一种基于非接触式通讯的电费缴费方法、缴费通道及缴费系统与流程

本发明涉及智能电表缴费领域，具体地涉及一种基于非接触式通讯的电费缴费方法、缴费通道及缴费系统。

背景技术：

随着国家电网智能电网近10年的建设和投入，居民用电信息采集得到了较快的发展和普及，从窄带载波到微功率无线，以及后来的宽带载波，不同阶段均实现了不同技术的特色应用，实现了传统的人工抄表到智能自动抄表的飞跃。智能居民用电信息采集系统的完善，其根本的目的是服务电网，方便居民用户，最大限度减少不必要的人力物力支出，减少社会劳动成本，更多的创造社会价值。

现有的智能电表采用多种通讯技术融合手段，尽最大可能提高数据采集的成功率和可靠性，做到数据的准确采集和设备管理。但由于用电环境的复杂性和多样性，也由于如何获得和平衡最好的资金投入产出比，使得该系统的数据采集可靠性以及通讯速率变得不理想，虽然解决了固定时间的数据采集，但却不能更好地实现电表的远程费控管理以及居民用户的便捷购电，从这个角度来看，现在的居民购电方式仍停留在10年前的模式，即居民使用传统的IC售电卡，到专门的售电公司完成充值缴费，再通过IC卡转移到电表里，完成一次购电，这也不符合智能电网的规划发展理念，即服务于电网，方便于居民。

如附图1所示，是目前智能用电信息采集系统结构图，可以看到，这是一个完整的数据采集和交互过程，计费主站系统通过集中器管理终端，完成对电表的数据采集和管理。居民实现购电有两种途径，一是通过IC卡充值购电，需居民携卡到电力公司办理购电业务，二是居民可以通过网上购电方式，缴费到计费主站系统，计费主站通过集中器管理终端到电表的通讯通道，完成一次网上购电。但由于从集中器管理单元到电表的通讯通道通讯不稳定以及通讯延迟大等诸多因素，很难实现一次完整的网上购电过程，这也因此限制了该智能用电信采集系统的更好应用，无法给居民用户提供更好的购电用和电体验。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于非接触式通讯的电费缴费方法、缴费通道及缴费系统。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种基于非接触式通讯的电费缴费方法，其包括以下步骤：

S1、用户在移动终端上完成用户身份认证，获得属于该用户的唯一的智能电表编码，并借助于移动终端的网络与计费主站建立网络通讯通道；

S2、用户将移动终端与智能电表近距离接触，建立与智能电表之间的短距离通讯通道，并通过移动终端借向计费主站发起缴费；

S3、计费主站接收用户的缴费信息并借助于移动终端与智能电表建立的短距离通讯通道直接对智能电表完成缴费。

优选地，所述移动终端与智能电表之间的短距离通讯通道的通讯方式为NFC通讯、红外或蓝牙通讯。

优选地，所述移动终端与智能电表之间通过NFC建立短距离通讯通道，所述移动终端与所述计费主站之间通过GPRS/3G/4G/WIFI网络建立网络通讯通道。

优选地，所述移动终端为手机或其他智能设备。

优选地，S3中计费主站对智能电表完成缴费的过程中通过智能电表的安全认证单元完成安全认证。

优选地，本发明还提供一种基于非接触式通讯的缴费通道，所述通道包括无线网络通讯通道以及短距离通讯通道。

优选地，所述无线网络通讯通道为4G网络通讯通道，所述短距离通讯通道为NFC通讯通道。

优选地，本发明还提供一种基于非接触式通讯的电费缴费系统，其包括智能电表、计费主站以及移动终端，所述智能电表与所述移动终端之间通过短距离通讯通道进行通讯，所述移动终端与所述计费主站之间通过无线网络通讯通道进行通讯；

所述智能电表响应计费主站的数据采集指令、根据所述数据采集指令向所述计费主站发送电表采集的数据以及接收所述计费主站的缴费指令；

所述计费主站接收智能电表发送的电表采集的数据并借助于所述缴费通道向智能电表发送缴费指令；

所述移动终端向所述计费主站发起缴费并建立智能电表与计费主站之间的通讯通道。

优选地，所述智能电表包括电量采集单元、用于生成秘钥的安全认证单元、第一通讯模块以及短距离通讯接口，所述集中器包括第二通讯模块，所述第一通讯模块与所述第二通讯模块通过电力线或无线通讯连接。

优选地，所述NFC通讯接口固定放置在智能电表的表尾盖上，并通过导电触针和智能电表的RS485数据端口连接。

优选地，所述NFC通讯接口集成设置在第一通讯模块的内部，并直接与第一通讯模块的主控芯片通讯连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

①本发明借助于手机等移动终端的移动互联功能(如3G、4G、WIFI、GPRS以及将来5G等)，用户利用手机预装的App，绑定用户身份，获得属于该用户的唯一的智能电表编码，通过手机自带网络完成向计费主站的缴费，并获取缴费完成信息，通过其自带的NFC等通讯功能与智能电表实现非接触式短距离通讯，建立计费主站与智能电表之间的通讯通道来完成缴费。缴费过程方便快捷，通讯更加可靠，迅速，能够快速完成缴费，为用户提供更好的缴费体验，也为用户提供了一种新的缴费方式。弥补了现有缴费的缺陷，具有极大的技术进步。

②本发明提供的缴费系统，只需要在现有的智能电表上安装短距离通讯接口即可，不需要增加其他部件，改造投资小，成本低，适合大范围推广。加之NFC本身具有及低功耗的技术优点，很容易实现RS485到NFC的通讯接口转换，将加装的NFC通讯接口固定放置在电表的表尾盖上，通过导电触针和电表的485端口保持良好接触和连接，手机和电表的NFC交互过程，只需将手机靠近电表的表尾端子盖即可实现通讯功能。

③本发明的安全认证利用智能电表自带的安全认证方法进行加密认证，既能保证缴费信息的安全可靠，又不需要再增加新的认证装置，进一步降低了经济成本，使缴费更加方便快捷。

④由于NFC的技术可靠成熟以及其广泛的应用，使得其具有极高的性价比，电力公司需要极少的资金投入即可实现电表NFC接口的加装，此外，电力公司也因为用户通过手机的缴费实现，减少了集中器管理终端的无线流量资费；更由于具备NFC功能的手机及其广泛，基本已成为手机的标准配置，进而使得用户通过手机实现电表远程缴费变为现实和可能。综上所述，本发明具有极好的应用推广价值和前景。

⑤本发明缴费时必须通过电网的计费主站完成缴费，而不仅仅是通过手机与电表的联系来完成缴费，保证了电网的缴费安全，并且用户具有智能电表的唯一识别号，既能保证安全，又能限制第三方任意缴费。

附图说明

图1为现有的系统的结构示意图；

图2为本发明的实施例1的结构示意图；

图3为本发明的结构示意框图；

图4为本发明的另一实施例的智能电表的结构示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

本发明是这样实现的：本发明提供一种基于非接触式通讯的电费缴费方法，其包括以下步骤：

S1、用户在移动终端上完成用户身份认证，获得属于该用户的唯一的智能电表编码，并借助于移动终端的网络与计费主站建立无线网络通讯通道。

S2、用户将移动终端与智能电表近距离接触，建立与智能电表之间的短距离通讯通道，并通过移动终端借向计费主站发起缴费；在实际应用中，移动终端一般选用手机，在用手机进行缴费时，一般将手机与智能电表短距离通讯，利用手机自带的NFC通讯模块与家装有NFC通讯接口的智能电表建立非接触式短距离通讯通道，短距离无线通信是无线通讯中最常见的一种情况，一般指通讯范围不超过100m的无线通信。

S3、计费主站接收用户的缴费信息并借助于移动终端与智能电表建立的短距离通讯通道直接对智能电表完成缴费。保证了缴费的快捷、方便及稳定。

优选地，如图2及图3所示，移动终端3与智能电表1之间的短距离通讯通道的通讯方式为NFC通讯、红外通讯或蓝牙通讯。

优选地，移动终端3与智能电表1之间通过NFC建立短距离通讯通道，移动终端3与计费主站2之间通过GPRS/3G/4G/WIFI网络甚至更快速的5G网络建立无线网络通讯通道。通过手机自带的NFC功能，只需在智能电表加装NFC接口即可实现通讯，改造方便，成本低。在具体使用过程中，采用手机更加方便快捷，但并不一定将移动设备限定为手机，具有NFC功能的智能手环等同样适用。

优选地，S3中计费主站2对智能电表1完成缴费的过程中通过智能电表以及计费主站自带的电网的安全认证单元完成安全认证。本发明的安全认证利用智能电表自带的安全认证方法进行加密认证，既能保证缴费信息的安全可靠，又不需要再增加新的认证装置，进一步降低了经济成本，使缴费更加方便快捷。

优选地，本发明还提供一种基于非接触式通讯的缴费通道，所述通道包括无线网络通讯通道以及短距离通讯通道。

优选地，所述无线网络通讯通道为4G网络通讯通道，所述短距离通讯通道为NFC通讯通道。

如图2及图3所示，本发明提供一种基于非接触式通讯的电费缴费系统，其包括智能电表1、计费主站2以及移动终端3，智能电表1与移动终端3之间通过短距离通讯方式进行通讯，移动终端3与计费主站2之间通过无线网络通讯；

智能电表1根据计费主站的数据采集指令向所述计费主站发送电表采集的数据并接收计费主站的缴费指令；

计费主站2接收智能电表发送的电表采集的数据并借助于移动终端发送缴费指令；

移动终端3向计费主站发起缴费并建立与所述智能电表的短距离通讯通道。

优选地，智能电表1也可以借助于集中器通过网络与所述计费主站通讯；所述集中器连接有多个智能电表。

优选地，所述短距离通讯为NFC通讯、红外通讯或蓝牙通讯。

优选地，智能电表1包括电量采集单元11、安全认证单元12、第一通讯模块13以及短距离通讯接口14，所述集中器4包括第二通讯模块41，所述第一通讯模块13与所述第二通讯模块41通过多种通讯方式通讯，通讯方式包括窄带载波、宽带载波、微功率及双模组合。移动终端3内设置有缴费单元31。

优选地，所述短距离通讯接口14为NFC接口、红外接口或蓝牙接口。

优选地，集中器4与计费主站2之间通过GPRS网络连接，移动终端3与计费主站2之间通过3G/4G网络连接。

优选地，移动终端3与计费主站2之间通过4G网络连接，移动终端3与智能电表1之间通过NFC通讯连接。

原有的智能电表均带有RS485通讯接口，大部分支持通讯模块扩展(即载波单元、微功率单元或组合应用)，本发明专利优先可利用RS485通讯接口来实现，即加装RS485端口到NFC通讯的转换接口。NFC本身具有低功耗的技术优点，很容易实现RS485到NFC的通讯接口转换，加装的NFC通讯接口固定放置在电表的表尾盖上，通过其导电触针和电表的RS485端子保持良好接触和连接，手机和电表的NFC交互过程，只需将手机靠近电表的表尾端子盖即可实现通讯功能。

另外，也可利用扩展模块来实现手机NFC和电表的交互功能，扩展模块实现智能电表本体和外界的另一种连接方式，即载波单元或者微功率单元，如图4所示，可以把NFC通讯接口内置在智能电表的第一通讯模块内，增加一种通讯交互方式。这种方式对于新增和替换智能电表场合非常合适，在保证原有应用业务的同时，通过很低的成本，实现了一种新的通讯途径，解决了缴费难的问题。

本发明是依靠手机强大的移动互联功能(如3G、4G、WIFI、以及将来5G等)，用户利用手机预装的App软件，首先绑定用户身份，即用户电表的资产编码号，用以唯一确认用户身份，用户通过App软件首先完成一次缴费到计费主站，计费主站根据用户身份完成其内部缴费确认，并通过和手机的无线链路保持，通知缴费用户借助手机自带的NFC功能，去和经过加装NFC通讯接口的电表实现NFC的通讯交互，如图2所示，电表通过NFC实现了和手机的无线连接，手机再通过移动无线网络(如3G、4G、WIFI、以及将来5G等)保持和计费主站的连接，这样建立起来主站和电表的数据交互连接，计费主站可以进而完成和电表的电网公司自己的安全信息确认，并最终完成一次缴费功能的实现。

本发明提供的缴费系统，只需要在现有的智能电表上安装短距离通讯接口即可，不需要增加其他部件，改造投资小，成本低，适合大范围推广。加之NFC本身具有及低功耗的技术优点，很容易实现RS485到NFC的通讯接口转换，将加装的NFC通讯接口固定放置在电表的表尾盖上，通过导电触针和电表的485端口保持良好接触和连接，手机和电表的NFC交互过程，只需将手机靠近电表的表尾端子盖即可实现通讯功能。

本发明的安全认证利用智能电表自带的安全认证方法进行加密认证，既能保证缴费信息的安全可靠，又不需要再增加新的认证装置，进一步降低了经济成本，使缴费更加方便快捷。

由于NFC的技术可靠成熟以及其广泛的应用，使得其具有极高的性价比，电力公司需要极少的资金投入即可实现电表NFC接口的加装功能，此外，电力公司也因为用户通过手机的缴费实现，减少了集中器管理终端的无线流量资费；更由于具备NFC功能的手机及其广泛，基本已成为手机的标准配置，进而使得用户通过手机实现电表远程缴费变为现实和可能。综上所述，本发明具有极好的应用推广价值和前景。

本发明也具有很好的类似缴费架构场景的应用，如居民水表、热力表及燃气表等，具备通讯接口的水表、热力表和燃气表可加装NFC接口，并通过手机完成到远端计费主站的缴费功能。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。