一种新型智能化用电缴费系统

张兵

摘要：电力自动化处于科技的前言，给人民和企业提供支柱、带来效益，农村落后的缴费模式给电力行业的发展造成阻碍。本文从农村人员构成、人员选择消费模式不同的角度出发，提出一种新型的缴费模式，满足不同层次消费人员需要，对于系统的SIM卡、LTE- TDD技术、4G技术给予简单介绍，阐述了SIM卡式电表的主要功能，说明了主要的缴费方式。

关键词：SIM卡；LTE- TDD技术；4G技术；SIM卡式电表

中图分类号：TM933 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）20-0146-03

A New Type of Intelligent Electricity Payment System

ZHANG Bing

（Chengdu University of Technology，Chengdu 610059， China）

Abstract： Electric power automation is in the forefront of science and technology， providing support and benefits to people and businesses， hindered development by the rural backward payment mode. This article puts forward the model of a new type of payment on the basis of the rural structure and different consumption patterns. Giving a simple introduction for the system on the SIM card， LTE TDD technology and 4G technology， elaboration about the main functions of the SIM card electric meters， illustration about the main way of payment

Key words： SIM card； LTE-TDD technology； 4G technology； SIM card electric meters

国家电网在“十二五”规划中明确提出要把智能电网推向全面建设作为目标，发展新型智能用电缴费系统势在必行。目前，发展新能源是发展国民经济、推动能源结构乃至经济结构转变的重要发展方向，电力作为能源中不可缺少的一份子，承担着历史的重任，这一历史需求推动者电力蓬勃的而向前发展。随着人们观念和意识的改变，对服务标准和质量的要求也越来越高，这一客观需求也迫使电力行业自身不断完善、不断发展。电费回收一直是电力行业存在的重要难题，尤其是对于工作在一线的电力职工来说，不仅要承担基本的工作职能，而且还肩负着和人民群众沟通、交流的义务，给工作的效益造成很大滞后。为了更好地提高电费回收效率，使基层员工可以把更多精力放在解决群众难题、而不是技术工作难题上，本文提出一种智能化用电缴费系统，从实际角度解决收费难、缴费难这一难题。

1现状

从全国范围内来说，各地硬件设备的不同造成了管理、经营模式的不同，继而造成了电力缴费的地域性差异，区域经济发展的快慢致使这种差异不断扩大。设备的差异主要体现在智能电表的更新换代，智能电表的发展主要经历了三个阶段，第一个阶段为上世纪90年代后期至2005年，主要为普通式电表，其功能为计量有功电能和其他参数，这个阶段的收费方式主要为电力工作人员上门抄表、计算电费后在向用户回收电费，第二个阶段为2005至2011年，主要为预付费电表，其功能为计量有功电能及其他参数，增加了预付费功能，可以实现有条件供电控制，这个阶段部分用户的电费回收已经达到自动化，主要是一些用电量比较大的群体通过建立一个远程终端来达到控制结果，第三个阶段为2011年至今，主要为智能电表，其功能在前两种电表的基础上增加了通讯模块，可以再电表和系统主站之间实现双向通讯和数据传输，这个阶段已经达到自动化回收电费的程度。缴费方式也大不相同，目前最先进的缴费方式有两种，分别为本地费控和远程费控购电模式。本地费控模式的电表具有预付费功能、合拉闸功能、记忆功能、显示功能。这种方式的优点在于把电力作为一种商品来出售，有主动变为被动，减少了矛盾、提高了效率，先进的功能也增加了安全性，一户一卡也避免出现错误；缺点在于对于农村家庭来说，普遍用户人员技术水平和知识水平低下，单一的缴费方式必然会存在缺陷，而且一般家庭普遍为留守老人，很难操作和掌控，出现问题也难以发现，其次这种配备设施必须为一套设备，设备代价高昂，也给用户和基层供电部门带来经济负担。远程费控模式的电表具有自动停复功能电、电费实施测算功能、示数获取功能，预警催费功能。这种方式的优点在于由以往电量、电费一月一计算，缴费一月一进行，转变为实时的抄表、电费计算、缴费一体化，避免电费出现回收滞后等问题，缺点在于农村网络覆盖还不全面、无线网络信号传输不稳定，使得数据难以有效且安全的传回，农村群众对电子商务还处在一个过渡期，大部分人对支付宝、网上银行等购物方式存在担忧和恐惧，使得先进的技术难以推广。农村大部分地区目前还处于按月使用实际电量计算电费，现金缴费的，人工催收迟交电费的状态，这也对技术的革新，经营模式的改变提出难题。

2系统构架

智能化用电缴费系统是一种类似于用户手机终端的应用系统，用户通过接入SIM卡式新型智能终端电表，通过先进的LTE- TDD[1-2]系统与服务端实现无线对接组成一种综合智能用户终端，借助于成熟的SIM卡技术、先进的4G网络技术，与中国移动、中国联通或者中国电信这些通信部门合作，借鉴其管理技术实现与电表的远程控制，从而达到费控结果。服务端为国家电网服务平台，用户可以直接登录服务平台进行查询、缴费、业务申请等，把以往更多的人工现场操作的程序转变为系统后台操作，服务和用户不必再特定的面对面基础上就可以达到目的，也可以拨打95598查询所需信息。

2.1SIM卡介绍

SIM卡[1]为传统的SIM卡、USIM卡、RUIM卡的统称，是一种用户识别的智能卡，起源于1970年，经过几十年的发发展，在功能和存储量上都发生了巨大变化。SIM卡具有用户识别功能，独特的设计使其在极小体积上完成数据的存储、处理、输入和输出，其内部的COS芯片为CPU、ROM、RAM、EEPROM和串行通信的操作平台，具体功能如下：

1） 内部可以存储固化数据、静态数据、个人化数据、动态临时数据这些与用户有关的个人信息。

2） SIM卡在生产时就加入了独特的A3、A8算法，保护功能是通过用户自己设置的PIN码来实现的，接入网络时需要出入正确的PIN码，独特的鉴权功能可以在不涉及密钥的情况下得到结果，不仅确保了每张卡的唯一性，而且安全系数高。

未来SIM卡的发展需要其具备更高的安全性、具备更多样性存数设备的同时提供更广泛的数字服务能力，具备较高的处理能力，可以迅速、实时处理终端里的各项任务，内部CPU性能更多元化，操作系统内各个任务进程都具有防火墙保护，联网模式也会向大数据方向发展。

2.2LTE- TDD系统

LTE全程Long Term Evolution长期演进技术，分为频分双工FDD和时分双工TDD两种定义模式，两种定义方式的不同之处在于双工方式不同，并且由于自身特点存在优劣性进而支持阵营也有强弱之分。TDD是在相同频段中用不同时间的情况下来实现信息地接收和发送，基站和移动台必须在时间上保持一致才能顺利完成信号互传工作。相对于FDD而言TDD具有以下优势：

1） 由于其工作特点是由时间区分上下行转换，只要时间间隔不大对频段没有绝对的要求，从设备方面也降低了成本和复杂性，同时也简化了终端处理过程。

2） TDD可以与基站公用设备，降低了投资、购买与使用的成本，LTE- TDD[2-4]的结构基础为TD-SCDMA结构也方便了两个结构的融合，从本质上来说与FDD是共享二三层结构的，所以两者之间也存在共性，但是TDD具有的上下行配比、特殊时隙应用、多子帧调度/反债、同信号设计、HARQ设计技术是FDD帧结构所不具备的，具有频谱配置、支持非对称业务、智能天线使用等优势。

2.3 4G网络技术

4G专业称呼为IMT-Advanced一种无线高速网络，静态固定传输速度为1Gbps，移动传输速度为100Mbps，具有高速率、灵活性强、用户共存性高、兼容性好、完全自治的网络结构等特点，是在3G技术的基础上发展而来的。我国在二十一世纪初期对其开始研究，其采用子信道传输的OFDM正交频分复用技术，可以有效利用频谱同时消除信号间的干扰，可以对上行波束赋形的智能天线技术具有提高信号质量、自动跟踪等功能，具有与其他网络不冲突、并且可以相互完美连接的IP核心网，这种网接入、协议等之间互不干涉就大大提高了业务效率，MIMO 技术、软件无线电技术等也在4G网络中占有重要地位。

目前4G通信在智能化电网中的应用主要集中在配电自动化领域中、风力发电厂中以及电网的远程稽查中，在农村电网中的应用还是空白。农村人口分布不均匀导致电网建设复杂，设备更新换代程度不一，4G技术可以有效解决目前电网中存在的通讯问题，避免电力载波、宽带、光纤等技术在电网建设中出现的信号不稳定、维护不方便等劣势，在缴费系统中引进4G通信技术也是一种大胆的尝试，但势必也会在将来成为一种潮流。

3 SIM卡式电表承担的作用

SIM卡式电表作为整个系统中重要的组成部分，起到数据采集、转换、发送，以及远程指令接受、运作等功能。具体功能如下：

1） 电量数据采集：实现对用电量的实时采集、实时换算、同时采集电能损耗、用电负荷、实际电压与标准电压差等数据。

2） 数据转换：把采集的模拟信息转化为数字信息。

3） 数据发送：采集的数字信息发送给服务基站，服务基站反馈给综合信息平台。

4） 指令接受：表内设有发送和接收装置，接受服务端发送的信号指令，一旦电费不足自动断电。

4缴费模式介绍

用户缴费直接关系到用户的满意程度，也是正常用电必不可少的环节。用户可以直接去电力服务大厅预交电费，可以在网上借助第三方缴费，也可以通过自主缴费终端缴费。

1） 服务大厅缴费：这种模式适合农村的留守老人，对新技术新科技了解不深，无法自主完成缴费，需要通过电力服务人员帮助完成缴费，这种方式用户可以减少操作，直接以现金方式由工作人员充值。

2） 网络缴费：这种方式需要通过第三方，支付宝、网银等模式实现。对于习惯使用带脑子商务的人来说，是一种方便、经济、快捷的模式，足不出户可以完成，目前电子商务处于蓬勃的发展状态，处于潮流前线的人群已经试用并且依赖此种消费模式。

3） 自主缴费终端缴费：自助缴费终端类似于银行自助存取款机，由于人工服务只处于工作日，且部分人群对电子商务还不适应，这种模式符合于习惯银行卡消费的人群，也解决了在存在人工服务缺失时需要缴费这一情况。

5结语

从整个农村的实际现状来说，在科技、服务、经济等方面还是处于落后状态，农村人员的青壮年大多数处于外出工作状态，返乡之后对于家乡的服务水平、服务模式认可度不高，主要问题出在人为大于程序，而留守的老人多数对于各单位的工作方针和工作模式处于逆来顺受状态，新型智能化缴费系统可以满足各阶层、各群体的习惯方式。但对整个电力系统的革新提出挑战，基层服务人员大多数技术能力匮乏，服务意识、管理理念陈旧，对新系统的运用和推广也带来诸多问题。

参考文献：

[1] 高彦.SIM卡浏览器在电子商务中的应用研究[J].计算机工程，2010，36（14）：185-187.

[2] 李小文，马志鑫.LTE-TDD终端选网功能的设计与实现[J].电视技术，2010，34（3）：62-64

[3] CHEN Shanzhi， SUN Shaohui， WANG Yingmin，et al.A Comprehensive Survey of TDD-Based Mobile Communications Systems from TD-SCDMA 3G to TDLTE-Advanced 4G and 5G directions[J]. China Communications，2015：40-60.

[4]莫宏波，朱新宁，果敢，等.LTE TDD与LTE FDD的关键过程差异分析[J].电信科学，2010（2）：71-79.