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智能電表憑借著其節(jié)能、高精確度等多種優(yōu)勢(shì)，在最近幾年迅猛發(fā)展，據(jù)研究機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)2012年的智能電表數(shù)量將超過(guò)1.1億個(gè)，到2016年，出貨量會(huì)達(dá)到1.45億個(gè)。面對(duì)這么一個(gè)大市場(chǎng)，各大廠(chǎng)商都在智能電表方案上面進(jìn)行了多方面的研究改進(jìn)以提高其競(jìng)爭(zhēng)力。下面我們就通過(guò)介紹一些智能電表的技術(shù)方案來(lái)加深大家對(duì)智能電表的了解。
預(yù)付費(fèi)智能電表設(shè)計(jì)要考慮什么問(wèn)題
本文旨在通過(guò)對(duì)恩智浦半導(dǎo)體智能電表解決方案的介紹，使大家對(duì)非接觸式預(yù)付費(fèi)智能表系統(tǒng)有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。本文還對(duì)一些常見(jiàn)問(wèn)題做出了回答，諸如：非接觸式預(yù)付費(fèi)智能表系統(tǒng)是如何工作的？非接觸式技術(shù)帶來(lái)哪些益處？公用事業(yè)預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)有哪些優(yōu)點(diǎn)？智能卡在測(cè)量系統(tǒng)中起什么作用？預(yù)付費(fèi)智能表系統(tǒng)需要什么程度的安全級(jí)別？使用非接觸式預(yù)付費(fèi)智能表系統(tǒng)時(shí)需要考慮哪些關(guān)鍵問(wèn)題？
智能電表系統(tǒng)簡(jiǎn)介
日益緊張的能源供給和上漲的能源成本迫使電力供應(yīng)商更有效地計(jì)算、監(jiān)測(cè)和控制電能分配。
電網(wǎng)的老化和近年來(lái)屢次出現(xiàn)的電力中斷現(xiàn)象很清楚地顯示出輸電網(wǎng)的使用已經(jīng)達(dá)到極限。因此電網(wǎng)公司需要更多的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)算分析，以更有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格買(mǎi)賣(mài)電能。
全世界的政府機(jī)構(gòu)都很重視可再生能源方面的技術(shù)，美國(guó)奧巴馬政府斥資45億美元鼓勵(lì)創(chuàng)新和促進(jìn)可再生能源科技的推廣使用。其中創(chuàng)新之一便是公用事業(yè)智能表的改革。中國(guó)政府也于日前宣布了高規(guī)格的智能電網(wǎng)計(jì)劃。這些計(jì)劃將給智能電表行業(yè)帶來(lái)前所未有的發(fā)展契機(jī)。
智能表允許家用和商用電能系統(tǒng)自動(dòng)將電能消費(fèi)紀(jì)錄傳給公用事業(yè)管理中心和終端使用者，允許每個(gè)人跟蹤其電能使用情況并隨時(shí)調(diào)節(jié)使用量。如果用戶(hù)家中有數(shù)字工具可控制電能使用量，則在用電高峰時(shí)期輸電網(wǎng)的最大負(fù)荷就可減少高達(dá)15%，未來(lái)20年里不用再建新的發(fā)電廠(chǎng)和配套基礎(chǔ)設(shè)施，由此可節(jié)省700億美元。
從長(zhǎng)期來(lái)看，保護(hù)環(huán)境的需要使得很多國(guó)家不得不另辟蹊徑以節(jié)約能源并減少石油消費(fèi)和二氧化碳的排放量；另外，政府和公司也希望減少偷電等欺詐行為。
非接觸式預(yù)付費(fèi)智能電表系統(tǒng)可解決這些難題，同時(shí)使智能卡和智能電表系統(tǒng)更加安全。
預(yù)付費(fèi)智能表系統(tǒng)
1．什么是預(yù)付費(fèi)智能表？
預(yù)付費(fèi)意為預(yù)先支付公用事業(yè)服務(wù)費(fèi)用，例如水電費(fèi)、煤氣費(fèi)等。一張非接觸式智能卡就能記錄所有信息，包括用戶(hù)的使用時(shí)間、用量和花費(fèi)。
2. 預(yù)付費(fèi)智能卡是如何工作的？
首先，消費(fèi)者為支付公用事業(yè)費(fèi)用可通過(guò)銀行、非接觸式終端機(jī)或者互聯(lián)網(wǎng)向非接觸式智能卡上充值；然后，在消費(fèi)者家中，智能卡中的充值金額可轉(zhuǎn)到非接觸式智能表中，消費(fèi)者就可安心享用公用事業(yè)服務(wù)了；如智能卡中余額不足，消費(fèi)者可在商店購(gòu)買(mǎi)充值卡向智能卡中充值即可。消費(fèi)者家中也可留一張備用卡，以防智能卡中余額不足或者消費(fèi)者不想或不能立即向智能卡中充值等情況。否則，一旦智能卡中余額不足，消費(fèi)者就不能享用公用事業(yè)服務(wù)了?？梢灶A(yù)見(jiàn)在不久的將來(lái)，手機(jī)有可能代替智能卡實(shí)現(xiàn)這些功能。
3. 預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)有何優(yōu)勢(shì)？
短期來(lái)看，公用事業(yè)收費(fèi)更快更及時(shí)：計(jì)費(fèi)表大都裝在居民家中，如果家中沒(méi)人，電表公司就不能及時(shí)抄表，引起額外成本；為抄表和維修節(jié)省成本：不再需要派專(zhuān)人花大量時(shí)間去抄表。智能卡和智能表壽命更長(zhǎng)，省去了維修成本。同時(shí)，也節(jié)省了計(jì)費(fèi)管理成本；先付費(fèi)，后使用，直接消除了不付款的風(fēng)險(xiǎn)。在使用智能表的情況下，沒(méi)有任何人可以逃避繳費(fèi)。另外，如果房東想出租房子，對(duì)房東來(lái)講，預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)立顯；用戶(hù)可更容易地控制自己的使用量，而且不會(huì)因電源突然中斷而煩惱。
長(zhǎng)期來(lái)看，為公用事業(yè)管理中心降低抄表和維修的人力成本；可提高電網(wǎng)公司業(yè)務(wù)效率：便捷控制可減少使用量。在用電高峰期，使用此系統(tǒng)可減少電能使用量，，從而使電網(wǎng)公司不必建很多發(fā)電站，減少了不必要的投資，由此可使電網(wǎng)公司節(jié)省數(shù)十億美元；消費(fèi)者可更加方便地控制使用量從而減少了能源用量；有利于保護(hù)環(huán)境：這尤其利于石油和水資源短缺的地區(qū)，減少能源消費(fèi)量有益于這些地區(qū)的發(fā)展，并可抑制物價(jià)上漲；非接觸式智能表系統(tǒng)對(duì)高濕度高溫度等惡劣環(huán)境抵抗力更強(qiáng)，從而延長(zhǎng)了電表的使用壽命。
給公用事業(yè)公司和中介機(jī)構(gòu)帶來(lái)的好處：非接觸式智能表系統(tǒng)可自我管理，不需要派專(zhuān)人抄表或者派專(zhuān)人管理某處房子的電源系統(tǒng)。非接觸式智能表系統(tǒng)工作壽命更長(zhǎng)，管理成本更低。和傳統(tǒng)的儀表系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)在行政費(fèi)用結(jié)算以及登記管理開(kāi)銷(xiāo)/注銷(xiāo)方面，成本更低；該系統(tǒng)具有可靠、高效和自主管理等優(yōu)點(diǎn)，而且在費(fèi)用不足的情況下可自動(dòng)中斷服務(wù)。系統(tǒng)通信僅限于卡和讀卡器之間，不需要將讀卡器中的數(shù)據(jù)再傳送到電網(wǎng)公司；信用記錄差的客戶(hù)或頻繁搬家的客戶(hù)都可使用該系統(tǒng)，因此擴(kuò)大了客戶(hù)群也增加了公用事業(yè)公司的收益；該系統(tǒng)先付費(fèi)的特征有利于公用事業(yè)公司更快地收回投資成本，降低不支付風(fēng)險(xiǎn)（它可以占到智能電網(wǎng)公司收益額的10%）。
給消費(fèi)者帶來(lái)的好處：消費(fèi)者通過(guò)該系統(tǒng)可清楚地了解自己的使用量，從而會(huì)減少用量并提前為水電消費(fèi)做出預(yù)算。大部分人直到拿到電費(fèi)單才知道自己每月到底用了多少度電。擁有更多的控制權(quán)也意味著有更多的靈活性。在用電高峰時(shí)電價(jià)上漲，因此鼓勵(lì)消費(fèi)者錯(cuò)開(kāi)用電高峰，在需求較少時(shí)洗衣；該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單方便：有時(shí)人們無(wú)意中忘記付賬單，或者要專(zhuān)門(mén)去銀行轉(zhuǎn)賬支付，或者在回家的路上賬單丟了，都會(huì)引起麻煩。預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)很容易地解決了這些問(wèn)題，從而降低了非自愿不付款的風(fēng)險(xiǎn)；該系統(tǒng)同樣允許那些曾經(jīng)有不良信用記錄或者信用度低的消費(fèi)者使用；智能卡中只存有需要完成交易的金額，不包含個(gè)人信息。
為什么非接觸式系統(tǒng)要預(yù)付費(fèi)？
1. 市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)
非接觸式技術(shù)的應(yīng)用是銀行、門(mén)禁管理、交通運(yùn)輸和電子政務(wù)發(fā)展的需要。萬(wàn)事達(dá)、維薩和美國(guó)運(yùn)通正在美國(guó)和一些歐洲國(guó)家部署非接觸式技術(shù)用于安全支付。非接觸式技術(shù)已經(jīng)在公共交通部門(mén)運(yùn)用很多年了。目前世界上很多國(guó)家的電子護(hù)照和身份證都是非接觸式的了。另一些地方，比如自動(dòng)售貨機(jī)也開(kāi)始運(yùn)用非接觸式技術(shù)了。
非接觸式技術(shù)集多種功能于一張卡中，包括電子錢(qián)包、公共交通和支付公路費(fèi)等功能，這種卡正在越來(lái)越流行。多項(xiàng)服務(wù)集于一身使得運(yùn)營(yíng)商在鞏固成本的基礎(chǔ)上擴(kuò)大了客戶(hù)群并增加了收益。
2. 非接觸式技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
以上講的都是非接觸技術(shù)能夠給我們帶來(lái)哪些益處。下面再來(lái)看看智能表系統(tǒng)的益處：
非接觸式智能卡密封性好，能抵抗惡劣環(huán)境的侵蝕，如高溫、低溫、潮濕、水和灰塵等，因此保證了卡的壽命更長(zhǎng)。即便卡損壞了，卡內(nèi)的芯片照樣可以工作，非接觸式IC卡與讀寫(xiě)器之間無(wú)機(jī)械接觸，避免了由于接觸讀寫(xiě)而產(chǎn)生的各種故障，例如：由于粗暴插卡、非卡外物插入、灰塵或油污導(dǎo)致接觸不良造成的故障。非接觸式IC卡表面無(wú)裸露芯片，無(wú)須擔(dān)心芯片脫落，靜電擊穿，彎曲損壞等問(wèn)題，既便于卡片印刷，又提高了卡片的使用可靠性。
讀卡器可對(duì)抗惡劣的天氣，從而延長(zhǎng)了壽命，將維修成本降到最低。整個(gè)非接觸式系統(tǒng)要比接觸式系統(tǒng)可靠得多。
大多數(shù)計(jì)量表都被安裝在昏暗狹小的壁櫥里，要插進(jìn)去卡還真不是一件容易的事情。接觸式IC卡首先需要插進(jìn)讀卡器中才能完成交易，因此減少了IC卡的壽命。
非接觸式IC卡只要在近距離范圍內(nèi)靠近讀卡器就可完成交易。
安裝非接觸式智能卡系統(tǒng)和接觸式智能卡系統(tǒng)的成本是相同的。
為什么非接觸式預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)安全？
只要和金錢(qián)相關(guān)，不法分子總會(huì)想方設(shè)法不付費(fèi)或者少付費(fèi)。尤其是在水電短缺的國(guó)家，偷電偷水的激勵(lì)更大，因此公用事業(yè)公司應(yīng)該防止不法分子的偷竊行為。
許多國(guó)家偷電現(xiàn)象非常普遍。在某些地區(qū)，消費(fèi)者篡改電表使之停止甚至倒轉(zhuǎn)，這樣就能偷電成功。在新一代非接觸式預(yù)付費(fèi)智能系統(tǒng)中已經(jīng)有了反偷電行為的設(shè)置了。
非接觸式預(yù)付費(fèi)技術(shù)因避免了數(shù)據(jù)在用戶(hù)和電網(wǎng)公司之間的傳送而更加安全。只簽名、不加密、傳送渠道也不安全的數(shù)據(jù)極易被閱讀和操縱。非接觸式預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)只在讀卡器和IC卡之間傳送數(shù)據(jù)，不受外界干擾。當(dāng)然讀卡器和IC卡之間傳送數(shù)據(jù)也要安全，以防止有人惡意竊取卡內(nèi)金額，高安全非接觸智能卡技術(shù)能完美的滿(mǎn)足以上應(yīng)用需求。
產(chǎn)品描述
1. 非接觸和預(yù)付費(fèi)
智能電表需要智能產(chǎn)品與之配套。預(yù)付費(fèi)電表是如何工作的？非接觸電表系統(tǒng)包含硬件和軟件兩個(gè)部分。硬件包括一個(gè)非接觸讀卡器，一個(gè)主控制器，外圍設(shè)備，一個(gè)天線(xiàn)和配套部分；軟件包括微控制器固件，主機(jī)驅(qū)動(dòng)程序軟件和演示軟件。
恩智浦針對(duì)非接觸式預(yù)付費(fèi)智能表系統(tǒng)的IC卡閱讀器有MFRC510、MFRC522、MFRC523、MFRC530、MFRC531和CLRC632等產(chǎn)品。另外恩智浦公司會(huì)依據(jù)未來(lái)新的需求繼續(xù)研發(fā)新的解決方案。
2. 智能表的其他IC元件
從上面的框架圖來(lái)看，智能卡明顯是一個(gè)很復(fù)雜的系統(tǒng)，包含很多不同的元件。為使智能表系統(tǒng)正常運(yùn)行，恩智浦也提供了很多配套產(chǎn)品系列，包括微控制器、顯示驅(qū)動(dòng)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、邏輯產(chǎn)品（一般產(chǎn)品，串行EEPROM，橋接芯片，UART， 具有I2C的溫度傳感器），電源管理產(chǎn)品（starplug家庭），普遍適用的分立（BISS晶體管，肖特基二極管，可再生能源技術(shù)）和無(wú)線(xiàn)通信模塊（圖 3）。
上圖所列的恩智浦產(chǎn)品，產(chǎn)品技術(shù)很先進(jìn)，而且已在儀表系統(tǒng)中應(yīng)用多年了。
3. IC卡的安全性
恩智浦研發(fā)的產(chǎn)品中包括安全性極高的IC卡，可降低被操控的風(fēng)險(xiǎn)。此卡的讀卡器中含有安全訪(fǎng)問(wèn)模塊（SAMs），如電子護(hù)照一樣安全性極高，并滿(mǎn)足通用標(biāo)準(zhǔn)
EAL5+。這種智能卡充分利用高安全性、低功耗、性能最優(yōu)化的技術(shù)，將用于公鑰基礎(chǔ)設(shè)施的異常強(qiáng)勁的協(xié)同處理器和對(duì)稱(chēng)密鑰加密結(jié)合起來(lái)支持RSA、ECC、DES和AES。除提供最優(yōu)化功能和最高安全性外，它還擁有簡(jiǎn)便易操作的先進(jìn)操作系統(tǒng)和開(kāi)放平臺(tái)解決方案。
智能卡的商業(yè)優(yōu)勢(shì)
盡管非接觸式預(yù)付費(fèi)智能表系統(tǒng)的初始投資較高，但其收益豐厚，兼具經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。首先，智能表系統(tǒng)比以往價(jià)格更低，這促使全球越來(lái)越多的地區(qū)選用智能表系統(tǒng)。在歐洲，三年來(lái)單個(gè)智能表的價(jià)格已從300美元降到了50美元。因此，安裝智能表的初始成本已不像前幾年那么高了。意大利國(guó)家電力公司埃奈爾花費(fèi)30億美元安裝了3千萬(wàn)個(gè)智能表（每個(gè)約合100美元，因而每年節(jié)省7億美元，五年內(nèi)就將投資成本全部收回。到2010年，預(yù)計(jì)投資成本會(huì)再降低30%到40%，投資成本可更快收回。
目前，發(fā)行非接觸式卡是具有成本效益的，該卡可以使用很多年。對(duì)于一個(gè)擁有100萬(wàn)客戶(hù)的公司來(lái)講，發(fā)行非接觸式卡可消除結(jié)算過(guò)程中的成本，因而每年可節(jié)省幾百萬(wàn)美元。結(jié)算成本是電網(wǎng)公司的主要成本之一，而預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)則可降低或者完全消除結(jié)算成本。
非接觸式卡或其他的非接觸式設(shè)備（如手機(jī)）還可提供別的服務(wù)，如大型超市發(fā)放會(huì)員卡可提高顧客忠誠(chéng)度，政府可發(fā)放10元面值的卡用于相關(guān)社會(huì)福利等。
另外，還有之前提到過(guò)的，非接觸式預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)可消除惡意欠費(fèi)的風(fēng)險(xiǎn)，由此而節(jié)省的費(fèi)用可占到電網(wǎng)公司收益的10%。
非接觸式預(yù)付費(fèi)智能系統(tǒng)帶來(lái)的社會(huì)效應(yīng)也是不可忽視的。首先，此系統(tǒng)可使更多的人享用公用事業(yè)服務(wù)，因此提高了社會(huì)福利，并減少了偷電偷水等犯罪行為；其次，此系統(tǒng)降低了人均水電用量，減少了二氧化碳排放量，因此改善了人們的生活質(zhì)量。
為實(shí)現(xiàn)上述收益，電網(wǎng)公司需要有經(jīng)驗(yàn)的公司提供支持，而恩智浦就是最佳合作伙伴。恩智浦有多年非接觸式市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)為社會(huì)提供了超過(guò)一億個(gè)的IC卡讀卡器和20億張的非接觸式卡提供芯片技術(shù)支持，這些都證明了恩智浦技術(shù)的可靠性。
因此，即使新技術(shù)的初始投資成本高昂，收益也是立竿見(jiàn)影的。“技術(shù)是昂貴的，但是不使用將更加昂貴?！狈墙佑|式預(yù)付費(fèi)智能電表系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)的迅速應(yīng)用已經(jīng)使其價(jià)格更低，過(guò)渡更快。
工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論