基于STS代码式预付费用电管理系统

张祖荣，江智添，李 豪，罗 建，吴 冲

广东电网公司佛山供电局，广东佛山 528000

0 引言

STS代码式预付费电能表及用电管理系统目前主要用于以下几种情况：偏远地区、抄表成本高的地区，使用代码式预付费电能表和用电管理系统可以极大地降低管理成本；收费难、欠费情况严重的地区，使用代码式预付费电能表和用电管理系统先付费后使用，不存在收不到钱的情况，而且代码式预付费电能表的高安全性也可以防止窃电、破解代码等一系列问题；代码式预付费电能表及用电管理系统用于宿舍、出租屋、商铺、学校等无固定使用者的场所，也可以很好地解决相关的抄表收费等管理问题。随着预付费用电的观念和管理理念、管理技术的发展，STS代码式预付费电能表及用电管理系统的发展前景更是极其远大。基于STS代码式预付费用电管理系统分单机版、网络版、平台版，以适应不同用户的需要。单机版包括用户管理、电表管理、售电、售电记录查询、电表维护、告警、操作日志等基本的管理和售电功能。网络版包括设备管理（电表、GPRS采集器）、费率时段管理、设备配置管理（设置GPRS采集器、设置时段费率、设置电表关系等）、用户管理、通讯设置、电表解码密钥管理、抄表管理（手动抄读、计划抄读、日常数据、重点数据、预付费数据等）、数据管理（抄表数据、预付费数据、负荷曲线数据、线损分析、综合报表等）、计划管理、日志管理、售电管理、售电分析报表等功能，融售电系统和抄表系统、电表维护系统于一体。平台版在网络版的基础上，扩展了用户和业主的概念，系统平台统一部署，业主无须架构系统，只须加入平台即可，平台管理商直接处理用户电表，用户通过Web页面自行购电、网银付款，平台根据用户所属的业主，将售电款转入到业主的虚拟账户，由业主提取。用户付款、查询等操作大大简化，业主实现了零维护。大大节约了业主的管理成本以及使用门槛。

1 STS定义

1）STS定义

所谓STS即为标准传输协议，最先在南非发展，1997年在南非成立了STS协会组织，2005年被国际标准协会标准化为IEC62055。该系列标准涵盖了付费系统、CIS用户信息系统、售电系统、传输介质、数据传输标准、预付费电能表以及接口标准等内容。它是一个完整的关于预付费系统的体系框架。

2）IEC62055国际标准的组成：

IEC62055-21 标准化架构IEC62055-31 特殊要求-静止式有功电能表（1级和2级）IEC62055-41 标准传输协议-单向令牌介质系统的物理层传输协议IEC62055-51 标准数据传输协议-单向令牌数字和磁卡式物理层传输协IEC62055-52 标准数据传输协议-双向虚拟介质本地传输物理层传输协议

2 网络版系统架构

STS预付费用电管理系统网络版分自动抄表主站系统、预付费售电子系统和网上售电子系统三部分

自动抄表主站系统主要完成集抄设备管理、电表参数配置、预付费电表参数设置、计划抄表、电表令牌传输（服务）、电价调整（服务）等主要操作，以及剩余电量低告警通知等功能。

预付费售电管理系统主要完成用电商户注册、销户、POS售电、购电记录查询、用电量报表统计、售电量报表统计等操作。

网上售电系统主要由于用户使用，完成网上自助购电、购电记录查询、用电量查询等操作。

预付费电表负责电能计量、过载保护、恶性负责检测等；GPRS采集器与预付费电表通过本地485等通讯方式连接，负责电表和主站的远程通讯中介，可以抄读电表数据，传输Token、告警信息等；系统主站负责售电、管理用户和售电数据、生成各种统计报表、打印Token或者通过远程通讯方式（GPRS、SMS等）发送Token到GPRS采集器。

充值购电的过程如下：电表可用电量低时，系统会发送剩余电量低告警到用户手机，用户收到短信后（或者定期）到营业厅、售电POS机购电或者登录网站进行自助购电。购电成功后，系统通过远程通讯方式将Token发送到GPRS采集器，GPRS采集器将售电Token发送到预付费电表，预付费电表对Token进行解码，完成充值过程，充值成功后，会发送短信提醒用户购电成功。对于未安装GPRS采集器的地区，系统可打印购电Token给用户或者将Token发送给用户，用户通过手工输入20位售电Token完成购电充值过程。整个购电过程非常方便、安全、可靠。

3 网上售电系统

网上售电系统是STS预付费用电管理系统的一个子模块，由系统主页、快速购电、用户注册、用户登录、客户资料管理、用户购电、购电记录查询、用电量查询等页面组成。定期自动备份数据库保证数据完整性，客户支付采用第三方银联或支付宝，保证信息的安全性。

3.1 主页功能

1）显示公司名称、联系方法等一般信息；

2）登录、退出功能；

3）快速购电功能；

4）用户登录后在主页上显示客户相关信息：姓名、电表、剩余电量、赊欠电量等信息；

5）用户登录后可直接选择电表进行充值。

3.2 客户登陆功能

1）客户根据登录名及密码登陆网站；

2）可通过姓名、证件号码、手机找回密码；

3）未注册用户，根据预留手机号码、客户姓名、证件号码自助完成用户注册；

4）用户登录名必须唯一，登录密码6位以上。

图1 网络版系统结构图

图2 网站功能框图

3.3 快速购电功能

提供未注册用户的客户一种快速完成购电的方法。

1）流程

（1）输入客户姓名、证件号码查询客户资料，查询结果显示客户姓名、地址、手机号码、表号、安装地址、剩余电量、赊欠电量等信息；

（2）选择购电电表、输入购电金额：选择电表时检查电表欠费情况，购电金额必须大于欠费金额；

（3）确认充值电表、购电金额、通知手机号码，并生成支付信息及订单；

（4）通过支付宝完成支付（预留其它支付方式）；

（5）支付成功，系统生成购电订单并执行充值过程；

（6）充值成功后通过短信通知客户。

2）说明

（1）快速购电必须配置客户姓名、证件号码才能对电表时行充值；

（2）在选择电表后，系统显示电表相关数据：剩余电量、赊欠电量、电表状态等；

（3）有欠费数据（赊欠电量＞0）的电表输入购电金额必须大于赊欠电量。

3.4 注册用户购电功能

为已注册用户提供一种更简单的购电方法。

1）流程

（1）登陆网站，选择需要购电的电表进行充值；

（2）确认充值电表、购电金额、通知手机号码等充值信息；

（3）生成支付信息及订单；

（4）通过支付宝完成购电订单支付；

（5）支付成功，系统自动充值并发送信息通知客户。

2）说明

（1）在选择正确电表后，系统显示电表相关预付费数据，包括当前剩余电量、赊欠电量、电表状态等信息；

（2）有欠费数据（赊欠电量＞0）的电表输入购电金额必须大于赊欠电量。

3.5 购电记录查询

根据客户资料查询客户最近购电记录。

1）可查询最近一年内的购电记录数据；

2）查询结果以表格形式显示；

3）购电记录显示字段：客户姓名、地址、手机、表号、购电时间、购电量、充值码、充值成功否、购电方式（网上、POS）、备注等；

4）结果可以打印、导出。

输入条件：

1）客户姓名：必须完全匹配；

2）时段：最近1月、最近3月、最近1年。

3.6 用电量统计

按月统计本年度指定客户所有电表的用电量情况。

1）统计条件

（1）客户姓名：用户输入，完全匹配；

（2）电表：按电表和自然月份进行统计。

2）统计结果

统计结果以表格或柱形图方式显示。

表格方式显示每块电表详细数据及合计数据，格式如下图：

柱形图方式：按月显示客户（所有电表累加）各月份的用电量。

3.7 客户信息中心功能

1）修改客户资料：证件号码、手机号码等，姓名不可修改；

2）修改登陆密码功能；

3）电表信息列表，

4 系统实现

系统通过微软VS2008平台开发、数据库使用大型数据库SQLServer2008。

5 结论

基于STS代码式预付费用电管理系统，利用了STS代码式预付费电表的传输唯一性、安全性、可操作性，整合了传统的售电、网上售电等售电功能，方便了用户购电的需要，将售电系统和集抄系统融为一体又可以分别独立使用，利用了网络的便利，加强了自动化管理，在解决售电购电问题的同时又解决抄表问题和用电数据管理问题，是一个全方位的用电管理解决方案，可以作为智能电网网络的一个有力的发展方向。

[1]IEC62055-41 Electricity metering-Payment systems-Part 41:Standard transfer specification (STS)-Application layer protocol for one-way token carrier systems,2007.

[2]IEC62055-51 Electricity metering-Payment systems-Part 51:Standard transfer specification (STS)-Physical layer protocol for one-way numeric and magnetic card token carriers,2007.

[3]IEC62055-31 Electricity metering-Payment systems-Part 31:Particular requirements-Static payment meters for active energy (classes 1 and 2),2007.

[4]IEC62055-52 Electricity metering- Payment systems-Part 52: Standard transfer specification (STS)-Physical layer protocol for a twoway virtual token carrier for direct local connection，2008.

[5]FIPS PUB 46-3 FEDERAL INFORMATION PROCESSING STANDARDS PUBLICATION,1999.

[6]DL/T 645-1997《多功能电能表通信协议》.

[7]IEC62056-21 电气测量-抄表、费率及负荷控制的数据交换-第21部分：直接本地数据交换，2002.

[8]GB/T 17552 IEC7813,信息技术 识别卡 金融交易卡，2006.

[9]JJG 596-1999《电子式电能表》.

[10]GB/T 17215.321-2008《交流电测量设备 特殊要求-第31部分 静止式有功电能表（1级和2级）》

[11]GB/T 17215.211-2006《交流电测量设备通用要求 实验和实验条件-第11部分：测量设备》.