1 引言
         
      為全面實(shí)現(xiàn)電費(fèi)管理和用電數(shù)據(jù)管理的現(xiàn)代化，滿足廣大居民日益增長的用電需要，寧夏電力公司采用以智能卡為數(shù)據(jù)安全載體，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為信息平臺，以省級統(tǒng)一規(guī)劃、市級應(yīng)用的模式，開展智能卡表系統(tǒng)建設(shè)。寧夏電力公司智能卡表系統(tǒng)吸收和總結(jié)了國內(nèi)同行業(yè)成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合寧夏電力公司的管理現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)出具有寧夏特色的智能卡表應(yīng)用系統(tǒng)。

2 智能卡表系統(tǒng)運(yùn)行模式
         
      智能卡表系統(tǒng)通過供電局的營業(yè)管理中心及數(shù)據(jù)安全中心實(shí)現(xiàn)核心數(shù)據(jù)安全管理。營業(yè)中心是系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)庫，包括智能卡表系統(tǒng)的用戶信息、表具信息、卡信息、交易數(shù)據(jù)信息、帳務(wù)信息等。數(shù)據(jù)安全中心是交易數(shù)據(jù)安全控制中心，由金融加密機(jī)和交易接口服務(wù)組成。
         
      供電局內(nèi)部管理網(wǎng)絡(luò)及銀行代售電網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)安全管理中心進(jìn)行通訊，完成卡表業(yè)務(wù)管理、充值交易等。形成一個平臺統(tǒng)一、安全可靠、流程合理的用電服務(wù)平臺。智能卡也稱為CPU卡，是內(nèi)部含有安全算法和數(shù)據(jù)處理能力的卡片，符合金融級安全要求。在金融、電信、交通等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，是安全的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)存貯媒介。
         
      智能卡表系統(tǒng)主要以智能卡作為載體，利用智能卡表實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)用電管理，通過智能卡和遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)抄收，實(shí)現(xiàn)客戶用電數(shù)據(jù)的采集，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)用電數(shù)據(jù)管理功能。通過與營銷系統(tǒng)等管理系統(tǒng)的接口，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)財務(wù)信息管理、設(shè)備管理、用戶管理，提高用電管理水平。
        
      系統(tǒng)主要由以下部分組成：(1)營業(yè)管理中心；(2)金融加密機(jī)；(3)供電局營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)；(4)銀行計(jì)算中心；(5)銀行營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)；(6)銀行自助終端；(7)智能卡電能表；(8)集抄業(yè)務(wù)。

3 系統(tǒng)功能

3．1 預(yù)付費(fèi)管理功能
        
      系統(tǒng)采用預(yù)先存入電量，先付費(fèi)后使用的模式。為了實(shí)現(xiàn)防止惡意拖欠電費(fèi)的情況發(fā)生，用戶在用電之前，應(yīng)先到營業(yè)廳進(jìn)行購電，將所購電量通過智能卡輸送到電表后，才能用電。為保證初始掛裝的電表可以用電及測試需要，電表在出廠前先進(jìn)行電量預(yù)置，預(yù)置電量在用戶第一次購電時扣除。
        
      用戶電量用盡時，電表會控制繼電器切斷用戶電源。為不影響用戶使用，采用多種機(jī)制提醒用戶購電，以及通過準(zhǔn)許透支實(shí)現(xiàn)靈活應(yīng)用。采用余額不足報警機(jī)制，當(dāng)用戶余額低于報警電量時采用光報警，提示用戶購電。當(dāng)用戶余額為零時，準(zhǔn)許用戶透支使用電量，只有當(dāng)用電量超過透支電量時才切斷用戶電源。這樣解決了用電人性化管理問題，準(zhǔn)許用戶來不及購電時使用一定數(shù)額的電量。
         
      為防止調(diào)價前的惡意囤積行為，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上采用防囤積設(shè)計(jì)，單次購電限額控制等方法。當(dāng)用戶購電量與電表余額電量相加大于囤積限額的限制時，不允許充值，直到用戶電表余額使用到和購電電量相加數(shù)小于囤積電量，才將電量充值到電表中。
3．2 兼容售電功能
         
      兼容售電工作，是在原有的存儲卡(IC卡)預(yù)付費(fèi)電表系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，不影響銀行端和供電局售電網(wǎng)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)有用戶售電的前提下，逐年替換成智能卡(CPU卡)預(yù)付費(fèi)電表，所以在營銷系統(tǒng)中，售電系統(tǒng)做了兼容工作，做到一套系統(tǒng)，一個售電終端，兼容多種卡片的目地。
       采用兼容售電終端。該終端兼容93系列和24系列等多種封裝的電卡，售電系統(tǒng)軟件配合兼容售電終端，封裝加解密動態(tài)庫，在改動影響最小的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)統(tǒng)一目的。
3．3 用電數(shù)據(jù)管理 
       
      采用智能卡表系統(tǒng)后，通過智能卡實(shí)現(xiàn)用電數(shù)據(jù)的回抄，用戶在購電的同時將電表運(yùn)行的數(shù)據(jù)信息帶回到售電系統(tǒng)。同時針對特殊用戶及用戶卡使用頻次較少的用戶，可使用工具卡進(jìn)行數(shù)據(jù)的抄收。同時也借助于集抄系統(tǒng)，抄收系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。
         
      可通過反向電量、尾端打開次數(shù)等判斷用戶是否發(fā)生竊電行為，用電是否規(guī)范以及違反用電行為。通過故障電量可判斷表計(jì)是否出現(xiàn)硬件故障。通過非法插卡次數(shù)判斷電表是否被惡意攻擊過。通過對電表用電及運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析處理，對智能卡表運(yùn)行的情況可以判斷，指導(dǎo)系統(tǒng)維護(hù)和檢查人員對現(xiàn)場表計(jì)進(jìn)行維護(hù)和檢修，對用戶用電情況進(jìn)行監(jiān)督管理。
3．4 購電增值服務(wù)
         
      采用智能CPU卡技術(shù)，有了更高技術(shù)保障數(shù)據(jù)安全的前提下，可以增加各種新興的購電增值服務(wù)，對提高電力行業(yè)服務(wù)用戶有很好的社會效應(yīng)，目前正在實(shí)施的增值服務(wù)有自助終端24小時無人看守購電。

4 智能卡表系統(tǒng)安全
      智能卡表系統(tǒng)的安全性是整個系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)和前提條件，涉及的內(nèi)容包括密鑰的產(chǎn)生和存儲、數(shù)據(jù)安全傳輸機(jī)制、系統(tǒng)的運(yùn)行管理等方面。
         
      智能卡系統(tǒng)的安全核心是密鑰管理，密鑰是系統(tǒng)運(yùn)行最核心的安全保證。智能卡表系統(tǒng)密鑰的發(fā)行、使用、更新、管理由一整套的安全密鑰發(fā)行系統(tǒng)和管理制度保障。密鑰《寧夏電力))2009年第3期
      智能卡表系統(tǒng)在銀川供電局收費(fèi)管理中的應(yīng)用系統(tǒng)的使用權(quán)限嚴(yán)格控制，由寧夏電力公司在小范圍內(nèi)使用，制定《寧夏電力公司智能卡表系統(tǒng)密鑰管理辦法》，按照制度規(guī)范管理。
         
      密鑰在使用中采用集中生成，分散使用的原則，系統(tǒng)在使用密鑰時采用先分散后使用的原則，系統(tǒng)不出現(xiàn)重復(fù)的密鑰，避免了密鑰被復(fù)制的可能性，保證了密鑰的安全性。同時，密鑰在系統(tǒng)運(yùn)行的任何情況下都不能被讀出，因此密鑰在任何時候都不會被泄露。
         
      系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)采用明文+MAC的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)安全保障，保證數(shù)據(jù)的安全性、準(zhǔn)確性、完整性，避免了數(shù)據(jù)傳輸中被篡改的可能。對于充值和返寫數(shù)據(jù)除采用數(shù)據(jù)效驗(yàn)機(jī)制外，還有相應(yīng)的密鑰認(rèn)證做保證，保證這些文件的使用權(quán)限是合法的。
         
      對于電表的生產(chǎn)與運(yùn)行狀態(tài)，采用密鑰分開的方式進(jìn)行分離。生產(chǎn)狀態(tài)下，發(fā)行公開密鑰下的各類工具卡，便于生產(chǎn)廠家生產(chǎn)調(diào)試電表，計(jì)量部門也方便進(jìn)行測試電表。當(dāng)表計(jì)完成功能和性能測試后，利用密鑰修改卡完成生產(chǎn)狀態(tài)與運(yùn)行狀態(tài)下的密鑰切換。此時生產(chǎn)狀態(tài)的所有卡片均失效，只有在供電局統(tǒng)一發(fā)行下的運(yùn)行卡片才可以使用。這樣，各表廠就對運(yùn)行下的電能表沒有控制能力，從而實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行下的安全只掌握在電力公司業(yè)務(wù)部門的安全保障。

     5 系統(tǒng)運(yùn)行管理
         
      系統(tǒng)運(yùn)行管理是智能卡表系統(tǒng)日常工作的主要內(nèi)容，包括系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)財務(wù)管理、系統(tǒng)操作員管理、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理、電表維護(hù)(換表、報裝、銷戶)、卡業(yè)務(wù)管理等。
         
      運(yùn)行管理是智能卡表系統(tǒng)的最直接體現(xiàn)，關(guān)乎系統(tǒng)應(yīng)用的各個環(huán)節(jié)，因此必須有相應(yīng)的管理制度來規(guī)范各業(yè)務(wù)模塊的流程、梳理各模塊之間業(yè)務(wù)關(guān)系。為此，我們制定了《寧夏電力公司智能卡表系統(tǒng)卡業(yè)務(wù)管理辦法》、《寧夏電力公司智能卡表系統(tǒng)售電業(yè)務(wù)管理辦法》等管理規(guī)定。通過合理設(shè)計(jì)各個流程環(huán)節(jié)之間關(guān)系，建立科學(xué)的步驟，從而提高整個系統(tǒng)的工作效率。上述流程管理制度包括了電表報裝、驗(yàn)收、電表的入出庫管理、客戶開戶、購電，以及故障報修、周期輪換、銷戶等整個生命周期。智能卡表系統(tǒng)通過制度進(jìn)行規(guī)范管理，指導(dǎo)工作人員執(zhí)行業(yè)務(wù)操作，保證了主要環(huán)節(jié)有序進(jìn)行，明確了各應(yīng)用模塊的職責(zé)。
         
      智能卡表系統(tǒng)的業(yè)務(wù)不僅需要自有營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)，更主要是依賴于銀行營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)。由于采用多家銀行代理售電業(yè)務(wù)的機(jī)制，因此營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)數(shù)量多、分布面廣。不僅有柜臺服務(wù)，還有自助終端服務(wù)，從而建立起一個范圍廣、業(yè)務(wù)模式多樣、運(yùn)作高效的業(yè)務(wù)平臺。
         
      賬務(wù)管理涉及對所有售電網(wǎng)點(diǎn)購電賬務(wù)的核對、統(tǒng)計(jì)和分析。對于每天新發(fā)生的購電流水，需要與各銀行和供電局營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行批量核對，保證客戶購電數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。由于賬務(wù)主要?dú)w屬財務(wù)部門負(fù)責(zé)，卡表系統(tǒng)和財務(wù)系統(tǒng)間需要設(shè)立數(shù)據(jù)接口，保證系統(tǒng)間的的數(shù)據(jù)共享和安全。
         
      對于系統(tǒng)權(quán)限、電價、運(yùn)行參數(shù)等重點(diǎn)數(shù)據(jù)的維護(hù)、修改是卡表系統(tǒng)13常管理的重要內(nèi)容，需要確保這些關(guān)鍵參數(shù)的正確性。隨著卡表客戶數(shù)量的不斷增長，以及購電數(shù)據(jù)的日積月累，卡表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)不斷增多。一方面，對于這些數(shù)據(jù)需要重點(diǎn)保護(hù)、做好備份；另一方面，需要定期進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、為決策層提供相關(guān)數(shù)據(jù)依據(jù)。        

      用戶管理模塊：包括開戶業(yè)務(wù)、信息修改、補(bǔ)卡業(yè)務(wù)、銷戶業(yè)務(wù)、換表業(yè)務(wù)、讀檢查卡等； 
      售電管理模塊：包括卡片充值、補(bǔ)寫卡片等； 
      查詢統(tǒng)計(jì)模塊：包括用戶信息查詢、電表信息查詢、銷戶信息查詢、退費(fèi)信息查詢、補(bǔ)卡信息查詢、換表信息查詢、交易信息查詢、日報表、統(tǒng)計(jì)報表等； 
      系統(tǒng)維護(hù)模塊：包括操作員管理、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、電表管理、電價維護(hù)、用戶類別管理、用戶信息補(bǔ)錄等。

6 智能卡表管理
         
      智能卡表作為計(jì)量單元和預(yù)付費(fèi)控制單元，電能表計(jì)量的準(zhǔn)確性、預(yù)付費(fèi)控制的安全性涉及供電局與用戶雙重利益。智能卡表在投入運(yùn)行前，必須由供電局進(jìn)行檢測，采用工具卡片，可方便地完成表計(jì)性能與功能的檢測。比如，通過增加電量卡實(shí)現(xiàn)計(jì)量精確度的測定、通過繼電器卡實(shí)現(xiàn)電表硬件的自我檢測和輪顯。檢測完成后，通過密鑰修改卡實(shí)現(xiàn)測試與運(yùn)行狀態(tài)的分離。
         
      電能表作為用戶用電計(jì)量工作單元和卡數(shù)據(jù)交換終端，在保證計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的同時還要保證與卡片操作的正確。系統(tǒng)平臺的數(shù)據(jù)回讀主要通過用戶購電、專用檢查卡和集抄系統(tǒng)。充值由智能卡完成，因此表計(jì)的安全至關(guān)重要。電表安裝方面，由專用的表箱將電表與用戶接線安裝在表箱內(nèi)，無權(quán)限人員不能打開。同時在與用戶交互時留有可開關(guān)的小門，用戶可自行上鎖管理，避免被其他人破壞，用戶充值時可自行打開自家電表，完成充值。供電局工作人員可打開表箱大門，對所有表進(jìn)行檢查。
         
      電表卡接口采用抗靜電、抗高電壓、抗強(qiáng)電流攻擊設(shè)計(jì)。通過對運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，可以監(jiān)測表計(jì)工作狀態(tài)，并及時通知檢修維護(hù)部門現(xiàn)場處理。電表的輪換，檢修工作根據(jù)電表相關(guān)的管理規(guī)定進(jìn)行，保證了電表工作的精度和性能要求。

7 智能卡電能表與集抄系統(tǒng)的結(jié)合
         
      智能卡電能表解決了安全付費(fèi)、統(tǒng)一系統(tǒng)平臺、方便數(shù)據(jù)管理等功能。但由于抄收電表數(shù)據(jù)依賴于電卡，用戶用電數(shù)據(jù)滯后于發(fā)生時間，不能實(shí)時監(jiān)控用戶用電數(shù)據(jù)。因此，在采用智能卡表系統(tǒng)建設(shè)的同時，啟動了數(shù)據(jù)集抄平臺。集抄系統(tǒng)主要模式采用RS485組網(wǎng)、載波通訊等方式。不論哪一種抄收模式，均采用統(tǒng)一的通訊規(guī)約，電表數(shù)據(jù)集中到抄表終端后采用GPRS無線網(wǎng)與供電局抄表服務(wù)器連接。集抄系統(tǒng)抄收的數(shù)據(jù)與售電系統(tǒng)通過通訊接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，作為售電系統(tǒng)結(jié)算依據(jù)的數(shù)據(jù)源。同時對于集抄系統(tǒng)抄收回的電表運(yùn)行數(shù)據(jù)及報警信息進(jìn)行分析處理，監(jiān)控電表運(yùn)行狀態(tài)，提醒檢查維護(hù)人員重點(diǎn)監(jiān)測有問題的電表，通過通訊服務(wù)器與短信平臺對余額不足、拖欠電費(fèi)、工作異常的用戶發(fā)出短信報警，提醒用戶核查或充值。
         
      總之，通過集抄系統(tǒng)與卡表系統(tǒng)的有效結(jié)合，進(jìn)一步提高了卡表系統(tǒng)的服務(wù)能力，補(bǔ)充了卡表系統(tǒng)的不足，并通過提供強(qiáng)大的服務(wù)，建立起與用戶的融洽關(guān)系，提升了供電局的服務(wù)水平。
         
建議增加線損管理方面的應(yīng)用。卡表與集抄系統(tǒng)結(jié)合后，可以實(shí)時采集用戶的用電數(shù)據(jù)，解決以前低壓線路線損率由于受抄表周期或竊電影響而波動較大的情況。

8 結(jié)束語
         
      通過智能卡表系統(tǒng)的建設(shè)和使用，解決了銀川供電局在用電管理信息化工作方面的突出矛盾，系統(tǒng)建設(shè)滿足了當(dāng)前電力發(fā)展的需要，提高了電力管理現(xiàn)代化水平，同時向客戶提供更為優(yōu)質(zhì)、滿意、高效的服務(wù)。智能卡表系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和統(tǒng)一平臺諸多特點(diǎn)在系統(tǒng)建設(shè)上保證了產(chǎn)品的兼容性，實(shí)現(xiàn)了多個廠家的供貨一致性，有利于價格競爭和質(zhì)量穩(wěn)定。通過智能卡表系統(tǒng)管理平臺，實(shí)現(xiàn)了用電管理的數(shù)字化，精確化。與集抄系統(tǒng)的互通互聯(lián)彌補(bǔ)了智能卡表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時性問題。