杨文达 李永健 凌智豪

摘 要：研制了一种无线预付费报警装置，通过在预付费装置箱内安装无线信号发送装置，在用户处安装无线信号接收装置，将报警信息即时传输到用户处，实现了高效、精准的远距离报警，有效解决了预付费报警装置自身发出的报警效果不显著导致的停电和报警声扰民问题，大大降低了运维催费压力，也减少了客户投诉。

关键词：无线信号;报警;预付费

中图分类号：TM933.46    文献标志码：A    文章编号：1671-0797（2022）10-0044-03

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

1    技术背景

鹤山共和镇工业发达，内设有工业城，工厂众多，用电需求量大。共和供电所作为鹤山工业城供电方，年售电量位居鹤山前列。目前共和供电所服务专变用户约400余户，早些年为了确保电费能按时回收，许多专变用户都安装了预付费装置并投入使用。预付费装置的投入有效解决了大公司用户、临时用电客户、经常欠费客户的收费问题，是迈入智能化的重要基础设施，同时预付费装置的投入使用进一步提升了供电所的基础管理水平和供电所人员的基础技能水平，优化了供电所建设，提高了电费回收率，为共和供电所向四星供电所冲刺奠定了坚实基础。

但预付费装置的普及使用也衍生出了一些亟待解决的新问题。例如，由于预付费装置的安装地点多半是在工厂一角偏僻的配电房或工厂外围附近的台架变上[1]，并不接近工厂人群活动范围，部分用户反映预付费报警装置自身发出的报警效果不显著（或因部分预付费装置安装邻近人群居住区，存在报警声扰民的情况），工厂相关人员经常看不见预付费报警灯启亮，也听不到报警声响，导致预付费装置多次出现余额不足的问题造成停电，影响生产和生活。另外，供电所日常也会接到许多客户与预付费装置相关的投诉、意见及咨询类工单。

2    新型无线预付费报警装置的设计

2.1    提出方案并确定最佳方案

为了改善客户投诉率指标，共和供电所成立了QC小组，对客户反映的问题指标进行深度挖掘，不断优化共和供电所的工作流程以及设备运行，寻找客户反映问题及诉求的深层次原因，从而解决预付费箱体报警装置存在的报警效果不明显问题，消除客户反映的不足之处。

针对以上情况，起初小组成员提出了两个改善解决措施。

措施一：加导线将箱体内报警装置引出到办公场所。

这个措施，是通过导线将报警信号从预付费装置传输到预付费装置报警信号接收装置。在原有的方案中，导线只是将报警信号传输到箱体内的接收装置，传输距离非常短。而改善方案通过加长导线的方式，可以将信号从箱体内传输到箱体外，实现将报警信号长距离传输到办公场所，从而让用户在办公场所就可以清楚及时地接收到预付费装置的报警信号。但是，长距离导线布线成本较高，且需要特地安排线路通道，占用的空间资源比较多，显然，这并不是一个很好的解决方案。

措施二：在箱体内更换报警效果明显的声光报警装置。

这个措施，是通过采用报警效果更明显的报警装置从而达到成功提醒用户的目的。原有的报警装置，用户经常看不见报警灯亮，听不见报警声响，导致报警效果较差，在箱体内更换报警效果明显的声光报警装置能够使得报警效果更加显著。但是，报警效果明显的声光报警装置将产生巨大的噪声污染和光学污染，会对附近居民造成一定的困扰。显然，这也不是一个最优解决方案。

对比上述方案的优缺点，为了在实现远距离有效报警、及时提醒客户的同时，还能不骚扰到附近居民正常生活。QC小组在广泛调研实践之后提出了一种新型无线预付费报警装置[2]，通过在预付费装置箱体内安装无线信号发射装置，将预付费报警信息的电信号转变成为无线信号发送;同时在用户侧安装无线信号接收装置，并在用户侧将接收到的无线信号再转换回电信号，然后转变成声光信号。通过这种方式实现信号传输，能够做到高效、精准的远距离报警，有效解决了预付费报警装置自身发出的报警效果不显著导致的停电和报警声扰民问题，大大降低了运维催费压力，也减少了客户投诉。

2.2    对确定方案进行分解

2.2.1    报警装置确定

QC小组经过市场调查，选择出3种无线报警装置，分别是红外无线报警装置、超声波无线报警装置、无线电波报警装置。通过对比可知，红外无线报警装置平均响应速度能达到1 s以內的要求，但传输准确率容易受到角度偏移干扰;超声波无线报警装置平均响应速度都在1 s以内，但平均传输距离较短，角度的偏移会使其传输准确率大为下降;无线电波报警装置平均传输距离大于50 m，在任何环境下测试，传输准确率均大于90%，平均响应速度都在1 s以内。无论是传输距离、传输准确率还是响应速度，无线电波报警装置都具有明显的优越性，因此，QC小组最终选择其为报警装置的最终方案。

2.2.2    工具材料

（1）无线电波模块：为保证传输距离在50 m以上、响应速度在1 s以内、传输准确率在90%以上，QC小组对比了Anntem大功率无线远距离遥控模块与河森无线传输模块，对比结果如表1所示。

综合考虑传输距离、传输准确率、响应速度三方面性能，最终选择了Anntem大功率无线远距离遥控模块作为无线电波模块。

（2）电源部件：为了保证报警装置运行的持续性以及在空载和负载时电压转换误差率不大于10%，需要电池电压能保持12 V的稳定输出，电源能够持续工作超过365天。QC小组对比了12 V电池电源与220 V转12 V电源适配器，对比结果如表2所示。

综合比较后，最终选择220 V转12 V电源适配器作为电源部件。

（3）报警器部件：为保证响应时间，以及在正常环境、嘈杂环境、光学污染等情况下报警距离均大于10 m，灯泡或者喇叭故障率小于10%，QC小组对比了Grove Speaker声音输出模块、YSJ-217呼吸灯模块、声光报警模块，综合比较结果如表3所示。

综合分析，最终选择声光报警模块作为报警器部件。

（4）电源部件与报警器部件方案确定之后，经过一系列资料对比分析，最终选择了晒邦SKU：6723 220 V转12 V电源适配器和中厦ZMQ3545声光报警部件作为主要部件。

2.3    确定最终优化方案

通过以上一系列的实验分析和对比选择后，QC小组确定了研制新型无线预付费报警装置的最终优化方案，如图1所示。

2.4    方案实施

实施一：焊接无线发射（接收）器电路板，连通开关和天线，组接电源适配器。

焊接无线发射（接收）器电路板，组装无线发射（接收）装置，并进行调试，测试无线发射（接收）装置是否达到功能要求。

为了增强信号发射装置的信号强度，集中器的天线引起了小组成员的注意，成员提出用集中器的天线更换原装置的天线。实验证明，沒替换之前信号发射（接收）装置的信号接收最大距离在空旷无阻隔区域≤100 m，在有建筑物阻隔区域≤50 m;更换后，信号发射（接收）装置的信号接收最大距离在空旷无阻隔区域>1 000 m，在有建筑物阻隔区域>1 000 m，信号强度得到显著提高。

实施二：组合、调试声光报警器。

选用换边开关，开关的两路出线分别连接声音报警器和灯光报警器，并接入电源进行测试。声光报警器原理电路图如图2所示。

3    效果与推广

本次QC所达到的经济效益是非常显著的，其利用了较低的成本，更换发射装置的天线，使信号发射距离更远，客户在办公场所即能快速准确地接收信号，及时进行缴费，减少了停电对客户的影响。接入预付费装置进行现场实地调试，在预付费卡余额不足时，该报警装置能够保证办公场所的声光报警可靠工作，在大大提高电费回收率的同时，也达到了降低维护成本，减少前往现场维护、复电的次数，减少人力、物力消耗的目的，更达到了节能环保的要求。

[参考文献]

[1] 张建国.新型10 kV柱上售电管理（预付费）装置安装结构[J].农村电工，2021，29（7）：28.

[2] 崔涛，曾超，张爱梅.低压预付费装置技术研究与应用[J].农村电气化，2019（10）：70-71.

收稿日期：2021-11-26

作者简介：杨文达（1993—），男，广东鹤山人，助理工程师，主要从事营销工作。

李永健（1978—），男，广东鹤山人，工程师，主要从事配网管理工作。

凌智豪（1978—），男，广东鹤山人，工程师，主要从事营销工作。