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项目名称：基于STS的预付费代码表及售电系统一、研究目标本课题研究分析当前国内预付费表与基于STS的预付费代码表及售电系统的差别，提出适用于国内的整套预付费系统的完整解决方案。
(1)本项目研发的代码式电能表及其售电通过南非STS协会的认证，使得本产品可以兼容其他通过协会认证的产品，解决当前IC卡电能表不能兼容的问题。
(2)代码式电能表网络售电系统的建立，解决当前不能在线收费、随时购电的问题。
(3)代码式电能表可以采用一体和分体式的方案，解决不同地区的抄表难题。
(4)本项目的推广，可以节省生产成本，便于管理。
二、国内外研究现状1. 国内外研究水平的现状和发展趋势；国内在本技术领域的研究属于刚刚起步，只有少数十几家电表公司在做该产品的研发和应用，但是由于市场和推广的原因，目前尚未大规模应用。
其经验值得借鉴，但是要配合南方的特色进行大量研究和调整，制定相关行业规范，促进技术成熟和新解决方案的推广。
2. 国外研究机构对本项目的研究情况；国外已经涉及到本技术领域的研究，走的比较前列，到目前为止，在国外本技术已经得到了广泛的应用，从最初的南非到后来的发达国家和发展中国家，有超过2000万只符合STS标准的电能表安装在40多个国家的500多个电力公司。
但是其研究成果并不能直接用于国内，国内需要针对以上应用场景进行研究和试验出符合我国国情的解决方案。
意义及必要性：预付费电能表就是具有用户先买电后用电特点的一种特殊的电能表。
它具有当用户电量用完时，具有继电器自动断开，用户不能用电的功能，用户购电后，继电器又可以自动闭合继续供用户使用的特点，这样就很好的解决了供电部门收费难的问题。
写卡式预付费电能表已广泛得到应用，但其仍然存在以下问题：1）兼容性问题：不同的IC卡、不同的加密方式、不同的供应商都采用不同的卡表，难以兼容，客户扩展性差。
2）成本问题：每台预付费电表都需要使用IC卡，存在使用成本问题。
3）购电问题：客户必须到电力公司指定的营业点购电，受路程和时间限制，购电成本较高。
预付费系统使用指南V1.02013 年5 月目录一、创建账户 (1)二、计费价格设置 (2)三、注册新用户 (3)四、开户充值 (4)五、销售 (5)六、充值修改 (6)七、用户补卡 (7)八、换表 (8)九、制作工具卡 (9)十、查询功能 (10)十一、卡片类型及功能 (10)一、创建账户操作步骤：登录预付费系统后依次选择“账户管理→创建账户→选择仪表类型→子表号”根据实际情况填写限购量、预存量、透支量等信息，如图1所示。
图1注：1.创建账户完成以后会弹出“您要为该帐户添加一个价格吗？”，选择“是”，将进入价格管理菜单，选择“否”，退出创建账户菜单。
2.创建账户时设置的子表号应不一致，在预付费系统中可以同时创建4个账户。
3.不同维护码账户内制作的卡片不可以交换刷表，若混刷表则表会提示警示信息（详见表或块说明）。
4.账户创建完成后，销售时不需要再创建账户，可直接开户销售。
二、计费价格设置价格管理界面，如图2所示。
图2操作步骤：登录预付费系统后进入“价格管理”菜单，选择“添加价格”，填入相应的价格信息即可增加新的价格。
当需要根据实际情况对此价格进行调整、修改、删除操作时，可以直接进入“价格管理”中，选择“调整价格”、“修改价格”、“删除价格”选项进行对应操作。
“调整价格”：可调整已存在的价格信息。
选中对应需要调整的价格，点击“调整价格”，然后修改相应信息，点击“确认”即可。
“修改价格”：可修改已存在的价格信息。
选中对应需要修改的价格，点击“修改价格”，然后修改相应信息，点击“确认”即可。
“删除价格”：可删除已存在的价格信息。
若该价格未被用户所使用，可选中需要删除的价格，点击“删除价格”，点击“确认”即可删除。
若该价格已被用户使用，则不能删除价格。
每个账户可以有多个价格，例如居民用水价格和商业用水价格（居民用电价格或商业用电价格），可在“价格管理”内分别创建对应的价格信息，开户时在开户界面的“价格类型”选择对应价格进行开户。
STS预付费系统功能的应用1、开户：用电类型系统默认是居民生活用电，如果是商业用户可以选择一般商业用电。
赊欠门限值系统默认为0.00，报警金额A为20.00，报警金额B为10.00。
赊欠门限值与报警金额可根据用户的需求更改。
一般工厂生产都会在单相表内设置居民生活用电的电价，在三相表内设置一般商业用电的电价。
如果要修改则在预付费开户界面选择一种用电类型，到下装界面下装到表内。
比如单相表有可能是一般商业用电，三相表有可能是农业用电。
以下界面是费率电价批量下装界面，如果所需修改电价的表比较多或者地区电费调整，可以用这个界面。
2、购电，这个过程可以由主站完成，也可以由带易付宝的POS机完成，以后还可能会由ATM机，银行柜台，充值网站来完成。
3、电量下装。
购电完成后，在预付费电量下装界面的未下装购电记录中会产生一条购电记录。
15分钟后该条购电记录会自动下装到表里。
若要快速下装则选中任务单号，选择下装。
（这15分钟的下装时间是用作冲正的，就是操作错误产生的购电记录，要在该记录下装到表前修改。
等表计下负电量功能实现了就可以取消这等待时间。
）4、查询余额。
购电记录下装到表内之后可以召读表内的剩余金额，看看有没有变化。
5、下装记录查询：可以选择查询的时间段，查询该户在这段时间的充值情况。
下面介绍下其余的各个功能模块。
6、拉合闸。
如果电表在保电状态，则拉合闸没效果。
电表出厂一般会设置成保电状态，调试完成启用预付费后就需要解除保电状态。
赊欠门限值一般设置为0，即欠费就跳闸。
但是短信报警值可以自己设置。
在日常业务，配电网终端维护里面，选择集中器，则右边有批量保电设置界面。
选择相应的采集器或者电表，点筛选，选中表计则可以设置。
在批量保电设置界面的旁边有批量拉合闸设置界面。
7、剩余金额查询。
剩余金额分为日初余额与当前剩余金额。
日初余额为主站配置的抄表任务，在凌晨与表码一起抄读上来的。
（1）单户的日初余额。
8、状态与信息设置的数据导出。
防盗型非接触IC卡预付费计量控制系统1. 前言能否更有效的实现城市集中供热的计量收费管理，一直是科研人员和供热企业研究和探讨的课题。
尤其是作为供热企业的热电厂、热力公司与作为用热大户的厂矿企业、事业单位、住宅小区之间的生产生活用热贸易计量收费系统，由于贸易额较大，在许多地方如果解决不好，很容易引起纠纷。
我公司引进新加坡的先进生产技术，结合广大能源企业多年的应用经验和中国石油大学科研人员的设计经验，研制成功了一款专为供热贸易计量收费量身定做的新型防盗计量系统——ST901B型IC卡（非接触式）预付费计量系统。
该系统适合对各种能源（热水、蒸汽、燃气）的流量热量计量与收费。
2. 系统构成与功能ST901B型IC卡（非接触式）预付费计量系统由中心站客户收费及查询系统、中心站远程数据监控系统（高端客户）、客户端计量控制箱、客户端现场流量计、客户端阀门控制系统组成。
2．1 中心站客户收费及查询系统包括收费微机、发卡机、客户查询机、客户收费查询软件一套。
上位机软件功能包括：（1） 发卡、充值、查询等基本功能。
（2） 补卡、擦除（回收用户卡，生成新卡）功能。
（3） 可以根据用户需要设定热量/流量单位等，方便操作的需要。
（4） 报表打印功能。
（5） 直观形象：每次充值自动调出该用户的所有充值记录信息，方便核对。
演示图如下：1. IC充值系统登录界面：2. IC充值系统主界面3. IC卡充值查询2.2中心站远程数据监控系统（高端客户-远程监控用户）供热企业可将IC卡预付费式计量系统联网，系统可通过光缆、无线电台、GPRS/CDMA、以太网等多种通讯方式实现组网。
用户可根据实际情况进行选择一种或几种方式混合组网。
中心站可自建或委托我方代管服务器（需方可在任何地方凭帐户与密码登陆查询相关管网运行情况），系统可实时显示用户的各种参数，诸如：管网压力、温度、流量、累积、热量、密度、掉电时间、卡的余量、阀门的开关状态等，若客户有特殊需求可要求我公司软件定制。
付费系统国际标准及其安全体系研究徐人恒;杜博;依溥治;曲井致;关靓【摘要】符合STS协议的电能表已经在全球近100个国家得到应用,相关的系列标准正在被转化成IEC 62055标准,该系列标准涵盖了付费系统、用户信息系统、售电系统、令牌介质、预付费电能表和存在于这些实体中的接口等内容.本文对IEC 62055国际标准体系框架进行了研究并对标准传输规范(STS)进行了解析,STS 规范了实用化的设备和编码,用于售电系统内使用的加密密钥的安全管理(产生、保存、补救和传递),着重研究了STS中传输令牌(Token)的加密流程和加密算法,以及预付费电能表的售电方式和密钥管理体系的安全性.%The electric energy meters conformed to the STS protocol have been applied in almost 100 countries.The relevant system standards have been transformed into IEC 62055 series standards.IEC 62055 series standards contain payment system,consumer information system,power sellingsystem,Token,prepayment meters and the interfaces in the substance.This paper researches the systematic framework of IEC 62055 and analyzes standard transfer specification (STS),the STS standardizes the practical equipment and code,and is used for the safety management including producing,storage,remedy and delivery of the key in the power selling system.This paper mainly studies the encryption process and encryption algorithm of Token and the security of the electricity vending method of prepayment meters and the key management system.【期刊名称】《电测与仪表》【年(卷),期】2017(054)010【总页数】6页(P123-128)【关键词】IEC62055标准;标准传出规范;付费系统;传输令牌【作者】徐人恒;杜博;依溥治;曲井致;关靓【作者单位】哈尔滨电工仪表研究所,哈尔滨 150028;哈尔滨电工仪表研究所,哈尔滨 150028;哈尔滨电工仪表研究所,哈尔滨 150028;哈尔滨电工仪表研究所,哈尔滨150028;黑龙江大学信息科学与技术学院,哈尔滨 150080【正文语种】中文【中图分类】TM9330 引言1993年，南非电力公司（ESKOM）制订了 STS（Standard Transfer Specification）标准传输规范。
项目名称：基于STS的预付费代码表及售电系统一、研究目标本课题研究分析当前国内预付费表与基于STS的预付费代码表及售电系统的差别，提出适用于国内的整套预付费系统的完整解决方案。
(1)本项目研发的代码式电能表及其售电通过南非STS协会的认证，使得本产品可以兼容其他通过协会认证的产品，解决当前IC卡电能表不能兼容的问题。
(2)代码式电能表网络售电系统的建立，解决当前不能在线收费、随时购电的问题。
(3)代码式电能表可以采用一体和分体式的方案，解决不同地区的抄表难题。
(4)本项目的推广，可以节省生产成本，便于管理。
二、国内外研究现状1. 国内外研究水平的现状和发展趋势；国内在本技术领域的研究属于刚刚起步，只有少数十几家电表公司在做该产品的研发和应用，但是由于市场和推广的原因，目前尚未大规模应用。
其经验值得借鉴，但是要配合南方的特色进行大量研究和调整，制定相关行业规范，促进技术成熟和新解决方案的推广。
2. 国外研究机构对本项目的研究情况；国外已经涉及到本技术领域的研究，走的比较前列，到目前为止，在国外本技术已经得到了广泛的应用，从最初的南非到后来的发达国家和发展中国家，有超过2000万只符合STS标准的电能表安装在40多个国家的500多个电力公司。
但是其研究成果并不能直接用于国内，国内需要针对以上应用场景进行研究和试验出符合我国国情的解决方案。
意义及必要性：预付费电能表就是具有用户先买电后用电特点的一种特殊的电能表。
它具有当用户电量用完时，具有继电器自动断开，用户不能用电的功能，用户购电后，继电器又可以自动闭合继续供用户使用的特点，这样就很好的解决了供电部门收费难的问题。
写卡式预付费电能表已广泛得到应用，但其仍然存在以下问题：1）兼容性问题：不同的IC卡、不同的加密方式、不同的供应商都采用不同的卡表，难以兼容，客户扩展性差。
2）成本问题：每台预付费电表都需要使用IC卡，存在使用成本问题。
3）购电问题：客户必须到电力公司指定的营业点购电，受路程和时间限制，购电成本较高。
题目：基于STS协议的智能电能表设计学院:专业:学号:学生姓名:指导教师:日期:摘要为有效地解决上门抄表和收费难问题，并提高抄表效率，避免错抄。
本设计采用“客户先购电，后用电”的电力营销模式，增强了电能表管理由手工抄表向自动化管理过渡的过程安全保障度，并且用户的购电信息实行微机管理，方便进行查询、统计、收费及打印票据等。
采用国际通用转换STS标准，既促进国内电能计量系统的变革，又符合国际预付费电能表行业的发展潮流，解决了目前预付费电能表售电系统标准不统一的弊端。
在实现电能准确计量的基础上，又能进行预付费，且成本低廉。
因此，本设计的STS单相一体式预付费键盘表具有广阔的市场应用前景。
STS单相一体式预付费键盘表是一种新型的全电子式电能表，它以MSP430F4793为核心，系统主要由测量单元、数据处理单元等组成，具有电能计量、信息储存及处理、实时监测、自动控制以及带有完备的通信接口，支持双向计量、自动采集、冻结、控制、监测等功能。
阐述了系统的误差校正、电能计量等设计，探讨了系统软件的的抗干扰设计。
该电表能计量当前总有功、当前余额、瞬时电压、瞬时电流、瞬时功率，并且有STS预付费、液晶显示、事件记录、光电通讯、声光报警、继电器控制等功能。
实际运行表明，预付费单相电能表读写稳定、抗干扰能力强、数据传递可靠、管理实时便捷，计量与管理功能满足国际国内有关标准的要求。
关键词：STS；预付费电能表；键盘表；MSP430-4793AbstractTo effectively solve meter reading, electricity fee retrieving, and improve meter reading efficiency and avoid the wrong copy. The single phase prepaid energy meter which based on STS adopts the power market model of "Buy first, Use later". This model enhance the security level for meter management from manual to automated meter reading, and implement the computer to manage the user’s information, in order to facilitate query, statistics, fees and printing paper and so on. The intermational standards STS promotion the domestic energy metering system changes but also meet the international prepaid energy meter industry trends, and solve the current energy meter prepaid vending system standards are not uniform. In achi- achieving accurate measurement of electrical energy, based on accurate real-time screening but also a variety of stealing behavior, and low cost. Thus, STS single-phase prepaid keyboard table has a broad market prospect.Single-phase prepaid keyboard table which based on STS is a new fully electronic power meter, and it takes MSP430-4973 as the core. the system mainly by the measuremnt unit,the data processing unit and other components, with power measurement, information storage and processing, real-time monitoring, automatic control and communication interface with the complete support of two-way metering, automatic collection, freezing, control, monitoring and other functions. Describes the system error correction, energy metering, such as design, system software of the anti-jamming design.The table can measure Comulative Energy, Balance Credit, V oltage rms, Current rms, Currently Power Consumed, and own STS pre-paid, LCD display, event recording, optical communication, alarm and relay control functions.Practical operation shows that the single-phase prepaid energy meter read and write stability, anti-interference ability, reliable data transmission, management, and convenient real-time, measurement and management capabilities to meet the relevant international and domestic standards.Key words:STS; Prepayment meter; Keyboard tables; MSP430-4793目录绪论 (1)1 STS预付费电能表的整体设计系统概述 (3)1.1系统设计的基本要求 (3)1.2外观及显示设计的基本要求 (3)1.2.1 液晶显示屏内容及要求 (3)1.2.2 预付费键盘式电能表外形图说明 (3)1.2.3 预付费键盘式电能表的整体外观设计与安装要求 (4)1.2预付费键盘式电能表整体功能 (5)2 STS预付费键盘式电能表系统构成与工作原理 (7)2.1概述系统的构成 (7)2.2系统的总体设计 (7)2.3电能表的工作原理 (8)2.4电能表的功能设计 (9)3 STS预付费键盘式电能表的硬件设计 (11)3.1信号调理与采集单元 (11)3.1.1 前端输入信号调理单元 (11)3.1.2 信号采集单元 (13)3.2信息管理单元 (15)3.2.1 电能表的嵌入式信息处理芯片 (15)3.2.2 信息管理单元硬件电路 (15)3.2.3 显示及检测报警单元 (17)3.3电源管理单元 (18)3.3.1 电源类型的选择 (19)3.3.2 系统电源的工作原理及硬件电路图 (20)3.4硬件电路设计中的抗干扰措施 (21)3.4.1 电路抗干扰设计 (22)3.4.2 PCB板抗干扰设计 (22)4 单相电子式预付费电能表的软件设计 (24)4.1单片机的开发工具 (24)4.2单片机资源分配 (24)4.2.1 ROM空间的分配 (25)4.2.2 RAM空间的分配 (25)4.3主程序设计 (26)4.4误差校正 (26)4.4.1 误差来源 (26)4.4.2 误差校正的工作原理 (27)4.4.3 误差软件调整的实现 (29)4.5电能计量及预付费程序设计 (30)4.6软件设计中的抗干扰措施 (31)5 通信协议概述 (33)5.1IEC62056-41通信规约 (33)5.2IEC62056-21通信规约 (34)5.3通信接口硬件设计 (35)5.4通信接口软件设计 (35)6 单相电子式预付费电能表的测试与工程实现 (37)6.1功能测试 (37)6.1.1 采集模块调试 (37)6.2性能测试 (38)6.2.1准确度要求试验 (38)6.2.2气候影响试验 (38)6.2.3电气要求试验 (38)6.2.4电磁兼容试验 (39)6.3工程实现 (39)结束语 (40)参考文献 (41)致谢 (43)附录A 短码表 (44)附录B 软件流程图 (46)附录C 硬件抗干扰设计实验 (50)附录D 事件测试状态及显示 (51)附录E 硬件电路图 (52)绪论随着国民经济的不断发展,电力已经成为国家的最重要能源。
