基于“物联网+共享农灌用电”的乡村用电服务新模式探索与实践

■国网浙江省电力有限公司兰溪市供电公司 鲍成运 杨 震

国网金华供电公司 张建曙

国网浙江省电力有限公司兰溪市供电公司 方 成 何 成

民以食为天，粮食安全是保证国家稳定发展的基础，农灌用电线路的供电可靠稳定，是保障粮食安全的生命线，是推进农业生产电气化的主要动力。在农村的大多数养殖户、种植户、生产户均在偏远的地方，大部分是通过农灌线路供电，用电量增加迅速。然而目前农灌线路上农户用电复杂、电力设施相对落后、农户安全意识淡薄，导致安全事故频发，成为电网企业迫切需要解决的难题。

农灌用电管理现状

农村的第一、第二产业很多都在偏远的地方，主要通过农灌线路供电。农灌用电具有临时性、短期性、面积广、分布散等特性。为避免一户多表、一杆多箱等资源浪费、管理混乱情况，因此农灌线路上的用电采用安装关口表的方式进行管理。即在农灌线路的首段安装关口表，在关口表后的线路上安装用电开关箱给用户接电。根据供电公司与行政村协议，明确产权分界点在开关箱的进线开关处。开关箱分界点后的用电、收费由行政村负责，供电公司统一向行政村收取电费。目前，农灌线路绝缘化改造基本完成，但是由于农灌线路的客观特性，依然存在较多问题，导致乡村振兴“动能”不足，是当下需要迫切需要解决的难题。

主要存在的问题

存在触电安全隐患

农户安全意识薄弱。因农灌用电具有临时性，村民为图方便，私拉乱接，有些甚至擅自强行撬开关口表箱、开关箱接电，导致人身触电事故时有发生。农户用电设备剩余电流动作保护器安装率低。当用户用电设备漏电时，需要依靠上级漏电保护，当漏电电流不大，加上农灌线路散长的特性，难以起到人身触电保护作用，存在触电风险。

农户用电不够便捷

当农户需要在农灌线路开关箱内用电时，需要提前预约工作人员，到现场为用户合上开关箱内的进线开关，导致农户用电不便捷，不能随到随用。

农灌电费回收困难

农忙时，为方便农户用电，农灌线路开关箱内的进线开关长期闭合，所有的农户均可使用。且开关箱内没有安装计量设备，导致行政村很难准确计算用电户使用的电量，行政村存在较大垫资压力。而有些资金紧张的行政村，以农灌电费收不回为由，拖欠电费，导致供电企业电费回收困难。

农灌线路运维较难

农灌线路的智能化水平低，大部分线路较长、范围广、地处偏远、巡视困难，发生漏电、绝缘损坏等问题时，查找困难，运维效率低下。

“物联网+共享农灌用电”新模式

基本内涵

“物联网＋共享农灌用电”是在原有的农灌线路管理模式下，运用移动物联网技术和共享思维进行管理创新。通过安装“共享用电智能设备”，建立云端智能共享用电终端管理系统，为农户提供“扫码/刷卡－付费－用电”一体化的安全、快速、便捷的共享用电服务新模式。即：多个用户可以共享同一只用电箱，附近的农户可以通过扫码/刷卡方式直接用电，即用即付。同时，还可以实现用电设备实时监控、预警保护、故障定位、远程监控等“数智化”精准管理。

技术构架

云端智能用电终端管理系统组成。（1）共享用电智能设备；（2）微信小程序管理端——管理人员使用；（3）微信小程序客户端——用户扫码使用；（4）云服务器——智能供电插座终端管理系统；（5）网络——采用4G cat1物联网络。

主要技术。（1）多层级网格化权限管理：不同供电台区、多个层级、多个网点监管，可建立多个管理用户，供电企业、村、管理员三方设置管理权限；系统容量大于等于10万个终端在线。（2）多种类告警方式：可设置告警方式、告警区域、告警设备；建立智能化告警方式。（3）智能化远程控制：可通过手机App实现远程停复电。（4）人性化定位导航：用电箱自动传送定位到系统中，工作人员可根据智能箱经纬度自动在地图中定位所处的位置，查找故障点，并可进行在线配置，不中断。

图1 系统组成

图2 共享用电智能设备模块

实现功能包括：共享用电智能设备分单相和三相2种，选配Wi-Fi模块或4G模块接入互联网，配合加密技术和密钥分发技术，基于TCP/IP的数据交互协议，与云端进行直连，通过物联网技术对接入系统的智能供电插座进行不间断地数据采集和监控。管理系统包含了计费收费和运营管理的所有功能，包括：资源管理（台区管理，用电箱管理，用户管理，运行监测，异常监测）；交易结算（价格策略、预收费、账单、营收等相关报表）；用户管理（用户注册、登录，用户账户、消息管理等）；用电服务（站点搜索，查看，地图寻址，在线自助支付，用电结算，导航等）；微信小程序（扫码用电，账单支付等功能，智能供电插座小程序能方便快捷地进行供电插座查找、定位、导航，轻松实现供电插座的启停、预约，以及充值、付费、查询实时供电状态和计费等）；数据服务（数据采集，短信提醒，数据存储和备份，数据统计和分析等）。

用电流程。扫码用电。用户通过手机扫码就能完成用电，用电结束及时结算电费，方便快捷。

表1 共享用电智能设备基本功能

图3 设计流程图

用电前：用户需下载“共享农灌用电”微信小程序，完成实名认证，并签订协议。

用电时：手机微信对准插座二维码扫码→在小程序页面上选择用电智能开关、输入用电时间→系统算出费用，用户完成预支付→选择开始用电按钮，用户插线，开始供电。

结束时：选择结束用电按钮→停止供电。定时时间到→停止供电；费用用完→停止供电；用电结束后，多余费用退回原账户。

刷卡用电。针对性服务农村地区无智能手机的人群（如：老年人），使服务更加人性化。

用电前：凭身份证到行政村办卡，提前充值，且绑定家属微信号，签订协议。

用电时：靠近插座刷卡→插座供电灯亮→用户插线，开始供电。

结束时：用户拔出插头→停止供电→系统自动结算并从储值卡中扣款。（若储值卡余额不足，则自动断电，同时用电管理员通知卡主充值）

本文采取了通过安装“共享用电智能设备”，建立云端智能共享用电终端管理系统，创建集扫码用电、刷卡用电、共享用电为一体的全新用电模式，有效解决当前农灌线路安全、产权、电费、电价等长期困扰供电企业的难题，为客户提供“扫码/刷卡－用电－付费”一体化的安全、快速、便捷的农灌共享用电服务。