浅析IC卡电表的应用及发展前景

　　随着ＩＣ卡技术的不断发展以及国内相关行业服务意识的提高，在与居民用户日常生活相关的计量表中，ＩＣ卡技术已经得到了迅速的推广和应用，目前ＩＣ卡技术正广泛应用于居民和生产用电收费管理中。

　　ＩＣ卡电表是在电能计量仪表中加入ＩＣ卡及负荷开关控制等功能模块，用以完成电量抄收和电量结算的新型电表。由于ＩＣ卡电表的使用省去人工抄表过程，收费方式改走收为坐收，大大减少了工作人员的数量，工作效率显著提高，因此在小区物业管理以及供电部门电费收缴中被普遍认同和应用。

　　ＩＣ卡电表安装在千家万户，与人民生活密切相关，对其安全性、抗干扰性和可靠性等都要求很高。其产品质量的优劣涉及人身和设备安全，关系到供用电双方用电结算是否公正合理，已被列入国家强制检定的工作计器器具范围。

　　１ ＩＣ卡电表的分类

　　按表结构分为机电一体式、全电子式。

　　机电一体式是从机械式仪表的计度器圆盘采样，将计度器圆盘的转动转换为电脉冲信号；
　　电子式是直接由电子集成电路完成数据的采集、计量并转换为电脉冲信号。

　　２ ＩＣ卡表发展的几个阶段

　　２０世纪９０年代初期：以各种钥匙方式存在的可擦除存储芯片（ＥＥＰＲＯＭ）或一般存储卡，以９３Ｃ４６和２４Ｃ０１为主，主要在物业小区使用。
　　２０世纪９０年代中期：以存储卡和逻辑加密卡为介质，使用范围从单纯物业小区扩展到行业管理，以９３Ｃ４６和２４Ｃ０１为主，主要在物业小区使用。
　　２０世纪９０年代后期至今：出现了以ＣＰＵ卡和ＥＳＡＭ模块方式为加密介质的ＩＣ卡表，ＩＣ卡电表进入成熟期，应用更加广泛。

　　３ ＩＣ卡电表的基本功能

　　智能控制功能：ＩＣ卡电表采用脉冲采样方式自动计量用户电量，当用户购电量用完时，自动切断用户用电。 
　　预报警功能：当用户ＩＣ卡电表中所剩电量小于报警电量时，能够给予用户报警提示，以便用户尽快购电。 
　　电量返读功能：用户每次将电卡插入ＩＣ卡电表后，ＩＣ卡电表将自动把剩余电量等信息回写到电卡中，以供售电管理系统查询。
　　安全保护功能：采用ＣＰＵ卡作为购电卡，在ＩＣ卡电表内安装有ＳＡＭ模块，与ＣＰＵ卡相互做密钥认证，具有高度安全性，严格保证一户一表一卡，每次购电卡只一次输入有效。
　　补卡功能：当用户购电卡丢失时，可以通过售电网络为用户补发电卡。 
　　检查功能：售电网络可以发行检查卡，定期对用户ＩＣ卡电表运行情况进行检查。
　　通讯功能：售电部门可以通过建立一定的数据通讯信道，对居民使用的ＩＣ卡电表中的所有数据及时进行抄收。
　　电量冻结功能：售电部门可以通过数据通讯信道对ＩＣ卡电表下发电量冻结指令，并将冻结电量数据抄回进行线损统计和电费核算。 
　　负荷统计功能：售电部门可以通过数据通讯信道对ＩＣ卡电表下发负荷冻结指令，ＩＣ卡电表能够根据指令计算用户某一时刻的功率，并加以冻结传输给售电部门进行居民用电负荷分析。

　　４ ＩＣ卡电表一般操作流程

　　管理部门为用户安装ＩＣ卡电表；
　　ＩＣ卡电表管理系统软件登录用户信息，完成新用户开户；
　　管理部门通过读写器为用户制作用户卡，写入必要的运行参数信息；
　　用户将用户卡插入自己的ＩＣ卡电表，将运行参数信息传入ＩＣ卡电表，同时将ＩＣ卡电表内数据返写到用户卡；
　　当满足一定条件时，ＩＣ卡表闭合控制开关允许用户使用相应的电量，条件不满足时， IＣ卡电表断开控制开关，不允许用户使用；
　　用户持用户卡到管理部门缴费充值，ＩＣ卡电表管理系统通过ＩＣ卡读写器将ＩＣ卡电表返写信息读入系统进行结算分析，同时将新的运行参数传递到用户卡；
　　用户再次将用户卡插入ＩＣ卡电表，获得相应能源的继续使用权。
 
　　５ 收费管理方式

　　预付费方式：用户先到管理部门缴纳费用，才能取得一定数量的相应能源的使用权，通过用户卡输入ＩＣ卡表。
　　付费方式：用户可以先获得一定数量的相应能源的使用权，通过用户卡将使用信息带回管理部门进行结算缴费。
　　紧急赊欠状态方式：当控制开关切断用户使用相应能源后，如果用户不能立即去管理部门缴纳费用，可以用某种方式闭合控制开关，暂时恢复相应能源的使用权。

　　６ ＩＣ卡电表存在的问题

　　（１）由于ＩＣ卡表具有一个向用户完全开放的插卡口，用户可以采用多种方法攻击ＩＣ卡卡口，易造成死机、数据混乱，最终使计费系统瘫痪，造成控制系统失效，难以取证认定，极易发生用电纠纷。 
　　（２）因为电子表采用短寿命的电解电容元件，目前尚无替代产品或技术。因此目前电子表的平均运行时间不到５年，而以现有的技术水平，寿命延长至１０年非常困难。
　　（３）ＩＣ卡预收费控制产品除硬件存在的问题以外，最大的安全问题就是掌握在研制、生产、应用单位的“工具卡”。这类卡具有通用性，很难做到一表一卡，此类卡一旦流失就可进行商业化非法盗版复制，形成黑市交易。

　　７ ＩＣ卡电表发展过程中遇到的问题

　　在２０世纪８０年代初，辽宁省从国外引进了投币式电度表，但不久供电部门就将耗费巨资安装的设备全部拆除——因为有人用水冻成冰后投入币箱，结果电被偷了还不留痕迹。
针对近年来各地装用ＩＣ卡式电能表后发生的技术质量、管理及法律等方面的问题，国家电力公司于１９９９年向系统内电力企业发出通知，明确提出：在城乡居民“一户一表”改造工程中不宜选用ＩＣ卡电表。另外，公众和学者普遍认为电力工业是公用事业，电能是一种特殊商品，它和自来水、煤气、电话一样，适宜先使用、后收费。而ＩＣ卡电表的预付费方式却与之抵触，一度被消协评为霸王条款。

　　８ ＩＣ卡电表的发展

　　前景虽然ＩＣ卡电表在技术方面还存在一些问题，其发展和应用的过程中也遇到了很大阻力，但其提出的电表发展方向及其在解决电费拖欠问题方面的优点却使得其市场需求不断增大。因此，只要ＩＣ卡电表的技术缺陷及其引发的社会问题能得以妥善解决，其发展前景还是非常光明的。
　　ＩＣ卡电表最主要的技术缺陷即其有一个向用户完全开放的插卡口，从而易被攻击，而非接触式ＩＣ卡（又称射频卡）的出现解决了这一难题。
　　非接触式ＩＣ卡是国外近几年发展起来的新技术，它成功地将射频识别技术和ＩＣ卡技术结合起来，解决了无源和免接触难题。
　　射频卡无需专门的供电电源；
　　它与读写器间无机械接触，避免了接触故障；
　　它的表面无裸露芯片，可防水，且不易产生静电击空及弯曲损坏等问题；
　　射频卡使用时没有正反面。

　　总之，非接触式ＩＣ卡具有可靠性高、使用方便、操作速度快等特点。非接触式ＩＣ卡系统由读写器和非接触式ＩＣ卡两部分组成。
　　应用系统通过读写器对卡进行操作；
　　读卡器通过射频信号同步进行近距离通讯，并为卡上芯片提供能量；
　　非接触式ＩＣ卡响应读写器的指令，并报告处理的结果；
　　非接触式ＩＣ卡通过连接ＩＣ芯片的线圈在特定交变磁场中耦合获得高压能量，非接触式ＩＣ卡的读写器通过发射线圈发射交变强磁场，强予ＩＣ卡能量，通过磁场的断、续编码写入数据，并通过线圈感应ＩＣ卡发生的磁场阅读ＩＣ卡发来的数据；
　　ＩＣ卡通过交变磁场获得能量，通过检验磁场的数、续获得读写头写来的数据，并按设定的模式编码、调制，向读写头发出数据。

　　ＩＣ卡电表的另一个主要争议是在其收费方式上，即预付费式。其实，只要对收费系统稍加改进便可解决这一问题。具体方法是用户可以先获得一定数量的相应能源的使用权，通过用户卡将使用信息带回管理部门进行结算缴费，也就是先用电再付费，充分体现了收费过程中的人性化。随着科技的不断进步以及新技术的不断涌现，各种技术的相互结合越来越普遍。而ＩＣ卡电表也会随之更加完善。可以预计，未来的一段时间内，在国内推广ＩＣ卡电表及其收费管理方案是可行的，应该具有较为良好的市场前景。