一種新型智能化用電繳費(fèi)系統(tǒng)

張兵

摘要：電力自動(dòng)化處于科技的前言，給人民和企業(yè)提供支柱、帶來(lái)效益，農(nóng)村落后的繳費(fèi)模式給電力行業(yè)的發(fā)展造成阻礙。本文從農(nóng)村人員構(gòu)成、人員選擇消費(fèi)模式不同的角度出發(fā)，提出一種新型的繳費(fèi)模式，滿足不同層次消費(fèi)人員需要，對(duì)于系統(tǒng)的SIM卡、LTE- TDD技術(shù)、4G技術(shù)給予簡(jiǎn)單介紹，闡述了SIM卡式電表的主要功能，說(shuō)明了主要的繳費(fèi)方式。

關(guān)鍵詞：SIM卡；LTE- TDD技術(shù)；4G技術(shù)；SIM卡式電表

中圖分類號(hào)：TM933 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）20-0146-03

A New Type of Intelligent Electricity Payment System

ZHANG Bing

（Chengdu University of Technology，Chengdu 610059， China）

Abstract： Electric power automation is in the forefront of science and technology， providing support and benefits to people and businesses， hindered development by the rural backward payment mode. This article puts forward the model of a new type of payment on the basis of the rural structure and different consumption patterns. Giving a simple introduction for the system on the SIM card， LTE TDD technology and 4G technology， elaboration about the main functions of the SIM card electric meters， illustration about the main way of payment

Key words： SIM card； LTE-TDD technology； 4G technology； SIM card electric meters

國(guó)家電網(wǎng)在“十二五”規(guī)劃中明確提出要把智能電網(wǎng)推向全面建設(shè)作為目標(biāo)，發(fā)展新型智能用電繳費(fèi)系統(tǒng)勢(shì)在必行。目前，發(fā)展新能源是發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)乃至經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的重要發(fā)展方向，電力作為能源中不可缺少的一份子，承擔(dān)著歷史的重任，這一歷史需求推動(dòng)者電力蓬勃的而向前發(fā)展。隨著人們觀念和意識(shí)的改變，對(duì)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，這一客觀需求也迫使電力行業(yè)自身不斷完善、不斷發(fā)展。電費(fèi)回收一直是電力行業(yè)存在的重要難題，尤其是對(duì)于工作在一線的電力職工來(lái)說(shuō)，不僅要承擔(dān)基本的工作職能，而且還肩負(fù)著和人民群眾溝通、交流的義務(wù)，給工作的效益造成很大滯后。為了更好地提高電費(fèi)回收效率，使基層員工可以把更多精力放在解決群眾難題、而不是技術(shù)工作難題上，本文提出一種智能化用電繳費(fèi)系統(tǒng)，從實(shí)際角度解決收費(fèi)難、繳費(fèi)難這一難題。

1現(xiàn)狀

從全國(guó)范圍內(nèi)來(lái)說(shuō)，各地硬件設(shè)備的不同造成了管理、經(jīng)營(yíng)模式的不同，繼而造成了電力繳費(fèi)的地域性差異，區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的快慢致使這種差異不斷擴(kuò)大。設(shè)備的差異主要體現(xiàn)在智能電表的更新?lián)Q代，智能電表的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)階段，第一個(gè)階段為上世紀(jì)90年代后期至2005年，主要為普通式電表，其功能為計(jì)量有功電能和其他參數(shù)，這個(gè)階段的收費(fèi)方式主要為電力工作人員上門抄表、計(jì)算電費(fèi)后在向用戶回收電費(fèi)，第二個(gè)階段為2005至2011年，主要為預(yù)付費(fèi)電表，其功能為計(jì)量有功電能及其他參數(shù)，增加了預(yù)付費(fèi)功能，可以實(shí)現(xiàn)有條件供電控制，這個(gè)階段部分用戶的電費(fèi)回收已經(jīng)達(dá)到自動(dòng)化，主要是一些用電量比較大的群體通過(guò)建立一個(gè)遠(yuǎn)程終端來(lái)達(dá)到控制結(jié)果，第三個(gè)階段為2011年至今，主要為智能電表，其功能在前兩種電表的基礎(chǔ)上增加了通訊模塊，可以再電表和系統(tǒng)主站之間實(shí)現(xiàn)雙向通訊和數(shù)據(jù)傳輸，這個(gè)階段已經(jīng)達(dá)到自動(dòng)化回收電費(fèi)的程度。繳費(fèi)方式也大不相同，目前最先進(jìn)的繳費(fèi)方式有兩種，分別為本地費(fèi)控和遠(yuǎn)程費(fèi)控購(gòu)電模式。本地費(fèi)控模式的電表具有預(yù)付費(fèi)功能、合拉閘功能、記憶功能、顯示功能。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于把電力作為一種商品來(lái)出售，有主動(dòng)變?yōu)楸粍?dòng)，減少了矛盾、提高了效率，先進(jìn)的功能也增加了安全性，一戶一卡也避免出現(xiàn)錯(cuò)誤；缺點(diǎn)在于對(duì)于農(nóng)村家庭來(lái)說(shuō)，普遍用戶人員技術(shù)水平和知識(shí)水平低下，單一的繳費(fèi)方式必然會(huì)存在缺陷，而且一般家庭普遍為留守老人，很難操作和掌控，出現(xiàn)問(wèn)題也難以發(fā)現(xiàn)，其次這種配備設(shè)施必須為一套設(shè)備，設(shè)備代價(jià)高昂，也給用戶和基層供電部門帶來(lái)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。遠(yuǎn)程費(fèi)控模式的電表具有自動(dòng)停復(fù)功能電、電費(fèi)實(shí)施測(cè)算功能、示數(shù)獲取功能，預(yù)警催費(fèi)功能。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于由以往電量、電費(fèi)一月一計(jì)算，繳費(fèi)一月一進(jìn)行，轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)時(shí)的抄表、電費(fèi)計(jì)算、繳費(fèi)一體化，避免電費(fèi)出現(xiàn)回收滯后等問(wèn)題，缺點(diǎn)在于農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)覆蓋還不全面、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸不穩(wěn)定，使得數(shù)據(jù)難以有效且安全的傳回，農(nóng)村群眾對(duì)電子商務(wù)還處在一個(gè)過(guò)渡期，大部分人對(duì)支付寶、網(wǎng)上銀行等購(gòu)物方式存在擔(dān)憂和恐懼，使得先進(jìn)的技術(shù)難以推廣。農(nóng)村大部分地區(qū)目前還處于按月使用實(shí)際電量計(jì)算電費(fèi)，現(xiàn)金繳費(fèi)的，人工催收遲交電費(fèi)的狀態(tài)，這也對(duì)技術(shù)的革新，經(jīng)營(yíng)模式的改變提出難題。

2系統(tǒng)構(gòu)架

智能化用電繳費(fèi)系統(tǒng)是一種類似于用戶手機(jī)終端的應(yīng)用系統(tǒng)，用戶通過(guò)接入SIM卡式新型智能終端電表，通過(guò)先進(jìn)的LTE- TDD[1-2]系統(tǒng)與服務(wù)端實(shí)現(xiàn)無(wú)線對(duì)接組成一種綜合智能用戶終端，借助于成熟的SIM卡技術(shù)、先進(jìn)的4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通或者中國(guó)電信這些通信部門合作，借鑒其管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)與電表的遠(yuǎn)程控制，從而達(dá)到費(fèi)控結(jié)果。服務(wù)端為國(guó)家電網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)，用戶可以直接登錄服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行查詢、繳費(fèi)、業(yè)務(wù)申請(qǐng)等，把以往更多的人工現(xiàn)場(chǎng)操作的程序轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)后臺(tái)操作，服務(wù)和用戶不必再特定的面對(duì)面基礎(chǔ)上就可以達(dá)到目的，也可以撥打95598查詢所需信息。

2.1SIM卡介紹

SIM卡[1]為傳統(tǒng)的SIM卡、USIM卡、RUIM卡的統(tǒng)稱，是一種用戶識(shí)別的智能卡，起源于1970年，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)發(fā)展，在功能和存儲(chǔ)量上都發(fā)生了巨大變化。SIM卡具有用戶識(shí)別功能，獨(dú)特的設(shè)計(jì)使其在極小體積上完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理、輸入和輸出，其內(nèi)部的COS芯片為CPU、ROM、RAM、EEPROM和串行通信的操作平臺(tái)，具體功能如下：

1） 內(nèi)部可以存儲(chǔ)固化數(shù)據(jù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)、個(gè)人化數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)臨時(shí)數(shù)據(jù)這些與用戶有關(guān)的個(gè)人信息。

2） SIM卡在生產(chǎn)時(shí)就加入了獨(dú)特的A3、A8算法，保護(hù)功能是通過(guò)用戶自己設(shè)置的PIN碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的，接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)需要出入正確的PIN碼，獨(dú)特的鑒權(quán)功能可以在不涉及密鑰的情況下得到結(jié)果，不僅確保了每張卡的唯一性，而且安全系數(shù)高。

未來(lái)SIM卡的發(fā)展需要其具備更高的安全性、具備更多樣性存數(shù)設(shè)備的同時(shí)提供更廣泛的數(shù)字服務(wù)能力，具備較高的處理能力，可以迅速、實(shí)時(shí)處理終端里的各項(xiàng)任務(wù)，內(nèi)部CPU性能更多元化，操作系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)任務(wù)進(jìn)程都具有防火墻保護(hù)，聯(lián)網(wǎng)模式也會(huì)向大數(shù)據(jù)方向發(fā)展。

2.2LTE- TDD系統(tǒng)

LTE全程Long Term Evolution長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)，分為頻分雙工FDD和時(shí)分雙工TDD兩種定義模式，兩種定義方式的不同之處在于雙工方式不同，并且由于自身特點(diǎn)存在優(yōu)劣性進(jìn)而支持陣營(yíng)也有強(qiáng)弱之分。TDD是在相同頻段中用不同時(shí)間的情況下來(lái)實(shí)現(xiàn)信息地接收和發(fā)送，基站和移動(dòng)臺(tái)必須在時(shí)間上保持一致才能順利完成信號(hào)互傳工作。相對(duì)于FDD而言TDD具有以下優(yōu)勢(shì)：

1） 由于其工作特點(diǎn)是由時(shí)間區(qū)分上下行轉(zhuǎn)換，只要時(shí)間間隔不大對(duì)頻段沒(méi)有絕對(duì)的要求，從設(shè)備方面也降低了成本和復(fù)雜性，同時(shí)也簡(jiǎn)化了終端處理過(guò)程。

2） TDD可以與基站公用設(shè)備，降低了投資、購(gòu)買與使用的成本，LTE- TDD[2-4]的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)為TD-SCDMA結(jié)構(gòu)也方便了兩個(gè)結(jié)構(gòu)的融合，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)與FDD是共享二三層結(jié)構(gòu)的，所以兩者之間也存在共性，但是TDD具有的上下行配比、特殊時(shí)隙應(yīng)用、多子幀調(diào)度/反債、同信號(hào)設(shè)計(jì)、HARQ設(shè)計(jì)技術(shù)是FDD幀結(jié)構(gòu)所不具備的，具有頻譜配置、支持非對(duì)稱業(yè)務(wù)、智能天線使用等優(yōu)勢(shì)。

2.3 4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

4G專業(yè)稱呼為IMT-Advanced一種無(wú)線高速網(wǎng)絡(luò)，靜態(tài)固定傳輸速度為1Gbps，移動(dòng)傳輸速度為100Mbps，具有高速率、靈活性強(qiáng)、用戶共存性高、兼容性好、完全自治的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，是在3G技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。我國(guó)在二十一世紀(jì)初期對(duì)其開始研究，其采用子信道傳輸?shù)腛FDM正交頻分復(fù)用技術(shù)，可以有效利用頻譜同時(shí)消除信號(hào)間的干擾，可以對(duì)上行波束賦形的智能天線技術(shù)具有提高信號(hào)質(zhì)量、自動(dòng)跟蹤等功能，具有與其他網(wǎng)絡(luò)不沖突、并且可以相互完美連接的IP核心網(wǎng)，這種網(wǎng)接入、協(xié)議等之間互不干涉就大大提高了業(yè)務(wù)效率，MIMO 技術(shù)、軟件無(wú)線電技術(shù)等也在4G網(wǎng)絡(luò)中占有重要地位。

目前4G通信在智能化電網(wǎng)中的應(yīng)用主要集中在配電自動(dòng)化領(lǐng)域中、風(fēng)力發(fā)電廠中以及電網(wǎng)的遠(yuǎn)程稽查中，在農(nóng)村電網(wǎng)中的應(yīng)用還是空白。農(nóng)村人口分布不均勻?qū)е码娋W(wǎng)建設(shè)復(fù)雜，設(shè)備更新?lián)Q代程度不一，4G技術(shù)可以有效解決目前電網(wǎng)中存在的通訊問(wèn)題，避免電力載波、寬帶、光纖等技術(shù)在電網(wǎng)建設(shè)中出現(xiàn)的信號(hào)不穩(wěn)定、維護(hù)不方便等劣勢(shì)，在繳費(fèi)系統(tǒng)中引進(jìn)4G通信技術(shù)也是一種大膽的嘗試，但勢(shì)必也會(huì)在將來(lái)成為一種潮流。

3 SIM卡式電表承擔(dān)的作用

SIM卡式電表作為整個(gè)系統(tǒng)中重要的組成部分，起到數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、發(fā)送，以及遠(yuǎn)程指令接受、運(yùn)作等功能。具體功能如下：

1） 電量數(shù)據(jù)采集：實(shí)現(xiàn)對(duì)用電量的實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)換算、同時(shí)采集電能損耗、用電負(fù)荷、實(shí)際電壓與標(biāo)準(zhǔn)電壓差等數(shù)據(jù)。

2） 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：把采集的模擬信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息。

3） 數(shù)據(jù)發(fā)送：采集的數(shù)字信息發(fā)送給服務(wù)基站，服務(wù)基站反饋給綜合信息平臺(tái)。

4） 指令接受：表內(nèi)設(shè)有發(fā)送和接收裝置，接受服務(wù)端發(fā)送的信號(hào)指令，一旦電費(fèi)不足自動(dòng)斷電。

4繳費(fèi)模式介紹

用戶繳費(fèi)直接關(guān)系到用戶的滿意程度，也是正常用電必不可少的環(huán)節(jié)。用戶可以直接去電力服務(wù)大廳預(yù)交電費(fèi)，可以在網(wǎng)上借助第三方繳費(fèi)，也可以通過(guò)自主繳費(fèi)終端繳費(fèi)。

1） 服務(wù)大廳繳費(fèi)：這種模式適合農(nóng)村的留守老人，對(duì)新技術(shù)新科技了解不深，無(wú)法自主完成繳費(fèi)，需要通過(guò)電力服務(wù)人員幫助完成繳費(fèi)，這種方式用戶可以減少操作，直接以現(xiàn)金方式由工作人員充值。

2） 網(wǎng)絡(luò)繳費(fèi)：這種方式需要通過(guò)第三方，支付寶、網(wǎng)銀等模式實(shí)現(xiàn)。對(duì)于習(xí)慣使用帶腦子商務(wù)的人來(lái)說(shuō)，是一種方便、經(jīng)濟(jì)、快捷的模式，足不出戶可以完成，目前電子商務(wù)處于蓬勃的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，處于潮流前線的人群已經(jīng)試用并且依賴此種消費(fèi)模式。

3） 自主繳費(fèi)終端繳費(fèi)：自助繳費(fèi)終端類似于銀行自助存取款機(jī)，由于人工服務(wù)只處于工作日，且部分人群對(duì)電子商務(wù)還不適應(yīng)，這種模式符合于習(xí)慣銀行卡消費(fèi)的人群，也解決了在存在人工服務(wù)缺失時(shí)需要繳費(fèi)這一情況。

5結(jié)語(yǔ)

從整個(gè)農(nóng)村的實(shí)際現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，在科技、服務(wù)、經(jīng)濟(jì)等方面還是處于落后狀態(tài)，農(nóng)村人員的青壯年大多數(shù)處于外出工作狀態(tài)，返鄉(xiāng)之后對(duì)于家鄉(xiāng)的服務(wù)水平、服務(wù)模式認(rèn)可度不高，主要問(wèn)題出在人為大于程序，而留守的老人多數(shù)對(duì)于各單位的工作方針和工作模式處于逆來(lái)順受狀態(tài)，新型智能化繳費(fèi)系統(tǒng)可以滿足各階層、各群體的習(xí)慣方式。但對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的革新提出挑戰(zhàn)，基層服務(wù)人員大多數(shù)技術(shù)能力匱乏，服務(wù)意識(shí)、管理理念陳舊，對(duì)新系統(tǒng)的運(yùn)用和推廣也帶來(lái)諸多問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高彥.SIM卡瀏覽器在電子商務(wù)中的應(yīng)用研究[J].計(jì)算機(jī)工程，2010，36（14）：185-187.

[2] 李小文，馬志鑫.LTE-TDD終端選網(wǎng)功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電視技術(shù)，2010，34（3）：62-64

[3] CHEN Shanzhi， SUN Shaohui， WANG Yingmin，et al.A Comprehensive Survey of TDD-Based Mobile Communications Systems from TD-SCDMA 3G to TDLTE-Advanced 4G and 5G directions[J]. China Communications，2015：40-60.

[4]莫宏波，朱新寧，果敢，等.LTE TDD與LTE FDD的關(guān)鍵過(guò)程差異分析[J].電信科學(xué)，2010（2）：71-79.