預付費電表的發展歷程和技術熱點

　　一、預付費電表在中國的成長歷程

　　眾所周知，預付費電表在中國的發展歷史不過20余年左右的時間，而真正實現國產化并開始大面積推廣使用也不過是近十年來的事情。使用的電表類型由最早的機電式預付費電表逐步發展為現在的全電子式預付費電表;采用的預付費方式更是各種各樣，投幣、代碼交換、IC卡、電鑰匙、存儲鈕扣、紅外方式等等;表計相關的性能和功能更是逐步完善，日新月異。

　　中國最早的預付費電表的應用可以追溯到八十年代初，當時的東北電管局為了解決收費困難的問題，投入大量資金從國外進口了一批投幣式預付費電表給用戶安裝。推廣過程中，曾有人發出警告：由于投幣口向用戶開放，所以存在著用戶作弊偷電的可能，但也有領導和專家認為，如果用戶向投幣箱中投其它東西偷電的話，年底管理部門開箱收幣時，可以發現異物并給以處罰。而事實上有的用戶將冰凍成幣狀投入電表，結果電被用了，錢卻沒收回來，最后電業部門不得不將耗費巨資安裝的投幣式預付費電表全部拆除，損失巨大。預付費投幣電度表就此退出市場。

　　到了九十年代初，IC卡技術的進步推動了預付費電表的發展。當時的第一代預付費電表為機電結合式IC卡預付費電表，采用的還是存儲器卡，連電子顯示器也沒有，剩余電量的多少是通過一排發光二極管指示的;但由于能還好地解決困擾電業局多年的伙表糾紛問題和收費難的問題，很快就在天津地區、東北地區得到了普及。

　　到了1997年，北京市城網的一戶一表改造工程(9950工程)，由北京電力局與預付費表生產廠家進行了方案論證，確定了北京市的戶表改造方案的預付費電表方案，北京城網開始大規模使用預付費電表，對全國預付費電表的廣泛使用起到了極大地推動作用。

　　到了1999年，國家電力公司向系統內的電力企業發出了通知，明確提出：在城鄉居民一戶一表改造工程中，不宜選用IC卡預付費電表。當時，此通知的發布也是不無道理的，有些專家學者針對IC卡預付費電表提出了的安全性的質疑，并列舉了多種通過IC卡口對預付費電表進行攻擊的手段以及IC卡的破譯手段。面對技術難題，很多地區紛紛停止了剛剛啟動的預付費電表項目。但是北京的戶表改造工程選擇了迎難而上，在一戶一表指揮中心的帶動下，聯合各廠家組成了北京一戶一表工程表計聯合設計小組，攻克技術難題，成功地設計出了卡口防攻擊的電路，并推出了中國首款CPU卡的預付費電表，從而又一次推動了預付費在中國的發展。

　　2001年，經過兩年多的工作，中國的預付費電表國家標準《預付費售電系統》發布了，該標準包含了三個部分：第1部分《總則》(GB/T18460.1-2001)，第2部分《介質管理》(GB/T18460.2-2001)，第3部分《IC卡預付費電能表》(GB/T18460.3-2001)。該標準和原機械行業標準《預付費電度表》(JB/T 8382-1996)相比，無論在功能上還是在性能上的要求都有了很大的提高。可以說該標準的誕生對預付費電表的發展又一次起到了積極的推動作用。

　　2008年國家電網制定預付費表的技術規范，2009年進行統一招標，標志著預付費電度表進入新的發展時期。

　　在中國預付費電表的發展過程中，影響較大的工程有北京市的“一戶一表”工程和天津市的“一戶一表”工程。截至2004年底，北京市的“一戶一表”工程共安裝了400萬只單、三相預付費電表，天津市的“一戶一表”工程共安裝了300萬只單、三相預付費電表。其他有影響的工程由南京、重慶、遼源、安徽、新疆等。

　　二、采用預付費電表給電力公司和供電管理部門帶來的變革

　　1.改變了傳統的抄表和收費模式

　　現行抄表收費管理模式有以下幾種：

　　(1)人工抄表收費方式：為用戶安裝普通計量儀表，按固定的時間由管理人員上門抄表和收費。需要管理人員多，工作量大;優點是計量儀表成本低，采用付費方式容易被用戶接受，基本不存在用戶能源被切斷問題。

　　(2)抄表器抄表方式：抄表員拿著抄表器到現場接收抄表數據，回到營業所將數據自動傳輸到電腦收費系統，完成抄表工作。此方式主要適用于電表分散區域，如郊區，農村。

　　(3)自動抄表收費方式：為用戶安裝具有通訊能力的計量儀表，通過通訊網絡系統自動完成用戶計量儀表的數據抄收，再通過金融網點方式以自動或人工方式完成繳費。這種方式技術難度高，通訊網絡建設及維護成本大;優點是自動化程度高，節省人力，并很容易實現系統的實時監控，也可以進行遠程切斷用戶能源的操作。

　　(4)預付費收費方式：為用戶安裝預付費電表，通過IC卡作為傳輸介質，在用戶和管理部門之間傳輸信息，自動實現計量儀表的抄收以及繳費工作。這種方式成本較高，信息傳輸不及時，同時讓用戶充當了信息通道的角色，未體現管理部門服務的宗旨。優點是實現了抄表、收費、控制的三位一體，徹底杜絕了欠費現象的發生，管理人員和管理費用少。

　　在發達國家：以人工或自動抄表收費方式為主。原因是金融業高度發達，發生欠費的情況較少，同時管理部門有資金實力可以建立抄表網絡系統，具有較強的自動化管理水平。在發展中國家：人工抄表收費方式和預付費收費方式并存。原因是人口眾多，人工管理方式已逐漸無法管理，而管理部門還不具備資金和技術實力推行網絡化的自動抄表收費管理系統，金融業的發展已經初具規模，預付費收費方式恰好成為較佳的選擇，既可以實現電表數據的抄讀，也避免了欠費，可以說是一舉兩得。

　　2.提高了電力公司的整體水平

　　伴隨著預付費電表的推廣，供電公司的整體水平也得到提高。供電公司必須建立一套人馬，熟悉計算機操作，掌握智能卡密鑰的發行和分配，和銀行和營業網點之間建立可靠的網絡連接，有能力維護擁有數百萬用戶的數據庫，及時有效地處理用戶故障，提供多種售電的模式以及網絡查詢的便利等等，把電力公司的信息化建設和管理水平提高到了一個新的層次，這在傳統的人工抄表時期是無法做到的。 　　三、預付費電表主要功能分析

　　(1)用電控制功能：當用戶購電量或購電金額用完時，自動切斷用戶用電;當用戶購買新的電量或金額后，輸入到電表中之后可以恢復供電。

　　(2)顯示功能：可以清晰地顯示用戶的用電量和剩余電量或剩余金額等信息，便于用戶使用。

　　(3)報警功能：當用戶預付費電表中所剩電量小于報警電量時，能夠給予聲或光的報警提示，以便用戶盡快購電。

　　(4)返讀功能：用戶每次將電卡插入預付費電表后，電表將自動把用電信息回寫到電卡中，以供售電管理系統查詢。

　　(5)補卡功能：當用戶購電卡丟失時，可以通過售電網絡為用戶補發電卡。

　　(6)透支功能：當電表中的剩余電量或剩余金額用盡后，可以插卡啟動透支功能，允許用戶在緊急的情況下繼續使用一定的電量。

　　(7)檢查功能：售電網絡可以發行檢查卡，定期對用戶預付費電表運行情況進行檢查。

　　(8)自檢功能：電表應能在運行過程中進行故障自檢，發現故障時進行提示，便于供電管理部門及時排查。

　　(9)超負荷控制功能：電表應能檢測到用戶是否在超負荷用電，超負荷時應能切斷用戶的供電;用戶插卡后應能恢復供電。

　　(10)通訊功能：售電部門可以通過建立一定的數據通訊信道，對居民使用的電表中的運行數據及時進行抄收。

　　四、預付費電表的技術熱點

　　1.安全性問題

　　安全性問題是預付費電表的一個最重要的問題，也是電力公司最關心的問題。所謂道高一尺，魔高一丈，安全永遠是相對的，沒有絕對的安全，現在安全也并不等于能永遠安全，就像世界上的任何事物的矛盾永遠存在的規律是一樣的，一旦你采用了預付費電表，安全性問題就會永遠存在。

　　預付費電表系統的安全性，一方面肯定要靠管理，嚴厲打擊各種竊電行為，另一方面必須靠技術來保證，也就是說預付費方案必須在一段時間內具備足夠的安全機制，同時還應隨著技術的發展，不斷地改進和升級換代。

　　CPU卡，從應用角度上講，在很大程度上比存儲卡和加密卡提供了更多的安全機制，但也應密切關注其安全性。

　　首先，計算機的速度越來越快，網絡功能日益強大，由于CPU卡使用的加密算法絕大多數都是公開的，集群破解一組密鑰所需的時間也越來越短。其次，即使采用了CPU卡作為介質，也可以通過卡口捕獲其進行安全認證的全過程，分析后進行破解，在適當時候將非法的數據輸入電表中。因此，首先必須制定一套嚴謹周密的設計方案，增加破譯的難度，其次電表中對每次交易的數據要記錄，售電系統應具備進行異常分析和統計的功能。

　　2.卡口防攻擊問題

　　卡接口的安全性，采用接觸式還是非接觸式的IC卡?非接觸式的安全性優于接觸式的接口，且沒有機械磨損，是最佳的選擇，但成本較高。采用接觸式的接口，必須加防攻擊的電路，保證能抵御來自外界的一定程度的攻擊。

　　3.斷電裝置的選擇

　　預付費電表中，斷電裝置是一個關鍵部件。早期的預付費電表往往采用的是繼電器，有人就采用大電流將繼電器的觸電燒融結，使之無法斷電。因此，斷電裝置一定要采用可靠的脫扣開關或斷路器。

　　4.電價調整的問題

　　預付費電表在使用過程中，由于政策性電價上漲調整，會導致用戶在調整前期形成搶購電量的短暫現象;同時預售的電量，當遇到電價調整后將會造成電費的損失。因此，預付費電表在設計上應考慮電價調整后的對策，一般有以下幾種對策：(1)設計限購電量，限制用戶囤積電量;(2)采用金額方式，電價調整后將新的電價下裝到電表中。

　　5.多費率電表的預付費問題

　　多費率預付費電表由于無法預先知道各費率的用電量，因此無法實現按電量進行預售，因此針對擬實行分時電價政策的預付費管理模式需采用金額的方式控制用電。

　　6.預付費電表的抄表問題

　　預付費電表本身的數據傳輸介質IC卡，已是一種抄表方式，但是無法完全滿足用電監管的需要，需要新的配套抄表方式，例如紅外抄表，485抄表，電力線載波等自動抄表等等。

　　7.預付費電表的換表問題

　　預付費電表由于故障而需要換表時，表內的用電數據和設置的參數如何傳遞到新表中。另外，用戶搬遷時如何將電表中的剩余電量返還給用戶。因此，預付費電表在設計時應考慮換表時對表內數據的處理問題。

　　8.售電系統的便利性問題

　　預付費電表的售電系統應便于用戶就近購電，隨時購電的需要，因此應充分利用銀行和郵局營業網點多，發展代收電費和充值的業務。

　　同時，應設立自主購電設備，24小時售電，還應開設網上售電業務，使用戶不出家門就可以購電。另外，為了進一步提升服務水平，還可以提供為行動不方面的老人或傷殘人員代購電業務。

　　五、預付費電表未來的市場預期

　　我國是電能表生產大國，據有關資料，我國電能表生產廠家已有800多家，年產電能表的生產能力達2億只。正常情況下，我國的電能表市場年需求量大約只有5000萬只左右，其中民用單相表約占總量的90%～95%。

　　隨著IC卡技術的不斷發展以及國內相關行業服務意識的提高，在與居民用戶日常生活相關的計量表計中使用IC卡技術已經得到了迅速的推廣和廣泛的應用。目前在電表、水表、燃氣表以及暖氣熱力表中都已經開始采用IC卡作為抄表收費、控制以及數據管理的媒介，使得IC卡表已經成為當前國內應用技術發展的一個亮點。

　　在未來的一段時間內，在國內和人口較多的發展中國家推廣IC卡表收費管理方案是相當有前途的，應該具有較為良好的市場前景。