浅谈智能电表的IC卡预付费功能应用专业电气工程及其自动化_开题报告

一、文献综述

国内研究现状

     我国电力市场化的进程十分迅速，电能是商品、先买后用的观，念逐步深入人心。现已出现了各类预收费电度表，智能电度表距今已经发展了将近20年的历史，实现了单片机技术、电子测量技术和智能(IC)卡技术，其采用先进的单片机技术和专门设计的电能测量集成电路，具有计量精度高、可防止窃电、自身损耗低和可靠性高等特点。由于此类电度表的用电量数据已经数字化，它使收费从过去繁琐的人工抄表、手工计价转变为用户持卡购电，实现了电费收缴管理自动化。于是，人们开始寻求一种具有支付、查询、密码查验等多功能及携带方便、安全可靠的“卡”[1]。IC卡就是随着计算机技术、微电子技术和信息化技术的发展应运而生的一种现代社会重要的信息载体和交易工具[2-4]

 我国的信用卡正跳过磁卡发展阶段而直接进入IC卡时代，国内先后组建华旭、华鑫集团公司等，出现了一批科研及生产、经营单位。目前国内IC卡的应用已跳出单一的银行业务与传统的信用功能，与其它产业联袂发展，它的付费功能，可用于交电费、水费、燃气费、电话费、车船费，甚至医疗费、保险费、纳税等。我国目前正按多种使用要求开发IC卡新品种，以便最大限度地发挥IC卡的各种功能和作用[5-6]并能及时发现问题，避免人为破坏信号传感系统和私自开启控制装置所导致的计量失灵现象，是用电用户安全、可靠、方便的新型设备[7]。与此同时，作为一种科学的管理手段，供电公司可以对用电用户进行科学有效

的管理及服务。不仅可以减少大量繁重的劳动，又改变了先用电后收费的状况，有利于公益用电事业的发展[8-9]。

     为了实现抄表到户的要求，国内电能管理模式主要有两种：一是IC卡预付费管理模式，一是自动抄表收费管理模式[10]。这两种模式都能免去了人工抄表的麻烦但IC卡预付费电表只收费、不抄表，造成线损统计不准确。统计线损需要用户的当月用电量数据，而预付费的方式使得用户的买电时间和买电量是随机的，无法准确知道用户的当月电量。[11]

（二）国外研究现状

法国是IC卡的诞生地，它是推出IC卡最早和使用IC卡最多的国家，也是生产厂商最多技术水平领先的国家，在金融财务领域使用IC卡为全球之冠[12]。该国生产IC卡的厂商很多，比较著名的有Gemplus，SAGEM，Bull， CKD，ESD，CIS，SGI公司等，现以Gemplus公司为例，该公司是世界上最大IC卡制造商之一，也是世界IC卡技术和应用领域的开拓者和领导者，在公用电话、移动通信、电子钱包、信用卡、收费电视、医疗保险、门禁识别、交通管理等应用领域均处于世界领先地位，目前，发展新品种，该公司在世界各地设立了不少分支机构提供多种技术服务[13-14]。

美国在磁卡研制的应用方面居世界之冠，网络通信又很发达，为了保护己有设备的投资，未能努力推广IC 卡来取代磁卡，因此IC 卡的应用方面不如法国和日本，但在安全技术等领域的研究方面领先于其他各国。近几年，生产厂商越来越多， 如DATA Card ， ATMEL ， LogiCard ， PersonalComputer Card Corp，ASI，Intelli Card 及Battelle Memoriallnstitute 等，可见，美国IC 卡市场在军用与银行业务万面远远超过其它应用领域，所以美国在IC 卡技术及其安全可靠性方面，很快会在全球范围内处于领导地位，对法国和日本IC 卡产业的冲击将越来越大。

（三）国内外仪表的管理及收费方式 

随着IC卡技术的发展及其相关行业服务意识的不断提高，在与居民用户日常生 活相关的计量仪表中，IC卡技术己经得到迅速的推广和广泛的应用。目前在电表、 水表、燃气表以及热力表中都已经开始采用 IC卡作为抄表收费、控制以及数据管理 的媒介，使得IC卡仪表己经成为当前国内应用技术发展的一个亮点:现行抄表收费管理模式主要有以下三种:

1、人工抄表方式:为用户安装普通计量仪表，定期由管理人员上门抄表和收费。 缺点是需要管理人员多，工作量大;优点是计量仪表成本低，采用付费方式容易被 用户接受，基本不存在用户能源被切断问题。 

2、自动抄表方式:为用户安装具有通讯能力的计量仪表，通过通讯网络系统自动 完成用户计量仪表的数据抄收，再通过金融网点方式以自动或人工方式完成缴费。 这种方式技术难度高，通讯网络建设及维护成本大;优点是自动化程度高，节省人力，并能很好的实现系统的实时监控。 

3、IC卡收费方式:为用户安装具有 IC卡接口的计量仪表，通过IC卡作为传输媒 介，在用户和管理部门之间传递信息，自动实现计量仪表的抄收以及缴费工作。这 种方式成本高，信息传输不及时，同时让用户充当了信息通道的角色，未体现管理 部门服务的宗旨。优点是实现了抄表、收费、控制的三位一体，彻底杜绝了欠费现 象的发生，管理人员和管理费用少.

本文研究了智能IC卡应用方法，科学的计算用电量，为用电用户与供电公司之间提供了准确的收费依据；具备预付费功能，从根本上解决供电公司供电收费难的问题。同时针对市场上的众多预付费表的数据安全性不够理想的情况，从 IC卡密码安全、卡上数据加密、数据校验等几个方面进行深入工作，利用数据安全方案，能有效防止系统数据遭受攻击，为 IC 卡预付费仪表提供了一个新的思路。

IC卡以其存储容量大、保密性能好、携带方便、可反复使用等优点，在金融及其它领域中得到广泛的应用，IC 卡式预付费电能表作为十年前的产物，从技术上满足了当时电力工业对电能的计量、控制与管理提出的越来越高的技术要求，但从目前的状态看IC 卡式预付费电能表必须于新的技术相结合，实施全新的数字化之道路。如在此基础上做进一步的改进，将更具有经济性和实用性。

二、^范文提纲

1. 课题研究现状及发展趋势

1.1现状调查

1.2发展趋势

2. 智能IC卡技术

2.1智能IC卡定义及分类

2.2智能IC卡的物理特性

2.3智能IC卡的安全性

3.智能IC卡在电能表中的应用

3.1智能电能表介绍

3.2智能IC 卡电能表工作原理

3.3系统总体结构

3.4系统功能

3.5新装置的特点及其优越性

4. 智能IC卡技术在智能电能表中的应用趋势

4.1智能IC卡技术在智能电能表中的应用趋势

4.2数字化不断提高

4.3智能IC卡未来发展趋势

三、参考文献

[1] Mike Hendry. 智能卡安全与应用. 人民邮电出版社. 2002

[2]王爱英.智能卡技术.清华大学出版社.2000

[3]Goettling and Kuppler.last European Developments in the Field of Electroni -Callocation of Heating Costs by Hydronic Systems. ASHRAE   Transactions.1998, 87(1): 102～105

[4] Scott. Energy Conservation Form Individual Heat Use Monitoring in

Multifamily Properties. IEEE Transactions. 2001,32(3):321～325

[5] 温 立 新 . 城市一卡通—公用事业智能卡应用系统解决方案. 金卡工

程.2003,3:8～13

[6] 陈云鸿. 非接触式IC 卡的典型应用.自动化与仪表.2005,1:67-71

[7] 北京富根智能电表有限公司.IC 卡预付费产品及系统安全性分析.金卡工

程，2006,6:44～46

[8] 广 州 贵 格 饮 料 食 品 有 限 公 司 .IC 卡综合管理系统方案. 金卡工程，

1998,1:43～46

[9]陈红军．智能卡表的安全性分析．金卡工程，2003,3:34～38

[10]陈红军．公用事业一户一表改造方案新设想[J]．电工仪表与公用表计行业信息，2005(3)：15-．20．

[11]高舒，庞剑玲．预付费电能表的使用状况和前景[J]．河北电力技术，2006，25(1)：28-29．

[12]Carlson, R. Utilizing Smart Cards and PKI Technology to Solve E-Business Security Issues.ComputerJoural,Vol.35,No.1,1992: 21～29

[13]Hewelt and Emslander. Heating Cost Allocation in Multifamily Buildings:Energy Savings and Implementation Standards. IEEE Transactions.1998,95(3):1234～1236

[14] Maher. Metering and Allocation of Gas Costs for Apartments. ASHRAE

Transactions.1991,97(5):135～141