1 引言
為全面實現電費管理和用電數據管理的現代化，滿足廣大居民日益增長的用電需要，寧夏電力公司采用以智能卡為數據安全載體，以計算機網絡技術為信息平臺，以省級統一規劃、市級應用的模式，開展智能卡表系統建設。寧夏電力公司智能卡表系統吸收和總結了國內同行業成功應用經驗，結合寧夏電力公司的管理現狀，設計出具有寧夏特色的智能卡表應用系統。
2 智能卡表系統運行模式
智能卡表系統通過供電局的營業管理中心及數據安全中心實現核心數據安全管理。營業中心是系統的核心數據庫，包括智能卡表系統的用戶信息、表具信息、卡信息、交易數據信息、帳務信息等。數據安全中心是交易數據安全控制中心，由金融加密機和交易接口服務組成。
供電局內部管理網絡及銀行代售電網絡與數據安全管理中心進行通訊，完成卡表業務管理、充值交易等。形成一個平臺統一、安全可靠、流程合理的用電服務平臺。智能卡也稱為CPU卡，是內部含有安全算法和數據處理能力的卡片，符合金融級安全要求。在金融、電信、交通等諸多領域得到廣泛應用，是安全的數據傳輸和數據存貯媒介。
智能卡表系統主要以智能卡作為載體，利用智能卡表實現預付費用電管理，通過智能卡和遠傳數據抄收，實現客戶用電數據的采集，實現系統用電數據管理功能。通過與營銷系統等管理系統的接口，實現系統財務信息管理、設備管理、用戶管理，提高用電管理水平。
系統主要由以下部分組成：(1)營業管理中心；(2)金融加密機；(3)供電局營業網點；(4)銀行計算中心；(5)銀行營業網點；(6)銀行自助終端；(7)智能卡電能表；(8)集抄業務。
3 系統功能
3．1 預付費管理功能
系統采用預先存入電量，先付費后使用的模式。為了實現防止惡意拖欠電費的情況發生，用戶在用電之前，應先到營業廳進行購電，將所購電量通過智能卡輸送到電表后，才能用電。為保證初始掛裝的電表可以用電及測試需要，電表在出廠前先進行電量預置，預置電量在用戶第一次購電時扣除。
用戶電量用盡時，電表會控制繼電器切斷用戶電源。為不影響用戶使用，采用多種機制提醒用戶購電，以及通過準許透支實現靈活應用。采用余額不足報警機制，當用戶余額低于報警電量時采用光報警，提示用戶購電。當用戶余額為零時，準許用戶透支使用電量，只有當用電量超過透支電量時才切斷用戶電源。這樣解決了用電人性化管理問題，準許用戶來不及購電時使用一定數額的電量。
為防止調價前的惡意囤積行為，在系統設計上采用防囤積設計，單次購電限額控制等方法。當用戶購電量與電表余額電量相加大于囤積限額的限制時，不允許充值，直到用戶電表余額使用到和購電電量相加數小于囤積電量，才將電量充值到電表中。
3．2 兼容售電功能
兼容售電工作，是在原有的存儲卡(IC卡)預付費電表系統的基礎上，不影響銀行端和供電局售電網點聯網現有用戶售電的前提下，逐年替換成智能卡(CPU卡)預付費電表，所以在營銷系統中，售電系統做了兼容工作，做到一套系統，一個售電終端，兼容多種卡片的目地。
采用兼容售電終端。該終端兼容93系列和24系列等多種封裝的電卡，售電系統軟件配合兼容售電終端，封裝加解密動態庫，在改動影響最小的基礎上實現系統統一目的。
3．3 用電數據管理
采用智能卡表系統后，通過智能卡實現用電數據的回抄，用戶在購電的同時將電表運行的數據信息帶回到售電系統。同時針對特殊用戶及用戶卡使用頻次較少的用戶，可使用工具卡進行數據的抄收。同時也借助于集抄系統，抄收系統運行數據。
可通過反向電量、尾端打開次數等判斷用戶是否發生竊電行為，用電是否規范以及違反用電行為。通過故障電量可判斷表計是否出現硬件故障。通過非法插卡次數判斷電表是否被惡意攻擊過。通過對電表用電及運行數據的分析處理，對智能卡表運行的情況可以判斷，指導系統維護和檢查人員對現場表計進行維護和檢修，對用戶用電情況進行監督管理。
3．4 購電增值服務
采用智能CPU卡技術，有了更高技術保障數據安全的前提下，可以增加各種新興的購電增值服務，對提高電力行業服務用戶有很好的社會效應，目前正在實施的增值服務有自助終端24小時無人看守購電。
4 智能卡表系統安全
智能卡表系統的安全性是整個系統穩定運行的基礎和前提條件，涉及的內容包括密鑰的產生和存儲、數據安全傳輸機制、系統的運行管理等方面。
智能卡系統的安全核心是密鑰管理，密鑰是系統運行最核心的安全保證。智能卡表系統密鑰的發行、使用、更新、管理由一整套的安全密鑰發行系統和管理制度保障。密鑰《寧夏電力))2009年第3期
智能卡表系統在銀川供電局收費管理中的應用系統的使用權限嚴格控制，由寧夏電力公司在小范圍內使用，制定《寧夏電力公司智能卡表系統密鑰管理辦法》，按照制度規范管理。
密鑰在使用中采用集中生成，分散使用的原則，系統在使用密鑰時采用先分散后使用的原則，系統不出現重復的密鑰，避免了密鑰被復制的可能性，保證了密鑰的安全性。同時，密鑰在系統運行的任何情況下都不能被讀出，因此密鑰在任何時候都不會被泄露。
系統關鍵數據采用明文+MAC的方式進行數據安全保障，保證數據的安全性、準確性、完整性，避免了數據傳輸中被篡改的可能。對于充值和返寫數據除采用數據效驗機制外，還有相應的密鑰認證做保證，保證這些文件的使用權限是合法的。
對于電表的生產與運行狀態，采用密鑰分開的方式進行分離。生產狀態下，發行公開密鑰下的各類工具卡，便于生產廠家生產調試電表，計量部門也方便進行測試電表。當表計完成功能和性能測試后，利用密鑰修改卡完成生產狀態與運行狀態下的密鑰切換。此時生產狀態的所有卡片均失效，只有在供電局統一發行下的運行卡片才可以使用。這樣，各表廠就對運行下的電能表沒有控制能力，從而實現了運行下的安全只掌握在電力公司業務部門的安全保障。
5 系統運行管理
系統運行管理是智能卡表系統日常工作的主要內容，包括系統統計數據管理、系統財務管理、系統操作員管理、系統網絡管理、電表維護(換表、報裝、銷戶)、卡業務管理等。
運行管理是智能卡表系統的最直接體現，關乎系統應用的各個環節，因此必須有相應的管理制度來規范各業務模塊的流程、梳理各模塊之間業務關系。為此，我們制定了《寧夏電力公司智能卡表系統卡業務管理辦法》、《寧夏電力公司智能卡表系統售電業務管理辦法》等管理規定。通過合理設計各個流程環節之間關系，建立科學的步驟，從而提高整個系統的工作效率。上述流程管理制度包括了電表報裝、驗收、電表的入出庫管理、客戶開戶、購電，以及故障報修、周期輪換、銷戶等整個生命周期。智能卡表系統通過制度進行規范管理，指導工作人員執行業務操作，保證了主要環節有序進行，明確了各應用模塊的職責。
智能卡表系統的業務不僅需要自有營業網點，更主要是依賴于銀行營業網點。由于采用多家銀行代理售電業務的機制，因此營業網點數量多、分布面廣。不僅有柜臺服務，還有自助終端服務，從而建立起一個范圍廣、業務模式多樣、運作高效的業務平臺。
賬務管理涉及對所有售電網點購電賬務的核對、統計和分析。對于每天新發生的購電流水，需要與各銀行和供電局營業網點進行批量核對，保證客戶購電數據的準確性和一致性。由于賬務主要歸屬財務部門負責，卡表系統和財務系統間需要設立數據接口，保證系統間的的數據共享和安全。
對于系統權限、電價、運行參數等重點數據的維護、修改是卡表系統13常管理的重要內容，需要確保這些關鍵參數的正確性。隨著卡表客戶數量的不斷增長，以及購電數據的日積月累，卡表系統的數據不斷增多。一方面，對于這些數據需要重點保護、做好備份；另一方面，需要定期進行數據的統計分析、為決策層提供相關數據依據。
用戶管理模塊：包括開戶業務、信息修改、補卡業務、銷戶業務、換表業務、讀檢查卡等；
售電管理模塊：包括卡片充值、補寫卡片等；
查詢統計模塊：包括用戶信息查詢、電表信息查詢、銷戶信息查詢、退費信息查詢、補卡信息查詢、換表信息查詢、交易信息查詢、日報表、統計報表等；
系統維護模塊：包括操作員管理、系統參數設置、電表管理、電價維護、用戶類別管理、用戶信息補錄等。
6 智能卡表管理
智能卡表作為計量單元和預付費控制單元，電能表計量的準確性、預付費控制的安全性涉及供電局與用戶雙重利益。智能卡表在投入運行前，必須由供電局進行檢測，采用工具卡片，可方便地完成表計性能與功能的檢測。比如，通過增加電量卡實現計量精確度的測定、通過繼電器卡實現電表硬件的自我檢測和輪顯。檢測完成后，通過密鑰修改卡實現測試與運行狀態的分離。
電能表作為用戶用電計量工作單元和卡數據交換終端，在保證計量數據準確的同時還要保證與卡片操作的正確。系統平臺的數據回讀主要通過用戶購電、專用檢查卡和集抄系統。充值由智能卡完成，因此表計的安全至關重要。電表安裝方面，由專用的表箱將電表與用戶接線安裝在表箱內，無權限人員不能打開。同時在與用戶交互時留有可開關的小門，用戶可自行上鎖管理，避免被其他人破壞，用戶充值時可自行打開自家電表，完成充值。供電局工作人員可打開表箱大門，對所有表進行檢查。
電表卡接口采用抗靜電、抗高電壓、抗強電流攻擊設計。通過對運行數據的分析，可以監測表計工作狀態，并及時通知檢修維護部門現場處理。電表的輪換，檢修工作根據電表相關的管理規定進行，保證了電表工作的精度和性能要求。
7 智能卡電能表與集抄系統的結合
智能卡電能表解決了安全付費、統一系統平臺、方便數據管理等功能。但由于抄收電表數據依賴于電卡，用戶用電數據滯后于發生時間，不能實時監控用戶用電數據。因此，在采用智能卡表系統建設的同時，啟動了數據集抄平臺。集抄系統主要模式采用RS485組網、載波通訊等方式。不論哪一種抄收模式，均采用統一的通訊規約，電表數據集中到抄表終端后采用GPRS無線網與供電局抄表服務器連接。集抄系統抄收的數據與售電系統通過通訊接口實現數據共享，作為售電系統結算依據的數據源。同時對于集抄系統抄收回的電表運行數據及報警信息進行分析處理，監控電表運行狀態，提醒檢查維護人員重點監測有問題的電表，通過通訊服務器與短信平臺對余額不足、拖欠電費、工作異常的用戶發出短信報警，提醒用戶核查或充值。
總之，通過集抄系統與卡表系統的有效結合，進一步提高了卡表系統的服務能力，補充了卡表系統的不足，并通過提供強大的服務，建立起與用戶的融洽關系，提升了供電局的服務水平。
建議增加線損管理方面的應用。卡表與集抄系統結合后，可以實時采集用戶的用電數據，解決以前低壓線路線損率由于受抄表周期或竊電影響而波動較大的情況。
8 結束語
通過智能卡表系統的建設和使用，解決了銀川供電局在用電管理信息化工作方面的突出矛盾，系統建設滿足了當前電力發展的需要，提高了電力管理現代化水平，同時向客戶提供更為優質、滿意、高效的服務。智能卡表系統的穩定性、安全性和統一平臺諸多特點在系統建設上保證了產品的兼容性，實現了多個廠家的供貨一致性，有利于價格競爭和質量穩定。通過智能卡表系統管理平臺，實現了用電管理的數字化，精確化。與集抄系統的互通互聯彌補了智能卡表系統的數據實時性問題。