专利名称：一种智能卡仿真器装置及其使用方法
技术领域：
本发明涉及智能电能表本地费控功能的检测技术领域，具体涉及一种智能卡仿真 器装置及其使用方法。
背景技术：
国家电网公司于2008年开展电力用户用电信息采集系统的全面统一建设工作， 提出了建设系统的统一规范、统一招标和统一建设的原则。在系统中大量使用的电能表都 按照最新颁布的智能电能表技术规范统一设计，而针对这些新规范的电能表的检测工作也 因招标的集中开展和时间紧迫而成为系统建设过程中所面临的紧要问题，尤其是本地费控 智能电能表(带IC卡口)的检测更涉及到上百个子检测项目，如何在保证检测结果准确的 前提下提高检测效率，成为困扰电力行业检测部门以及仪器仪表制造业出厂检测部门等相 关部门的难题。传统的检测装置在检测智能电能表的本地费控功能时，因为本地费控包含 多个不同的子功能，所以针对不同子功能的检测，需要首先利用发卡器(通用发卡器)发行 相应功能的IC卡，然后将该IC卡插入电表的卡槽内进行检测，。一只电能表的全部费控功 能检测需要重复多次不同功能测试卡的插卡工作，整个测试流程执行完大约需要4到6小 时的时间，效率因重复性的发卡和插卡工作而降低，而且在检测流程中因为检测人员的失 误导致插错卡的情况时有发生，影响检测工作的顺利进行。
发明内容
为了解决重复性发卡的问题，本发明设计了一种简洁高效的多功能发卡仿真装 置，将多个卡及卡座集成在一个集成电路板上，配合装置内的主控单元及多路切换开关来 实现多种功能卡的单独输出。在检测某项子功能时，主控单元作为装置的控制中枢，负责接 收由上位机发来的发卡指令，将发卡指令中包含的相应功能卡的文件结构和数据写入到装 置中的某个卡上，然后由主控单元控制与该卡连接的接口电路作为装置的唯一输出，完成 检测过程中该功能卡的发行工作。该功能卡的信号输出与目前电表检测装置已有的模拟插 卡装置的卡触点连接，通过模拟插卡装置的插卡动作完成对电表的该项功能的检测。与传 统检测过程中需要利用发卡器重复发卡相比，该装置减少了多次发不同功能卡的工作，同 时避免了由于操作失误导致发错卡的问题出现，提高工作效率的同时减少操作失误带来的 不必要麻烦。依据本发明的一种智能卡仿真器装置，包括主控单元、IC卡单元、通信单元、电 源单元、IC卡输出单元、指示灯单元和通过电线连接各单元的电路板；所述主控单元通过 通信单元与仿真器所连的上位机相连，接收由上位机发来的写卡数据或者卡片输出指令， 主控单元与所有的IC卡单元均通过电气连接，电源单元接收来自仿真器之外的供电电源 输入，并经过电源单元的处理电路为整个电路板上的各单元提供电源输出，主控卡单元仅 与主控单元相连，在主控单元向IC单元写入数据时提供主控密钥，四个通用IC卡单元、密 钥下装卡单元、密钥恢复卡单元、短路测试卡单元都分别和主控单元以及相应的IC卡输出单元相连，分别用于接收主控单元输入的写卡数据并将相应数据输出，每一个指示灯单元 与每个IC卡单元相连，在该IC单元有数据输出时，指示灯闪亮。本发明还提出了一种使用上述的装置实现发行智能电表本地费控功能检测卡的 方法，包括将主控卡和其他类型的卡片集成在发卡仿真器装置中，主控单元接收上位机的 发卡指令后，再接收上位机传来的写卡数据，通过主控单元即单片机的数据引脚与IC卡的 I/O引脚电气连接，将相应数据写入卡中，通信遵循国际标准IS0/IEC7816-3《带触点的集成 电路卡电信号和传输协议》，此时该IC卡根据写入的数据不同形成不同功能的检测用卡片， 可以是密钥下装卡、密钥恢复卡、开户卡、购电卡、补卡、现场参数设置卡、参数预置卡、继电 器测试卡、电量增加卡、表号设置卡以及短路卡中的任意一种；数据写入成功后，主控单元 接收上位机的命令，控制与已发行成功的卡相连的卡片输出单元输出有效。其中，所述表号设置卡的主控单元发卡流程为装置上电后首先进行自检，然后等 待上位机指令，当主控单元接收上位机的写表号设置卡指令后，接收上位机发来的表号设 置卡数据，然后按照IS0/IEC7816-3带触点的集成电路卡的传输协议标准逐条写入IC卡1 中，每写完一条数据就会收到IC卡1回复的成功信息，直到全部数据写入卡中，主控单元完 成写卡后，回复成功信息给上位机，然后接收上位机的发卡指令，使IC卡1对应的输出单元 电路有效，将表号设置卡信号输出装置外，至此完成表号设置卡的发卡工作，返回主程序， 等待下一次发卡指令。本发明技术方案的优点是1该装置可以减少卡片的磨损；2能够实现自动检测，提高效率，减少操作人员的工作量；3减少人为操作失误。4随时调换发卡仿真器中部分卡片的功能(即除主控卡、短路测试卡、密钥下装卡 和密钥恢复卡之外的其余卡片)，平衡每张卡的读写次数以避免某张卡的频繁读写而损坏。
下面结合附图对本发明进一步说明。图1是本发明的装置的结构示意图。图2是以表号设置卡为例描述装置主控单元发卡流程图。
具体实施例方式如附图1所示，本装置由主控单元、IC卡单元、通信单元、电源单元、IC卡输出单元 和指示灯等组成，。主控单元是由8051 (型号为PIC18F64J11)单片机和时钟电路组成，作 为装置的核心控制单元，负责协调各个模块之间的工作，通过通信单元接收上位机(指与 检测装置连接的实现检测项目控制的计算机)的指令，并按照指令要求对某一个IC卡单元 进行发行操作或修改数据操作，然后控制IC卡输出单元将对应功能卡的信号输出。IC卡单 元由IC卡和卡座组成，IC卡是SIM封装形式，卡座负责固定IC卡并IC卡的电信号引出连 接到对应的控制输出单元。根据主控单元的操作发行成相应的功能卡，此发行过程指通过 单片机的数据引脚与IC卡的I/O引脚电气连接，将相应数据写入卡中，通信遵循国际标准 IS0/IEC7816-3《带触点的集成电路卡电信号和传输协议》。通信单元完成与上位机的硬件电路接口以及协议转换。电源单元负责将装置的输入电源(+9V)转换为装置电路板需要的 电源(+5V)。IC卡输出单元是由7路开关电路组成，可以根据主控单元的要求自动切换不 同卡输出。装置内有两组共11个指示灯，分别指示装置电源供电、通信状态以及7张IC卡 工作状态。本装置中共有8个IC卡单元，包括1个主控卡单元、1个短路测试卡单元、1个密 钥下装测试卡单元和1个密钥恢复测试卡单元和4个IC卡单元，其中前四个卡单元是功能 固定的。后4个IC卡单元可以根据主控单元接收到的上位机指令灵活配置成不同功能的 IC卡，如表号设置卡、参数预置卡、增加电量卡、继电器测试卡、开户卡、购电卡、补卡和现场 参数设置卡，其中表号设置卡、参数预置卡、增加电量卡、继电器测试卡以及密钥下装卡、密 钥恢复卡和短路测试卡是电表制造商在设计电表过程中模拟电表各种功能的工具卡，主控 卡用于给上述工具卡提供密钥。开户卡、购电卡、补卡和现场参数设置卡是电表交付用户使 用之前由电表的运行维护部门即电力公司来检测电表正式运行时各项功能的管理卡，上述 的IC卡除主控卡外都需要电表的检测机构来模拟发行并用于各项功能的检测。下面详细 说明各类卡定义1、CPU卡配置有存储器和逻辑控制电路及微处理(MCU)电路，能多次重复使用的 接触式IC卡。本专利中出现的所有IC卡即为CPU卡，且使用的卡芯片平台是具备SMl算 法的CIU51G16B智能卡芯片，不同功能的IC卡上建立的文件结构和写入的文件数据不同。2、用户卡是电能表与IC卡售电系统之间的信息交换媒介，用于向运行状态的电 能表中增加购金额，同时可以在插卡时返回仪表的当前信息，由用户持有。用户卡在不同阶 段名称不同，在电表用户初次开户时叫开户卡，开户后用于购电的叫购电卡，购电卡遗失后 重新办理的用户卡叫补卡。3、密钥下装卡用于将仪表从生产密钥状态修改成正式密钥状态。电表出厂时处 于生产密钥状态，安装前必须利用密钥下装卡将其修改为正式密钥状态，处于正式密钥状 态下的仪表不能用电力公司以外的IC卡进行操作。4、密钥恢复卡用于将仪表从正式密钥状态恢复成生产密钥状态，以便于对仪表 进行检修或重新预置参数。5、现场参数设置卡用于在正式运行过程中对电能表费率等参数进行设置和修改 的功能卡。6、参数预置卡用于在生产过程中对电能表的参数进行初始化的功能卡，插卡后 除了设置参数外，同时还清除原用电金额等信息，并在修改密钥后可以进行开户操作。7、表号设置卡用于在生产过程中对电能表进行表号设置的功能卡。8、增加电费卡用于在生产过程中对电能表进行电费充值的功能卡。9、继电器测试卡用于在生产过程中对电表的继电器进行测试的功能卡。10、主控卡存储有主控密钥，用于保护其他功能卡内密钥的密钥母卡。11、短路测试卡用于测试电表卡口短路功能的功能卡。此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来 说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅 是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。
权利要求
一种智能卡仿真器装置，其特征在于包括主控单元、IC卡单元、通信单元、电源单元、IC卡输出单元、指示灯单元和通过电线连接各单元的电路板；所述主控单元通过通信单元与仿真器所连的上位机相连，接收由上位机发来的写卡数据或者卡片输出指令，主控单元与所有的IC卡单元均通过电气连接，电源单元接收来自仿真器之外的供电电源输入，并经过电源单元的处理电路为整个电路板上的各单元提供电源输出，主控卡单元仅与主控单元相连，在主控单元向IC单元写入数据时提供主控密钥，四个通用IC卡单元、密钥下装卡单元、密钥恢复卡单元、短路测试卡单元都分别和主控单元以及相应的IC卡输出单元相连，分别用于接收主控单元输入的写卡数据并将相应数据输出，每一个指示灯单元与每个IC卡单元相连，在该IC单元有数据输出时，指示灯闪亮。
2.一种使用权利要求1所述的装置实现发行智能电表本地费控功能检测卡的方法，包 括将主控卡和其他类型的卡片集成在发卡仿真器装置中，主控单元接收上位机的发卡指 令后，再接收上位机传来的写卡数据，通过主控单元即单片机的数据引脚与IC卡的I/O引 脚电气连接，将相应数据写入卡中，通信遵循国际标准IS0/IEC7816-3《带触点的集成电路 卡电信号和传输协议》，此时该IC卡根据写入的数据不同形成不同功能的检测用卡片，可以 是密钥下装卡、密钥恢复卡、开户卡、购电卡、补卡、现场参数设置卡、参数预置卡、继电器测 试卡、电量增加卡、表号设置卡以及短路卡中的任意一种；数据写入成功后，主控单元接收 上位机的命令，控制与已发行成功的卡相连的卡片输出单元输出有效。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述表号设置卡的主控单元发卡流程为装 置上电后首先进行自检，然后等待上位机指令，当主控单元接收上位机的写表号设置卡指 令后，接收上位机发来的表号设置卡数据，然后按照IS0/IEC7816-3带触点的集成电路卡 的传输协议标准逐条写入IC卡1中，每写完一条数据就会收到IC卡1回复的成功信启，直 到全部数据写入卡中，主控单元完成写卡后，回复成功信息给上位机，然后接收上位机的发 卡指令，使IC卡1对应的输出单元电路有效，将表号设置卡信号输出装置外，至此完成表号 设置卡的发卡工作，返回主程序，等待下一次发卡指令。
全文摘要
本发明提供了一种实现发行智能电能表本地费控功能检测卡的方法，其利用发卡仿真器电路板上的主控单元，接收上位机的发卡指令，并将上位机传来的写卡数据写入发卡仿真器电路板上相应的IC卡单元，然后接收上位机的命令，控制与已发行成功的卡相连的卡片输出单元输出有效。根据上位机传来的不同的写卡数据，可以在发卡仿真器电路板上的IC卡单元发行出具有不同检测功能的检测卡。由于避开了通过通用发卡器发行不同的检测卡和重复性插卡操作，减少了智能电能表本地费控的检测时间，降低了因重复性发卡插卡失误带来的检测风险。
文档编号G01R35/04GK101975937SQ20101027777
公开日2011年2月16日 申请日期2010年9月10日 优先权日2010年9月10日
发明者付义伦, 冯占成, 刘鹰, 吕英杰, 翟峰, 赵兵 申请人:中国电力科学研究院;国网计量中心