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用AT89C2O51实现的电卡式预付费智能化电度表

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电测与仪表 1999年第11期36卷 21-23页

作者：胡致强王秉君黑龙江水利高等专科学校 150086 哈尔滨电工仪表研究所 150040

采用AT89C2051单片机设计并实现了电费计量智能化电度表，文中介绍该系统的硬件结构及软件设计。

关键词：单片机预付费电度表 IC卡

基于CPU卡的三相电子式多费率预付费电能表的设计与实现

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基于CPU卡的三相电子式多费率预付费电能表的设计与实现

作者：谢晓洁湖南大学

学位级别：硕士

多费率电价政策是我国近年来正在大力推广的电力计量制度,能够有效的缓解高峰期用电紧张的局面,调整用电负荷曲线。同时,CPU卡技术己经得到迅速的推广和广泛的应用,而应运而生的预付费用电方式可以很好的解决抄表繁杂,催交电费困难,用... 详细信息

多费率电价政策是我国近年来正在大力推广的电力计量制度,能够有效的缓解高峰期用电紧张的局面,调整用电负荷曲线。同时,CPU卡技术己经得到迅速的推广和广泛的应用,而应运而生的预付费用电方式可以很好的解决抄表繁杂,催交电费困难,用电信息不易统计等难题。本课题正是针对这一问题,开发一款各电力公司急需的三相电子式多费率预付费电能表,其所取得的成果也可以推广到其他工业领域。 (1)分析了三相电的理论及经典的电能测量方法和CPU卡通信技术及其运行环境,并对3DES加密算法进行了分析。 (2)阐述了三相电子式多费率预付费电能表的实现方案,系统采用高精度的电能计量DSP芯片ATT7026作为计量芯片,采用片内资源丰富、抗干扰能力较强的低功耗多费率专用控制芯片FM2307作为主控制器,并在其上扩展CPU卡通信功能,该表可以实现多事件记录、RS485和红外抄表功能。 (3)设计开发了一款新型三相电子式多费率预付费电能表。硬件设计分为电源模块,计量模块,主控制模块及通讯模块,并对各个模块的接口和硬件抗干扰进行了设计;同时就当前开发工具和各个子程序的软件机构进行讨论和说明,其中涉及到了电能累加、时段控制算法、各种通讯方式的软件实现。 (4)论述了三相电子式多费率预付费电能表的时钟准确性及抗干扰设计、校表方法等,给出了系统的运行结果,并且对仪表测量的准确度和运行可靠性进行了分析。本课题设计和开发的三相电子式多费率预付费电能表,可以实现精确的时段切换计量,并具有CPU卡先购电后用电,集中抄表功能。测量结果表明,该表具有较强的防攻击和抗干扰能力,主要技术性能达到并超过现行国家标准的要求,完成了预期的设计目标。

关键词： CPU卡多费率预付费 FM2307 ATT7026

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鞍山铁通智能网预付费系统的设计与实现

鞍山铁通智能网预付费系统的设计与实现

作者：王岩大连理工大学

学位级别：硕士

电信运营商在运营过程中,有时会遇到用户话费无法收缴的问题。除此之外,电信运营商对用户缴费、用户控制花费、花费纠纷不断等问题也很普遍,这些问题的存在,给用户和运营商造成了诸多不便。为了解决上述问题,提高用户之间的信誉,提高业... 详细信息

电信运营商在运营过程中,有时会遇到用户话费无法收缴的问题。除此之外,电信运营商对用户缴费、用户控制花费、花费纠纷不断等问题也很普遍,这些问题的存在,给用户和运营商造成了诸多不便。为了解决上述问题,提高用户之间的信誉,提高业务数量的增长,改善现状,预付费智能网信息管理系统的建设势在必行。本论文基于单位的信息管理系统的开发,对预付费智能网信息管理系统的分析、设计及功能实现做了详细的阐述。首先对单位的业务进行了分析,然后运用UML用例建模技术进行系统用例建模,分析及设计系统功能,及系统功能的实现与测试等。本系统实现的主要功能包括卡号生命周期管理功能、卡号运营数据维护功能、相关主叫数据维护功能、相关用户数据维护功能、批量导入文件功能、导出对账文件功能、查询数据功能等。该系统目前已经上线试运行及运行,经过一段时间的运行,本系统的功能实现、界面的人机交互美观度及数据处理响应性能符合用户的需求,减少了单位内部原有的客户欠费等问题,达到了客户的预期目标。

关键词：智能网计费技术预付费 VPN技术

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基于CPU卡的预付费电能表研究与实现

基于CPU卡的预付费电能表研究与实现

作者：陈万哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着电量需求的日益增加,以往电能表和收费模式逐渐难以满足当代的用电管理。研究和利用现代化集成电路和智能化技术便于对用电进行科学管理,可以减轻电力部门每月抄表、收费所带来的管理成本和人力浪费。针对国内现有电能表存在的不足... 详细信息

随着电量需求的日益增加,以往电能表和收费模式逐渐难以满足当代的用电管理。研究和利用现代化集成电路和智能化技术便于对用电进行科学管理,可以减轻电力部门每月抄表、收费所带来的管理成本和人力浪费。针对国内现有电能表存在的不足,本课题研制了一种新型预付费电能表,具有精度高、体积小、功能多、功耗低、智能化等特点。不仅可以从根本上解决电力部门收费难题,同时便于电力部门执行多费率用电、削峰填谷、平衡用电的政策。本文主要研究内容包括以下几个方面:设计了一种基于CPU卡的预付费电能表的总体方案。模块化设计了电能表的计量、通信等单元,该方案设计的电能表具有集成度高、功能多、精度高、抗干扰性好、可靠性高等特点。设计了一种电量分时计量与冻结的实现方案。设计了存储器接口电路和硬件时钟电路,结合合适的程序可以自动判断冻结时间和当前时间的费率属性,进行分时计量和电量冻结;分析了通信数据的安全性,并设计了安全防护策略。分析了IC卡和电能表通信常见的攻击方法,设计内部认证和外部认证程序来进行IC卡和电能表的身份的鉴别,设计线路数据保护程序保证数据的完整和安全;分析了串口通信可能面临的攻击,设计硬件编程按键和软件加密相结合的方法保证数据安全。进行了电能表系统的抗干扰设计,并分析计量误差。硬件从电源、PCB板等方面设计抗干扰,软件采用看门狗和指令冗余技术来设计抗干扰,有效保证电能表的稳定性;通过主控芯片的主副时钟的切换,设计电能表的低功耗运行,并分析了各个模块可能产生的误差来源。

关键词：电能表预付费复费率安全性

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智能卡预付费分户热计量系统的开发

智能卡预付费分户热计量系统的开发

作者：王欢北京工业大学

学位级别：硕士

智能卡预付费管理系统是依托成熟的IC卡技术开发的一种先交费后使用的收费管理系统。此系统现已成功应用于多个领域,如智能电卡,智能水卡,公交一卡通,医疗保障一卡通等,但应用于热力部门的冬季供暖系统上还属首次。我国现行的集中供热... 详细信息

智能卡预付费管理系统是依托成熟的IC卡技术开发的一种先交费后使用的收费管理系统。此系统现已成功应用于多个领域,如智能电卡,智能水卡,公交一卡通,医疗保障一卡通等,但应用于热力部门的冬季供暖系统上还属首次。我国现行的集中供热收费是按全市统一价格(有的城市有多种价格),即按每户的住房建筑面积收取固定费用。这种收费模式存在一定的弊病,例如:能源浪费,供热热量分配不合理以及拖欠供热费等。而国外的成功经验表明采用供热预付费的方式能够有效的解决这些问题。智能卡预付费分户热计量系统采用当前国内安全保障等级最高的ESAM作为售热数据交换介质和方式,通过通断时间面积法作为热计量原理,整套分户热计量系统由室内温度控制器和室外暖水管井内的通断阀门控制器构成,二者之间采用无线通讯ZigBee的方式进行通讯,物理连接热力公司售热系统,用户自主控制家庭供暖进行分户热计量,以阀门通断来控制器室内温度,室内温控器采集温度来通知阀控制器的通和断,通过阀门的通断时间扣取热费,避免了不公平的福利供热,多消费热能者多支付费用,用户可以对室内温度进行调节,降低能耗从而节约能源、避免浪费,更合理地分摊供热费用。产品已经付诸于生产,并已应用于北京市热力集团供热的15万居民用户家中,成功完成供热集团的热费收取,同时在一定程度上节约了能源。

关键词：智能卡预付费 RFID ZigBee 通断时间面积法

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基于混沌AES的预付费系统

基于混沌AES的预付费系统

作者：石晨扬州大学

学位级别：硕士

目前预付费刷卡终端在公共事业收费领域得到了广泛应用,然而采用GPRS传输数据的预付费终端多采用明文传输,存在数据传输的安全性和可靠性问题。论文采用嵌入式技术和基于混沌的改进AES算法(ChaosAES),设计了一种集成本低廉、安全可靠、... 详细信息

目前预付费刷卡终端在公共事业收费领域得到了广泛应用,然而采用GPRS传输数据的预付费终端多采用明文传输,存在数据传输的安全性和可靠性问题。论文采用嵌入式技术和基于混沌的改进AES算法(ChaosAES),设计了一种集成本低廉、安全可靠、用户体验良好等优点于一体的预付费系统。系统通过GPRS模块与服务器通信,具有读写卡、语音播报、屏幕显示等人机交互功能。构建预付费系统存在两个难点:一是预付费终端的搭建及其程序设计、二是如何保证上位机(多线程Socket)和下位机(预付费刷卡终端)之间报文传输的安全可靠。系统以STM32为MCU、M6311为GPRS通信模块、24C02为存储模块,并设计了 IC卡读写模块、确定了各模块与STM32的连接端口和通信方式、设计了基于库函数的STM32与其它模块之间的通信程序。论文设计了上位机与下位机之间传输报文格式,并采用CRC报文缓存技术,保证了在通信环境恶劣情况下报文传输的可靠性,以及GPRS模块通信故障情况下充值业务的完整性。同时系统运用Logistic模型产生伪随机序列进行密钥分散,取代AES的轮密钥生成算法,有效解决了 AES容易受到Square攻击和功耗分析法威胁的问题,以及通过对AES轮操作进行简化形成新的基于混沌的改进AES加密算法,运用该算法对传输报文进行加密,保证上位机(多线程Socket)和下位机(预付费刷卡终端)之间报文传输安全性的同时兼顾终端运行速度。通过系统测试以及在内蒙古通辽等地区实际上线运营情况表明:基于混沌AES的预付费系统,人机交互体验良好、数据传输安全可靠、可准确完成充值。

关键词：混沌 AES 预付费

基于RFID技术的三相预付费电能表的设计与开发

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基于RFID技术的三相预付费电能表的设计与开发

作者：李军湖南大学

学位级别：硕士

目前,我国供电部门普遍存在“抄表难”和“收费难”的问题,电费不能及时回收,直接影响和制约着电力企业的发展。采用485通信方式或者红外掌机抄表,以IC卡为信息载体进行“先购电,后用电”的预付费模式,已经成为用管理部门广泛认可的一... 详细信息

目前,我国供电部门普遍存在“抄表难”和“收费难”的问题,电费不能及时回收,直接影响和制约着电力企业的发展。采用485通信方式或者红外掌机抄表,以IC卡为信息载体进行“先购电,后用电”的预付费模式,已经成为用管理部门广泛认可的一项技术手段,但是现今使用最多的接触式预付费IC卡存在着机械触点易变形、生锈等问题。本课题研究的是基于RFID技术预付费电能表的设计,该表既可以做“一表一卡”的家庭用表,亦可做“一表多卡”、“一卡多表”的公共用表。(1)通过分析电能表的行业现状和发展趋势,指出了传统机械表和现在广泛使用的逻辑加密卡及CPU卡预付费电能表存在的劣势;分析了RFID技术的发展与应用情况,阐述了基于RFID技术预付费电能表的优点。(2)阐述了RFID系统的组成原理,按照不同的方式对RFID射频卡进行了分类,对现今使用最多的射频技术标准ISO14443中Type A型卡和Type B型卡做了一下比较。论述了RFID系统中基带的编码,详细阐述了本设计所采用的Mifare MF1 S50射频卡的结构原理和防碰撞方法。(3)提出了本课题的具体设计要求,阐述了硬件总体设计方案。重点论述了基于RFID预付费电能表的硬件设计中FM2306A控制模块、ATT7030A三相电能计量模块、FM1702SL射频卡读写模块、红外和485通信模块、继电器控制模块、电源电路部分的设计,详细阐述了系统各模块电路的组成原理和实现方法,设计了整个电路系统的原理图,并制作了PCB线路板,对硬件设计中需要注意的事项和抗干扰方法做了总结。(4)阐述了软件的总体设计思想,结合硬件电路,设计实现了基于RFID预付费电能表系统中的下位机程序。详细论述了程序数据结构模块、程序初始化模块、通信处理模块和射频卡处理模块等部分,明确了各模块实现的功能,给出了相应的软件流程图。(5)按照国际和国内标准对电能表进行了计量误差的调校,对电能表计量、通信功能和EMC性能进行了测试,指出了设计中需要注意的细节问题;分析了误差产生原因以及解决办法。实际运行结果表明,基于RFID技术的三相预付费电能表,可以稳定实现电能计量、射频卡预付费、红外和485通信等功能,系统具有很强的抗干扰能力,各项技术指标均达到预期的设计要求。

关键词：预付费电能表射频天线设计抗干扰

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电子式三相IC卡预付费电能表的设计与研究

电子式三相IC卡预付费电能表的设计与研究

作者：罗涛广西大学

学位级别：硕士

预付费技术,是我国近几年形成的新型技术领域,旨在解决公共事业领域收费难(特别是在人口流动频繁的地区)的问题。预付费控制技术已经产品化,并形成了一个新兴产业。预付费电能表可以将供电部门的收费方式由过去的上门查表收费改变为由... 详细信息

预付费技术,是我国近几年形成的新型技术领域,旨在解决公共事业领域收费难(特别是在人口流动频繁的地区)的问题。预付费控制技术已经产品化,并形成了一个新兴产业。预付费电能表可以将供电部门的收费方式由过去的上门查表收费改变为由用户主动缴费,免去了供电部门抄表的繁重工作,而且电能表由单片机智能控制,大大减轻了供电管理人员的工作量,它的采用将在很大程度上解决长期困扰我国供电部门的收费难问题。在预付费电能表中,购电介质有多种,IC卡是使用最为普遍的一种。IC卡具有读写方便、可靠性高、安全性好、易于实现智能控制等突出优点,使用IC卡预付费电能表可以获得可观的社会效益及经济效益。本文首先论述了电力系统常用的数字化测量算法,对电力系统交流采样算法和测频算法做了初步的探讨。由于本设计中要使用到接触式IC卡以及微型计算机的串行通信技术,因此对于它们的介绍和深入理解也是非常必要的。电子式三相IC卡预付费电能表的详细设计是本文的重点。电子式三相IC卡预付费电能表以专用电能计量芯片ATT7022A为核心,利用IC卡作为电能表用户与供电管理部门之间传递信息的媒介,采用磁保持继电器控制供电回路的通断状态。本文从硬件和软件两个方面对该仪表系统的设计进行了较为全面的阐述。说明了电能表主要元器件的选择,并给出了各部分接口电路的电路原理图。使用C语言进行了电能表各功能模块的软件编程,并给出了主程序及各中断子程序的程序流程图。电能表在使用中经常会受到电网和其他一些外界因素的干扰,因此对整个电能表系统的抗干扰性有很高的要求。本文最后一章对单片机系统的抗干扰技术及常用方法做了介绍,并介绍了这些技术在本系统设计中的应用。本文在结论中阐述了需要进一步完善的内容和解决的问题。

关键词：电能表 IC卡预付费电能计量芯片抗干扰性

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远程预付费抄表终端的设计与实现

远程预付费抄表终端的设计与实现

作者：郝硕萌华北电力大学

学位级别：硕士

随着国家智能电网发展战略的确定,其最重要的基础设施智能电表成为智能电网发展的重要项目,国家电网公司也根据自身的发展需求,制定并发布了一系列技术条件和规范。其中抄表终端除了具备计量功能(采用RS485通信或者脉冲方式通信)外,远... 详细信息

随着国家智能电网发展战略的确定,其最重要的基础设施智能电表成为智能电网发展的重要项目,国家电网公司也根据自身的发展需求,制定并发布了一系列技术条件和规范。其中抄表终端除了具备计量功能(采用RS485通信或者脉冲方式通信)外,远程预付费、停电监测、控制用户设备、远程维护升级等作用,为线损分析和控制大小基础,形成了为电力客户远程监控、实时抄表和费控管理为一体的营销管理新模式。本文设计的目的就是实现带有无线通信功能的智能抄表系统。本文对远程自动抄表系统的国内外发展动态进行了深入研究,也对本课题中用到的相关技术进行了深入的学习与研究,完成远程预付费抄表终端的具体的硬件设计及软件实现,包括各部分硬件电路的设计与软件的实现,设计了具备GPRS通信接口的预付费抄表终端,此远程预付费控制终端分为LED显示管、插卡接口、GPRS通信接口等,该终端上的ESAM卡作为计量单元主要负责计量和对各种计量数据进行存储、统计、分析,能对现场的用电状况进行分析记录;而LED显示管则主要是显示当前的电量情况,跳闸倒计时灯信息,插卡接口用来提供给用户的查IC卡的接口,GPRS通信接口用来给用户发送提示短信,完成对表计进行实时监测。

关键词：通信抄表预付费