèi)的要求，但傳輸準確率容易受到角度偏移干擾;超聲波無線報警裝置平均響應(yīng)速度都在1 s以內(nèi)，但平均傳輸距離較短，角度的偏移會使其傳輸準確率大為下降;無線電波報警裝置平均傳輸距離大于50 m，在任何環(huán)境下測試，傳輸準確率均大于90%，平均響應(yīng)速度都在1 s以內(nèi)。無論是傳輸距離、傳輸準確率還是響應(yīng)速度，無線電波報警裝置都具有明顯的優(yōu)越性，因此，QC小組最終選擇其為報警裝置的最終方案。

2.2.2? ? 工具材料

（1）無線電波模塊：為保證傳輸距離在50 m以上、響應(yīng)速度在1 s以內(nèi)、傳輸準確率在90%以上，QC小組對比了Anntem大功率無線遠距離遙控模塊與河森無線傳輸模塊，對比結(jié)果如表1所示。

綜合考慮傳輸距離、傳輸準確率、響應(yīng)速度三方面性能，最終選擇了Anntem大功率無線遠距離遙控模塊作為無線電波模塊。

（2）電源部件：為了保證報警裝置運行的持續(xù)性以及在空載和負載時電壓轉(zhuǎn)換誤差率不大于10%，需要電池電壓能保持12 V的穩(wěn)定輸出，電源能夠持續(xù)工作超過365天。QC小組對比了12 V電池電源與220 V轉(zhuǎn)12 V電源適配器，對比結(jié)果如表2所示。

綜合比較后，最終選擇220 V轉(zhuǎn)12 V電源適配器作為電源部件。

（3）報警器部件：為保證響應(yīng)時間，以及在正常環(huán)境、嘈雜環(huán)境、光學(xué)污染等情況下報警距離均大于10 m，燈泡或者喇叭故障率小于10%，QC小組對比了Grove Speaker聲音輸出模塊、YSJ-217呼吸燈模塊、聲光報警模塊，綜合比較結(jié)果如表3所示。

綜合分析，最終選擇聲光報警模塊作為報警器部件。

（4）電源部件與報警器部件方案確定之后，經(jīng)過一系列資料對比分析，最終選擇了曬邦SKU：6723 220 V轉(zhuǎn)12 V電源適配器和中廈ZMQ3545聲光報警部件作為主要部件。

2.3? ? 確定最終優(yōu)化方案

通過以上一系列的實驗分析和對比選擇后，QC小組確定了研制新型無線預(yù)付費報警裝置的最終優(yōu)化方案，如圖1所示。

2.4? ? 方案實施

實施一：焊接無線發(fā)射（接收）器電路板，連通開關(guān)和天線，組接電源適配器。

焊接無線發(fā)射（接收）器電路板，組裝無線發(fā)射（接收）裝置，并進行調(diào)試，測試無線發(fā)射（接收）裝置是否達到功能要求。

為了增強信號發(fā)射裝置的信號強度，集中器的天線引起了小組成員的注意，成員提出用集中器的天線更換原裝置的天線。實驗證明，沒替換之前信號發(fā)射（接收）裝置的信號接收最大距離在空曠無阻隔區(qū)域≤100 m，在有建筑物阻隔區(qū)域≤50 m;更換后，信號發(fā)射（接收）裝置的信號接收最大距離在空曠無阻隔區(qū)域>1 000 m，在有建筑物阻隔區(qū)域>1 000 m，信號強度得到顯著提高。

實施二：組合、調(diào)試聲光報警器。

選用換邊開關(guān)，開關(guān)的兩路出線分別連接聲音報警器和燈光報警器，并接入電源進行測試。聲光報警器原理電路圖如圖2所示。

3? ? 效果與推廣

本次QC所達到的經(jīng)濟效益是非常顯著的，其利用了較低的成本，更換發(fā)射裝置的天線，使信號發(fā)射距離更遠，客戶在辦公場所即能快速準確地接收信號，及時進行繳費，減少了停電對客戶的影響。接入預(yù)付費裝置進行現(xiàn)場實地調(diào)試，在預(yù)付費卡余額不足時，該報警裝置能夠保證辦公場所的聲光報警可靠工作，在大大提高電費回收率的同時，也達到了降低維護成本，減少前往現(xiàn)場維護、復(fù)電的次數(shù)，減少人力、物力消耗的目的，更達到了節(jié)能環(huán)保的要求。

[參考文獻]

[1] 張建國.新型10 kV柱上售電管理（預(yù)付費）裝置安裝結(jié)構(gòu)[J].農(nóng)村電工，2021，29（7）：28.

[2] 崔濤，曾超，張愛梅.低壓預(yù)付費裝置技術(shù)研究與應(yīng)用[J].農(nóng)村電氣化，2019（10）：70-71.

收稿日期：2021-11-26

作者簡介：楊文達（1993—），男，廣東鶴山人，助理工程師，主要從事營銷工作。

李永?。?978—），男，廣東鶴山人，工程師，主要從事配網(wǎng)管理工作。

凌智豪（1978—），男，廣東鶴山人，工程師，主要從事營銷工作。