導(dǎo)語：論無線通信預(yù)付費(fèi)設(shè)計一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

目前普遍使用的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)是IC卡的預(yù)付費(fèi)電能表和載波集抄的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)，這兩類系統(tǒng)基本上是針對居民用戶的。近年來也出現(xiàn)了IC卡預(yù)付費(fèi)計量裝置，用于大用戶的預(yù)付費(fèi)。

由于IC卡電表內(nèi)部電路通過卡口暴露在外，易于受到攻擊。遭受攻擊后，要么損壞，要么在切斷入戶總電源后，影響即可消失，不留下任何“破壞”證據(jù)，重新接通電源后，1C卡電表仍可正常使用，檢測不出任何問題。不能將用戶的用電情況實時傳送到管理端，因此電力部門要進(jìn)行用電分析時，還得進(jìn)行人工抄表。由于用戶預(yù)付費(fèi)后，供電部門很少到用戶處進(jìn)行用電檢查，致使很多用電異常長時間無法發(fā)現(xiàn)，造成供電部門的經(jīng)濟(jì)損失。

一、關(guān)于無線通信的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)研究

隨著無線通信(GSM)的迅猛發(fā)展，無線通信的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面越來越廣，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)提供的數(shù)據(jù)通信(GPRS)服務(wù)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控成為目前電力抄表、監(jiān)控的研究和應(yīng)用熱點(diǎn)。

中國移動GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺上構(gòu)建電力遠(yuǎn)程抄表、預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)，實現(xiàn)電表及預(yù)付費(fèi)數(shù)據(jù)的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，縮短建設(shè)周期，降低建設(shè)成本的優(yōu)點(diǎn)，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡單。

該系統(tǒng)結(jié)合電費(fèi)回收的特點(diǎn)和難點(diǎn)，利用電信部門進(jìn)行“手機(jī)繳費(fèi)業(yè)務(wù)”，把客戶的手機(jī)號碼與銀行卡賬號進(jìn)行捆綁，通過手機(jī)短信的方式，為擁有銀行卡的移動客戶提供個性化的金融服務(wù)。通過該項業(yè)務(wù)，移動客戶可以隨時隨地以手機(jī)短信的方式輕松地繳納多種費(fèi)用。供電部門采取這種方式收取電費(fèi)，既可減少收取電費(fèi)的前臺工作，又為電費(fèi)回收提供了一個有效的手段。

無線通信的大用戶預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)不僅能有效避免用戶拖欠電費(fèi)，而且還具有防竊電、預(yù)收費(fèi)、遠(yuǎn)程無線抄表功能，易安裝，安全可靠。

二、關(guān)于無線通信的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)的特點(diǎn)

1、實時性強(qiáng)

由于GPRS具有實時在線特性，系統(tǒng)無時限，可以同步發(fā)送、接收、處理所有終端的數(shù)據(jù)?？珊芎玫臐M足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。

2、可對用戶設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制

通過GPRS雙向系統(tǒng)還可實現(xiàn)對用戶設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，進(jìn)行參數(shù)調(diào)整、開關(guān)等控制操作。

3、建設(shè)成本低

由于采用GPRS的無線公網(wǎng)平臺，只需安裝用戶端設(shè)備即可，不需要為預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行專門布線，前期投資少、見效快，后期升級、維護(hù)成本低。

4、監(jiān)控范圍廣

GPRS覆蓋范圍廣，在GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍之內(nèi)，都可以完成對用戶的控制和管理。而且，擴(kuò)容無限制，接入地點(diǎn)無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。

5、系統(tǒng)的傳輸容量大

主站和每一個預(yù)付費(fèi)終端保持實時連接。由于預(yù)付費(fèi)終端數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，而GPRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。

6、數(shù)據(jù)傳送速率高

每個預(yù)付費(fèi)終端每次數(shù)據(jù)傳輸量在10Kbps之內(nèi)。GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達(dá)171.2kbit/s，目前GPRS實際數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右，完全能滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率（≥10Kbps）的需求。

7、通信費(fèi)用低

采用包月計費(fèi)方式，運(yùn)營成本低。

三、關(guān)于無線通信的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)組成

由于GPRS是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，主站計算機(jī)主機(jī)配置固定的IP地址，各個預(yù)付費(fèi)終端通過GPRS模塊和該主機(jī)進(jìn)行通信。

1、預(yù)付費(fèi)終端

付費(fèi)終端位于大用戶配電室，終端與用戶電表通過RS485接口進(jìn)行通信，采集電表信息；預(yù)付費(fèi)終端的控制結(jié)點(diǎn)接用戶開關(guān)的輪次跳閘開關(guān)，對開關(guān)進(jìn)行控制；預(yù)付費(fèi)終端的狀態(tài)結(jié)點(diǎn)接用戶開關(guān)的開關(guān)干節(jié)點(diǎn)，采集開關(guān)狀態(tài)信息。

預(yù)付費(fèi)終端內(nèi)置嵌入式處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到無線通信網(wǎng)絡(luò)，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送至主站預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)中，實現(xiàn)終端與主站系統(tǒng)的實時在線連接。

2、主站

主站服務(wù)器申請配置固定IP地址，可以采用移動通信公司提供的DDN專線或互聯(lián)網(wǎng)與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連。由于DDN專線可提供較高的帶寬，當(dāng)預(yù)付費(fèi)終端數(shù)量增加，中心不用擴(kuò)容即可滿足需求。

主站配置RADIUS服務(wù)器，RADIUS服務(wù)器接受到GPRS網(wǎng)絡(luò)傳來的數(shù)據(jù)后先進(jìn)行AAA認(rèn)證，然后傳送到主站計算機(jī)主機(jī)，通過系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行還原顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

主站計算機(jī)主機(jī)可進(jìn)行業(yè)務(wù)管理和計費(fèi)管理，對電力數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗、計算、存儲、分析、管理等，可對異常情況進(jìn)行警告，同時對用戶使用情況實時監(jiān)控，保證電力公司的合法收益。

3、GPRS/GSM移動數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)

終端采集的數(shù)據(jù)經(jīng)無線通信網(wǎng)絡(luò)空中接口功能模塊同時對數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼處理，轉(zhuǎn)換成在公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的格式，通過中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，最終傳送到主站IP地址。

由于GPRS是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，主站計算機(jī)主機(jī)配置固定的IP地址，各個終端采用GPRS模塊和該主機(jī)進(jìn)行通信。

主站通過公網(wǎng)使用VPN接入到移動GPRS網(wǎng)，這種方式成本比較低，安全性比較高，而且速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量都有保障；也可以通過GPRS專線接入到移動GPRS網(wǎng)，這種方式成本高，安全性高、穩(wěn)定可靠。

四、預(yù)付費(fèi)終端設(shè)計

1、終端功能設(shè)計

預(yù)付費(fèi)：用戶到供電公司預(yù)付費(fèi)，記錄到客戶預(yù)付費(fèi)賬戶中。主站系統(tǒng)將付費(fèi)信息通過無線通信網(wǎng)絡(luò)注入到無線通信低壓預(yù)付費(fèi)防竊電計量箱終端系統(tǒng)中，實現(xiàn)預(yù)付費(fèi)。終端系統(tǒng)可實現(xiàn)共計54種不同電價的計費(fèi)（含基本電費(fèi)，最大需量電費(fèi)、力率調(diào)整電費(fèi)）。無線通信遠(yuǎn)程控制器中內(nèi)置了一個與主站系統(tǒng)一樣的功能完善的電費(fèi)計費(fèi)系統(tǒng)。

遠(yuǎn)程抄表：抄表結(jié)算日自動抄表，營銷系統(tǒng)將預(yù)付費(fèi)賬戶中的費(fèi)用自動劃撥到用戶的結(jié)算賬戶中實現(xiàn)電費(fèi)結(jié)算。

防竊電：計量箱本身具備完善的防竊電功能。無線通信遠(yuǎn)程控制器提供6路開關(guān)量輸入，當(dāng)檢測到箱體、鎖、封印的異常變動時，向相關(guān)人員手機(jī)發(fā)出報警信號或切斷開關(guān)。開關(guān)切斷后，需要用電檢查人員授權(quán)才能夠重新合閘。

負(fù)荷報警：系統(tǒng)檢測用戶的負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常后，向相關(guān)人員報警。

負(fù)荷控制：主站遠(yuǎn)程負(fù)荷控制；本地負(fù)荷控制（功率控制、電量控制、電費(fèi)控制）。提供2M內(nèi)存、4路控制、6路遙信、2路485接口、1路UPS監(jiān)控、交流采樣、LED顯示。

短信通知：可以設(shè)置4名相關(guān)人員的手機(jī)號碼，出現(xiàn)異常后，向相關(guān)人員進(jìn)行短信通知。

2、終端硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

上圖給出了為實現(xiàn)預(yù)付費(fèi)終端各項功能而設(shè)計的高性能、雙CPUD的控制系統(tǒng)硬件框圖。其中，主CPU進(jìn)行預(yù)付費(fèi)的計算、數(shù)據(jù)采集、顯示、與電表的交互、紅外、電源管理；副CPU進(jìn)行交流采樣、控制和報警處理。

由于目前大多數(shù)GPRS模塊不支持無線上網(wǎng)，因此需自行開發(fā)GPRS撥號上網(wǎng)登記注冊、UDP數(shù)據(jù)收發(fā)等底層TCP/IP數(shù)據(jù)處理程序，GPRS業(yè)務(wù)提供的是點(diǎn)對點(diǎn)的鏈路，因此GPRS撥號上網(wǎng)需遵守PPP協(xié)議。PPP協(xié)議內(nèi)嵌在系統(tǒng)中，同時還應(yīng)具有鏈路檢測功能，定時向主機(jī)服務(wù)器發(fā)送鏈路檢測包，發(fā)現(xiàn)斷網(wǎng)的情況應(yīng)立刻重新連接網(wǎng)絡(luò)。GPRS無線上網(wǎng)的過程分為兩步：PPP鏈路上IP通道的建立和在建立好的IP通道基礎(chǔ)上的域名解析。在請求服務(wù)器連接和數(shù)據(jù)通信階段，IP通道的建立過程和IP通道數(shù)據(jù)交換過程分別見圖。所有協(xié)議的數(shù)據(jù)包均封裝在PPP協(xié)議包中發(fā)送出去，CPU通過串口與GPRS模塊通信，進(jìn)入數(shù)據(jù)交換過程后GPRS模塊僅起到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的作用，從CPU發(fā)送過來的數(shù)據(jù)被透明地傳送出去，GPRS模塊不做任何處理。

終端和主站服務(wù)器建立數(shù)據(jù)通信后就可按照電力通信規(guī)約對終端的各個參數(shù)進(jìn)行查詢、設(shè)置及遠(yuǎn)程控制。

終端和服務(wù)器的數(shù)據(jù)通信建立過程圖

IP通道的建立過程圖

五、系統(tǒng)安全措施

由于預(yù)付費(fèi)的特殊性，系統(tǒng)需要極高的安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)，穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時不間斷運(yùn)行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運(yùn)行。

1、APN專網(wǎng)模式：利用SIM卡的唯一性，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍，可以有效避免非法入侵。采用中國移動分配的專門的APN進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)接入，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對SIM卡和APN進(jìn)行捆綁，只有屬于指定行業(yè)的SIM卡才能訪問專用APN。普通手機(jī)號的GPRS終端無法呼叫專門的APN。

2、對于特定用戶，可通過主站給每個預(yù)付費(fèi)終端分配特定的用戶ID和密碼，其他沒有主站分配的用戶ID和密碼的終端將無法登錄進(jìn)入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進(jìn)一步增強(qiáng)。

3、安全的防火墻過濾，設(shè)置防火墻軟件保障系統(tǒng)安全。

六、系統(tǒng)保障措施

1、加強(qiáng)無線通信的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)建設(shè)的組織領(lǐng)導(dǎo)

建立健全強(qiáng)有力的領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)和實施機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)宏觀調(diào)控和綜合協(xié)調(diào)。應(yīng)成立無線通信的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)工作領(lǐng)導(dǎo)小組,負(fù)責(zé)系統(tǒng)建設(shè)的組織、指導(dǎo)和協(xié)調(diào)，以及規(guī)劃、方案的制定和實施。

2、強(qiáng)化無線通信的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)建設(shè)的統(tǒng)籌規(guī)劃

無線通信的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程復(fù)雜、指標(biāo)代碼眾多，為防止系統(tǒng)建設(shè)混亂，必須加強(qiáng)統(tǒng)籌規(guī)劃，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，以保證數(shù)據(jù)庫的互聯(lián)互通和信息的科學(xué)性、有效性。

3、加強(qiáng)無線通信的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)人才培養(yǎng)

加強(qiáng)隊伍建設(shè)，及時把既熟悉專業(yè)技術(shù)，又掌握網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)的人員充實到信息化部門和崗位，實施無線通信的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)建設(shè)。組織信息化建設(shè)培訓(xùn)班，重點(diǎn)加強(qiáng)對各級分管用電營銷信息化工作負(fù)責(zé)人的業(yè)務(wù)培訓(xùn)、系統(tǒng)管理員的技術(shù)培訓(xùn)和電費(fèi)抄核收人員的應(yīng)用操作培訓(xùn)，培養(yǎng)一批既懂電費(fèi)業(yè)務(wù)、又熟悉無線通信信息技術(shù)的復(fù)合性人才。

4、加強(qiáng)無線通信的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)管理制度和操作規(guī)程建設(shè)

在無線通信的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)建設(shè)的進(jìn)程中，網(wǎng)絡(luò)安全、軟件應(yīng)用、數(shù)據(jù)采集、錄入、維護(hù)、上報等方面經(jīng)常會由于操作不規(guī)范而出現(xiàn)問題。因此，必須建立一系列無線通信的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)管理制度和操作規(guī)程，使整個管理工作有章可循，有法可依，以保證整個信息系統(tǒng)的正常運(yùn)行，促進(jìn)無線通信的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)管理的規(guī)范化。

5、加強(qiáng)計算機(jī)信息系統(tǒng)安全保密管理

計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)安全保密工作是無線通信的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)建設(shè)的重要保障。在建設(shè)無線通信的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)時要按照國家有關(guān)計算機(jī)安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行，加強(qiáng)防范措施，尤其是系統(tǒng)必須與互聯(lián)網(wǎng)實行物理隔離，公眾網(wǎng)防病毒產(chǎn)品必須選用經(jīng)國家認(rèn)可的軟硬件。要建立落實安全檢查制度，制定應(yīng)急措施，防范突發(fā)的災(zāi)難性破壞。要強(qiáng)化數(shù)據(jù)的保密意識，防范數(shù)據(jù)泄密，確保無線通信的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)的安全與保密?！?/p>