基于STS代碼式預(yù)付費(fèi)用電管理系統(tǒng)

張祖榮，江智添，李 豪，羅 建，吳 沖

廣東電網(wǎng)公司佛山供電局，廣東佛山 528000

0 引言

STS代碼式預(yù)付費(fèi)電能表及用電管理系統(tǒng)目前主要用于以下幾種情況：偏遠(yuǎn)地區(qū)、抄表成本高的地區(qū)，使用代碼式預(yù)付費(fèi)電能表和用電管理系統(tǒng)可以極大地降低管理成本；收費(fèi)難、欠費(fèi)情況嚴(yán)重的地區(qū)，使用代碼式預(yù)付費(fèi)電能表和用電管理系統(tǒng)先付費(fèi)后使用，不存在收不到錢的情況，而且代碼式預(yù)付費(fèi)電能表的高安全性也可以防止竊電、破解代碼等一系列問題；代碼式預(yù)付費(fèi)電能表及用電管理系統(tǒng)用于宿舍、出租屋、商鋪、學(xué)校等無固定使用者的場(chǎng)所，也可以很好地解決相關(guān)的抄表收費(fèi)等管理問題。隨著預(yù)付費(fèi)用電的觀念和管理理念、管理技術(shù)的發(fā)展，STS代碼式預(yù)付費(fèi)電能表及用電管理系統(tǒng)的發(fā)展前景更是極其遠(yuǎn)大。基于STS代碼式預(yù)付費(fèi)用電管理系統(tǒng)分單機(jī)版、網(wǎng)絡(luò)版、平臺(tái)版，以適應(yīng)不同用戶的需要。單機(jī)版包括用戶管理、電表管理、售電、售電記錄查詢、電表維護(hù)、告警、操作日志等基本的管理和售電功能。網(wǎng)絡(luò)版包括設(shè)備管理（電表、GPRS采集器）、費(fèi)率時(shí)段管理、設(shè)備配置管理（設(shè)置GPRS采集器、設(shè)置時(shí)段費(fèi)率、設(shè)置電表關(guān)系等）、用戶管理、通訊設(shè)置、電表解碼密鑰管理、抄表管理（手動(dòng)抄讀、計(jì)劃抄讀、日常數(shù)據(jù)、重點(diǎn)數(shù)據(jù)、預(yù)付費(fèi)數(shù)據(jù)等）、數(shù)據(jù)管理（抄表數(shù)據(jù)、預(yù)付費(fèi)數(shù)據(jù)、負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)、線損分析、綜合報(bào)表等）、計(jì)劃管理、日志管理、售電管理、售電分析報(bào)表等功能，融售電系統(tǒng)和抄表系統(tǒng)、電表維護(hù)系統(tǒng)于一體。平臺(tái)版在網(wǎng)絡(luò)版的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了用戶和業(yè)主的概念，系統(tǒng)平臺(tái)統(tǒng)一部署，業(yè)主無須架構(gòu)系統(tǒng)，只須加入平臺(tái)即可，平臺(tái)管理商直接處理用戶電表，用戶通過Web頁(yè)面自行購(gòu)電、網(wǎng)銀付款，平臺(tái)根據(jù)用戶所屬的業(yè)主，將售電款轉(zhuǎn)入到業(yè)主的虛擬賬戶，由業(yè)主提取。用戶付款、查詢等操作大大簡(jiǎn)化，業(yè)主實(shí)現(xiàn)了零維護(hù)。大大節(jié)約了業(yè)主的管理成本以及使用門檻。

1 STS定義

1）STS定義

所謂STS即為標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議，最先在南非發(fā)展，1997年在南非成立了STS協(xié)會(huì)組織，2005年被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化為IEC62055。該系列標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了付費(fèi)系統(tǒng)、CIS用戶信息系統(tǒng)、售電系統(tǒng)、傳輸介質(zhì)、數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)、預(yù)付費(fèi)電能表以及接口標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。它是一個(gè)完整的關(guān)于預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)的體系框架。

2）IEC62055國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的組成：

IEC62055-21 標(biāo)準(zhǔn)化架構(gòu)IEC62055-31 特殊要求-靜止式有功電能表（1級(jí)和2級(jí)）IEC62055-41 標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議-單向令牌介質(zhì)系統(tǒng)的物理層傳輸協(xié)議IEC62055-51 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議-單向令牌數(shù)字和磁卡式物理層傳輸協(xié)IEC62055-52 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議-雙向虛擬介質(zhì)本地傳輸物理層傳輸協(xié)議

2 網(wǎng)絡(luò)版系統(tǒng)架構(gòu)

STS預(yù)付費(fèi)用電管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)版分自動(dòng)抄表主站系統(tǒng)、預(yù)付費(fèi)售電子系統(tǒng)和網(wǎng)上售電子系統(tǒng)三部分

自動(dòng)抄表主站系統(tǒng)主要完成集抄設(shè)備管理、電表參數(shù)配置、預(yù)付費(fèi)電表參數(shù)設(shè)置、計(jì)劃抄表、電表令牌傳輸（服務(wù)）、電價(jià)調(diào)整（服務(wù)）等主要操作，以及剩余電量低告警通知等功能。

預(yù)付費(fèi)售電管理系統(tǒng)主要完成用電商戶注冊(cè)、銷戶、POS售電、購(gòu)電記錄查詢、用電量報(bào)表統(tǒng)計(jì)、售電量報(bào)表統(tǒng)計(jì)等操作。

網(wǎng)上售電系統(tǒng)主要由于用戶使用，完成網(wǎng)上自助購(gòu)電、購(gòu)電記錄查詢、用電量查詢等操作。

預(yù)付費(fèi)電表負(fù)責(zé)電能計(jì)量、過載保護(hù)、惡性負(fù)責(zé)檢測(cè)等；GPRS采集器與預(yù)付費(fèi)電表通過本地485等通訊方式連接，負(fù)責(zé)電表和主站的遠(yuǎn)程通訊中介，可以抄讀電表數(shù)據(jù)，傳輸Token、告警信息等；系統(tǒng)主站負(fù)責(zé)售電、管理用戶和售電數(shù)據(jù)、生成各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表、打印Token或者通過遠(yuǎn)程通訊方式（GPRS、SMS等）發(fā)送Token到GPRS采集器。

充值購(gòu)電的過程如下：電表可用電量低時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)送剩余電量低告警到用戶手機(jī)，用戶收到短信后（或者定期）到營(yíng)業(yè)廳、售電POS機(jī)購(gòu)電或者登錄網(wǎng)站進(jìn)行自助購(gòu)電。購(gòu)電成功后，系統(tǒng)通過遠(yuǎn)程通訊方式將Token發(fā)送到GPRS采集器，GPRS采集器將售電Token發(fā)送到預(yù)付費(fèi)電表，預(yù)付費(fèi)電表對(duì)Token進(jìn)行解碼，完成充值過程，充值成功后，會(huì)發(fā)送短信提醒用戶購(gòu)電成功。對(duì)于未安裝GPRS采集器的地區(qū)，系統(tǒng)可打印購(gòu)電Token給用戶或者將Token發(fā)送給用戶，用戶通過手工輸入20位售電Token完成購(gòu)電充值過程。整個(gè)購(gòu)電過程非常方便、安全、可靠。

3 網(wǎng)上售電系統(tǒng)

網(wǎng)上售電系統(tǒng)是STS預(yù)付費(fèi)用電管理系統(tǒng)的一個(gè)子模塊，由系統(tǒng)主頁(yè)、快速購(gòu)電、用戶注冊(cè)、用戶登錄、客戶資料管理、用戶購(gòu)電、購(gòu)電記錄查詢、用電量查詢等頁(yè)面組成。定期自動(dòng)備份數(shù)據(jù)庫(kù)保證數(shù)據(jù)完整性，客戶支付采用第三方銀聯(lián)或支付寶，保證信息的安全性。

3.1 主頁(yè)功能

1）顯示公司名稱、聯(lián)系方法等一般信息；

2）登錄、退出功能；

3）快速購(gòu)電功能；

4）用戶登錄后在主頁(yè)上顯示客戶相關(guān)信息：姓名、電表、剩余電量、賒欠電量等信息；

5）用戶登錄后可直接選擇電表進(jìn)行充值。

3.2 客戶登陸功能

1）客戶根據(jù)登錄名及密碼登陸網(wǎng)站；

2）可通過姓名、證件號(hào)碼、手機(jī)找回密碼；

3）未注冊(cè)用戶，根據(jù)預(yù)留手機(jī)號(hào)碼、客戶姓名、證件號(hào)碼自助完成用戶注冊(cè)；

4）用戶登錄名必須唯一，登錄密碼6位以上。

圖1 網(wǎng)絡(luò)版系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 網(wǎng)站功能框圖

3.3 快速購(gòu)電功能

提供未注冊(cè)用戶的客戶一種快速完成購(gòu)電的方法。

1）流程

（1）輸入客戶姓名、證件號(hào)碼查詢客戶資料，查詢結(jié)果顯示客戶姓名、地址、手機(jī)號(hào)碼、表號(hào)、安裝地址、剩余電量、賒欠電量等信息；

（2）選擇購(gòu)電電表、輸入購(gòu)電金額：選擇電表時(shí)檢查電表欠費(fèi)情況，購(gòu)電金額必須大于欠費(fèi)金額；

（3）確認(rèn)充值電表、購(gòu)電金額、通知手機(jī)號(hào)碼，并生成支付信息及訂單；

（4）通過支付寶完成支付（預(yù)留其它支付方式）；

（5）支付成功，系統(tǒng)生成購(gòu)電訂單并執(zhí)行充值過程；

（6）充值成功后通過短信通知客戶。

2）說明

（1）快速購(gòu)電必須配置客戶姓名、證件號(hào)碼才能對(duì)電表時(shí)行充值；

（2）在選擇電表后，系統(tǒng)顯示電表相關(guān)數(shù)據(jù)：剩余電量、賒欠電量、電表狀態(tài)等；

（3）有欠費(fèi)數(shù)據(jù)（賒欠電量＞0）的電表輸入購(gòu)電金額必須大于賒欠電量。

3.4 注冊(cè)用戶購(gòu)電功能

為已注冊(cè)用戶提供一種更簡(jiǎn)單的購(gòu)電方法。

1）流程

（1）登陸網(wǎng)站，選擇需要購(gòu)電的電表進(jìn)行充值；

（2）確認(rèn)充值電表、購(gòu)電金額、通知手機(jī)號(hào)碼等充值信息；

（3）生成支付信息及訂單；

（4）通過支付寶完成購(gòu)電訂單支付；

（5）支付成功，系統(tǒng)自動(dòng)充值并發(fā)送信息通知客戶。

2）說明

（1）在選擇正確電表后，系統(tǒng)顯示電表相關(guān)預(yù)付費(fèi)數(shù)據(jù)，包括當(dāng)前剩余電量、賒欠電量、電表狀態(tài)等信息；

（2）有欠費(fèi)數(shù)據(jù)（賒欠電量＞0）的電表輸入購(gòu)電金額必須大于賒欠電量。

3.5 購(gòu)電記錄查詢

根據(jù)客戶資料查詢客戶最近購(gòu)電記錄。

1）可查詢最近一年內(nèi)的購(gòu)電記錄數(shù)據(jù)；

2）查詢結(jié)果以表格形式顯示；

3）購(gòu)電記錄顯示字段：客戶姓名、地址、手機(jī)、表號(hào)、購(gòu)電時(shí)間、購(gòu)電量、充值碼、充值成功否、購(gòu)電方式（網(wǎng)上、POS）、備注等；

4）結(jié)果可以打印、導(dǎo)出。

輸入條件：

1）客戶姓名：必須完全匹配；

2）時(shí)段：最近1月、最近3月、最近1年。

3.6 用電量統(tǒng)計(jì)

按月統(tǒng)計(jì)本年度指定客戶所有電表的用電量情況。

1）統(tǒng)計(jì)條件

（1）客戶姓名：用戶輸入，完全匹配；

（2）電表：按電表和自然月份進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2）統(tǒng)計(jì)結(jié)果

統(tǒng)計(jì)結(jié)果以表格或柱形圖方式顯示。

表格方式顯示每塊電表詳細(xì)數(shù)據(jù)及合計(jì)數(shù)據(jù)，格式如下圖：

柱形圖方式：按月顯示客戶（所有電表累加）各月份的用電量。

3.7 客戶信息中心功能

1）修改客戶資料：證件號(hào)碼、手機(jī)號(hào)碼等，姓名不可修改；

2）修改登陸密碼功能；

3）電表信息列表，

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)通過微軟VS2008平臺(tái)開發(fā)、數(shù)據(jù)庫(kù)使用大型數(shù)據(jù)庫(kù)SQLServer2008。

5 結(jié)論

基于STS代碼式預(yù)付費(fèi)用電管理系統(tǒng)，利用了STS代碼式預(yù)付費(fèi)電表的傳輸唯一性、安全性、可操作性，整合了傳統(tǒng)的售電、網(wǎng)上售電等售電功能，方便了用戶購(gòu)電的需要，將售電系統(tǒng)和集抄系統(tǒng)融為一體又可以分別獨(dú)立使用，利用了網(wǎng)絡(luò)的便利，加強(qiáng)了自動(dòng)化管理，在解決售電購(gòu)電問題的同時(shí)又解決抄表問題和用電數(shù)據(jù)管理問題，是一個(gè)全方位的用電管理解決方案，可以作為智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)有力的發(fā)展方向。

[1]IEC62055-41 Electricity metering-Payment systems-Part 41:Standard transfer specification (STS)-Application layer protocol for one-way token carrier systems,2007.

[2]IEC62055-51 Electricity metering-Payment systems-Part 51:Standard transfer specification (STS)-Physical layer protocol for one-way numeric and magnetic card token carriers,2007.

[3]IEC62055-31 Electricity metering-Payment systems-Part 31:Particular requirements-Static payment meters for active energy (classes 1 and 2),2007.

[4]IEC62055-52 Electricity metering- Payment systems-Part 52: Standard transfer specification (STS)-Physical layer protocol for a twoway virtual token carrier for direct local connection，2008.

[5]FIPS PUB 46-3 FEDERAL INFORMATION PROCESSING STANDARDS PUBLICATION,1999.

[6]DL/T 645-1997《多功能電能表通信協(xié)議》.

[7]IEC62056-21 電氣測(cè)量-抄表、費(fèi)率及負(fù)荷控制的數(shù)據(jù)交換-第21部分：直接本地?cái)?shù)據(jù)交換，2002.

[8]GB/T 17552 IEC7813,信息技術(shù) 識(shí)別卡 金融交易卡，2006.

[9]JJG 596-1999《電子式電能表》.

[10]GB/T 17215.321-2008《交流電測(cè)量設(shè)備 特殊要求-第31部分 靜止式有功電能表（1級(jí)和2級(jí)）》

[11]GB/T 17215.211-2006《交流電測(cè)量設(shè)備通用要求 實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)條件-第11部分：測(cè)量設(shè)備》.