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(mǎn)足廣大居民日益增長(zhǎng)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(tái)，以省級(jí)統(tǒng)一規(guī)劃、市級(jí)應(yīng)用的模式，開(kāi)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(guó)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(guò)供電局的營(yíng)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(yíng)業(yè)中心是系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)庫(kù)，包括智能卡表系統(tǒng)的用戶(hù)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(gè)平臺(tái)統(tǒng)一、安全可靠、流程合理的用電服務(wù)平臺(tái)。智能卡也稱(chēng)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(jí)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(guò)智能卡和遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)抄收，實(shí)現(xiàn)客戶(hù)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(guò)與營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)等管理系統(tǒng)的接口，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)財(cái)務(wù)信息管理、設(shè)備管理、用戶(hù)管理，提高用電管理水平。
        
      系統(tǒng)主要由以下部分組成：(1)營(yíng)業(yè)管理中心；(2)金融加密機(jī)；(3)供電局營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)；(4)銀行計(jì)算中心；(5)銀行營(yíng)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(hù)在用電之前，應(yīng)先到營(yíng)業(yè)廳進(jìn)行購(gòu)電，將所購(gòu)電量通過(guò)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(cè)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(hù)第一次購(gòu)電時(shí)扣除。
        
      用戶(hù)電量用盡時(shí)，電表會(huì)控制繼電器切斷用戶(hù)電源。為不影響用戶(hù)使用，采用多種機(jī)制提醒用戶(hù)購(gòu)電，以及通過(guò)準(zhǔn)許透支實(shí)現(xiàn)靈活應(yīng)用。采用余額不足報(bào)警機(jī)制，當(dāng)用戶(hù)余額低于報(bào)警電量時(shí)采用光報(bào)警，提示用戶(hù)購(gòu)電。當(dāng)用戶(hù)余額為零時(shí)，準(zhǔn)許用戶(hù)透支使用電量，只有當(dāng)用電量超過(guò)透支電量時(shí)才切斷用戶(hù)電源。這樣解決了用電人性化管理問(wèn)題，準(zhǔn)許用戶(hù)來(lái)不及購(gòu)電時(shí)使用一定數(shù)額的電量。
         
      為防止調(diào)價(jià)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(gòu)電限額控制等方法。當(dāng)用戶(hù)購(gòu)電量與電表余額電量相加大于囤積限額的限制時(shí)，不允許充值，直到用戶(hù)電表余額使用到和購(gòu)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(chǔ)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(hù)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(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)中，售電系統(tǒng)做了兼容工作，做到一套系統(tǒng)，一個(gè)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(dòng)態(tài)庫(kù)，在改動(dòng)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(guò)智能卡實(shí)現(xiàn)用電數(shù)據(jù)的回抄，用戶(hù)在購(gòu)電的同時(shí)將電表運(yùn)行的數(shù)據(jù)信息帶回到售電系統(tǒng)。同時(shí)針對(duì)特殊用戶(hù)及用戶(hù)卡使用頻次較少的用戶(hù)，可使用工具卡進(jìn)行數(shù)據(jù)的抄收。同時(shí)也借助于集抄系統(tǒng)，抄收系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。
         
      可通過(guò)反向電量、尾端打開(kāi)次數(shù)等判斷用戶(hù)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(guò)故障電量可判斷表計(jì)是否出現(xiàn)硬件故障。通過(guò)非法插卡次數(shù)判斷電表是否被惡意攻擊過(guò)。通過(guò)對(duì)電表用電及運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析處理，對(duì)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)表計(jì)進(jìn)行維護(hù)和檢修，對(duì)用戶(hù)用電情況進(jìn)行監(jiān)督管理。
3．4 購(gòu)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(gòu)電增值服務(wù)，對(duì)提高電力行業(yè)服務(wù)用戶(hù)有很好的社會(huì)效應(yīng)，目前正在實(shí)施的增值服務(wù)有自助終端24小時(shí)無(wú)人看守購(gòu)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(gè)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(chǔ)、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(shí)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(shí)，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(shí)候都不會(huì)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(duì)于充值和返寫(xiě)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(duì)于電表的生產(chǎn)與運(yùn)行狀態(tài)，采用密鑰分開(kāi)的方式進(jìn)行分離。生產(chǎn)狀態(tài)下，發(fā)行公開(kāi)密鑰下的各類(lèi)工具卡，便于生產(chǎn)廠家生產(chǎn)調(diào)試電表，計(jì)量部門(mén)也方便進(jìn)行測(cè)試電表。當(dāng)表計(jì)完成功能和性能測(cè)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(shí)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(duì)運(yùn)行下的電能表沒(méi)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(mén)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(cái)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(bào)裝、銷(xiāo)戶(hù))、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(gè)環(huán)節(jié)，因此必須有相應(yīng)的管理制度來(lái)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(guò)合理設(shè)計(jì)各個(gè)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(gè)系統(tǒng)的工作效率。上述流程管理制度包括了電表報(bào)裝、驗(yàn)收、電表的入出庫(kù)管理、客戶(hù)開(kāi)戶(hù)、購(gòu)電，以及故障報(bào)修、周期輪換、銷(xiāo)戶(hù)等整個(gè)生命周期。智能卡表系統(tǒng)通過(guò)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(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)，更主要是依賴(lài)于銀行營(yíng)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(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)數(shù)量多、分布面廣。不僅有柜臺(tái)服務(wù)，還有自助終端服務(wù)，從而建立起一個(gè)范圍廣、業(yè)務(wù)模式多樣、運(yùn)作高效的業(yè)務(wù)平臺(tái)。
         
      賬務(wù)管理涉及對(duì)所有售電網(wǎng)點(diǎn)購(gòu)電賬務(wù)的核對(duì)、統(tǒng)計(jì)和分析。對(duì)于每天新發(fā)生的購(gòu)電流水，需要與各銀行和供電局營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行批量核對(duì)，保證客戶(hù)購(gòu)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(cái)務(wù)部門(mén)負(fù)責(zé)，卡表系統(tǒng)和財(cái)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(duì)于系統(tǒng)權(quán)限、電價(jià)、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(hù)數(shù)量的不斷增長(zhǎng)，以及購(gòu)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(duì)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(hù)管理模塊：包括開(kāi)戶(hù)業(yè)務(wù)、信息修改、補(bǔ)卡業(yè)務(wù)、銷(xiāo)戶(hù)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(xiě)卡片等； 
      查詢(xún)統(tǒng)計(jì)模塊：包括用戶(hù)信息查詢(xún)、電表信息查詢(xún)、銷(xiāo)戶(hù)信息查詢(xún)、退費(fèi)信息查詢(xún)、補(bǔ)卡信息查詢(xún)、換表信息查詢(xún)、交易信息查詢(xún)、日?qǐng)?bào)表、統(tǒng)計(jì)報(bào)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(jià)維護(hù)、用戶(hù)類(lèi)別管理、用戶(hù)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(hù)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(cè)，采用工具卡片，可方便地完成表計(jì)性能與功能的檢測(cè)。比如，通過(guò)增加電量卡實(shí)現(xiàn)計(jì)量精確度的測(cè)定、通過(guò)繼電器卡實(shí)現(xiàn)電表硬件的自我檢測(cè)和輪顯。檢測(cè)完成后，通過(guò)密鑰修改卡實(shí)現(xiàn)測(cè)試與運(yùn)行狀態(tài)的分離。
         
      電能表作為用戶(hù)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(shí)還要保證與卡片操作的正確。系統(tǒng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)回讀主要通過(guò)用戶(hù)購(gòu)電、專(zhuān)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(zhuān)用的表箱將電表與用戶(hù)接線安裝在表箱內(nèi)，無(wú)權(quán)限人員不能打開(kāi)。同時(shí)在與用戶(hù)交互時(shí)留有可開(kāi)關(guān)的小門(mén)，用戶(hù)可自行上鎖管理，避免被其他人破壞，用戶(hù)充值時(shí)可自行打開(kāi)自家電表，完成充值。供電局工作人員可打開(kāi)表箱大門(mén)，對(duì)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(guò)對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，可以監(jiān)測(cè)表計(jì)工作狀態(tài)，并及時(shí)通知檢修維護(hù)部門(mén)現(xiàn)場(chǎng)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(tái)、方便數(shù)據(jù)管理等功能。但由于抄收電表數(shù)據(jù)依賴(lài)于電卡，用戶(hù)用電數(shù)據(jù)滯后于發(fā)生時(shí)間，不能實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶(hù)用電數(shù)據(jù)。因此，在采用智能卡表系統(tǒng)建設(shè)的同時(shí)，啟動(dòng)了數(shù)據(jù)集抄平臺(tái)。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(wú)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(guò)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(shí)對(duì)于集抄系統(tǒng)抄收回的電表運(yùn)行數(shù)據(jù)及報(bào)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(cè)有問(wèn)題的電表，通過(guò)通訊服務(wù)器與短信平臺(tái)對(duì)余額不足、拖欠電費(fèi)、工作異常的用戶(hù)發(fā)出短信報(bào)警，提醒用戶(hù)核查或充值。
         
      總之，通過(guò)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(guò)提供強(qiáng)大的服務(wù)，建立起與用戶(hù)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(shí)采集用戶(hù)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(dòng)較大的情況。

8 結(jié)束語(yǔ)
         
      通過(guò)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(mǎn)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(shí)向客戶(hù)提供更為優(yōu)質(zhì)、滿(mǎn)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(tái)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(gè)廠家的供貨一致性，有利于價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)和質(zhì)量穩(wěn)定。通過(guò)智能卡表系統(tǒng)管理平臺(tái)，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(shí)性問(wèn)題。