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基于网络的IC卡预付费售电管理系统摘要：随着IC卡技术的不断发展以及国内相关行业服务意识的提高，在与居民用户日常生活相关的计量表计中使用IC卡技术已经得到了迅速的推广和广泛的应用。目前在电表、水表、燃气表以及暖气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卡表已经成为当前国内应用技术发展的一个亮点。基于网络的IC卡预付费电能表管理系统的设计采用了客户／服务器体系结构和标准化网络体系；运用了符合商用数据库规范的数据库系统和面向对象的程序设计技术；对串口数据处理系统运用了独特的设计，解决了使用不同厂家生产的IC卡与系统通信问题。关键字：系统设计，IC卡，付费管理，电能表，网络，软件设计Abstract：Withthedevelopmentandifintelligentcardtechniqueandtheimprovementofserviceawareness,ICcardtechniquehasbeenappliedinpeople’sdailylife.Atpresent,itisusedtocollectthefeesofthepublicservices,suchas,water,electricity,gas,heatandetc.Italsobecomesamediumtocontrolandmanagedata.ICcardprepaymentelectricitymetermanagementsystemadoptsCustomer/Servicestructureandstandardnetworksystem.Italsoadoptsthedatabaseandtheprogramming,whichmeetcommercialdatarequirements.Besides,specialdesignsinrialserialdataprocessingsystemmakeitpossibletocommunicatefreelywhileusingtheICcardsfromvariousproducers.KEYWORDS：systemdesign，ICcard，prepaidmanagement，electricalpowermeter，network，softwaredesign1绪论1.1论文的研究背景及意义作为国民经济发展所必需的重要能源，电力不仅在人口集中的大城市得到了充分的使用和完善的管理，而且在广大的中小城镇和乡村作为人民群众生活的重要能量来源同样需要合理高效地管理使用。随着国家关于城乡用电同价政策的出台和电力体制改革的进行，公众对电力消费的要求越来越高，农村落后的售电管理方式亟待改变。目前，供电企业所普遍采取的结算方式是先用电后交费，电费的结算和缴纳按时间计算，一般是一月结一次或者一个季度结算一次，这种以信用销售“先用电后交费”的收费模式使企业存在相当大的风险，在目前这种模式下如何有效地规避电力收费风险，保证正常的现金流动，对于探索供电企业电费回收风险管理具有理论意义实用价值。电力工业的发展，两网改造的实现，特别是一户一表的推行，方便了用户，但对电力营业管理提出了挑战，电力营业现代化势在必行。然而现实营业管理中还存在着很多的问题与困难：(1)调度、营业、监控各成系统，数据库独立维护，缺乏统一的基础用电数据，造成资源浪费、决策不系统、不能最大限度地追求经济效益。(2)传统纸笔抄录，攀高爬梯、单调辛苦、环境恶劣，抄表难度大、效率低。(3)电费欠费现象严重，收缴率普遍偏低，影响电力部门的经济效益和发展。随着电子技术的发展，计算机控制与管理技术的运用已广泛深入到各个行业，IC卡预付费用电管理作为这一时代的产物，从技术上满足了飞速发展的电力工业对电能的计量、控制与管理提出的越来越高的要求，这些要求主要表现在：(1)先付费，后用电。使电能成为真正的商品，使电力工业的发展有了可靠的资金保障。(2)实施分时电价。能有效地削峰填谷，大大提高发供电设备的利用率。(3)自动抄表、收费。不仅节省了大量人力物力，而且抄录的数据更多、更准确、更便于利用。IC卡预付费售电管理方式，作为一种新颖的电能计量收费模式正越来越受到电力部门的欢迎，将成为电力企业降低风险解决实际中存在的问题和困难的有效手段和方法。1.2国内外发展现状综述随着IC卡技术的不断发展以及国内相关行业服务意识的提高，在与居民用户日常生活相关的计量表计中使用IC卡技术已经得到了迅速的推广和广泛的应用。目前在电表、水表、燃气表以及暖气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卡抄表收费管理模式已经成为当前国内应用技术发展的一个亮点[1]。1、收费管理方式目前在我国实行的收费管理方式主要有以下几种：(1)预付费方式：用户先到管理部门缴纳费用，才能取得一定数量的相应能源的使用权，通过用户卡输入IC卡表(2)付费方式：用户可以先获得一定数量的相应能源的使用权，通过用户卡将使用信息带回管理部门进行结算缴费。(3)紧急赊欠状态方式：当控制开关切断用户使用相应能源后，如果用户不能立即去管理部门缴纳费用，可以用某种方式闭合控制开关，暂时恢复相应能源的使用权。2、现行抄表收费管理模式(1)人工抄表收费方式：为用户安装普通计量仪表，按固定的时间由管理人员上门抄表和收费。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)自动抄表收费方式：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，并很容易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卡作为传输介质，在用户和管理部门之间传输信息，自动实现计量仪表的抄收以及缴费工作。这种方式成本较高，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。3、目前收费管理模式的使用状况：发达国家：以人工或自动抄表收费方式为主。原因是金融业高度发达，发生欠费的情况较少，同时管理部门有资金实力可以建立抄表网络系统，具有较强的自动化管理水平。发展中国家：正从人工抄表收费方式向IC卡收费方式过渡。原因是人口众多，人工管理方式已逐渐无法管理，而管理部门还不具备资金和技术实力推行网络化的自动抄表收费管理系统，金融业的发展已经初具规模，IC卡收费方式恰好成为最佳选择。欠发达国家：由于没有系统的收费管理模式，只能采用人工抄收方式，在较为发达的城市或小区，具备推行IC卡收费方式或局域自动抄表收费的可能性。4、国内收费管理模式发展状况：行业管理方式：从水、电、气、热行业管理部门的管理模式来看，人工抄表收费模式仍占较大比例。资金较为充裕的行业如电力部门已广泛推广IC卡收费方式和自动抄表收费方式，并且对自动抄表收费方式给予了较大程度的关注；资金不充裕的行业目前正逐步着手推广IC卡收费管理方式。物业小区管理方式：从提高效率、节省人力、提高服务质量的前提出发，主要采用一卡通方案(即水/电/气/热全部或部分实现一卡通)或与楼宇自动化布线统一考虑采用局部自动抄表收费系统进行管理。新建小区基本上没有人工抄表收费方式。通过以上各方面的对比，在电力部门推广IC卡预付费售电管理方案是可行的，具有较为良好的市场前景。1.3系统分析与涉及的相关技术介绍IC卡是继条形码、磁卡之后的第三代信息识别媒体，它具有存储数据量大、防伪安全性强，不要计算机后台联网等突出的优点。随着智能化住宅小区的兴起与迅速发展，以及分时电价的实行对用电管理提出了更高的要求。[2]电力企业引入IC卡的售电管理技术后，不仅可以节省人力、提高效率，还可以记录各用户的用电情况、备份用电数据、实现有效地监督管理，并能在实行分时电价时，解决用电时段、费率及其他数据的自动修正，有效避免和控制了欠费现象，充分提高了抄收效率，使电力营业管理较短的时间内达到了轻松管理，事半功倍的效果。以下是有关IC卡及其在电力部门的相关应用。1、电力部门IC卡表管理模式如图1-1所示：图1-1IC卡表管理2、IC卡表一般操作流程：(1)管理部门为用户安装IC卡表。(2)IC卡表管理系统软件登录用户信息，完成新用户开户。(3)管理部门通过读写器为用户制作用户卡，写入必要的运行参数信息。(4)用户将用户卡插入自己的IC卡表，将运行参数信息传入IC卡表，同时将IC卡表内数据返写到用户卡。(5)当满足一定条件时，IC卡表闭合控制开关，允许用户使用相应的能源(水、电、气、热)。条件不满足时，IC卡表断开控制开关，不允许用户使用相应的能源。(6)用户持用户卡到管理部门缴费充值，IC卡表管理系统通过IC卡读写器将IC卡表返写信息读入系统进行结算分析，同时将新的运行参数传递到用户卡。(7)用户再次将用户卡插入IC卡电表，获得相应能源的继续使用权。2预付费售电管理系统软件需求分析2.1引言本系统作为用电管理系统的子系统来考虑，网络设计定位在可以联网的基础上，系统可以和其他功能信息系统(如远程抄表系统)互连，系统满足用户的功能需求，要求用面向对象(oo)的程序设计、开放式数据库连接(ODBC)及对象嵌入与链接等技术，按照软件工程原理设计系统，面向对象软件开发模式，将系统分解成模块。IC卡预付费售电管理系统是沟通ICIC卡读写器管理侧IC卡预付费管理软件控制开关用户侧IC卡表用户IC卡卡、用户和管理人员的媒介，引入IC卡的售电管理技术，节省人力、提高效率，记录各用户的用电情况、备份用电数据、实现有效地监督管理，并能在实行分时电价时，解决用电时段、费率及其他数据的自动修正。2.2目标总的来说，研发IC卡预付费售电管理系统的目的是为供电企业对购电用户的有效管理和使用电能消费管理提供高科技的信息化技术手段，按照先预购后消费的模式，规范售电管理过程；对购电用户进行开户，销户，购电，购电情况浏览、查询、汇总等操作；在权限许可的前提下，及时根据市场行情调整电价，保证售电数据的安全性；从整体上实现了简单、高效、可靠的售电管理功能[10]。为了实现售电管理的信息化、安全性和可持续性，满足广大用户用电要求，IC卡预付费售电管理系统需要达到以下目标：(1)实现售电管理的计算机化。能够方便地增、减、查询各项数据信息，支持对报表和票据的打印功能。(2)建立权限访问、硬件密匙和操作日志机制，保证系统的安全性和可靠性。(3)软件编制精练高效，对硬件要求不能过高，界面友好，有周到的出错处理措施。(4)充分考虑系统的拓展性。按软件工程的方法编写各种文档，为系统以后的升级打下基础。2.3系统的组成系统分为软、硬件两个部分。软件主要是IC卡预付费售电管理系统软件，它是本文论述的主体。硬件包括PC、密匙读取器、IC卡、IC卡读写机和IC卡电能表。PC、密匙读取器和IC卡读写器置于电力部门，IC卡和IC电能表属于用户。2.4运行环境2.4.1网络体系结构随着计算机、网络、通信和信息技术的广泛普及和飞速发展，基于Internet和Intranet的管理信息系统已成为MIS(管理信息系统)发展的必然趋势。MIS发展的时间不长，但速度很快。由于三层C/S模式应用系统分成逻辑上的独立三层，在系统开发期间，各层的开发可并行进行，而且各层可以分别组织熟悉该层的专门技术人员进行系统开发。这样，系统的开发周期缩短，软件质量得到提高[17]。结合本系统的特点本人在本系统中选用的是三层Client/Server(C/S)的体系结构，而不是采用当前计算机界较热的Browse/Server(B/S)体系结构。原因主要是由于本系统的特殊性，考虑到B/S模式结构在应用中可能会出现许多不可预测的情况，如计算机病毒、黑客等干扰，另外三层模式相对传统的C/S结构增加了对网络的通讯负担，也使客户端的计算机能力