專(zhuān)利名稱(chēng)：使用帶有自動(dòng)能源切斷裝置的遙控智能卡的能源計(jì)量預(yù)付系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電能計(jì)量表(electric energy meters)的預(yù)付系統(tǒng)(prepaymentsystem)，尤指一種更加有效的系統(tǒng)和方法，以控制電能的供應(yīng)，以及通過(guò)使用遙控智能卡(contactless intelligent cards)從計(jì)量表得到極佳的信息。
背景技術(shù)：
能源公用事業(yè)公司過(guò)去實(shí)行的是在消費(fèi)者使用了他們所提供的服務(wù)后以傳統(tǒng)的讀表和發(fā)票詳單的方式來(lái)收取服務(wù)費(fèi)用。近來(lái)提出了用于公共服務(wù)供應(yīng)，例如電，水或煤氣的預(yù)付系統(tǒng)技術(shù)，這種形式克服了傳統(tǒng)收費(fèi)系統(tǒng)的一些不便之處。
有一種預(yù)付系統(tǒng)設(shè)計(jì)為這樣的結(jié)構(gòu)，對(duì)電(水或煤氣)的購(gòu)買(mǎi)可以直接從中心站完成，并且有關(guān)購(gòu)買(mǎi)數(shù)量的信息會(huì)隨后被傳送到消費(fèi)了供應(yīng)量的用戶(hù)所在地。在用戶(hù)的消費(fèi)點(diǎn)(本地，公司，住宅等等)安裝有計(jì)量裝置，它接收預(yù)付通信的信息并且也對(duì)中心站確認(rèn)購(gòu)買(mǎi)數(shù)量。典型地，電能計(jì)量裝置安裝在商店或住宅的外部，且讀取預(yù)付信息的終端和計(jì)量表安裝在一起，或者通過(guò)電纜或電源線(xiàn)與計(jì)量表相連，該計(jì)量表安裝在室內(nèi)。這些種類(lèi)的預(yù)付系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是安裝困難，成本高。這種典型的預(yù)付系統(tǒng)的另一個(gè)問(wèn)題是它不能提供有關(guān)消費(fèi)信息(充值金額是如何使用的，哪里或哪一個(gè)計(jì)量表正在使用充值金額)和有關(guān)竄改計(jì)量表信息的雙向通信。
另一種知名的預(yù)付系統(tǒng)同樣基于從一個(gè)預(yù)定銷(xiāo)售點(diǎn)直接進(jìn)行購(gòu)電，購(gòu)買(mǎi)數(shù)量的信息存儲(chǔ)在磁卡或遙控智能卡中。這種特殊的預(yù)付系統(tǒng)需要使用一種電表，該電表包括一個(gè)讀卡裝置或磁動(dòng)電鍵，以及一系列管理電能供應(yīng)的附加控制裝置。
上述提到的該類(lèi)型預(yù)付系統(tǒng)的例子由美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4,240,030所披露，名稱(chēng)為“智能電表”(Electric Utility meter)，專(zhuān)利權(quán)人是杰斯R.貝特曼(Jess R.Baterman)及其合作者，授權(quán)日為1960年12月16日。該專(zhuān)利描述了一種使用可插入磁卡來(lái)控制能量供應(yīng)的智能計(jì)量表。美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4,629,874，名稱(chēng)為“預(yù)付計(jì)量系統(tǒng)”(Prepaymentmetering system)，授權(quán)日1980年12月16日，該專(zhuān)利描述了一種使用智能卡和附加元件來(lái)確定充值金額從而控制能量供應(yīng)的系統(tǒng)。美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4,731,575，名稱(chēng)為“使用編碼購(gòu)買(mǎi)卡的預(yù)付計(jì)量系統(tǒng)”(Prepayment metering system using encoded purchasecards)，授權(quán)日為1988年3月15日，專(zhuān)利權(quán)人為約瑟夫W.斯隆(Joseph W.Sloan)，該專(zhuān)利揭示了一種使用編碼磁帶卡(coded magnetic ribbon cards)從收費(fèi)處向用戶(hù)傳送購(gòu)買(mǎi)信息的系統(tǒng)。美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4,795,892，名稱(chēng)為“預(yù)付商品系統(tǒng)”(Pre-paidcommodity system)，授權(quán)日1989年1月3日，專(zhuān)利權(quán)人為CIC系統(tǒng)有限公司(CICSystems，Inc.)，該專(zhuān)利包括了一種使用預(yù)付的系統(tǒng)，該預(yù)付由提供電，水，煤氣等的銷(xiāo)售卡激活。美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4,803,632，名稱(chēng)為“智能公用事業(yè)系統(tǒng)”(Intelligent utilitysystem)，專(zhuān)利權(quán)人為公用事業(yè)系統(tǒng)公司(Utility Systems Corp.)，授權(quán)日為1989年2月7日，該專(zhuān)利描述了一種外置數(shù)據(jù)處理器計(jì)量表，其具有一個(gè)使用讀取裝置來(lái)確認(rèn)和恢復(fù)信息的屏幕，以及一個(gè)被包含在LCD中的卡支付讀取裝置，其中，LCD位于裝置內(nèi)部。美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4,908,769，名稱(chēng)為“商品計(jì)量系統(tǒng)”(Commodity meteringsystems)，專(zhuān)利權(quán)人為施倫貝格爾電力(英國(guó))有限公司(Schlumberger Electronics(UK)Ltd.)，授權(quán)日為1990年3月13日，該專(zhuān)利揭示了一種預(yù)付計(jì)量系統(tǒng)，其包括一個(gè)電子按鍵和一個(gè)容納這個(gè)電子按鍵的槽。美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,146,047，名稱(chēng)為“從多處使用編碼購(gòu)買(mǎi)卡的預(yù)付計(jì)量系統(tǒng)”(Prepayment metering system using encoded purchasecards from multiple locations)，專(zhuān)利權(quán)人為CIC系統(tǒng)有限公司(CIC Systems，Inc.)，授權(quán)日為1992年9月8日，該專(zhuān)利是關(guān)于一種使用磁帶卡提供公共服務(wù)的預(yù)付系統(tǒng)。美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,668,538，名稱(chēng)為“具有遠(yuǎn)程可控開(kāi)關(guān)的模塊化電表裝置”(Modularelectricity meter arrangement having remotely controllable switch)，專(zhuān)利權(quán)人為西門(mén)子計(jì)量有限公司(Siemens Measurements Ltd.)，授權(quán)日為1997年9月16日，該專(zhuān)利描述了一種包括預(yù)付模塊的計(jì)量表配置，該預(yù)付模塊有一能插入智能卡、內(nèi)存卡等的槽。美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,529,883，名稱(chēng)為“具有雙向智能卡通信的預(yù)付能量計(jì)量系統(tǒng)”(Prepayment energy metering system with two-way smart card communications)，專(zhuān)利權(quán)人為大衛(wèi)M.伊(David M.Yee)及其合作者，授權(quán)日為2003年3月4日，該專(zhuān)利描述了一種預(yù)付能量計(jì)量系統(tǒng)，其使用智能卡提供雙向數(shù)據(jù)通信，以將用戶(hù)信息發(fā)送給服務(wù)提供者。
但是，這種帶有磁卡讀卡器或接觸式智能卡的預(yù)付計(jì)量表的缺點(diǎn)在于，當(dāng)讀卡器暴露在外接收預(yù)付卡時(shí)，它易于被用戶(hù)損壞(有意或無(wú)意)或由于含鹽分的空氣或高的相對(duì)濕度而受損。當(dāng)讀卡器通過(guò)電纜與計(jì)量表相連時(shí)出現(xiàn)了另一個(gè)問(wèn)題，這是由于電纜也容易受到損壞。當(dāng)讀卡器與計(jì)量表合并一體時(shí)，計(jì)量表要經(jīng)受大的物理改變，體積增大，且由于其部件暴露于環(huán)境中而使得其變得易于受損，另外它們不能同市場(chǎng)上現(xiàn)有的連接器，例如S型或A型連接器相兼容。
還有另一種用于控制電能供應(yīng)的預(yù)付系統(tǒng)，整合了充值金額用完時(shí)切斷能源的方法。這種系統(tǒng)的一個(gè)例子由美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,959,549所披露，名稱(chēng)為“公共計(jì)量系統(tǒng)”(Communal metering system)，專(zhuān)利權(quán)人為安德烈亞斯J.西內(nèi)西奧(Andreas J.Synesiou)及其合作者，授權(quán)日為1999年9月28日，該專(zhuān)利描述了一種計(jì)量系統(tǒng)，其向廣大消費(fèi)者提供預(yù)付的電能，能源的供應(yīng)和切斷都是遠(yuǎn)程完成。這種形式的電能供應(yīng)控制的預(yù)付系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于其需要向能源站發(fā)送信息和從能源站接收信息的裝備(例如調(diào)制解調(diào)器)，此外，其價(jià)格昂貴。這種系統(tǒng)的另一個(gè)問(wèn)題是其不提供有關(guān)計(jì)量表修改的信息。
考慮到現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種預(yù)付系統(tǒng)，以有效控制安裝于用戶(hù)所在地的電表中的電能供應(yīng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能源的預(yù)付計(jì)量系統(tǒng)，其使用緊密封閉的計(jì)量表和遙控智能卡。
此外，本發(fā)明的另一目的是提供一種能源的預(yù)付計(jì)量系統(tǒng)，其整合了用于切斷能源供應(yīng)的自動(dòng)裝置。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于計(jì)量的能源預(yù)付系統(tǒng)，其通過(guò)使用遙控智能卡可以向供應(yīng)者提供消費(fèi)信息，如存儲(chǔ)金額是如何使用的，哪里或哪個(gè)計(jì)量表正在使用存儲(chǔ)金額，以及有關(guān)違法竄改計(jì)量表的信息。
本發(fā)明的更進(jìn)一步目的是提供一種使用遙控讀卡器系統(tǒng)的電能供應(yīng)預(yù)付方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種完全集成在一個(gè)單一芯片中，完全封閉并且不與外界接觸的計(jì)量表，其整合了預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)和一種更有效的方法，以控制電能的供應(yīng)，并通過(guò)遙控智能卡從計(jì)量表得到極佳的信息。
本發(fā)明的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)包括帶有能源供應(yīng)切斷裝置的預(yù)付控制遙控卡，該能源供應(yīng)切斷裝置也負(fù)責(zé)預(yù)付卡的檢測(cè)和驗(yàn)證，以及預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)的控制，并且負(fù)責(zé)對(duì)計(jì)量表的能源供應(yīng)。在較佳實(shí)施例中，帶有能源供應(yīng)切斷裝置的預(yù)付控制遙控卡包括遙控智能卡的讀寫(xiě)元件，微控制器，交流電壓過(guò)零檢測(cè)器，能量切斷元件的控制器，以及該控制卡的饋源。本發(fā)明的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)并不是一直都在搜索遙控預(yù)付卡，因?yàn)槟菢訒?huì)在只進(jìn)行幾次的操作上浪費(fèi)太多的能源，因此只在每分鐘的幾秒鐘內(nèi)搜索智能卡。
電能預(yù)付方法使用了遙控智能卡和帶有遙控智能卡的內(nèi)置讀寫(xiě)器的電能電子計(jì)量表，它控制在計(jì)量表和遙控智能卡之間通過(guò)射頻進(jìn)行的信息交互的步驟；以交互方式通過(guò)兩個(gè)或多個(gè)數(shù)字簽名以及計(jì)量器的序列號(hào)來(lái)鑒別智能預(yù)付卡和遙控智能卡的內(nèi)置讀寫(xiě)器；將智能預(yù)付卡的存儲(chǔ)金額釋放并存儲(chǔ)在電子計(jì)量表的內(nèi)存中；以及將生成的有關(guān)計(jì)量表狀態(tài)的信息存儲(chǔ)在預(yù)付遙控智能卡中。
本發(fā)明涉及到的特征方面將會(huì)在附加的權(quán)利要求中詳細(xì)闡述。而本發(fā)明自身相應(yīng)的結(jié)構(gòu)及其操作方法，將結(jié)合本發(fā)明其它目的及其特點(diǎn)在以下的實(shí)施例的描述中充分闡明，請(qǐng)參考附圖閱讀，其中相似的參考數(shù)字代表相同的元件，其中圖l是一幅簡(jiǎn)圖，揭示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的能量預(yù)付計(jì)量系統(tǒng)。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的整合在電子計(jì)量表中的預(yù)付系統(tǒng)的功能框圖。
圖3和圖3A是流程圖，用于解釋圖1和圖2所示的能源預(yù)付計(jì)量系統(tǒng)的操作流程。
具體實(shí)施例方式
這里使用的術(shù)語(yǔ)“遙控卡”(contactless card)是指卡與讀寫(xiě)模塊之間不使用電流元件的指令交互(例如，讀寫(xiě)模塊與內(nèi)置于卡中的集成電路之間不存在歐姆接觸)，其中，使內(nèi)置于卡中的集成電路工作的電源取自于讀寫(xiě)模塊產(chǎn)生的指令，對(duì)這些集成電路的通信和電源是通過(guò)耦合來(lái)提供的。因此，遙控卡能夠與讀寫(xiě)模塊相隔一非固定距離，從幾毫米到幾厘米，它們之間都會(huì)有數(shù)據(jù)傳輸。
術(shù)語(yǔ)“智能卡”(Intelligent Card)指一種卡，其尺寸與塑料信用卡近似，其帶有一集成電路(微處理器，內(nèi)存或?qū)Ｓ秒娐?，并帶有一讀卡器，該讀卡器具有用于多種用途的處理電源，該智能卡具有極高的安全性。
術(shù)語(yǔ)“數(shù)字簽名”(digital signature)或“數(shù)字密鑰”(digital key)指一數(shù)字序列，通過(guò)它可以將具有相同數(shù)字序列的編碼指令解密。
本發(fā)明中使用的術(shù)語(yǔ)“竄改”(tampering)是指所有改變計(jì)量表用戶(hù)所消費(fèi)電能的消費(fèi)記錄的行為。
術(shù)語(yǔ)“斷開(kāi)”(Disconnections)指不切斷用戶(hù)的電能供應(yīng)而將電能計(jì)量表斷電的行為，這種方式使得在計(jì)量表被斷電期間，計(jì)量表不能記錄用戶(hù)的能源消費(fèi)。術(shù)語(yǔ)“倒置”(Inversions)指在連接插座(connection socket)處改變計(jì)量表的機(jī)械位置，目的是不記或少記實(shí)際消耗的用量。這里所用的術(shù)語(yǔ)“支路”(Derivations)是指接在計(jì)量表外部的電阻最小的橋，使用它的目的是不讓用戶(hù)消費(fèi)的電流全部都通過(guò)計(jì)量表的傳感器，從而該傳感器所感應(yīng)到的電流要比用戶(hù)實(shí)際消費(fèi)的用量小，這些橋通常被稱(chēng)為“橋”。
術(shù)語(yǔ)“防碰(操作)”(anticollision)是指對(duì)卡的判斷，其中根據(jù)卡的序列號(hào)最后只會(huì)選擇出一張卡，這規(guī)定在ISO 14443-3A和ISO 14443-4A中。
本發(fā)明提供一種帶有遙控?cái)?shù)據(jù)通信的電能計(jì)量預(yù)付系統(tǒng)和方法，其中電子計(jì)量表完全集成在一單一芯片上，完全封閉并且不與外界環(huán)境相接觸。根據(jù)較佳實(shí)施例，能源計(jì)量的預(yù)付系統(tǒng)和方法降低了安裝成本，提供了一個(gè)完整的電子計(jì)量表，它使得對(duì)用戶(hù)計(jì)量表的數(shù)據(jù)通信和對(duì)能源公用事業(yè)公司的數(shù)據(jù)通信一樣多，并且無(wú)需通過(guò)額外的調(diào)制解調(diào)器來(lái)使用現(xiàn)有的電力線(xiàn)或通信傳輸裝備。此外，根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例，遙控?cái)?shù)據(jù)通信是由集成于電子計(jì)量表中的遙控智能讀寫(xiě)器的預(yù)付模塊來(lái)提供的，其中智能卡直接向計(jì)量表傳輸購(gòu)買(mǎi)數(shù)量的數(shù)據(jù)，并且接收和存儲(chǔ)有關(guān)計(jì)量表操作變量的信息以及計(jì)量表修改信息，當(dāng)遙控智能卡再充值時(shí)，計(jì)量表修改信息會(huì)被傳輸至能源供應(yīng)者的數(shù)據(jù)庫(kù)中。能源預(yù)付系統(tǒng)通過(guò)使用遙控智能卡使得對(duì)所提供服務(wù)的支付先于對(duì)其的消費(fèi)。這種遙控智能卡可以在銷(xiāo)售點(diǎn)終端或直接在能源提供者的動(dòng)力站再次充值。
在本發(fā)明中，用戶(hù)從發(fā)電站通過(guò)電力線(xiàn)直接將電接進(jìn)業(yè)主的計(jì)量表中，而不必將計(jì)量表連接到任何通信終端或連接到提供連接服務(wù)(例如紅外連接，直接電纜連接，射頻連接或通過(guò)交流電線(xiàn)的通信)的外部裝置上來(lái)控制電能供應(yīng)。
圖1是根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的能源計(jì)量預(yù)付系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。如圖1所示，能源計(jì)量預(yù)付系統(tǒng)較佳地包括銷(xiāo)售點(diǎn)終端20，其可位于中心站和/或供應(yīng)者的收費(fèi)站。銷(xiāo)售點(diǎn)終端20配置有智能卡23的讀寫(xiě)模塊，其可為遙控卡的傳統(tǒng)樣式，或可為一種特殊開(kāi)發(fā)的樣式。銷(xiāo)售點(diǎn)終端20具有通信接口27，用于將其與收費(fèi)系統(tǒng)通過(guò)服務(wù)器21相互連接起來(lái)，以使收費(fèi)系統(tǒng)保持能獲知用戶(hù)的帳單以及存儲(chǔ)在供應(yīng)者數(shù)據(jù)庫(kù)22中的信息的狀態(tài)。接口27使用的通信方法可以是，例如，通過(guò)調(diào)制解調(diào)器使用因特網(wǎng)，或企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)，或?qū)Ｓ眠B接。數(shù)據(jù)庫(kù)22也存儲(chǔ)用戶(hù)預(yù)付的kWh的數(shù)量，和在計(jì)量表的使用壽命內(nèi)計(jì)量的kWh，以及用戶(hù)所作的修改，以供能源公用事業(yè)公司分析及采取措施。
為了提供安全的通信以及在銷(xiāo)售點(diǎn)終端20和服務(wù)器21之間的有效的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，能源計(jì)量預(yù)付系統(tǒng)包括一對(duì)安全模塊24和25，如圖1所示，安全模塊24和25安裝在服務(wù)器和銷(xiāo)售點(diǎn)內(nèi)。較佳地，安全模塊24和25為服務(wù)器21和銷(xiāo)售點(diǎn)終端20之間的數(shù)據(jù)傳輸提供加密和解密函數(shù)，例如通過(guò)使用數(shù)字密鑰的方法，在此方法中數(shù)據(jù)只能用該數(shù)字密鑰解密，因此當(dāng)數(shù)據(jù)從銷(xiāo)售點(diǎn)終端傳輸至服務(wù)器或反向傳輸時(shí)，即使該數(shù)據(jù)傳輸被中途截獲，如果解密密鑰不正確的話(huà)該數(shù)據(jù)也不會(huì)被解密。銷(xiāo)售點(diǎn)終端20和預(yù)付智能卡15之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)由安全模塊24通過(guò)使用寫(xiě)在智能卡15中的數(shù)字密鑰來(lái)進(jìn)行加密。安全模塊24也為遙控智能卡15和智能卡的讀寫(xiě)模塊23之間進(jìn)行的交易提供數(shù)據(jù)安全。較佳地，遙控智能卡15和電子計(jì)量表18也包括安裝在它們各自的微控制器或集成電路(IC)中的加密/解密模塊，特別用于預(yù)付系統(tǒng)執(zhí)行加密信息的交互功能。在一最佳實(shí)施例中，電子計(jì)量表的加密模塊位于具有能源供應(yīng)切斷裝置的預(yù)付控制遙控卡的微控制器中，或位于遙控智能卡的讀卡器中。
在租用或革新電能供應(yīng)服務(wù)的時(shí)代，能源公用事業(yè)公司在用戶(hù)家里19安裝帶有本發(fā)明的預(yù)付系統(tǒng)的電子計(jì)量表，并且在銷(xiāo)售點(diǎn)20發(fā)放可重復(fù)使用的預(yù)付遙控智能卡15，該智能卡15中先充有預(yù)先購(gòu)買(mǎi)的一定數(shù)量的kWh。在較佳實(shí)施例中，使用存儲(chǔ)在微控制器的內(nèi)存中的信息來(lái)對(duì)預(yù)付遙控智能卡15進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置，這些信息包括計(jì)量表的號(hào)碼，合同號(hào)碼，上次充值的日期，安全密鑰，[例如數(shù)字簽名以及在Mifare加密系統(tǒng)中所規(guī)定的(在較佳實(shí)施例中，密鑰A用于釋放一定數(shù)量的預(yù)付的kWh，密鑰B能夠在卡的一個(gè)扇區(qū)內(nèi)充值或釋放一定數(shù)量的預(yù)付的kWh)，或者是三重加密系統(tǒng)DES等等]，預(yù)付kWh數(shù)量的數(shù)據(jù)，和通過(guò)釋放傳送給計(jì)量表的預(yù)付KWh的數(shù)量。在最佳實(shí)施例中，預(yù)付遙控卡的微控制器內(nèi)存能夠確認(rèn)并存儲(chǔ)由電子計(jì)量表生成的有關(guān)用戶(hù)在計(jì)量表使用期內(nèi)消費(fèi)能源及竄改計(jì)量表消費(fèi)能源的信息。
為啟動(dòng)能源供應(yīng)，用戶(hù)要將遙控預(yù)付智能卡15靠近遙控電子計(jì)量表讀寫(xiě)器18，該電子計(jì)量表的讀寫(xiě)器會(huì)使預(yù)付卡15生效并會(huì)全部或部分地釋放已購(gòu)的預(yù)付kWh數(shù)量。決定是否全部或部分地從卡15中釋放預(yù)付的kWh數(shù)量至計(jì)量表18中，取決于卡中所記錄的要通過(guò)釋放而傳送至計(jì)量表的預(yù)付kWh數(shù)量的值，或者當(dāng)充值金額少于此釋放值時(shí)。在本發(fā)明中的術(shù)語(yǔ)“通過(guò)釋放傳送的預(yù)付kWh數(shù)量”(quantity ofprepaid kWh to be transferred by discharge)是一個(gè)預(yù)定的數(shù)量，其由用戶(hù)或由能源公用事業(yè)公司確定，我們假設(shè)這個(gè)數(shù)字是50，當(dāng)將卡放在靠近預(yù)付計(jì)量表處時(shí)，釋放值將是50kWh的50，除非卡中剩余的預(yù)付kWh的數(shù)量小于50，在這種情況下會(huì)從卡中釋放所有的預(yù)付kWh數(shù)量到計(jì)量表中。在釋放預(yù)付kWh數(shù)量的同時(shí)或之后，計(jì)量表的遙控讀寫(xiě)器會(huì)加載所有由電子計(jì)量表生成的信息，該信息是有關(guān)用戶(hù)在計(jì)量表在卡內(nèi)的使用期內(nèi)消費(fèi)能源的信息以及竄改計(jì)量表所消費(fèi)能源的信息。電子計(jì)量表18的屏幕上持續(xù)顯示有關(guān)預(yù)先所購(gòu)買(mǎi)電能的剩余數(shù)量的信息，以便用戶(hù)能夠及時(shí)去銷(xiāo)售點(diǎn)終端20給遙控智能卡15再充值。銷(xiāo)售點(diǎn)終端20可接收、讀取預(yù)付智能卡15，并向其寫(xiě)入數(shù)據(jù)，該預(yù)付智能卡15是由供應(yīng)者的程序定制，特別用于電能計(jì)量的預(yù)付系統(tǒng)。如前面提到的，在銷(xiāo)售點(diǎn)20可以給卡充值，但是也可釋放卡所收集的有關(guān)電子計(jì)量表的數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送至數(shù)據(jù)庫(kù)22，以便能源公用事業(yè)公司修改數(shù)據(jù)。銷(xiāo)售點(diǎn)終端20可以比索(或其他貨幣類(lèi)型，取決于各國(guó)家)或千瓦/小時(shí)的形式來(lái)接受所要購(gòu)買(mǎi)的數(shù)量，它會(huì)將此交易回傳給服務(wù)供應(yīng)者的服務(wù)器21以便存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)22中。但是，由于這個(gè)信息是記錄在預(yù)付智能卡15中，所以用戶(hù)將預(yù)先購(gòu)買(mǎi)的kWh數(shù)量釋放至計(jì)量表18時(shí)它是以kWh的形式。因此，計(jì)量表的屏幕將會(huì)以kWh的形式顯示此預(yù)付信息。
圖2以簡(jiǎn)要框圖的形式顯示了一種實(shí)用的電子計(jì)量表，其整合了遙控預(yù)付系統(tǒng)，以控制電能供應(yīng)并獲得其相關(guān)信息，適用于根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例。預(yù)付能源電子計(jì)量表18包括電能計(jì)量卡9，帶有能源供應(yīng)切斷卡的預(yù)付控制遙控卡3，用于切斷能源供應(yīng)的裝置1和天線(xiàn)14。
電能計(jì)量卡9包括能量計(jì)量模塊10，微控制器11，液晶屏13以及獨(dú)立的饋源(feeding source)12。能量計(jì)量模塊10用于記錄用戶(hù)消費(fèi)的電能。微控制器11用于控制能量計(jì)量模塊10的操作。能源計(jì)量模塊10具有一閃存，用于存儲(chǔ)從預(yù)付控制遙控卡3中釋放的預(yù)付電能的信息，以及由計(jì)量模塊10生成的有關(guān)用戶(hù)在計(jì)量表使用期內(nèi)消費(fèi)電能以及竄改計(jì)量表消費(fèi)電能的信息(例如，斷開(kāi)，倒置，出現(xiàn)分支等等)。由微控制器控制的液晶屏13除了顯示其他變量外，當(dāng)能夠從遙控卡15中釋放預(yù)付的kWh數(shù)量時(shí)，還顯示用戶(hù)預(yù)付的可用的能源信息，屏幕13還會(huì)顯示特殊信息告訴用戶(hù)將卡靠近計(jì)量表以啟動(dòng)釋放預(yù)付kWh數(shù)量。獨(dú)立的饋源12是用于能源計(jì)量卡9的計(jì)量模塊10和微控制器11。當(dāng)有電能供應(yīng)時(shí)能量源工作，當(dāng)沒(méi)有供應(yīng)時(shí)它最多只工作一秒鐘，時(shí)間足夠備份每次能源交易的信息。
帶有能源供應(yīng)切斷卡的預(yù)付控制遙控卡3是檢測(cè)和驗(yàn)證預(yù)付卡15的主要模塊，其還控制預(yù)付系統(tǒng)和對(duì)計(jì)量表的能源供應(yīng)。在較佳實(shí)施例中，遙控預(yù)付控制和能源切斷卡3包括具有射頻發(fā)生器的遙控智能卡的讀寫(xiě)元件8；微控制器7；交流電源的過(guò)零檢測(cè)器(cross zero detector)6；能源供應(yīng)切斷元件的控制器5；以及該控制卡3的饋源4。帶有能源供應(yīng)切斷卡的預(yù)付控制遙控卡3并不總是在搜索遙控預(yù)付卡15，因?yàn)檫@樣會(huì)在很少進(jìn)行的操作上浪費(fèi)太多的能源，因此僅在每分鐘的幾秒鐘內(nèi)搜索預(yù)付卡15。
本發(fā)明的遙控預(yù)付卡系統(tǒng)的讀寫(xiě)元件首先通過(guò)微控制器7向電子計(jì)量表18的微控制器11提供預(yù)付智能卡15的信息。其次，遙控卡的讀寫(xiě)元件8通過(guò)微控制器7向智能卡15提供計(jì)量表18的微控制器11的信息。遙控智能卡15和電子計(jì)量表18之間的信息通信分別通過(guò)計(jì)量表中的印刷電路天線(xiàn)和內(nèi)置在遙控預(yù)付卡中的天線(xiàn)14、17完成，天線(xiàn)14和17感應(yīng)著信息傳輸?shù)纳漕l頻帶。較佳地，卡的讀寫(xiě)元件8是集成電路，其檢測(cè)遙控預(yù)付卡的出現(xiàn)，解釋遙控預(yù)付卡的指令，生成并發(fā)送射頻指令。天線(xiàn)14也捕捉發(fā)送的射頻變化指令，射頻傳輸協(xié)議由標(biāo)準(zhǔn)ISO 14443-3A規(guī)定，甚至規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)ISO 14443-4A或其他適用本目的的數(shù)據(jù)射頻傳輸協(xié)議中。
遙控卡的讀寫(xiě)元件8生成并通過(guò)天線(xiàn)14向計(jì)量表18發(fā)送射頻指令。遙控預(yù)付智能卡15的出現(xiàn)使天線(xiàn)14檢測(cè)到的射頻指令產(chǎn)生變化。遙控卡的讀寫(xiě)元件8檢測(cè)到預(yù)付卡15出現(xiàn)后，通過(guò)該遙控卡的讀寫(xiě)元件8進(jìn)行加密、解密讀取并向微處理器7傳送遙控預(yù)付卡15的預(yù)購(gòu)買(mǎi)數(shù)量和卡15先前的校驗(yàn)及驗(yàn)證信息。這意味著，遙控卡的讀寫(xiě)器8的加密/解密模塊通過(guò)數(shù)字簽名來(lái)檢驗(yàn)和驗(yàn)證信息，該信息存儲(chǔ)在微控制器的內(nèi)存中或卡15專(zhuān)用于預(yù)付卡16的IC中，這些信息是，例如，計(jì)量表號(hào)碼，合同號(hào)碼，上次充值日期，安全密鑰，預(yù)付kWh數(shù)量的數(shù)據(jù)，要通過(guò)釋放而傳送至計(jì)量表的預(yù)付kWh數(shù)量的數(shù)據(jù)，等等。如果這些信息沒(méi)有通過(guò)檢驗(yàn)和驗(yàn)證，讀卡器不會(huì)將卡15的數(shù)量或預(yù)付信息釋放至電子計(jì)量表18中。
一旦遙控預(yù)付卡15通過(guò)檢驗(yàn)和驗(yàn)證，電能供應(yīng)的預(yù)付數(shù)量的數(shù)據(jù)就會(huì)通過(guò)預(yù)付控制卡3而從遙控智能卡15釋放至電能計(jì)量卡9中，其中電能計(jì)量卡9負(fù)責(zé)在用戶(hù)消費(fèi)能源時(shí)減少能源的數(shù)量?？傊A(yù)付kWh數(shù)量的信息存儲(chǔ)在電能計(jì)量卡9中微控制器11的閃存中，并且當(dāng)用戶(hù)消費(fèi)1kWh時(shí)，該微控制器11負(fù)責(zé)根據(jù)能源計(jì)量模塊發(fā)來(lái)的消費(fèi)信息而控制減少預(yù)付的電能供應(yīng)數(shù)量。
在可替代方式中，有關(guān)計(jì)量表歷史數(shù)據(jù)的相關(guān)信息會(huì)被記錄在遙控智能預(yù)付卡15中，也會(huì)被存儲(chǔ)在計(jì)量卡9的微控制器11的閃存中。因此，電子計(jì)量表18和智能卡15之間的信息交互是由預(yù)付控制卡3的微控制器7和計(jì)量卡的微控制器11通過(guò)串行接口完成的。換句話(huà)說(shuō)，微控制器11的閃存中存儲(chǔ)有信息，而微控制器7檢測(cè)卡15的出現(xiàn)，它通過(guò)串行接口讀取存儲(chǔ)在微控制器11的閃存中的數(shù)據(jù)，還通過(guò)預(yù)付卡的讀寫(xiě)器8來(lái)讀取預(yù)付卡15的數(shù)據(jù)，并且充當(dāng)將信息從一個(gè)系統(tǒng)傳遞到另一個(gè)系統(tǒng)的中間媒介。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，遙控智能卡計(jì)量電能的預(yù)付系統(tǒng)包括自動(dòng)對(duì)用戶(hù)19切斷能源供應(yīng)的裝置。請(qǐng)參見(jiàn)圖2，其中顯示了預(yù)付控制卡也包括電能過(guò)零檢測(cè)器6和能源供應(yīng)切斷裝置控制器5，其控制著切斷/恢復(fù)能源供應(yīng)1的裝置。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，預(yù)付控制卡3的微控制器7知道還剩余多少電能可供用戶(hù)消費(fèi)，因?yàn)樗鼜碾娔苡?jì)量卡9中讀取了該信息。因此，微控制器7可以控制對(duì)用戶(hù)19供應(yīng)電能或切斷電能。
典型地，當(dāng)存儲(chǔ)在計(jì)量表18的電能計(jì)量卡9中的可用能源數(shù)量(由微控制器7讀出)等于零時(shí)，將對(duì)用戶(hù)19切斷電能。當(dāng)存儲(chǔ)在電能計(jì)量卡9中的可用能源數(shù)量(由微控制器7讀出)大于零時(shí)，恢復(fù)電能供應(yīng)。預(yù)付卡3的微控制器7一直在從能源計(jì)量卡9中讀取用戶(hù)的可用電能數(shù)量。
能源供應(yīng)切斷和缺電警報(bào)的控制裝置5提供能源供應(yīng)的切斷或恢復(fù)，在較佳實(shí)施例中，能源供應(yīng)切斷/恢復(fù)裝置1可以是一個(gè)繼電器。能源供應(yīng)可以由繼電器和缺電警報(bào)控制器5來(lái)切斷。當(dāng)微控制器7發(fā)出切斷或打開(kāi)指令時(shí)，該控制器5有打開(kāi)和關(guān)閉繼電器1的功能，控制器5是通過(guò)固態(tài)裝置(solid state device)2來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉繼電器。此外，如果發(fā)生能源短缺(由過(guò)零檢測(cè)器6檢測(cè)出)，繼電器和缺電警報(bào)控制器5也會(huì)告知微控制器7，使其采取必要的預(yù)防措施，并且使信息不會(huì)在電能短缺期間丟失。所有這些裝置由饋源4供電。
當(dāng)微控制器7讀出存儲(chǔ)在電能計(jì)量卡中的可用電能數(shù)量等于零時(shí)，這個(gè)微控制器7會(huì)向繼電器和缺電控制器5發(fā)送一個(gè)切斷指令。繼電器和缺電控制器5包括微控制器(圖中未示)，該微控制器有三個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端。一個(gè)輸入端用于指示需要關(guān)閉用于切斷或提供能源的繼電器1。另一個(gè)輸入端用于指示需要打開(kāi)用于切斷或提供能源的繼電器1，而最后一個(gè)輸入端用于指示過(guò)零交流線(xiàn)(以電路的地或零電壓為基礎(chǔ))，指令指示著經(jīng)過(guò)零點(diǎn)，也指示著極性變化。換句話(huà)說(shuō)，最后這個(gè)輸入端指示了相位相對(duì)于中性(即預(yù)付模塊卡3的地)而變?yōu)檎龢O性的時(shí)刻，以及相反情況(相位相對(duì)于中性變?yōu)樨?fù)極性)。該功能是由電能過(guò)零檢測(cè)器6(這是一個(gè)存在磁滯(histeresis)的電平檢測(cè)電路，由運(yùn)算放大器和電壓分壓器實(shí)現(xiàn))完成的，過(guò)零用于兩種目的一是當(dāng)繼電器和缺電控制器5的微控制器(圖中未示)沒(méi)有檢測(cè)到過(guò)零點(diǎn)時(shí)，其推斷電能供應(yīng)被暫停了，于是其在具有能源供應(yīng)切斷裝置的預(yù)付控制遙控卡3中生成電能供應(yīng)不足的信息，同時(shí)該微控制器通過(guò)它的一個(gè)輸出端發(fā)出一個(gè)指令，以向微控制器7指示為了其自身的良好運(yùn)行以及為了不丟失正在進(jìn)行的交易數(shù)據(jù)，必須保持便捷的通信。第二個(gè)目的是打開(kāi)和關(guān)閉繼電器1的功能，為了關(guān)閉這個(gè)繼電器需要在它的激活端之間接收一個(gè)直流電(DC)指令，為了打開(kāi)繼電器也需要接收一個(gè)DC指令，但是要以與關(guān)閉繼電器相反的方式，以便于在檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)和交流電的極性時(shí)激活繼電器。當(dāng)相位極性相對(duì)于中性為負(fù)極性時(shí)，可以通過(guò)激活固態(tài)裝置22來(lái)打開(kāi)繼電器，當(dāng)相位相對(duì)于中性為正極性時(shí)，可以通過(guò)激活固態(tài)裝置2來(lái)關(guān)閉繼電器。反之，當(dāng)微控制器7讀出的可用能源數(shù)量大于零時(shí)，這個(gè)微控制器7會(huì)向繼電器和缺電報(bào)警控制的微控制器發(fā)出一個(gè)供應(yīng)指令，該指令會(huì)在正周期內(nèi)激活能源過(guò)零檢測(cè)器6的固態(tài)裝置2?？梢岳斫猓茉垂?yīng)切斷裝置和缺電報(bào)警控制器5可以被整合在一個(gè)很小的卡中，或者作為遙控預(yù)付和能源供應(yīng)切斷卡3的微控制器7的一個(gè)附加功能。
如前所述，智能卡15可重復(fù)使用，并且特定地針對(duì)每一個(gè)計(jì)量表，這意味著它必須只在一個(gè)特定的計(jì)量表上使用。智能卡在遙控預(yù)付卡16和天線(xiàn)17中包括有一個(gè)微控制器或特定用途的電路。卡的個(gè)性化信息記錄在微控制器16的內(nèi)存中。較佳地，智能卡的尺寸可以是傳統(tǒng)信用卡的大小，并且由標(biāo)準(zhǔn)ISO14443-1，ISO14443-2，ISO14443-3，ISO14443-4所規(guī)定，但是這并不是強(qiáng)制性的。同樣的，本發(fā)明在用于電能計(jì)量的電能供應(yīng)預(yù)付系統(tǒng)中使用遙控預(yù)付智能卡包括三個(gè)主要功能1)釋放要并入能源電子計(jì)量表中的預(yù)付kWh數(shù)量；2)接收在計(jì)量表整個(gè)使用期內(nèi)消費(fèi)能量和竄改計(jì)量表(例如斷開(kāi)，倒置以及出現(xiàn)分支)消費(fèi)能量的數(shù)據(jù)，而不需要雇用抄表員或整合復(fù)雜而昂貴的系統(tǒng)；以及，3)避免計(jì)量表的故障和機(jī)械損耗。
在操作中，本發(fā)明使用遙控智能卡的電能預(yù)付系統(tǒng)是通過(guò)帶有能源供應(yīng)切斷裝置的遙控預(yù)付控制卡來(lái)向計(jì)量表充值的，其執(zhí)行檢測(cè)和驗(yàn)證預(yù)付卡的操作，并且根據(jù)圖3和3A的流程圖控制預(yù)付系統(tǒng)和對(duì)計(jì)量表的能源供應(yīng)。特別地，遙控預(yù)付控制和能源切斷控制卡3的微控制器7控制本發(fā)明的預(yù)付系統(tǒng)，以及有關(guān)計(jì)量表18，預(yù)付卡15和能源計(jì)量卡9之間的預(yù)付費(fèi)的通信，并且相對(duì)于系統(tǒng)的其它微控制器其操作是獨(dú)立的。
在微控制器7執(zhí)行控制和通信功能開(kāi)始之前，微控制器7對(duì)其與微控制器11通信的串行端口初始化，并且配置遙控智能卡的讀寫(xiě)器8使其的運(yùn)行符合，例如，標(biāo)準(zhǔn)ISO14443-4A。一旦初始化端口和配置讀寫(xiě)器完成后，微控制器7讀取存儲(chǔ)在電能計(jì)量卡9中的數(shù)據(jù)，例如用戶(hù)序列號(hào)，在計(jì)量表使用期內(nèi)存儲(chǔ)的kWh.斷開(kāi)#，倒置#，分支以及在存在分支期間內(nèi)累積的能源(計(jì)量表的序列號(hào)只能在程序的這部分讀取，因?yàn)樗怯肋h(yuǎn)不會(huì)更改的)。讀取數(shù)據(jù)后，初始化微控制器7內(nèi)部的元件(temporizer)，使其每隔70毫秒產(chǎn)生一個(gè)中斷，以便使該微控制器7完成一項(xiàng)特定任務(wù)。然后微控制器7進(jìn)入非激活狀態(tài)，這意味著停止執(zhí)行任何任務(wù)并進(jìn)入休眠，以最大節(jié)約能源，這對(duì)節(jié)約能源以符合標(biāo)準(zhǔn)具有極大的重要性，并且避免了能源公用事業(yè)公司不必要的經(jīng)濟(jì)損失。微控制器7只能通過(guò)元件(temporizer)的中斷或通過(guò)能源供應(yīng)短缺的中斷而脫離非激活狀態(tài)。因此，帶有能源供應(yīng)切斷裝置的預(yù)付控制遙控卡3的微控制器7總在等待一個(gè)中斷，微控制器大多數(shù)時(shí)間都處在這種狀態(tài)下。
這種方法，如果元件(temporizer)產(chǎn)生一個(gè)中斷指令(方框90)，微控制器7脫離非激活狀態(tài)并且讀取計(jì)量表的余額，累積的kWh，斷開(kāi)的次數(shù)，中斷，分支和倒置(方框100)。在相反情況下，微控制器7回到非激活狀態(tài)以最大節(jié)省能源，同時(shí)等待中斷指令(方框80)，。
一旦微控制器7執(zhí)行讀取存儲(chǔ)在能源計(jì)量卡9中的數(shù)據(jù)(方框100)的功能時(shí)，就根據(jù)用戶(hù)的預(yù)付余額來(lái)檢驗(yàn)并改變繼電器的狀態(tài)。微控制器7根據(jù)方框100中得到的信息來(lái)檢驗(yàn)這個(gè)供應(yīng)的預(yù)付余額是否大于0(方框110)，如果存儲(chǔ)的金額不大于0，則它檢驗(yàn)繼電器1是否打開(kāi)(方框120)。如果方框120中對(duì)繼電器1狀態(tài)的檢驗(yàn)結(jié)果為“否”，則微控制器7會(huì)向能源供應(yīng)切斷裝置和缺電報(bào)警的控制器5發(fā)出指令，后者會(huì)打開(kāi)繼電器1(方框130)以切斷對(duì)計(jì)量表18的電能供應(yīng)。在方框130中打開(kāi)繼電器1后，微控制器7讀取顯示在計(jì)量表18的液晶屏(LCD)上的信息(方框160)。然而，如果方框120中確定的結(jié)果是“是”，這意味著繼電器1是打開(kāi)的，然后微控制器7從計(jì)量表18的屏幕上讀取顯示信息(方框160)。
否則，如果方框110中讀取的余額大于0，則微控制器7會(huì)檢驗(yàn)繼電器1是否關(guān)閉(方框140)。如果方框140中繼電器1狀態(tài)的檢驗(yàn)結(jié)果為“否”，則微控制器7會(huì)向能源供應(yīng)切斷裝置和缺電報(bào)警的控制器5發(fā)出指令，后者會(huì)關(guān)閉繼電器l(方框150)以允許(aloud)對(duì)計(jì)量表18的電能供應(yīng)。在方框150關(guān)閉繼電器1后，微控制器7會(huì)讀取計(jì)量表18屏幕上的顯示信息(方框160)。如果方框140中確定的結(jié)果為“是”，則意味這繼電器1被關(guān)閉，然后微控制器7會(huì)讀取計(jì)量表18屏幕上的顯示信息(方框160)。
如方框110-160所述的檢驗(yàn)完繼電器1的狀態(tài)后，微控制器7會(huì)通過(guò)能源計(jì)量模塊10的微控制器來(lái)檢驗(yàn)計(jì)量表的屏幕(方框170)。如果方框170中屏幕上顯示的是“預(yù)付費(fèi)”，則微控制器7會(huì)檢驗(yàn)遙控智能卡讀寫(xiě)器8的射頻發(fā)生器是否打開(kāi)(方框180)，然后開(kāi)始搜索預(yù)付卡。如果方框180中的結(jié)果是“否”，則會(huì)生成一個(gè)指令以打開(kāi)射頻(方框190)，然后微控制器7回到非激活狀態(tài)以最大節(jié)約能源，同時(shí)等待中斷指令(方框80)并且重新開(kāi)始如方框90-180所述的流程。如方框180中結(jié)果為“是”，這意味著射頻是打開(kāi)的，則會(huì)通過(guò)天線(xiàn)14發(fā)送射頻指令以檢測(cè)附近是否存在遙控智能卡15(方框220)。
當(dāng)方框170中屏幕上顯示為“kWh，倒置，斷開(kāi)，分支”時(shí)，微控制器7會(huì)校驗(yàn)射頻發(fā)送是否被關(guān)閉，如果射頻發(fā)送關(guān)閉，微控制器7會(huì)回到非激活狀態(tài)以最大節(jié)約能源，同時(shí)等待中斷指令(方框80)，并且重新開(kāi)始如方框90-180所述的流程。如果射頻發(fā)送狀態(tài)的檢驗(yàn)結(jié)果為“否”，這意味著射頻發(fā)送是打開(kāi)的，微控制器7就會(huì)關(guān)閉或不激活射頻發(fā)送(方框210)，然后微控制器7會(huì)回到非激活狀態(tài)以最大節(jié)約能源，同時(shí)等待中斷指令(方框80)，并且重新開(kāi)始如方框90-180所述的流程。
當(dāng)微控制器7執(zhí)行完讀取存儲(chǔ)在能源計(jì)量卡9中的數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)并改變繼電器1的狀態(tài)，并且檢查完計(jì)量表的液晶屏顯示以激活\不激活射頻發(fā)射后，它會(huì)繼續(xù)檢測(cè)遙控智能預(yù)付卡15的存在，并且進(jìn)行預(yù)付費(fèi)釋放交易。
如前所述，當(dāng)微控制器確定射頻打開(kāi)時(shí)，微控制器會(huì)通過(guò)天線(xiàn)14發(fā)出射頻指令，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO14443-3A標(biāo)準(zhǔn)，該指令執(zhí)行搜索卡15的功能(方框220)。在方框220中對(duì)卡的搜索完成后，微控制器7會(huì)檢測(cè)在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)是否有智能卡15(230)。在方框230中如果檢測(cè)區(qū)域內(nèi)存在智能卡的話(huà)，會(huì)進(jìn)行防碰操作以確定檢測(cè)區(qū)域內(nèi)是否存在著多于一個(gè)的智能卡(根據(jù)ISO14443-3A標(biāo)準(zhǔn)，在存在著多于一個(gè)智能卡15的情況下，該智能卡會(huì)失效)。在方框230中如果檢測(cè)區(qū)域內(nèi)沒(méi)有智能卡15的話(huà)，微控制器7會(huì)回到非激活狀態(tài)以最大節(jié)約能源，同時(shí)等待中斷指令(方框80)，并且重新開(kāi)始如方框90至180所述的流程。
一旦檢測(cè)區(qū)域內(nèi)檢測(cè)到一個(gè)智能卡，根據(jù)射頻數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議(例如由標(biāo)準(zhǔn)ISO14443-3A所規(guī)定的，甚至由標(biāo)準(zhǔn)ISO14443-4A所規(guī)定的)，系統(tǒng)會(huì)選擇該卡(方框250)。在方框250中選擇該卡后，微控制器會(huì)通過(guò)預(yù)付kWh的釋放數(shù)量的數(shù)字簽名和計(jì)量表的序列號(hào)來(lái)鑒別卡(方框260)。然后微控制器會(huì)檢驗(yàn)智能卡是否與計(jì)量表相對(duì)應(yīng)(方框270)，如果卡不與這個(gè)計(jì)量表相對(duì)應(yīng)，微控制器7會(huì)回到非激活狀態(tài)以最大節(jié)約能源，同時(shí)等待中斷指令(方框80)，并且重新開(kāi)始如方框90至180所述的流程。但是，如果卡與這個(gè)計(jì)量表相對(duì)應(yīng)，則其會(huì)讀取卡中的余額(方框280)。此時(shí)，微控制器7會(huì)檢驗(yàn)預(yù)付智能卡是否有存儲(chǔ)金額(方框290)，如果方框290的結(jié)果為“否”，則微控制器7回到非激活狀態(tài)以最大節(jié)約能源，同時(shí)等待中斷指令(方框80)，并且重新開(kāi)始如方框90至180所述的流程。如果方框290中的檢驗(yàn)結(jié)果為“是”，則微控制器將通過(guò)遙控預(yù)付控制卡在能源計(jì)量卡9的微控制器11的閃存中允許(aloud)智能卡15的存儲(chǔ)金額釋放。有可能出現(xiàn)不是所有的預(yù)付存儲(chǔ)金額都在一次釋放操作中被釋放，因?yàn)橐尫诺拇鎯?chǔ)金額取決于存儲(chǔ)在卡中的變量“通過(guò)釋放而傳送的預(yù)付kWh量”的數(shù)值。在方框300中釋放存儲(chǔ)金額后，系統(tǒng)讀取計(jì)量表中剩余的存儲(chǔ)金額(方框310)，并且從卡15中將被釋放的存儲(chǔ)金額增加至計(jì)量表內(nèi)的剩余的存儲(chǔ)金額中(方框320)。方框320中的操作完成后產(chǎn)生的新的預(yù)付存儲(chǔ)金額值會(huì)通過(guò)微控制器11發(fā)送到能源計(jì)量表的閃存中(方框330)。在接收了新的存儲(chǔ)金額值后或者與此同時(shí)，微控制器11向智能卡15發(fā)送由計(jì)量模塊10生成的信息(方框340)，該信息是關(guān)于用戶(hù)在計(jì)量表使用期內(nèi)消費(fèi)能源的信息以及竄改計(jì)量表(例如斷開(kāi)，倒置，出現(xiàn)分支等等)消費(fèi)能源的信息。在向智能卡15發(fā)送完信息后，微控制器7回到非激活狀態(tài)以最大節(jié)約能源，同時(shí)等待中斷指令(方框80)，并且重新開(kāi)始如方框90至180所述的流程。
盡管這里已經(jīng)列舉并描述了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一些具體形式，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)很明顯的是，所做的其他不同變化和修改均不會(huì)超出本發(fā)明的精神和范圍。因此，附加的權(quán)利要求給出了保護(hù)范圍，任何變化和修改都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種采用遙控智能卡和帶有遙控智能卡的內(nèi)置讀寫(xiě)器的電子電能計(jì)量表的電能預(yù)付方法，其特征在于，包括以下步驟通過(guò)射頻在計(jì)量表和遙控卡之間交互信息；以相互的方式，通過(guò)兩個(gè)或多個(gè)數(shù)字簽名以及計(jì)量表的序列號(hào)來(lái)鑒別預(yù)付智能卡和遙控智能卡的內(nèi)置讀寫(xiě)器；在電子計(jì)量表的內(nèi)存中釋放及存儲(chǔ)智能預(yù)付卡的預(yù)付kWh數(shù)量；以及在遙控預(yù)付智能卡中記錄生成的有關(guān)計(jì)量表狀態(tài)的信息。
2.如權(quán)利要求1所述的電能預(yù)付方法，其特征在于，在計(jì)量表和遙控智能卡之間的信息交互步驟還進(jìn)一步包括以下步驟通過(guò)遙控預(yù)付控制卡從計(jì)量表中發(fā)出射頻指令；在電能計(jì)量表的檢測(cè)區(qū)域內(nèi)檢測(cè)遙控預(yù)付智能卡的存在；確定在電能計(jì)量表的檢測(cè)區(qū)域內(nèi)是否存在多于一個(gè)的遙控預(yù)付智能卡；以及根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的事先約定的射頻選擇遙控預(yù)付智能卡。
3.如權(quán)利要求1所述的電能預(yù)付方法，其特征在于，鑒別智能預(yù)付卡和遙控智能卡的內(nèi)置讀寫(xiě)器的步驟還進(jìn)一步包括以下步驟檢驗(yàn)遙控預(yù)付智能卡是否與電能計(jì)量表相對(duì)應(yīng)；以及確定遙控預(yù)付智能卡預(yù)付kWh數(shù)量的存儲(chǔ)金額是否大于0。
4.如權(quán)利要求1所述的電能預(yù)付方法，其特征在于，還進(jìn)一步包括可以部分或全部將預(yù)付智能卡的預(yù)付kWh數(shù)量釋放至電子計(jì)量表的步驟。
5.如權(quán)利要求4所述的電能預(yù)付方法，進(jìn)一步特征在于，全部或部分釋放預(yù)付kWh數(shù)量取決于記錄在遙控預(yù)付智能卡中的預(yù)定數(shù)量。
6.如權(quán)利要求1和4所述的電能預(yù)付方法，其特征在于，將預(yù)付智能卡的預(yù)付kWh數(shù)量釋放至電子計(jì)量表的步驟還進(jìn)一步包括以下步驟讀取計(jì)量表中剩余的存儲(chǔ)金額；從智能卡中全部或部分釋放的存儲(chǔ)金額添加到計(jì)量表的剩余余額中；以及存儲(chǔ)計(jì)量表中新的預(yù)付存儲(chǔ)金額的數(shù)值。
7.如權(quán)利要求1所述的電能預(yù)付方法，進(jìn)一步特征在于，記錄在遙控預(yù)付智能卡中的信息與用戶(hù)在計(jì)量表使用期內(nèi)內(nèi)消費(fèi)的能源，計(jì)量表的數(shù)據(jù)(例如可以是功率因數(shù)，電線(xiàn)質(zhì)量，等等)以及竄改計(jì)量表，例如斷開(kāi)，倒置，出現(xiàn)分支和類(lèi)似行為而消費(fèi)的能源相一致。
8.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電能預(yù)付方法，進(jìn)一步特征在于，根據(jù)屏幕上的顯示信息來(lái)激活電子計(jì)量表的遙控智能卡的內(nèi)置讀寫(xiě)器，以為能源公用事業(yè)公司節(jié)省能源。
9.使用自動(dòng)供應(yīng)切斷裝置自動(dòng)控制遙控預(yù)付電子計(jì)量表的電能供應(yīng)的方法，其特征在于，包括以下步驟讀取電子計(jì)量表內(nèi)存中的預(yù)付存儲(chǔ)金額；檢驗(yàn)該預(yù)付存儲(chǔ)金額是否大于0；以及檢驗(yàn)裝置自動(dòng)能源切斷裝置的狀態(tài)以確定它是打開(kāi)還是關(guān)閉；以及根據(jù)讀出的預(yù)付存儲(chǔ)金額產(chǎn)生打開(kāi)或關(guān)閉自動(dòng)電能供應(yīng)切斷裝置的指令；此處，當(dāng)存儲(chǔ)金額大于0時(shí)，產(chǎn)生指令關(guān)閉裝置自動(dòng)能源切斷裝置以允許(aloud)對(duì)計(jì)量表的電能供應(yīng)，當(dāng)余額不大于0時(shí)，產(chǎn)生指令打開(kāi)裝置自動(dòng)能源切斷裝置，以切斷對(duì)用戶(hù)的電能供應(yīng)。
10.權(quán)利要求9所述的控制遙控預(yù)付電子計(jì)量表的電能供應(yīng)的方法，進(jìn)一步特征在于，裝置該自動(dòng)能源切斷裝置是一個(gè)繼電器。
11.一種獲得有關(guān)使用帶有遙控智能卡內(nèi)置讀寫(xiě)器的預(yù)付電子計(jì)量表的信息的方法，其特征在于將生成的有關(guān)計(jì)量表狀態(tài)的信息存儲(chǔ)在該計(jì)量表的內(nèi)存中；將存儲(chǔ)在計(jì)量表中的信息傳送至智能預(yù)付遙控卡；以及每當(dāng)用戶(hù)給該可重復(fù)使用的卡充入預(yù)付kWh時(shí)，通過(guò)銷(xiāo)售點(diǎn)將記錄在該遙控智能卡中的信息釋放入數(shù)據(jù)庫(kù)，以便于能源公用事業(yè)公司進(jìn)一步的分析。
12.如權(quán)利要求11所述的獲得有關(guān)使用帶有遙控智能卡內(nèi)置讀寫(xiě)器的電子預(yù)付計(jì)量表的信息的方法，進(jìn)一步特征在于，所獲得的信息與用戶(hù)在計(jì)量表使用期內(nèi)消費(fèi)的能源，計(jì)量表的存儲(chǔ)金額，以及竄改計(jì)量表，例如斷開(kāi)的次數(shù)，中段，分支，在使用分支和倒置期間累積的能源相一致。
13.一種用于電子計(jì)量表的電能供應(yīng)預(yù)付和控制方法，該電子計(jì)量表具有遙控智能卡的內(nèi)置讀寫(xiě)器.以及使用遙控智能卡的自動(dòng)能源切斷裝置，其特征在于，包括以下步驟讀取電子計(jì)量表內(nèi)存中的存儲(chǔ)金額；檢驗(yàn)該存儲(chǔ)金額是否大于0；檢驗(yàn)裝置自動(dòng)能源切斷裝置的狀態(tài)以確定其是打開(kāi)還是關(guān)閉；以及根據(jù)讀出的預(yù)付存儲(chǔ)金額產(chǎn)生打開(kāi)或關(guān)閉自動(dòng)能源供應(yīng)切斷裝置的指令，此處，當(dāng)存儲(chǔ)金額大于0時(shí)，產(chǎn)生指令關(guān)閉裝置自動(dòng)能源切斷裝置以允許(aloud)對(duì)計(jì)量表的電能供應(yīng)，當(dāng)存儲(chǔ)金額不大于0時(shí)，產(chǎn)生指令打開(kāi)裝置自動(dòng)能源切斷裝置，以暫停對(duì)用戶(hù)的電能供應(yīng)；檢測(cè)是否存在遙控預(yù)付智能卡；在計(jì)量表和遙控智能卡之間通過(guò)射頻來(lái)交互信息；以相互的方式，通過(guò)兩個(gè)或多個(gè)數(shù)字簽名以及計(jì)量表的序列號(hào)來(lái)鑒別智能預(yù)付卡和遙控智能卡的內(nèi)置讀寫(xiě)器；將智能預(yù)付卡中的預(yù)付kWh數(shù)量釋放并存儲(chǔ)至電子計(jì)量表的內(nèi)存中；以及將產(chǎn)生的有關(guān)計(jì)量表狀態(tài)的信息記錄在遙控預(yù)付智能卡中。
14.如權(quán)利要求13所述的用于電子計(jì)量表的電能供應(yīng)預(yù)付和控制方法，進(jìn)一步特征在于，在計(jì)量表和遙控智能卡之間的信息交互的步驟中還進(jìn)一步包括如下步驟通過(guò)遙控預(yù)付控制卡從計(jì)量表發(fā)送一射頻指令；在電能計(jì)量表的檢測(cè)區(qū)域內(nèi)檢測(cè)遙控預(yù)付智能卡的存在；確定在電能計(jì)量表的檢測(cè)區(qū)域內(nèi)是否存在多于一個(gè)的遙控預(yù)付智能卡；根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的事先約定的射頻選擇遙控預(yù)付智能卡。
15.如權(quán)利要求13所述的用于電子計(jì)量表的電能供應(yīng)控制和預(yù)付方法，其特征在于，對(duì)智能預(yù)付卡和遙控智能卡的內(nèi)置讀寫(xiě)器的鑒別步驟還進(jìn)一步包括如下步驟檢驗(yàn)遙控預(yù)付智能卡是否與電能計(jì)量表相對(duì)應(yīng)；以及確定遙控預(yù)付智能卡是否有存儲(chǔ)金額。
16.如權(quán)利要求13所述的用于電子計(jì)量表的電能供應(yīng)預(yù)付和控制方法，進(jìn)一步特征在于，將預(yù)付智能卡中的預(yù)付kWh數(shù)量釋放并存儲(chǔ)至電子計(jì)量表的內(nèi)存中的步驟，釋放可以是部分或全部。
17.如權(quán)利要求16所述的用于電子計(jì)量表的電能供應(yīng)預(yù)付和控制方法，進(jìn)一步特征在于，全部或部分地釋放預(yù)付kWh數(shù)量取決于記錄在遙控智能預(yù)付卡中的預(yù)先確定的數(shù)量。
18.如權(quán)利要求13或16所述的用于電子計(jì)量表的電能供應(yīng)預(yù)付和控制方法，其特征在于，釋放電子計(jì)量表的預(yù)付智能卡中的預(yù)付kWh數(shù)量的步驟還進(jìn)一步包括如下步驟讀取計(jì)量表中的剩余存儲(chǔ)金額；將從智能卡中釋放的余額全部或部分地添加至計(jì)量表的剩余余額中；將新的預(yù)付存儲(chǔ)金額的數(shù)值存入計(jì)量表。
19.如權(quán)利要求13所述的用于電子計(jì)量表的電能供應(yīng)預(yù)付和控制方法，進(jìn)一步特征在于，記錄在遙控預(yù)付智能卡中的信息與用戶(hù)在計(jì)量表使用期內(nèi)消費(fèi)的能源的信息，以及竄改計(jì)量表，例如斷開(kāi)，倒置，存在分支，在使用分支及類(lèi)似行為時(shí)累積的能源的信息相一致。
20.如權(quán)利要求13-19中任一項(xiàng)所述的用于電子計(jì)量表的電能供應(yīng)預(yù)付和控制方法，進(jìn)一步特征在于，根據(jù)屏幕上顯示的信息來(lái)激活電子計(jì)量表的遙控智能卡的內(nèi)置讀寫(xiě)器，以便于對(duì)能源公用事業(yè)配給公司節(jié)約能源。
21.一種使用了用于電子計(jì)量表的遙控智能卡的電能供應(yīng)預(yù)付和控制系統(tǒng)，該電子計(jì)量表包括電能計(jì)量卡，該電能計(jì)量卡包括記錄用戶(hù)消費(fèi)電能的計(jì)量模塊；用于控制能源計(jì)量模塊操作的微控制器，該微控制器具有閃存，以存儲(chǔ)計(jì)量模塊中產(chǎn)生的有關(guān)用戶(hù)在計(jì)量表使用期內(nèi)消費(fèi)能源的信息和竄改計(jì)量表的信息；顯示計(jì)量表狀態(tài)信息的液晶屏；以及為該能源計(jì)量模塊和該微控制器供電的獨(dú)立饋源，其特征在于，電能預(yù)付和控制系統(tǒng)包括a)遙控預(yù)付控制和能源供應(yīng)切斷卡，該控制卡包括i)遙控智能卡的讀寫(xiě)元件，用于檢測(cè)遙控預(yù)付智能卡的存在，解釋遙控預(yù)付智能卡的指令，以及產(chǎn)生并發(fā)送射頻指令；ii)微控制器，用于在預(yù)付卡的讀寫(xiě)器和能源計(jì)量表的計(jì)量模塊的微控制器之間交互信息，其中該微控制器讀取能源計(jì)量卡中的用戶(hù)可用電能數(shù)量；iii)電能的過(guò)零檢測(cè)器，當(dāng)出現(xiàn)能源短缺時(shí)，其向微控制器發(fā)送指令，以避免在電能短缺期間丟失信息；iv)供應(yīng)切斷裝置的控制器，當(dāng)微控制器發(fā)出切斷或打開(kāi)指令時(shí)用于打開(kāi)或關(guān)閉該切斷裝置；v)該預(yù)付控制卡的饋源，其中，當(dāng)存在電能供應(yīng)時(shí)能量源工作，當(dāng)供應(yīng)短缺時(shí)它最多只工作一秒鐘，該時(shí)間足夠備份任何能源交易的信息。b)能源供應(yīng)切斷裝置；以及c)指令發(fā)送/接收元件。
22.如權(quán)利要求21所述的使用了用于電子計(jì)量表的遙控智能卡的電能供應(yīng)預(yù)付和控制系統(tǒng)，進(jìn)一步特征在于，遙控卡的讀寫(xiě)器還包括有加密/解密模塊，以用于檢驗(yàn)和驗(yàn)證預(yù)付卡的真實(shí)性；給傳輸數(shù)據(jù)編碼；以及在釋放數(shù)據(jù)之前檢驗(yàn)記錄在微控制器的內(nèi)存中或記錄在專(zhuān)用于該遙控預(yù)付卡的預(yù)付卡的印刷電路中的信息的有效性。
23.如權(quán)利要求22所述的使用了用于電子計(jì)量表的遙控智能卡的電能供應(yīng)預(yù)付和控制系統(tǒng)，進(jìn)一步特征在于，檢驗(yàn)和驗(yàn)證遙控讀寫(xiě)器的信息可以是計(jì)量表號(hào)碼，合同號(hào)碼，卡的上次充值日期，安全密鑰，預(yù)付kWh數(shù)量的數(shù)據(jù)，和/或通過(guò)釋放而傳送給計(jì)量表的預(yù)付kWh數(shù)量。
24.如權(quán)利要求21所述的使用了用于電子計(jì)量表的遙控智能卡的電能供應(yīng)預(yù)付和控制系統(tǒng)，進(jìn)一步特征在于，從遙控預(yù)付控制卡中釋放的電能預(yù)付數(shù)量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)量模塊的微控制器的閃存中。
25.如權(quán)利要求21所述的使用了用于電子計(jì)量表的遙控智能卡的電能供應(yīng)預(yù)付和控制系統(tǒng)，進(jìn)一步特征在于，計(jì)量表的液晶屏顯示用戶(hù)預(yù)付的可用能源信息，以及何時(shí)可以從遙控預(yù)付卡中釋放預(yù)付kWh數(shù)量的信息，以及指示用戶(hù)將卡靠近計(jì)量表以啟動(dòng)釋放預(yù)付kWh數(shù)量的特殊信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種計(jì)量表的應(yīng)用，該計(jì)量表完全集成在單一芯片上，完全封閉且不與外界接觸，其整合了一個(gè)預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)以及一種更加有效的方法，以控制電能供應(yīng)并通過(guò)遙控智能卡從計(jì)量表中得到極佳的信息。
文檔編號(hào)G06Q99/00GK101040293SQ200580034954
公開(kāi)日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月13日
發(fā)明者伊都阿多·奧格斯汀·尼里－巴蒂羅 申請(qǐng)人:優(yōu)賽股份有限公司