专利名称：农业排灌电能计量管理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电能计量管理系统，特别是涉及一种农业排灌电能计量管理系统。
背景技术：
现在，农业排灌电能计量管理现状为每个电卡表厂家都有各自独立的一套系统， 选择不同的厂家就意味着使用不同的系统。如IC卡目前，用户使用的是IC卡，由各电能 表厂家提供，型式各种各样，不能通用；卡的销售价格较高。售电管理系统各厂家自行设 计售电软件，实际思路不统一、功能简单，相互独立，模式较乱。写卡机现有的读写卡机由 表厂提供，功能各不相同，不能通用。厂家自行设计的电卡表技术性能和技术参数不统一， 许多功能无法实现。加密系统目前加密方法都是厂家自定，有些厂家的加密功能有缺陷或 没有加密功能，存在一定的安全问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种省内统一、方便、安全的农业排灌电能计量管理系统。
本发明采用的技术方案如下 本发明所述的农业排灌电能计量管理系统采用非接触式智能CPU卡作为存储介
质，包括全省统一的密钥系统、售电系统，还包括预付费电卡表、读卡器、抄表器，同类设备
采用统一的技术规范和通讯接口 ，保证各个设备之间的通讯，实现本系统的功能。 所述的非接触式智能CPU卡，具有计算加密/解密功能，通过内置的COS操作系统
进行CPU运算，实现密钥认证。 所述的预付费电卡表采用非接触式智能CPU卡作为购电介质，内置ESAM模块，可 以和购电的智能CPU卡进行安全认证，实现一卡多表、一表多卡的身份校验，实现按金额扣 减用户电费功能。预付费电卡表通过红外通讯接口与抄表器进行通讯。抄表器能够设置日 期和抄回相关信息。预付费电卡表装有时钟，能够实现实时时钟功能，并且能够按日期和时 间存储各个用户本次使用金额和剩余金额。 所述的读卡器包含打开端口、关闭端口、 PSAM卡密码校验、PSAM卡密钥修改、购 电、扣款、解扣、发行工具卡、读工具卡、取卡状态、取交易记录、取卡置锁状态、解除卡锁定 状态、读取卡号、读取卡片信息共15种接口函数，根据接口函数实现售电系统与读卡器动 态链接库(DLL)进行数据交互，对非接触式智能CPU卡进行读写操作，完成相应功能。
所述的抄表器可以抄回用户刷卡记录、故障记录、挂起记录等电表相关信息。抄表 器包含红外通讯接口，以红外通讯为主，红外通讯速率1200bps，能够通过抄表器校正预付 费电卡表的时钟和结算日期，能够抄回预付费电卡表的1000条用电历史记录、总用电量、 故障电量、20条挂起用户记录、最近12个月份的结算电量、最近50条参数设置信息、最近 20条用户刷卡故障记录。抄表器的操作界面，分为抄表、对时(校时)、查询、设置、关于和 关机6部分。抄表菜单，可以分为用户刷卡记录和电表信息数据；用户刷卡记录菜单可以按照所有用户、按日期、按记录进行抄收；电表信息数据菜单可以按全部电表信息、总、故障电
量、挂起用户记录、结算电量、选择参数设置记录、刷卡故障记录、电表状态参数进行抄收。 所述的售电系统以数据库SqlServer为底层支持，C/S运行方式，由台账管理、常
用查询、业务管理、卡操作、抄表器、报表管理、编码管理、系统维护等八个模块组成。所述的
台帐管理，主要包含机井区域号管理、预付费电卡表管理、机井管理、机井表计管理、客户管
理。所述的常用查询，主要包括机井区域号、电表、机井、客户、售电记录、补电记录、销户记
录、抄表器数据查询。所述的业务管理，主要包括开户管理、卡充值、扣减金额、增补金额、销
户管理。所述的卡操作，进行读卡、写参数卡操作。所述的抄表器进行数据的抄回导入，整
理数据清除无用的刷卡数据，可以按表号、按分类进行数据查询、统计分析同时对抄表器中
数据进行清空以备下一次抄收。所述的报表管理包括新增机井与报表、机井台帐统计、机井
用电统计月报、客户台帐新增月报表、客户台帐统计、预付费收支月报、预售电费明细表、增
补电费明细表、预售电费统计月报等内容。所述的编码管理对电价、倍率、用电类别、电表容
量、电表厂家、电表型号、电表常数、抄表器厂家进行数据维护。所述的系统维护，配置版本
信息，采用单机版还是网络版、维护操作员信息、供电所的行政村和台区信息、数据备份功
能、修改口令，重新登陆功能。 所述的密钥系统分为省、县(市)两级密钥体系，采用扁平化管理。为保证各密钥 的独立性，密钥的生成采用主密钥分散的方式，分散级数与密钥系统层次结构严格对应。省 公司统一负责种子密钥的管理和发行，全省仅有一套密钥系统，通过四位领导输入种子密 钥，经由复杂的数学计算实现多层分散产生各环节的运行管理密钥。作为本发明的一个优 选方案，所述的密钥系统的密钥的复制和分发是通过发卡系统，所有的密钥存储和发散计 算过程都在卡片内进行，防止密钥数据的泄漏，在密钥数据的传递过程中都以密文的形式 传递，防止密钥数据在通信过程中被截获，保证密钥的安全性，而电能表制造厂商无从掌握 密钥，解决电能表售电中的安全漏洞，提高整个系统的安全性。按照密钥生成的顺序，密钥 系统包括以下密钥卡领导卡、总控卡，省级密钥卡、县级密钥卡、用户母卡、PSAM卡、密钥 还原卡、密钥修改卡、工具卡。 作为本发明的另一个优选方案，为保证密钥的安全性，所属的密钥系统设计只涉 及流程的控制，不对任何密钥分散的相关数据实行系统固化，即密钥因子、分散因子等与密 钥生成相关的数据均由应用方确定，应用方在使用前进行修改。 作为本发明的再一个优选方案，县级密钥是通过各县电力局的代码进行二级密钥
分散，使各县的密钥不一致，实现了县与县之间不能够通用的特点。 本发明的有益效果如下 (1)统一的售电终端、内置存储密钥的PSAM模块，通过PSAM模块和智能CPU卡中 的密钥进行安全认证，实现充值的高级别管理，解决私自售电的可能。 (2)统一的技术规范、统一的密钥系统，加强了整个系统的安全机制，增强了防窃 电的技术水平。统一的售电系统、WEB数据展现、数据挖掘技术，提高了数据的准确性、一致 性、通用性，为省、市级上层管理部门及本单位领导提供可靠的数据基础，提高领导决策分 析的能力和水平，强化省公司的统计管理和决策分析。统一整合数据资源，实现数据集中和 数据挖掘功能，为供电所管理系统的统一接口和数据交换提供了便利条件。
图1为密钥因子发散流程图；
图2为密钥卡生成流程图；
图3为系统运作流程图。
具体实施例方式
参见附图l，领导卡密钥加入主密钥发散因子生成总控密钥，总控密钥和省区域发 散因子一起生成省级密钥，省级密钥和县区域发散因子一起生成县级密钥。通过领导卡密 钥、总控密钥、省级密钥、县级密钥的逐层密钥分散和加密，实现密钥的传递和多级化管理。
参见附图2，四位领导通过领导卡输入种子密钥，生成总控卡，总控卡下生成省级 密钥卡，省级密钥卡生成县级密钥卡，县级密钥卡又生成用户母卡、PSAM卡、密钥还原卡、密 钥修改卡、工具卡，用户母卡生成用户卡。密钥卡片有母卡和母卡控制卡，两个卡片为一组， 进行一一对应，通过控制卡打开母卡，一张卡片丢失，另一张卡片自动作废。
参见附图3，当用户需要使用本发明所述的系统浇地时，首先要向供电企业申请一 张用户卡，即智能CPU卡，供电企业对申请用户进行审核，用读写卡器将用户信息写入空白 卡，生成用于卡向用户发放，用户可持卡向供电企业申请购电，供电企业通过售电系统将用 户的购电金额写入用户的智能CPU卡。用户持智能CPU卡在排灌机井所装的预付费电卡表 上刷卡，启动机井，机井抽水泵通电，开始浇地。浇地完成，再次在排灌机井所装的电表卡上 刷卡，将浇地费用在用户的智能CPU卡上扣除。供电公司的操作人员在规定的抄表例日用 抄表器抄取排灌机井所装预付费电卡表的累积用电量，按照抄核收工作流程或线损管理工 作流程进行用电量审核和线损管理。
权利要求
一种农业排灌电能计量管理系统，包括预付费电卡表、抄表器、读卡器，其特征在于还包括全省统一的密钥系统、售电系统和作为存储介质的非接触式智能CPU卡；所述的预付费电卡表采用非接触式智能CPU卡作为购电介质，内置ESAM模块和购电的智能CPU卡进行安全认证，包含红外通讯接口，并通过该接口和所述的抄表器进行通信；所述的抄表器包含红外通信接口；所述的读卡器包含打开端口、关闭端口、PSAM卡密码校验、PSAM卡密钥修改、购电、扣款、解扣、发行工具卡、读工具卡、取卡状态、取交易记录、取卡置锁状态、解除卡锁定状态、读取卡号、读取卡片信息共15种接口函数，根据接口函数实现售电系统与读卡器动态链接库(DLL)进行数据交互，对非接触式智能CPU卡进行读写操作；所述的售电系统以数据库SqlServer为底层支持，C/S运行方式，由台账管理、常用查询、业务管理、卡操作、抄表器、报表管理、编码管理、系统维护等八个模块组成。所述的密钥系统分为省、县(市)两级密钥体系，采用扁平化管理；密钥的生成采用主密钥分散的方式，分散级数与密钥系统层次结构严格对应；省公司统一负责种子密钥的管理和发行，全省仅有一套密钥系统，通过四位领导输入种子密钥，经由复杂的数学计算实现多层分散产生各环节的运行管理密钥。
2. 根据权利要求1所述的农业排灌电能计量管理系统，其特征在于所述的密钥系统 的密钥的复制和分发是通过发卡系统，所有的密钥存储和发散计算过程都在卡片内进行， 在密钥数据的传递过程中都以密文的形式传递；具体包括以下密钥卡领导卡、总控卡，省 级密钥卡、县级密钥卡、用户母卡、PSAM卡、密钥还原卡、密钥修改卡、工具卡。
3. 根据权利要求1所述的农业排灌电能计量管理系统，其特征在于所述的密钥系统 设计只涉及流程的控制，不对任何密钥分散的相关数据实行系统固化，即密钥因子、分散因 子等与密钥生成相关的数据均由应用方确定，应用方在使用前进行修改。
4. 根据权利要求1所述的农业排灌电能计量管理系统，其特征在于所述的县级密钥 是通过各县电力局的代码进行二级密钥分散，使各县的密钥不一致，实现了县与县之间不 能够通用的特点。
5. 根据权利要求2所述的农业排灌电能计量管理系统，其特征在于四位领导通过所 述的领导卡输入种子密钥，生成所属的总控卡，总控卡下生成所述的省级密钥卡，省级密钥 卡生成所述的县级密钥卡，县级密钥卡又生成所述的用户母卡、PSAM卡、密钥还原卡、密钥 修改卡、工具卡，用户母卡生成用户卡。
6. 根据权利要求5所述的农业排灌计量管理系统，其特征在于所述的密钥卡片有母 卡和母卡控制卡，两个卡片为一组，进行一一对应，通过控制卡打开母卡， 一张卡片丢失，另 一张卡片自动作废。
全文摘要
本发明涉及一种农业排灌电能计量管理系统，包括预付费电卡表、抄表器、读卡器，还包括全省统一的密钥系统、售电系统和作为存储介质的非接触式智能CPU卡，同类设备采用统一的技术规范和通讯接口，保证各个设备之间的通讯，实现本系统的功能。统一的售电终端预付费电卡表，内置存储密钥的PSAM模块，通过PSAM模块和智能CPU卡中的密钥进行安全认证，实现充值的高级别管理，解决私自售电的可能。统一的密钥系统，加强了整个系统的安全机制，增强了防窃电的技术水平。统一的售电系统、WEB数据展现、数据挖掘技术，提高了数据的准确性、一致性、通用性，为省、市级上层管理部门及本单位领导提供可靠的数据基础。
文档编号G07F15/06GK101777214SQ20091000060
公开日2010年7月14日 申请日期2009年1月8日 优先权日2009年1月8日
发明者付卫东, 吕志军, 张利民, 张建功, 李珂, 李红宇, 王世浩, 王智博, 袁建普 申请人:河北省电力公司