[实用新型]基于载波通信的电能表终端预付费系统

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种智能预付费系统，尤其涉及一种基于载波通信和无线射频卡的终端预付费系统。

背景技术：

目前国内电表安装位置比较高，常被锁在表箱内，用户需要爬梯子或打开表箱才能刷卡购电和查看用电情况，这样给用户带来了很多不便。

发明内容：

本实用新型的目的在于，针对上述缺点，提供一种基于载波通信和无线射频卡的基于载波通信的电能表终端预付费系统。

本实用新型的目的是这样实现的，所述的基于载波通信的电能表终端预付费系统，包括预付费终端和电能表，其结构特点为预付费终端通过火线和零线与电能表相连，预付费终端与电能表之间通过电力线载波通信或采用RS485通信。

本实用新型的目的还可通过以下技术方案实现的，所述的基于载波通信的电能表终端预付费系统，其特点为所述的预付费终端由电源电路、处理芯片、LCD显示屏、载波通信模块和射频天线电路组成，在处理芯片外部相应的功能引脚上连接有LCD显示屏、载波通信模块和射频天线电路；所述的电能表为载波电能表，载波电能表包含主处理芯片、液晶屏、载波通信模块、ESAM模块和电能计量模块，在主处理芯片外部相应的功能引脚上连接有电能计量模块、液晶屏、载波通信模块和ESAM模块。所述的基于载波通信的电能表终端预付费系统，其特点为预付费终端为采用13.56MHz非接触式技术智能卡的预付费终端。

本实用新型与原来的预付卡表相比具有如下优势：

1)用户在预付费终端即可对电表购电和查询等操作，避免了人工爬梯子的危险和开配电箱的麻烦。

2)采用ESAM加密模块保证用户信息和购电数据安全。

3)采用电力线载波通信，不用架设其它线路，方便可靠。

4)采用非接触式智能卡，非接触式智能卡使用起来迅速、方便，几乎不需要维护预付费终端，智能卡也不会磨损。

5)本实用新型系统在实用性方面的表现较为突出，运用电力线载波通信无需架设其它网络成本也较低，基于载波通信和无线射频卡的终端预付费系统概念的提出对预付费卡表的推广有较大的意义。

附图说明：

图1为本实用新型的预付费终端的原理图。

图2为本实用新型的电能表原理图。

图3为本实用新型的系统连接图。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明：

如图1、图2、图3所示，本实用新型所述的基于载波通信的电能表终端预付费系统，它包括预付费终端和电能表两部份，预付费终端通过电力线下接电能表。

如图1所示，所述的预付费终端由电源电路、处理芯片、LCD显示屏、载波通信模块、射频天线电路等组成，处理芯片如可采用MCU，主要完成射频通信，液晶屏显示，载波通信等控制功能，射频天线电路可采用射频天线模块，电源电路包括电源变压器、桥式整流滤波电路和7805稳压芯片，电源变压器次级分两路，一路经桥式整流滤波和7805稳压得到电压VDD和电压VCC供MCU和射频天线模块；另一路经桥式整流滤波和7805稳压供电载波通信模块，载波通信模块可采用PLCI36-III。在处理芯片外部相应的功能引脚上连接有LCD显示屏、载波通信模块和射频天线电路，预付费终端采用载波通讯方式，具备读取采用13.56MHz非接触式技术的智能卡。

所述的电能表，如图2所示，包含主处理芯片、液晶屏、载波通信模块、ESAM模块、电能计量部分，电源电路等。主处理芯片可采用MCU，它与ESAM模块(即嵌入式安全模块)相连，内嵌ESAM模块具有密钥认证，在通讯中支持多种安全保护机制、支持多种安全访问方式和权限、支持中国人民银行的认可的Single DES、Triple DES算法，用户卡和ESAM模块之间进行加密认证，保证用户信息和购电数据安全。载波通信模块采用PLCI36-III，电能计量部分包括电能计量芯片，电能计量芯片采用ADE7755。电源电路除了供电主处理芯片、ESAM模块、载波通信模块外还要对电能计量芯片进行供电。在主处理芯片外部相应的功能引脚上连接有电能计量模块、载波通信模块、ESAM模块。

系统连接图如图3所示，一台预付费终端1可挂接多台电能表2，各个载波电能表均内嵌ESAM认证模块为其提供IC卡级别的安全保护；预付费终端通过火线L和零线N与电能表相连，火线L和零线N见图1和图2所示。各个载波电能表均内嵌ESAM认证模块为其提供IC卡级别的安全保护。预付费终端1与电能表2之间通过电力线载波通信，极大的节省了成本，当然如果不用电力线载波，也可采用RS485通信，系统预留了RS485接口。

工作原理：当用户在预付费终端刷卡时，通过电力线载波通信首先进行用户卡的认证和授权过程：在电表内，我们嵌入安全模块ESAM模块来完成对用户卡的认证和授权，以保证售电环节和供电环节的安全控管。认证是指用户卡和电表(ESAM模块)之间的合法身份认证，授权是指通过特定认证后达到某种操作权限。用户卡和ESAM之间认证和授权是由其内密藏的各种密钥和加密算法经过特定数学运算流程进行的。认证通过后电表主处理芯片通过电力线载波通信将电表的有功电量，剩余金额等信息传送到预付费终端，用户在预付费终端的液晶屏上可查看到这些信息；同时通过电力线载波通信可以把用户卡上的购电数据写入对应电表的ESAM模块中。用户卡和ESAM进行数据传输时，为了保护重要数据不被监听、截取和篡改，保证数据的有效性和完整性，有必要对传输数据进行加密和保护，线路保护是由用户卡(或ESAM)内的加密算法和线路保护密钥完成，线路保护密钥是由供电局在初始化时确定。