现场抄表及补写卡器综合系统开发与设计-硕士论文

专业硕士学位论文现场抄表及补写卡器综合系统开发与设计IntegratedSystemofSite Meter and WrittenCardsDevelopmentandDesign 李昕2016年6月国内图书分类号：TM933.4 学校代码：10079国际图书分类号：621.3 密级：公开 专业硕士学位论文现场抄表及补写卡器综合系统开发与设计硕士研究生：李昕导 师：严凤讲师企业导师：王新潮高工申请学位：工程硕士专业领域：电气工程培养方式：在职所 在 学 院：电气与电子工程学院答 辩 日 期：2016年6月授予学位单位：华北电力大学Classified Index： TM933.4U.D.C： 621.3 Dissertation for the Masters Degree in EngineeringIntegratedSystemofSite Meter and Reading and Written Cards DevelopmentandDesignCandidate：Li XinSupervisor：Prof. Yan FengAcademic Degree Applied for：Master of EngineeringSpecialty：Electrical EngineeringSchool：School of North China Electric Power UniversityDate of Defence：June， 2016Degree-Conferring-Institution：North China Electric Power University华北电力大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文现场抄表及补写卡器综合系统开发与设计，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日华北电力大学硕士学位论文使用授权书现场抄表及补写卡器综合系统开发与设计系本人在华北电力大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于（请在以下相应方框内打“”）：保密，在 年解密后适用本授权书不保密作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日华北电力大学硕士学位论文摘 要随着建筑、住宅条件的不断改善，人民群众对电力仪表的智能化要求日益提高，同时电力管理部门出于对数据统计及收费等管理需要，也要求对传统的人工上门抄表方式进行变革。居民生活阶梯电价的推行，对抄表、核算等业务及相关服务工作提出了更新更高的要求，与此同时，社会民众对实施居民阶梯电价给予高度关注，服务压力巨大。本论文对整个现场抄表及补写卡器综合系统的研究和开发过程进行了较为全面的阐述。论文首先系统介绍了抄表系统的基本概念以及目前国内外发展现状。接下来详细阐述了系统的总体设计以及系统实现的关键技术，并介绍了系统的安全性设计等。然后根据此总体设计方案，对系统的多功能手持终端的功能进行了介绍，其运用计算机技术、红外抄表技术，是智能电表的现场补抄、读写卡的终端，能够实现现场实时下载补抄任务，并实时将补抄数据传回SG186系统、现场分析和处理电表卡故障、现场补写卡。实现抄表智能化，减少人为抄表错误。最后讨论了对此系统的功能测试以及效益分析，包括管理效益、社会效益和经济效益。本文介绍的现场抄表及补写卡器系统的实用性强，已在石家庄供电公司得到良好应用，现场监侧的数据表明，系统设计是非常成功的。关键词：现场抄表；补写卡；手持终端；设计AbstractAlong with the improved conditions ofbuildings and residential, peoples demand onthe intelligence of powermeter is increasing. andpowermanagement also want to change the traditional manual meter reading in the need ofdatamanagement and charges. Implementation of the living ladderprice put forward higher requirements on metering, accounting, business and relatedservices. At thesame time, people pay high attention to implementation of residents stepped pricing, which makes servicesurfer a lot of pressure. Thispapergives averycomprehensivedescription on the researchanddevelopment of the entire site meter and written cards integrated systems.Meter systemwasfirstintroducedby the basicconceptandcurrentstatus of developmentat home and abroad. At next, I give adetailon the overalldesignandkey technologyof the system. Along with the system of security design. Then, according tothisgeneralscheme,multi-functionhandheld terminal for system functionality is described indetail.With theuseof computer technology,infraredcopy meter technology, I developed smart metersinfieldofcopy,cardreaderterminal,which can achieve real-time downloadfill copytask,andfedinreal time to copy data back to SG 186 system to do site metercardfailureanalysisandprocessing, andfield writes. It can realize intelligent meter and decreasehumanmeteringerror. Functional testing and benefit analysis for the terminal is discussed at the end.Fieldmeterandpracticalwrittencardsystem described in this paperhasfoundgood applicationin Shijiazhuang power supplycompany.The monitordatashowed that the system design isverysuccessful.Key Words：Sitemeter;Reading and written cards;Handheld terminal;Design目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题研究背景及意义11.2课题研究动态11.2.1有线信道集中抄表系统11.2.2无线信道集中抄表系统21.2.3电力线载波集中抄表系统21.2.4其它通信方式31.2.5我国远程集中抄表系统现状31.3本文的主要工作3第2章 总体设计方案52.1 系统网络架构52.2 智能终端选择52.3 接口设计实现62.3.1 接口总体要求62.3.2 接口实现机制62.3.3 与186系统接口62.3.4 与智能终端接口72.4 数据架构设计72.4.1 补抄任务数据架构72.4.2 上传结果数据架构82.5 数据传递82.6 安全性92.7 关键技术102.8 本章小结10第3章 LST_HD15多功能手持终端设计113.1系统功能113.2 功能分析123.2.1电表补抄133.2.2故障诊断163.2.3读电表数据183.2.4补写卡管理193.2.5查询购电记录203.2.6条形码扫描213.2.7摄像拍照243.2.8系统设置253.2.9关机253.3 本章小结25第4章 功能测试及运行效益分析264.1 功能测试264.1.1测试环境264.1.2测试项目264.1.3测试内容及结果264.2运行效益分析274.2.1管理效益284.2.2社会效益284.2.3经济效益294.3 本章小结29第5章 结论与展望305.1 结论305.2 展望30参考文献31致谢33II第1章 绪论1.1 课题研究背景及意义目前在抄表领域，主要有下列三种抄表方式：1、人工抄表；2、IC卡抄表；3、总线制远程抄表。其中，方式1，人工现场读取这些仪表既不方便，而且成本消耗较大，并且还给用户带来安全隐患，这种落后的抄表方式逐渐将被淘汰；方式2，用户必须要先交费再使用，虽然克服了方式1的缺陷，但是当出现阀门无法关闭以及类似的故障时，用户将不再受到任何限制，如果大量的安装，将有管理失控的隐患；而方式3不仅可随时抄到用户表，而且操作简单，成本比任何方式都低，并且可以及时了解用户用量1-3。随着我国电子信息和科学技术的迅速发展，电力企业得到了极大的发展，GPRS远程自动抄表技术对于供电企业提高用电营销管理水平、增加企业经济效益和获得较大的社会效益来说，意义重大。按照公司的发展规划，随着智能电表的大量推广，现场智能表计安装数量的不断增加，并且受远程自动抄表系统通信信道等客观条件限制，自动抄表数据无法实现准确率100%，需要人工现场补抄；为保证远抄数据的准确性，每三个月需要进行现场核抄。对这些表计的现场管理和数据采集，以及当GPRS网络出现异常时的现场应急抄表，都成为供电公司急需解决的问题。由于现场智能表计数量的不断增长，会出现各种故障，如用户在代收网点购电后，电卡没有输入电字导致写卡不成功、读写卡电量异常、电卡损坏等。如何减少用户在遇到故障时的等待时间以及到营业厅处理电卡的次数，提高优质服务水平，也成为了现阶段急需解决的问题之一。现场抄表及补写卡器系统开发与设计是运用计算机技术、红外抄表技术，开发智能电表的现场补抄、读写卡的终端，实现现场实时下载补抄任务，并实时将补抄数据传回SG186系统、现场分析和处理电表卡故障、现场补写卡。实现抄表智能化，减少人为抄表错误。提高优质服务，减少用户到网点处理卡次数。让用户在家就能了解电表的运行情况。在家就能处理电卡故障。让用户更亲切的体会到我们的优质服务。1.2课题研究动态国外在这方面的研究比较早，自动抄表系统的理论和技术目前己经比较成熟，在发达的国家如美国、日本、英国等国家基本都实现了自动远程抄表4-6。自动抄表系统中关键要解决的问题是数据通讯问题，因而远程集中抄表系统也随着各种通讯方式的发展而不断发展起来。现阶段远程集中抄表系统中的通讯方式主要分为有线信道通讯、无线信道通讯和电力线载波信道通讯。1.2.1有线信道集中抄表系统通常由一个采集终端通过RS一485总线7-10采集几十块电能表的数据，电能表为具有RS- 485输出口的电子表或加装电能量数据采集模块的机械表，采集终端通过专用电缆（如专用电话线）或RS-485总线，将采集的电能量数据送入中心，进行数据集中和处理，抄收区域较大时，多个集中器可以级联，一般由最上一级集中器通过调制解调器接入公用电话网，由此传送到供电企业的电能量抄收11。1.2.2无线信道集中抄表系统美国早在70年代就己经开始使用无线集中抄表系统，它是在每块电能表内安装一块微处理芯片，负责收集和存储电能表的累计电能量，另安装一个微型无线收-发信机。电力公司的抄表员通常持车载式无线抄表器，到各个区域（半径为1km左右）进行分区集中抄表，然后回到电力公司，将抄录的数据输入到数据处理机进行集中处理。这种系统的每块电能表附加成本较高，且只能为收费提供数据，不能提供用电管理所需的实时信息12。在我国，为减少投资，一般采用相对集中的收-发信方式。用采集终端通过电缆采集16块左右电能表的数据，并进行集中处理和存储、采集终端内安装一个无线收发信模块13。手持抄表器或移动式车载抄表器通过本身的收-发信机抄录各采集终端中存储的数块到数十块电能表数据，然后将数据信息录入中央数据处理机集中处理14。这种方式的无线抄表系统曾有一段时间在一些地区使用。为增加用电管理功能，有的系统用数据集中器代替手持抄表器或车载抄表器，由数据集中器将抄录的小区内各户电能表的电能量数据通过公用电话网传送到用电管理中心。由于一般的抄表模块不可能安装大功率的无线收发装置，且根据信息产业部1998年底发布的微功率（短距离）无线电设备管理暂行规定，对其发射功率和使用频率都有限制15，因而这种方式的集中抄表系统现在受到了较大的限制。根据目前不少地区安装了无线电力负荷管理系统，对工业和大的商业用户可利用己安装的负荷管理终端通过RS-485接口直接读取这些用户电能表的数据，经无线信道将数据传至用电管理或负荷管理中心16。居民用户电能表的数据可由采集终端或集中器通过有线信道进行采集，再利用负荷管理终端的无线信道传送数据。1.2.3电力线载波集中抄表系统直接利用高压电力线作为信息传输通道已有数十年历史。到70年代，美国出现能源危机后，在引进西欧音频电力负荷控制系统的基础上，开发研制出载波电力负荷监控及抄表系统17-18。80年代，以色列研制成低压电力线载波集中抄表技术，1993年首次来华进行技术交流。其主要特点是：在每块机械表中安装一块采集模块，完成对电能量信息的采集和处理，具有单向通信功能，把各分散的电能表的电能量数据通过低压配电线传到接在同一低压配电网上的若干数据集中器，然后通过手持抄收机或公用电话网将收集到的配电小区内所有电能表的电能量数据传送到用电管理中心。当通信质量不佳时，可在电能表和集中器间加装双向通信中继器，进行数据采集和中继放大。我国从1993年后开始研制载波方式集中抄表系统。19年后开始出现一些试验系统。由于低压配电网是以配电变压器为中心构成的区域供电网络，以此为通信信道的载波集中抄表系统的结构也是以配电变压器为单元，对区域内的用户电能量数据进行采集和集中处理19。1.2.4其它通信方式除了以上几种主要的通讯方式外，还有有线电视网通信方式，Internet网通信方式，GPRS通信方式等一些较新的通信方式20-23：有线电视网通信方式，有线电视网有很好的数据传输环境，具有高带宽、大容量和用户普及的优点，有线电视网在国内外被认为是多种信息业务通向千家万户的强有力的入户平台，缺点是信息回传通道未加入，而且没有对外开放Internet网通信方式，随计算机网络技术发展，各种通信协议、网管系统、浏览工具、开发工具、上载下载和管理工具不断成熟和完善，网络覆盖面迅速扩大，信息共享度要求的增强，这些都为集中抄表系统采用因特网的通信方式奠定了良好的基础，成为研究的一个热点。GPRS网络经过多年的发展，已经比较成熟。目前一些厂商开发出了利用GPRS网络进行数据传输的方法，即在传统的单片机系统中利用支持语音、短消息、数据通信、传真等业务的GPRS引擎模块，结合己有的单片机系统通过RS232接口，实现数据的无线传输，实现起来很容易，这些都为采用GPRS移动通信网进行数据传送奠定基础。1.2.5我国远程集中抄表系统现状国内目前仍然是以人工抄表为主，远程集中抄表刚刚兴起，但是发展的势头迅猛24-26。最初有些发达地区采用手掌机人工抄表，然后自动录入相应管理系统，这种电表数据录入还是人工进行，没有真正解决劳动强度大的问题，而且容易产生人为误差等问题，针对这种情况，远程自动集中抄表系统便应运而生。国内一些高等院校、电力管理部门以及一些电力企业的有关研究人员开始关注远程集中抄表系统，并进行了有益的探索。目前国内常用的集中数据采集系统的模式有：RS-485总线方式、低压电力线载波方式、公用电话线通信方式。低压电力线载波方式，是目前研究的热点之一，国际国内均有广泛研究，它的优点是无需另外布线，所以安装简单，不受各种管理规定的限制，表上存有数据，系统出现故障时也不会影响计量，所以颇受供电管理部门的青睐，这种方式基本上步入实用阶段，但还存在许多值得探讨的地方，目前的载波通讯成功率还较低。RS-485总线作为一种多点差分数据传输的电气规范规，己成为业界应用最为广泛的标准通信接口之一27-30。这种通信接口允许在简单的一对双绞线上进行多点双向通信，它所具有的噪声抑制能力、数据传输速率、电缆长度及可靠性使其能够很好的满足工业控制领域要求。目前低压电力抄表系统中大多数都是采用RS-485总线作为数据传输通道。1.3本文的主要工作本文的主要工作：1）首先阐述抄表系统的基本概念以及目前国内外发展现状；2）其次，对系统的总体设计以及系统实现的关键技术进行分析，并介绍了系统的安全性设计等；3）再次，根据此总体设计方案，对系统的多功能手持终端的功能进行了详细阐述，运用计算机技术、红外抄表技术，开发智能电表的现场补的抄、读写卡的终端，能够实现现场实时下载补抄任务，并实时将补抄数据传回SG186系统、现场分析和处理电表卡故障、现场补写卡。实现抄表智能化，减少人为抄表错误；4）接下来，讨论了对此终端的功能测试以及效益分析，包括管理效益、社会效益和经济效益；5）最后，对全文进行总结以及展望。第2章 总体设计方案本方案是依托SG186系统，开发的一种现场抄表、售电、处理电卡、补写电卡，及故障处理平台。工作人员携带智能终端，与SG186系统实时通讯，实现抄表任务远程下载、现场红外抄表、抄表数据实时上传SG186系统，完成现场抄表工作；通过手持终端读取用户卡信息，可实现对电卡进行补写。能现场查询用户近三次购电记录。2.1 系统网络架构图2-1 系统网络架构现场抄表及读写卡系统的网络架构方案既考虑长远的整体规划31-33，也考虑现阶段的实际需求。本系统整个网络以智能终端为核心，通过SG186系统与各环节相连接。整个网络通信方式可以采用实时方式、定时方式和分时方式。2.2 智能终端选择该移动终端支持条码扫描，红外抄收，无线通讯（GPRS，WCDMA，EVDO），IC卡读写等功能。3.5英寸TFT触摸屏，26按键。应用软件部署：1前置机服务器上部署一个智能终端前置机服务程序；2. 前置机服务器上部署一个186接口前置机服务程序；3智能终端上要部署智能终端应用程序。2.3 接口设计实现2.3.1 接口总体要求在本系统中，为了保证系统的完整性和健壮性，接口设计应满足下列基本要求34-37： 高性能：接入平台应该实现对外部系统的接入提供企业级的支持，在系统的并发和大容量上提供安全可靠接入； 可伸缩性：保证系统资源在充分利用下，可以实现系统平滑的移植和扩展，同时在系统并发增加时提供系统资源的动态扩展，以保证系统的稳定性； 高可用性：实现企业级7*24小时的高可用性，支持容错和自动恢复的功能，支持多机集群的部署方式，并能实现透明地故障迁移和数据恢复； 可靠性：应防止非系统级的数据丢失或出错，同时提供对系统级的数据丢失和出错实现恢复和容错的机制； 可扩展性：系统在进行扩容、新业务扩展和系统接口连接中，提供快速、方便和准确的实现方式； 健壮性：系统应提供可靠的运行环境，保证系统在内部、外部的不可预知的出错情况下，能够提供正确的处理机制； 安全性：提供完善的信息安全机制，以实现对信息的全面保护，保证系统正常的运行； 可管理性：提供良好的系统管理机制，保证系统在运行的过程中可提供给管理员方便的管理方式处理各种情况； 可互联性：在与各种外部系统的连接时，提供方便、准确的互联。2.3.2 接口实现机制接口有四种实现模式。其中与186系统的接口有三种实现模式，一种是采用中间库试图来实现，试图只能查询不能写入；一种是采用中间库中间表和触发器来实现，中间表用来写入中间的过程数据，再通过触发器自动写入SG186系统正式业务数据表中；另外一种是中间库存储函数，可以通过输入参数返回多条符合条件的数据。与智能终端的接口只有一种实现模式38-40，就是通过Socket方式进行实时的数据通讯。2.3.3 与186系统接口通过中间库试图的方式，按单位编码和抄表本号查询出电表编号，示数类型，电表ID，费控表标志，抄表顺序等信息；通过中间库中间表的方式。将智能终端上传的补抄结果直接写入186系统的中间库中间表中。中间表再利用触发器写入相应的正式业务表中。通过存储函数的方式。按电卡号查询出相应的户号，户名，地址，是否阶梯，一档电量，二档电量，N档剩余，购电次数，倍率，表号等信息。通过存储函数的方式电卡号或户号查询出最近三笔的购电记录。2.3.4 与智能终端接口通过Socket方式，智能终端向前置机发送电卡号，前置机向智能终端返回户号，户名，地址，是否阶梯，一档电量，二档电量，N档剩余，购电次数，倍率，表号等信息通过Socket方式，智能终端向前置机发送电卡号或者用户号，随机数，卡片序列号等信息，前置机向智能终端返回写卡数据包，认证密文，MAC等数据，智能终端利用这些数据就可以完成购电卡的补写；通过Socket方式，智能终端向前置机发送电卡号或用户号等信息，前置机向智能终端返回最后三笔购电记录；通过Socket方式，智能终端向前置机发送单位编号和抄表本号，前置机向智能终端返回补抄任务；一次发送二十条，所以要多次请求，多次发送。通过Socket方式，智能终端向前置机发送已完成的抄表结果，前置机向智能终端返回是否成功；一次发送二十条，所以要多次请求，多次发送。2.4 数据架构设计2.4.1 补抄任务数据架构表2-1 补抄任务数据架构 代码 名称 数据类型 说明rownum序号number序号mr_id抄表IDnumber抄表IDorg_no单位编号Varchar(16)单位编号app_no申请编号Varchar(16)申请编号mr_sect_no抄表段编号Varchar(16)抄表段编号EVENT_TYPE抄表事件类型Varchar(8)抄表事件类型amt_ym抄表年月Varchar(8)抄表年月CONS_NO用户编号Varchar(16)用户编码STATUS_CODE用户状态Varchar(8)用户状态0：正常用电客户1：当前新装客户2：当前变更客户9：已销户客户CONS_NAME用户名称Varchar(256)用户名称ELEC_ADDR用电地址Varchar(256)用电地址 CONTRACT_CAP合同容量NUMBER(16，6)合同容量meter_id电能表标示NUMBER(16)电能表标示MADE_NO出厂编号VARCHAR2(32)出厂编号asset_no资产编号VARCHAR2(32)资产编号MR_DIGIT电能表位数NUMBER(10，6)电能表位数READ_TYPE_CODE示数类型VARCHAR2(8)示数类型LAST_MR_NUM上次示数NUMBER(12，4)上次示数THIS_READ本次示数NUMBER(12，4)本次示数T_FACTOR倍率NUMBER(10，2)倍率MR_STATUS_CODE抄表状态VARCHAR2(8)抄表状态MEAS_BOX费控表标志VARCHAR2(32)费控表非费控表tg_no台区编码VARCHAR2(32)台区编码Tg_name台区名称VARCHAR2(256台区名称Line_no线路编码VARCHAR2(32)线路编码Line_name线路名称VARCHAR2(256线路名称SECT_NAME抄表段名称VARCHAR2(256抄表段名称AVG_PQ平均电量NUMBER(16)平均电量ELEC_TYPE_CODE用户用电类别VARCHAR2(8)用户用电类别MR_SN抄表顺序NUMBER(5)抄表顺序2.4.2 上传结果数据架构表2-2 上传结果数据架构代码名称数据类型说明PDA_DATA_ID标示VARCHAR2(16)主键标示SEQ_DATA_ID.NEXTVALMETER_ID表IDNUMBER(16)表IDCOLL_ITEM_CODE示数类型VARCHAR2(8)采集数据项，见接口标准代码示数类型（READ_TYPE_CODE）的采集数据项YMD采集数据时间DATE采集数据时间ORG_NO单位编号VARCHAR2(16)单位编号DATA_VALUE抄表数据NUMBER(12，4)抄表数据HANDLE_TIME数据插入时间DATE数据插入时间EFFECT_FLAG有效标志VARCHAR2(8)有效标志2.5 数据传递数据传递见下图：图2-2数据传递数据传递说明：1)智能终端发出请求数据，通过移动基站到达移动公司服务器，移动公司服务器在通过移动公司与国网石家庄供电公司的专线将数据转发至国网石家庄供电公司机房，信息中心再通过供电公司局域网转发至移动终端前置机。2)移动终端前置机通过市局与省公司信息中心的局域网从186中间库获取相应的数据处理后发给智能终端。3)移动终端前置机通过市局的局域网从省标表加密机或者国网表加密机获取相应的数据处理后发给智能终端。2.6 安全性在网络预付费系统中，密钥的安全及其管理机制影响着整个系统的安全，本系统采用以下几个方面措施有效的保证了密钥的安全性41：1)将电卡设计为CPU卡后，将采用密钥管理的方式，其安全级别高，外人很难攻击，同时掌握核心主密钥的人很少。电卡表内部的安全认证过程完全在电卡内部实现。2)CPU卡的安全规范完全符合中国人民银行金融IC卡安全规范（PBOC规范）。安全级别同金融CPU卡的安全级别是一样的。3）密钥是以密文的形式存储在各个安全模块中，这些安全模块有：CPU卡，PSAM卡，ESAM模块，加密机。这些安全模块都通过复杂的算法和安全机制保证了存储在其中的密钥是无法被读取出来的。整个预付费系统中的敏感数据全部存储在相关的安全模块中。如果要对这些敏感数据进行修改时，必须由相关的安全模块根据指定的密钥进行相互认证后，才能进行修改。而且在安全模块相互认证的时候，安全模块和外界只传递密钥的序号不会出现密钥的内容。也就是说，即使是预付费系统的开发人员，非常清楚整个系统的安全认证流程，如果得不到相关的安全模块，仍然无法修改用户卡中的数据。4）安全数据通道：在ESAM与CPU卡片进行数据传输的过程中，为了保证数据的安全性和一致性，全部采用密文加MAC的方式进行，极大的避免了数据被捕获修改的可能。5)所有密钥的加解密过程全部在各安全模块的内部完成，而且加解算法采用目前国际上最先进的3DES算法。1977年1月，美国政府颁布：采纳IBM公司设计的方案作为非机密数据的正式数据加密标准（Data Encryption Standard）。数据加密标准（DES）是美国的一种由来已久的加密标准，它使用对称密钥加密法，并于1981年被ANSI组织规范为ANSI X.3.92。DES使用56位密钥和密码块的方法，而在密码块的方法中，文本被分成64位大小的文本块然后再进行加密。比起最初的DES，3DES更为安全。6）密钥的生成是由专门的密钥系统来完成的，这套系统有严格的流程，有多人参与，有多道程序。在将密钥安装到各个安全模块的过程也是通过专门的安全设备和程序，而且是在严格保密的环境下完成的。使得外人很难获取密钥内容及其对应的序号。7）我们可以把密钥的数量设计得很多，在对敏感数据的修改过程中，要经过很多条密钥的认证。这样也大大增加了破解密钥的难度。2.7 关键技术1)智能终端技术，通过一台小小的智能终端，可以完成红外抄表，读写卡，无线通讯等多项功能。2)SOCKET实时通信技术，通过该技术，可以实现智能终端与电力公司内网前置机实时快速的数据请求和响应。3)加密机技术42-48，该方案中使用两台加密机，一台是支持3DES算法，一台是支持SM1算法。使用该技术后，智能终端不使用PSAM卡就可以完成CPU卡的补写。2.8 本章小结本章依托SG186系统，研究了一种现场抄表、售电、处理电卡、补写电卡及故障处理平台。介绍了该智能终端的总体设计方案，对接口设计实现、数据架构实现，以及安全性问题等均进行了详细的设计。该终端可以与SG186系统实时通讯，实现抄表任务远程下载、现场红外抄表、抄表数据实时上传SG186系统，完成现场抄表工作；通过手持终端读取用户卡信息，可实现对电卡进行补写。能现场查询用户近三次购电记录。第3章 LST_HD15多功能手持终端设计3.1系统功能 1. 电表补抄A. 下载补抄任务通过无线通道将营销信息系统中需要抄表的信息实时下载至智能终端。B. 按顺序自动抄表把下载的抄表任务按抄表序号的顺序，通过智能终端的红外通讯端口与电表进行通讯，实现河北省标电表和智能电表的自动补抄工作。抄表三次失败后才可以进行手工输入。最大限度保证数据的真是可靠。C. 按表号抄表输入表号，在下载的抄表任务里按输入的内容模糊检索，然后选中相应表号，通过智能终端的红外通讯端口与电表进行通讯，实现河北省标电表和智能电表的补抄工作。抄表三次失败后才可以进行手工输入。最大限度保证数据的真是可靠。D. 按地址抄表输入用电地址，在下载的抄表任务里按输入的内容模糊检索，然后选中相应表号，通过智能终端的红外通讯端口与电表进行通讯，实现河北省标电表和智能电表的补抄工作。抄表三次失败后才可以进行手工输入。最大限度保证数据的真是可靠。E. 补抄情况查询可以随时查询补抄任务的任务数，完成数，完成率，成功数，成功率。F. 补抄结果上传通过无线通道将抄表结果实时上传至营销信息系统，上传成功后将自动删除智能终端中的相应数据。 2.故障诊断智能终端可以读出卡中的用户号，然后通过无线通道从186系统调出该用户的用户信息，阶梯用电情况供用户查询。智能终端可以读出卡中的用户号，购电次数，表号，再根据卡中的用户号从186系统调出系统的用户号，购电次数，表号，倍率，再通过抄表，抄出电表中的用户号，购电次数，表号，倍率。将这些数据对应显示在智能终端中，可以方便快捷的发现用户卡中的电量和金额无法输入电表的原因并加以解决。极大的方便了用户。举例如下：（1）系统购电次数大于卡中购电次数，但比表中购电次数大1次。其它数据相符。通过自动补写购电卡就可以解决此故障。（2）电费号，或者户名或者用电地址不正确，并且卡中用户号和表中用户号不相符。通过手动补写购电卡就可以解决此故障。（3）对于智能表来说，如果系统表号与表中表号不一致。则需要先将系统中的表号按实际表号更新后再作下一步的处理。（4）如果系统的购电次数小于表中购电次数，其它数据相符。只能进行换表处理。 3.读取电表数据智能终端可以通过广播和输入表号两种抄取现场电表的购电次数，用户号，剩余金额（剩余电字），电表倍率等数据，供数据查询和换表时使用。 4.补写购电卡当通过故障诊断，发现系统的购电次数大于卡中购电次数时，可以通过自动补写来解决此故障。将用户电卡插入只能终端中，然后选择补写购电卡菜单，系统就会读出卡中的用户号，然后根据该用户通过无线通道实时从186系统中调出该用户的最后一笔写卡信息。然后点击补写按钮，就可以将购电卡重新补写。补写后，用户购买的电量和金额就可以输入电表中了。如果发现表中的用户号和卡中用户号不相同。也可以通过手动补写购电卡来解决此故障。但是处理办法与上例不同，再选择补写卡菜单时，不能将用户的购电卡插入智能终端中。这时智能终端会显示一个要求输入“用户号”的界面，这时需要输入电表中的用户号，然后点击“补写”按钮，就可以将购电卡重新写成正确的购电信息。补写后，用户购买的电量和金额就可以输入电表中了。 5.查询购电记录可以通过读卡或者输入电费号，实时从186系统调取该用户最近三笔的购电记录。 6.参数配置可以设置前置机服务器的IP地址，端口号和APN。3.2 功能分析按住手持终端右下角电源键2秒，手持终端装置启动。装置启动完毕后的主操作界面如下图所示：图3-1 主操作界面主界面右上角为电池剩余电量指示。3.2.1电表补抄在多功能手持终端液晶触摸屏主界面上双击“电表补抄”图标，进入电表补抄操作页面。如下图所示：图3-2 电表补抄操作界面1、任务下载：在电表补抄界面上双击“任务下载”图标，进入任务下载界面。图3-3 任务下载操作界面在任务下载窗口输入操作人员的单位编码和抄表段编码，单击“下载”按钮进行抄表任务的下载。在下载抄表任务前移动智能装置将先对省用电系统前置机进行拨号，拨号成功后采用11交易码下载抄表任务，抄表任务中包含用户地址、要补抄的示数类型代码、抄表顺序、电表类型、电表表号等信息智能终端采用11交易码连续下载抄表任务，依次下载直到所有抄表任务下载完毕。在下载抄表任务的过程中窗口上端将滚动显示每个抄表任务的内容，窗口下端滚动显示下载抄表任务的进度提示。下载的抄表任务自动存储到现场只能终端的数据库中。下载完毕后点击“返回”按钮返回到电表补抄界面。2、抄表：在电表补抄界面上分别双击“顺序抄表”、“按地址抄表”、“按表号抄表”图标，分别进入按任务顺序抄表、按用户住址抄表和按电表表号抄表下载界面。顺序抄表：按下载的抄表任务顺序进行电表补抄；按地址抄表：输入用户住址的一部分字段查找要补抄的抄表任务进行抄表；按表号抄表：输入整个电表表号或者电表表号的一部分字段查找要补抄的抄表任务进行抄表。下图是按电表表号抄表的操作窗口。图3-4 抄表操作界面在按电表表号抄表窗口中输入整个电表表址或电表表址中的部分字段，在窗口中将自动顺序列出包含输入表址字段的所有要补抄的抄表任务，在显示出抄表任务后将询问是否进行补抄。如果不进行补抄，单击窗口中的“跳过”按钮，即转向下一个符合条件的抄表任务；如果进行补抄，则将手持抄表终端前端的红外口对准要补抄的电表，并单击窗口中的“补抄”按钮，即可根据示数类型代码自动进行补抄对应的电表数据。如果抄表任务中的电表类型为国网表，按照DL/T 645 2007规约进行补抄；如果抄表任务中的电表类型为省标表，按照DL/T 645 1997规约进行补抄。如果补抄失败，则可在弹出的提示窗口中手动输入抄表数据值。在进行电表补抄的过程中窗口上端将滚动显示进行补抄的每个抄表任务的内容、和抄表结果；窗口下端滚动显示抄表任务补抄的进度提示。电表补抄过程中补抄的电表数据自动存储到现场只能终端的数据库中。操作完毕后点击“返回”按钮返回到电表补抄界面。3、数据统计：在电表补抄界面上双击“数据统计”图标，进入抄表任务数据统计窗口。图3-5 数据统计操作界面4、数据上传：电表补抄界面上双击“数据上传”图标，进入上传抄表数据窗口。图3-6 数据上传操作界面在上传抄表数据窗口输入每次上传的抄表数据最大笔数，单击“上传”按钮即可按顺序把已经补抄成功的抄表数据上传到省用电系统前置机中。在上传抄表数据前移动智能装置将先对省用电系统前置机进行拨号，拨号成功后采用12交易码上传抄表任务，上传的内容包括单位编码、抄表任务的示数类型代码、采集数据时间、采集数据值、电表类型和是否手工输入等信息。在上传抄表任务的过程中窗口上端将滚动显示上传的抄表数据的内容和上传结果，窗口下端滚动显示上传抄表数据的进度提示。上传抄表数据完成并收到前置机成功应答后，就把这上传成功的抄收数据从现场智能终端的数据库中删除，然后再上传下一组抄表数据。操作完毕后点击“返回”按钮返回到电表补抄界面。5、删除任务：在电表补抄界面上双击“删除任务”图标，弹出提示窗口，确认是否真要执行删除抄表任务操作，如果点击“是(Y)”则删除现场智能终端的数据库中的所有抄表任务，无论该任务是否已经补抄成功。6、在电表补抄界面上双击“返回”图标，返回到现场智能终端主界面。3.2.2故障诊断把电表卡插入多功能手持终端左侧的读卡器中，然后在液晶触摸屏主界面上双击“故障诊断”图标，进入故障诊断操作窗口。如下图所示：图3-7 故障诊断操作界面进入故障诊断窗口后将首先检测卡类型。如果检测成功，则显示插入读卡器中的电表卡是智能卡还是省标卡，并且读卡按钮有效；如果检测失败则提示检测卡类型失败，读卡按钮无效。检测卡类型成功后点击“读卡”按钮进行读卡操作，读卡成功后读取到的卡数据将显示到窗口中；然后根据读取到的电卡的内容对前置机进行拨号，拨号成功后后从前置机中读取该电表卡用户在前置机中对应的用户数据。将现场多功能终端的红外接口对准电表，点击“抄表”按钮读取电表卡中对应的电度表中的用户号、购电次数、剩余金额、总有功电量等的电表数据值。最后将电表卡中读取到的数据项、从前置机中读取到的数据项、从电表使用红外抄到的电表数据值比较分析，进行故障诊断。1、省标卡：省标卡读取的电表卡数据内容为：读卡中户号和购电次数；读电卡类型，报警1，报警2，囤积电量，赊欠电量，本次购电量，卡中购电次数，协议电量，第一费率结算电量，第二费率结算电量，第三费率结算电量，第四费率结算电量，电表表号，剩余电量，累计购电量。如果卡类型是（00，01，02）不显示协议电量，第一费率结算电量，第二费率结算电量，第三费率结算电量，第四费率结算电量，10个字节的反写电表表号，如果反写电表表号为全F，则电量状态为“有效”，否则为“无效”。省标卡使用交易码15从前置机中查询电卡用户信息。2、智能卡：智能卡读取的电表卡数据内容为：表号，客户编号和 购电次数、报警金额1，报警金额2，电流互感器变比，表号，客户编号，电卡类型，购电金额，剩余金额，透支金额，反写用户类型。如果反写用户类型为FF，则电量状态为“有效”，否则为“无效”。智能卡使用交易码16从前置机中查询电卡用户信息在故障诊断界面上双击“返回”图标，返回到现场智能终端主界面。3.2.3读电表数据在多功能手持终端液晶触摸屏主界面上双击“读电表数据”图标，进入读取电表数据操作页面。如下图所示：图3-8 读取电表数据操作界面1、智能表数据读取：在电表补抄界面上双击“智能表DL/T645 2007”图标，进入智能表数据读取窗口。图3-9 智能表数据读取操作界面多功能智能终端的红外接口对准电度表，单击“抄表”按钮即可使用DL/T645 2007规约对智能表进行抄表操作。抄表成功后电表数据更新显示到窗口上。2、省标表数据读取在电表补抄界面上双击“省标表DL/T645 1997”图标，进入省标表数据读取窗口。图3-10 省标表数据读取操作界面多功能智能终端的红外接口对准电度表，单击“抄表”按钮即可使用DL/T645 1997规约对省标表进行抄表操作。抄表成功后电表数据更新显示到窗口上。3.2.4补写卡管理在多功能手持终端液晶触摸屏主界面上双击“补写卡管理”图标，进入补写卡管理操作页面。如下图所示：图3-11 补写卡管理操作界面进入补写卡管理窗口