高杰 關(guān)慧娜

【摘要】本文主要介紹了預(yù)付費(fèi)電表在中國(guó)的成長(zhǎng)歷程，分析了采用預(yù)付費(fèi)電表給電力公司和供電管理部門帶來的變革，描述了中國(guó)使用的預(yù)付費(fèi)電表所具備的主要功能，分析了和預(yù)付費(fèi)電表相關(guān)的一些技術(shù)熱點(diǎn)，對(duì)未來預(yù)付費(fèi)電表的市場(chǎng)進(jìn)行了預(yù)期。

一、預(yù)付費(fèi)電表在中國(guó)的成長(zhǎng)歷程

眾所周知，預(yù)付費(fèi)電表在中國(guó)的發(fā)展歷史不過20余年左右的時(shí)間，而真正實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化并開始大面積推廣使用也不過是近十年來的事情。使用的電表類型由最早的機(jī)電式預(yù)付費(fèi)電表逐步發(fā)展為現(xiàn)在的全電子式預(yù)付費(fèi)電表;采用的預(yù)付費(fèi)方式更是各種各樣，投幣、代碼交換、IC卡、電鑰匙、存儲(chǔ)鈕扣、紅外方式等等;表計(jì)相關(guān)的性能和功能更是逐步完善，日新月異。

中國(guó)最早的預(yù)付費(fèi)電表的應(yīng)用可以追溯到八十年代初，當(dāng)時(shí)的東北電管局為了解決收費(fèi)困難的問題，投入大量資金從國(guó)外進(jìn)口了一批投幣式預(yù)付費(fèi)電表給用戶安裝。推廣過程中，曾有人發(fā)出警告：由于投幣口向用戶開放，所以存在著用戶作弊偷電的可能，但也有領(lǐng)導(dǎo)和專家認(rèn)為，如果用戶向投幣箱中投其它東西偷電的話，年底管理部門開箱收幣時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)異物并給以處罰。而事實(shí)上有的用戶將冰凍成幣狀投入電表，結(jié)果電被用了，錢卻沒收回來，最后電業(yè)部門不得不將耗費(fèi)巨資安裝的投幣式預(yù)付費(fèi)電表全部拆除，損失巨大。預(yù)付費(fèi)投幣電度表就此退出市場(chǎng)。

到了九十年代初，IC卡技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了預(yù)付費(fèi)電表的發(fā)展。當(dāng)時(shí)的第一代預(yù)付費(fèi)電表為機(jī)電結(jié)合式IC卡預(yù)付費(fèi)電表，采用的還是存儲(chǔ)器卡，連電子顯示器也沒有，剩余電量的多少是通過一排發(fā)光二極管指示的;但由于能還好地解決困擾電業(yè)局多年的伙表糾紛問題和收費(fèi)難的問題，很快就在天津地區(qū)、東北地區(qū)得到了普及。

到了1997年，北京市城網(wǎng)的一戶一表改造工程（9950工程），由北京電力局與預(yù)付費(fèi)表生產(chǎn)廠家進(jìn)行了方案論證，確定了北京市的戶表改造方案的預(yù)付費(fèi)電表方案，北京城網(wǎng)開始大規(guī)模使用預(yù)付費(fèi)電表，對(duì)全國(guó)預(yù)付費(fèi)電表的廣泛使用起到了極大地推動(dòng)作用。

到了1999年，國(guó)家電力公司向系統(tǒng)內(nèi)的電力企業(yè)發(fā)出了通知，明確提出：在城鄉(xiāng)居民一戶一表改造工程中，不宜選用IC卡預(yù)付費(fèi)電表。當(dāng)時(shí)，此通知的發(fā)布也是不無道理的，有些專家學(xué)者針對(duì)IC卡預(yù)付費(fèi)電表提出了的安全性的質(zhì)疑，并列舉了多種通過IC卡口對(duì)預(yù)付費(fèi)電表進(jìn)行攻擊的手段以及IC卡的破譯手段。面對(duì)技術(shù)難題，很多地區(qū)紛紛停止了剛剛啟動(dòng)的預(yù)付費(fèi)電表項(xiàng)目。但是北京的戶表改造工程選擇了迎難而上，在一戶一表指揮中心的帶動(dòng)下，聯(lián)合各廠家組成了北京一戶一表工程表計(jì)聯(lián)合設(shè)計(jì)小組，攻克技術(shù)難題，成功地設(shè)計(jì)出了卡口防攻擊的電路，并推出了中國(guó)首款CPU卡的預(yù)付費(fèi)電表，從而又一次推動(dòng)了預(yù)付費(fèi)在中國(guó)的發(fā)展。

2001年，經(jīng)過兩年多的工作，中國(guó)的預(yù)付費(fèi)電表國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)付費(fèi)售電系統(tǒng)》發(fā)布了，該標(biāo)準(zhǔn)包含了三個(gè)部分：第1部分《總則》（GB/T18460.1-2001），第2部分《介質(zhì)管理》（GB/T18460.2-2001），第3部分《IC卡預(yù)付費(fèi)電能表》（GB/T18460.3-2001）。該標(biāo)準(zhǔn)和原機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)付費(fèi)電度表》（JB/T 8382-1996）相比，無論在功能上還是在性能上的要求都有了很大的提高。可以說該標(biāo)準(zhǔn)的誕生對(duì)預(yù)付費(fèi)電表的發(fā)展又一次起到了積極的推動(dòng)作用。

2008年國(guó)家電網(wǎng)制定預(yù)付費(fèi)表的技術(shù)規(guī)范，2009年進(jìn)行統(tǒng)一招標(biāo)，標(biāo)志著預(yù)付費(fèi)電度表進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期。

在中國(guó)預(yù)付費(fèi)電表的發(fā)展過程中，影響較大的工程有北京市的“一戶一表”工程和天津市的“一戶一表”工程。截至2004年底，北京市的“一戶一表”工程共安裝了400萬只單、三相預(yù)付費(fèi)電表，天津市的“一戶一表”工程共安裝了300萬只單、三相預(yù)付費(fèi)電表。其他有影響的工程由南京、重慶、遼源、安徽、新疆等。

二、采用預(yù)付費(fèi)電表給電力公司和供電管理部門帶來的變革

1.改變了傳統(tǒng)的抄表和收費(fèi)模式

現(xiàn)行抄表收費(fèi)管理模式有以下幾種：

（1）人工抄表收費(fèi)方式：為用戶安裝普通計(jì)量?jī)x表，按固定的時(shí)間由管理人員上門抄表和收費(fèi)。需要管理人員多，工作量大;優(yōu)點(diǎn)是計(jì)量?jī)x表成本低，采用付費(fèi)方式容易被用戶接受，基本不存在用戶能源被切斷問題。

（2）抄表器抄表方式：抄表員拿著抄表器到現(xiàn)場(chǎng)接收抄表數(shù)據(jù)，回到營(yíng)業(yè)所將數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸?shù)诫娔X收費(fèi)系統(tǒng)，完成抄表工作。此方式主要適用于電表分散區(qū)域，如郊區(qū)，農(nóng)村。

（3）自動(dòng)抄表收費(fèi)方式：為用戶安裝具有通訊能力的計(jì)量?jī)x表，通過通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自動(dòng)完成用戶計(jì)量?jī)x表的數(shù)據(jù)抄收，再通過金融網(wǎng)點(diǎn)方式以自動(dòng)或人工方式完成繳費(fèi)。這種方式技術(shù)難度高，通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及維護(hù)成本大;優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)化程度高，節(jié)省人力，并很容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，也可以進(jìn)行遠(yuǎn)程切斷用戶能源的操作。

（4）預(yù)付費(fèi)收費(fèi)方式：為用戶安裝預(yù)付費(fèi)電表，通過IC卡作為傳輸介質(zhì)，在用戶和管理部門之間傳輸信息，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)計(jì)量?jī)x表的抄收以及繳費(fèi)工作。這種方式成本較高，信息傳輸不及時(shí)，同時(shí)讓用戶充當(dāng)了信息通道的角色，未體現(xiàn)管理部門服務(wù)的宗旨。優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了抄表、收費(fèi)、控制的三位一體，徹底杜絕了欠費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生，管理人員和管理費(fèi)用少。

在發(fā)達(dá)國(guó)家：以人工或自動(dòng)抄表收費(fèi)方式為主。原因是金融業(yè)高度發(fā)達(dá)，發(fā)生欠費(fèi)的情況較少，同時(shí)管理部門有資金實(shí)力可以建立抄表網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的自動(dòng)化管理水平。在發(fā)展中國(guó)家：人工抄表收費(fèi)方式和預(yù)付費(fèi)收費(fèi)方式并存。原因是人口眾多，人工管理方式已逐漸無法管理，而管理部門還不具備資金和技術(shù)實(shí)力推行網(wǎng)絡(luò)化的自動(dòng)抄表收費(fèi)管理系統(tǒng)，金融業(yè)的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模，預(yù)付費(fèi)收費(fèi)方式恰好成為較佳的選擇，既可以實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)的抄讀，也避免了欠費(fèi)，可以說是一舉兩得。

2.提高了電力公司的整體水平

伴隨著預(yù)付費(fèi)電表的推廣，供電公司的整體水平也得到提高。供電公司必須建立一套人馬，熟悉計(jì)算機(jī)操作，掌握智能卡密鑰的發(fā)行和分配，和銀行和營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)之間建立可靠的網(wǎng)絡(luò)連接，有能力維護(hù)擁有數(shù)百萬用戶的數(shù)據(jù)庫，及時(shí)有效地處理用戶故障，提供多種售電的模式以及網(wǎng)絡(luò)查詢的便利等等，把電力公司的信息化建設(shè)和管理水平提高到了一個(gè)新的層次，這在傳統(tǒng)的人工抄表時(shí)期是無法做到的。

三、預(yù)付費(fèi)電表主要功能分析

（1）用電控制功能：當(dāng)用戶購(gòu)電量或購(gòu)電金額用完時(shí)，自動(dòng)切斷用戶用電;當(dāng)用戶購(gòu)買新的電量或金額后，輸入到電表中之后可以恢復(fù)供電。

（2）顯示功能：可以清晰地顯示用戶的用電量和剩余電量或剩余金額等信息，便于用戶使用。

（3）報(bào)警功能：當(dāng)用戶預(yù)付費(fèi)電表中所剩電量小于報(bào)警電量時(shí)，能夠給予聲或光的報(bào)警提示，以便用戶盡快購(gòu)電。

（4）返讀功能：用戶每次將電卡插入預(yù)付費(fèi)電表后，電表將自動(dòng)把用電信息回寫到電卡中，以供售電管理系統(tǒng)查詢。

（5）補(bǔ)卡功能：當(dāng)用戶購(gòu)電卡丟失時(shí)，可以通過售電網(wǎng)絡(luò)為用戶補(bǔ)發(fā)電卡。

（6）透支功能：當(dāng)電表中的剩余電量或剩余金額用盡后，可以插卡啟動(dòng)透支功能，允許用戶在緊急的情況下繼續(xù)使用一定的電量。

（7）檢查功能：售電網(wǎng)絡(luò)可以發(fā)行檢查卡，定期對(duì)用戶預(yù)付費(fèi)電表運(yùn)行情況進(jìn)行檢查。

（8）自檢功能：電表應(yīng)能在運(yùn)行過程中進(jìn)行故障自檢，發(fā)現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行提示，便于供電管理部門及時(shí)排查。

（9）超負(fù)荷控制功能：電表應(yīng)能檢測(cè)到用戶是否在超負(fù)荷用電，超負(fù)荷時(shí)應(yīng)能切斷用戶的供電;用戶插卡后應(yīng)能恢復(fù)供電。

（10）通訊功能：售電部門可以通過建立一定的數(shù)據(jù)通訊信道，對(duì)居民使用的電表中的運(yùn)行數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行抄收。

四、預(yù)付費(fèi)電表的技術(shù)熱點(diǎn)

1.安全性問題

安全性問題是預(yù)付費(fèi)電表的一個(gè)最重要的問題，也是電力公司最關(guān)心的問題。所謂道高一尺，魔高一丈，安全永遠(yuǎn)是相對(duì)的，沒有絕對(duì)的安全，現(xiàn)在安全也并不等于能永遠(yuǎn)安全，就像世界上的任何事物的矛盾永遠(yuǎn)存在的規(guī)律是一樣的，一旦你采用了預(yù)付費(fèi)電表，安全性問題就會(huì)永遠(yuǎn)存在。

預(yù)付費(fèi)電表系統(tǒng)的安全性，一方面肯定要靠管理，嚴(yán)厲打擊各種竊電行為，另一方面必須靠技術(shù)來保證，也就是說預(yù)付費(fèi)方案必須在一段時(shí)間內(nèi)具備足夠的安全機(jī)制，同時(shí)還應(yīng)隨著技術(shù)的發(fā)展，不斷地改進(jìn)和升級(jí)換代。

CPU卡，從應(yīng)用角度上講，在很大程度上比存儲(chǔ)卡和加密卡提供了更多的安全機(jī)制，但也應(yīng)密切關(guān)注其安全性。

首先，計(jì)算機(jī)的速度越來越快，網(wǎng)絡(luò)功能日益強(qiáng)大，由于CPU卡使用的加密算法絕大多數(shù)都是公開的，集群破解一組密鑰所需的時(shí)間也越來越短。其次，即使采用了CPU卡作為介質(zhì)，也可以通過卡口捕獲其進(jìn)行安全認(rèn)證的全過程，分析后進(jìn)行破解，在適當(dāng)時(shí)候?qū)⒎欠ǖ臄?shù)據(jù)輸入電表中。因此，首先必須制定一套嚴(yán)謹(jǐn)周密的設(shè)計(jì)方案，增加破譯的難度，其次電表中對(duì)每次交易的數(shù)據(jù)要記錄，售電系統(tǒng)應(yīng)具備進(jìn)行異常分析和統(tǒng)計(jì)的功能。

2.卡口防攻擊問題

卡接口的安全性，采用接觸式還是非接觸式的IC卡？非接觸式的安全性優(yōu)于接觸式的接口，且沒有機(jī)械磨損，是最佳的選擇，但成本較高。采用接觸式的接口，必須加防攻擊的電路，保證能抵御來自外界的一定程度的攻擊。

3.斷電裝置的選擇

預(yù)付費(fèi)電表中，斷電裝置是一個(gè)關(guān)鍵部件。早期的預(yù)付費(fèi)電表往往采用的是繼電器，有人就采用大電流將繼電器的觸電燒融結(jié)，使之無法斷電。因此，斷電裝置一定要采用可靠的脫扣開關(guān)或斷路器。

4.電價(jià)調(diào)整的問題

預(yù)付費(fèi)電表在使用過程中，由于政策性電價(jià)上漲調(diào)整，會(huì)導(dǎo)致用戶在調(diào)整前期形成搶購(gòu)電量的短暫現(xiàn)象;同時(shí)預(yù)售的電量，當(dāng)遇到電價(jià)調(diào)整后將會(huì)造成電費(fèi)的損失。因此，預(yù)付費(fèi)電表在設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮電價(jià)調(diào)整后的對(duì)策，一般有以下幾種對(duì)策：（1）設(shè)計(jì)限購(gòu)電量，限制用戶囤積電量;（2）采用金額方式，電價(jià)調(diào)整后將新的電價(jià)下裝到電表中。

5.多費(fèi)率電表的預(yù)付費(fèi)問題

多費(fèi)率預(yù)付費(fèi)電表由于無法預(yù)先知道各費(fèi)率的用電量，因此無法實(shí)現(xiàn)按電量進(jìn)行預(yù)售，因此針對(duì)擬實(shí)行分時(shí)電價(jià)政策的預(yù)付費(fèi)管理模式需采用金額的方式控制用電。

6.預(yù)付費(fèi)電表的抄表問題

預(yù)付費(fèi)電表本身的數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)IC卡，已是一種抄表方式，但是無法完全滿足用電監(jiān)管的需要，需要新的配套抄表方式，例如紅外抄表，485抄表，電力線載波等自動(dòng)抄表等等。

7.預(yù)付費(fèi)電表的換表問題

預(yù)付費(fèi)電表由于故障而需要換表時(shí)，表內(nèi)的用電數(shù)據(jù)和設(shè)置的參數(shù)如何傳遞到新表中。另外，用戶搬遷時(shí)如何將電表中的剩余電量返還給用戶。因此，預(yù)付費(fèi)電表在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮換表時(shí)對(duì)表內(nèi)數(shù)據(jù)的處理問題。

8.售電系統(tǒng)的便利性問題

預(yù)付費(fèi)電表的售電系統(tǒng)應(yīng)便于用戶就近購(gòu)電，隨時(shí)購(gòu)電的需要，因此應(yīng)充分利用銀行和郵局營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)多，發(fā)展代收電費(fèi)和充值的業(yè)務(wù)。

同時(shí)，應(yīng)設(shè)立自主購(gòu)電設(shè)備，24小時(shí)售電，還應(yīng)開設(shè)網(wǎng)上售電業(yè)務(wù)，使用戶不出家門就可以購(gòu)電。另外，為了進(jìn)一步提升服務(wù)水平，還可以提供為行動(dòng)不方面的老人或傷殘人員代購(gòu)電業(yè)務(wù)。

五、預(yù)付費(fèi)電表未來的市場(chǎng)預(yù)期

我國(guó)是電能表生產(chǎn)大國(guó)，據(jù)有關(guān)資料，我國(guó)電能表生產(chǎn)廠家已有800多家，年產(chǎn)電能表的生產(chǎn)能力達(dá)2億只。正常情況下，我國(guó)的電能表市場(chǎng)年需求量大約只有5000萬只左右，其中民用單相表約占總量的90%～95%。

隨著IC卡技術(shù)的不斷發(fā)展以及國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)服務(wù)意識(shí)的提高，在與居民用戶日常生活相關(guān)的計(jì)量表計(jì)中使用IC卡技術(shù)已經(jīng)得到了迅速的推廣和廣泛的應(yīng)用。目前在電表、水表、燃?xì)獗硪约芭瘹鉄崃Ρ碇卸家呀?jīng)開始采用IC卡作為抄表收費(fèi)、控制以及數(shù)據(jù)管理的媒介，使得IC卡表已經(jīng)成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的一個(gè)亮點(diǎn)。

在未來的一段時(shí)間內(nèi)，在國(guó)內(nèi)和人口較多的發(fā)展中國(guó)家推廣IC卡表收費(fèi)管理方案是相當(dāng)有前途的，應(yīng)該具有較為良好的市場(chǎng)前景。