CN111415465A - 一种基于二维码对智能电表进行充值复电的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于二维码对智能电表进行充值复电的方法，所述方法包括如下步骤：基于智电表现场充值复电终端上的二维码识别模块获取用户终端上的复电二维码信息；二维码识别模块对复电二维码信息进行解码获取购复电命令代码；所述安全模块对所述复电命令代码进行解密，获取符合电网认证技术要求的购复电报文；所述安全模块基于电表秘钥信息比对确认身份认证信息，在身份认证信息通过之后，将购复电报文存储在主控模块上；主控模块基于购复电报文与所对应的智能电表进行通信，获取电表内运行信息，并将所述智能电表用电信息和充值复电信息发送给用户。本发明基于二维码识别模块所生成购复电二维码数据，实现了便捷可靠的智能电表购电方式。

Description

一种基于二维码对智能电表进行充值复电的方法

技术领域

本发明涉及电力行业技术领域，具体涉及一种基于二维码对智能电表进行充值复电的方。

背景技术

目前智能电表购电在用户端有两种方式：用户在营业网点通过营业人员或者自助售电终端进行缴费、写卡购电，然后通过电表或者安装在电表附近的自助充值终端进行插(刷)卡，完成电表购复电；或者通过电力公司APP实现自助购电，通过远程计量信息采集通道进行远程数据下发，完成电表购复电操作。

智能电表分为本地费控智能电表和远程费控智能电表两种，区别主要在于：

本地费控智能电表内有计费单元，用户购电后，需要将购电数据通过本地介质(购电卡)或虚拟介质(远程通信)存入电表存储单元，并在用户用电后，通过计费单元对用电情况在电表内进行计费，若电表内余额到达跳闸限值后，电表将自动跳闸直至用户通过透支或者充值动作对电表复电。

远程费用智能电表不含计费单元，用户充值后，电力公司计费系统将根据一定时间间隔抄收的电表用电数据进行计费，当用户余额到达跳闸限值后，计费系统将通过远程通信通道下发跳闸命令，直到用户充值后，计费系统下发复电命令成功后，电表才会复电。

由于营业网点不能保证7*24小时为用户提供购电写卡服务，而远程购电由于智能电表上行通信方式的局限性和可靠性(RS485、PLC)，用户成功充值或复电在实际使用中成功率不超过95％，由于电力用户的数量决定了有大量用户通过远程充值都会出现问题。

由于电表本地充值需要用户到营业网点进行购电写卡，在营业时间外，用户购电及其不方便，而远程充值由于通信通道上的局限性(主要用于电表数据采集，对一次通讯成功率要求相对较低)，所以智能电表充值复电问题一直给计量服务保障带来很大压力；通过对电网公司已经的开展远程费控业务时效性进行调研，发现采集系统下发远程停复电命令的成功率约在85％～95％；即用户停电后即便缴费成功，也可能出现电能表不及时响应远程复电指令而复电失败的情况。此时，只能由供电公司工作人员去现场用手持终端对电能表进行人工复电；这样不仅会增大供电公司运维成本，而且较差的时效性(目前复电失败后，供电人员赴现场复电时常约一个半小时)更易导致用户满意度降低，引发用户投诉。为保证客户用电便捷可靠，减少投诉，一种便捷可靠的充值复电方式越来越迫切。

现有的本地充值使用复杂，目前的复电终端，一般是使用购电卡插入电表卡槽，使用射频识别装置进行识别，然后智能电表再进行复电，需要购电后进行电卡充值，时效性差，充值失败后需要去营业网点重新写卡或者由电力公司工作人员现场处理；远程充值失败后无法远程处理，需要电力公司派人现场处理，耗费大量的人力，还会导致大量的用户投诉。

发明内容

针对现有复电终端的不足，本发明提供了一种基于二维码对智能电表进行充值复电的方，不依赖于射频识别装置的读和写，而直接基于二维码识别模块所生成购复电二维码数据，从而实现24小时不间断购电服务的便捷性和通过智能电表现场充值复电终端和智能电表通讯的可靠性，实现了便捷可靠的智能电表购电方式。

本发明提供了一种基于二维码对智能电表进行充值复电的方法，所述方法包括如下步骤：

基于智电表现场充值复电终端上的二维码识别模块获取用户终端上的复电二维码信息，所述复电二维码信息包括用户的复购电信息；

二维码识别模块对复电二维码信息进行解码获取购复电命令代码，并将所述购复电命令代码发送给安全模块；

所述安全模块对所述复电命令代码进行解密，获取符合电网认证技术要求的购复电报文，所述购复电报文含有身份认证信息和购复电信息；

所述安全模块基于电表秘钥信息比对确认身份认证信息，在身份认证信息通过之后，将购复电报文存储在主控模块上；

主控模块基于购复电报文与所对应的智能电表进行通信，获取电表内运行信息，并将所述智能电表用电信息和充值复电信息发送给用户。

所述方法还包括：

用户基于用户终端的购电APP进行自助购电；

在进行自助购电缴费成功后，基于购电APP生成复电二维码图案。

所述安全模块对所述复电命令代码进行解密包括：

所述安全模块对购复电命令代码完成认证及加解密并保证购复电命令代码的完整性和安全性。

所述安全模块对所述复电命令代码进行解密还包括：

验证复电命令代码数据是否完整，若数据完整则对用户信息进行安全认证；

若所述用户信息安全认证成功，则验证所述复电命令代码数据是否符合，若数据合法则进入下一步。

所收基于智电表现场充值复电终端上的二维码识别模块获取用户终端上的复电二维码信息包括：

所述二维码识别模块基于摄像头捕捉复电二维码图像，并将所述复电二维码图像发送到图像识别算法单元。

所述二维码识别模块对复电二维码信息进行解码获取购复电命令代码，并将所述购复电命令代码发送给安全模块包括：

图像识别算法单元对所述复电二维码图像进行预处理、定位、透视转换、译码纠错后得到购复电命令代码，并将所述复购电命令代码发送给安全模块。

所述二维码识别模块基于摄像头捕捉复电二维码图像中还包括：

识别光照条件，在判断光照不足时，基于补光灯对摄像头周围环境进行自动补光。

所述主控模块基于购复电报文与所对应的智能电表进行通信包括：

所述主控模块基于智能电表用电信息和充值复电信息进行加密计算，并组建DL/T645帧信息，并通过通信单元采用电力线通信PLC或者RS485将DL/T645帧信息发送所对应的智能电表。

所述将所述智能电表用电信息和充值复电信息发送给用户之后还包括：

接收用户的确认信息，并基于主控模块将充值复电结果展示到自助充值终端屏幕上。

在本发明实施例中加载具有二维码识别功能的智能电表现场充值复电终端，使用了二维码识别技术实现基于二维码对智能电表进行充值复电的方法；本发明将智能电表的射频识别装置替换为二维码识别模块，并增加了安全模块，形成了具有该电路结构的复电终端；该电路对已经购电的购复电二维码进行识别并认证，认证完成之后将购复电命令通过通信单元执行到智能电表从而完成复电。这样一种购复电结构方式使得不依赖于射频识别装置的读和写，而直接生成购复电二维码数据，从而实现24小时不间断购电服务的便捷性和通过智能电表现场充值复电终端和智能电表通讯的可靠性，实现了便捷可靠的智能电表购电方。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例中的基于智能电表现场充值复电终端的系统结构图；

图2是本发明实施例中的基于智能电表现场充值复电终端结构原理图；

图3是本发明实施例中的二维码识别模块结构示意图；

图4是本发明实施例中的安全模块结构示意图；

图5是本发明实施例中的基于二维码对智能电表进行充值复电的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明实施例中的基于智能电表现场充值复电终端的系统结构图，包括智能电表现场充值复电终端、维护设备、智能电表、承载购复电二维码的终端等等。

本发明所涉及的智能电表现场充值复电终端，包括：用于对购复电二维码进行识别并转换输出购复电命令代码的二维码识别模块，用于对购复电命令代码完成认证及加解密并保证购复电命令代码的完整性和安全性的安全模块、用于输出经认证后的购复电命令代码的通信单元、用于完成命令采集并完成相应指令功能的主控模块，所述二维码识别模块与所述主控模块连接，所述主控模块与所述安全模块连接、所述安全模块与所述通信单元连接，所述通信单元上具有与智能电表通信的接口。

具体实施过程中，二维码识别模块为对购复电二维码进行识别的电子装置，二维码识别模块将购复电二维码读取后转换输出购复电命令代码；安全模块串联二维码识别模块并接收购复电命令代码，安全模块为对购复电命令代码完成认证及加解密并保证购复电命令代码的完整性和安全性的电子装置，安全模块输出认证后的购复电命令代码通过串联的通信单元串联转发到智能电表。这里的通信单元基于电力线通信PLC或者RS485连接着智能电表。

本实施例中加载具有二维码识别功能的智能电表现场充值复电终端，使用了二维码识别技术；从结构上来讲，本发明的改进在于将智能电表的射频识别装置替换为二维码识别模块，并增加了安全模块，形成了具有该电路结构的复电终端；该电路对已经购电的购复电二维码进行识别并认证，认证完成之后将购复电命令通过通信单元执行到智能电表从而完成复电。这样一种购复电结构方式使得不依赖于射频识别装置的读和写，而直接生成购复电二维码数据，从而实现24小时不间断购电服务的便捷性和通过智能电表现场充值复电终端和智能电表通讯的可靠性，实现了便捷可靠的智能电表购电方。

具体的，图2示出了本发明实施例中基于智能电表现场充值复电终端结构原理图，所述主控模块采用ARM内核结构，所述主控模块包括通用异步收发传输器UATA和串行外设接口SPI，所述主控模块基于UATA或者SPI与所述二维码识别模块通信，所述主控模块基于UATA或者SPI与所述安全模块通信。

主控模块为采用ARM的内核，用于完成各个功能模块及用户购复电命令代码的采集，并根据用户要求完成指定功能。

所述智能电表现场充值复电终端还包括：电源模块、显示屏、时钟模块，所述电源模块为所述主控模块供电，所述主控模块连接着所述显示屏，所述主控单元连接着所述时钟模块。

所述显示屏为人机交互模块，人机交互模块为用户和智能电表现场充值复电终端之间的交互装置。

主控模块为采用ARM的内核，具有LCDC接口实现与显示屏的信号交互，具有GPIO接口实现与4KEYS的信号交互，具有USBPHY接口实现与USB接口的信号交互，具有I2C接口实现与时钟模块的信号交互，电源模块为主控模块提供电源，具有PWM接收相应的脉冲调制信号，采用UART实现与载波通信模块、RS485通信模块、二维码识别模块、维护接口间的信号交互。

图3示出了本发明实施例中的二维码识别模块结构示意图，该二维码识别模块包括摄像头、识别电路、通信单元，所述摄像头连接所述识别电路，所述识别电路连接所述通信单元，所述通信单元基于通用异步收发传输器UATA或SPI与所述主控模块连接。所述识别电路由译码器构成。所述二维码识别模块还包括补光灯。摄像头可以捕捉购复电二维码图像，并将购复电二维码图像传入识别电路，经过预处理、定位、透视转换、译码纠错后得到原始用户购电数据，并将有效原始用户购电数据传输给安全模块进行解密处理，补光灯为摄像头在光照不足的环境下自动补光的电子装置。

图4示出了本发明实施例中的安全模块结构示意图，该安全模块包括国密安全芯片ESAM和通信单元，该通信单元基于UAR或SPI与主控模块通信。

具体实施过程中，智能电表现场充值复电终端通过读取购复电二维码，并转换输出购复电命令代码，再由主控模块将用户购复电命令代码经过安全模块进行认证和加解密，验证用户信息的合法性，再将合法的用户信息通过安全模块进行加密和计算，形成有效的复电密文，并通过当前终端支持的通信模式，下发复电指令到电能表，完成离线复电流程。

为了保障用户敏感数据的安全，智能电表现场充值复电终端内嵌了专用安全模块，采用国密算法，并随机生成码本编码数据，通常对密码学分析免疫。安全模块包括国密安全芯片、通信单元，国密安全芯片除符合中国南方电网公司《费控电能表信息交换安全认证技术要求》中的功能及安全性要求外，还满足当前购复电二维码的数据在功能及安全性的要求。整个认证及加解密流程均在安全模块内完成，保证数据的完整性和安全性。

本发明所提供的具有二维码识别功能的智能电表现场充值复电终端，用户通过手机购电APP进行网络购电，购电成功后，购电APP给用户提供一个购复电二维码，此购复电二维含有用户的购复电信息，用户可以在智能电表现场充值复电终端处进行使用；这样一种购复电方式使得我们不依赖于射频识别装置的读和写，而直接生成购复电二维码数据，从而实现24小时不间断购电服务的便捷性和通过智能电表现场充值复电终端和智能电表通讯的可靠性，实现了便捷可靠的智能电表购电方式。用户可以通过自助充值终端进行离线充值、复电，不再用大量的人员跑现场进行操作，节省了大量的人力和物力，也增加了用户的满意度。

基于图1至图4所示的系统和具体硬件结构，可实现基于二维码对智能电表进行充值复电的方法，通过基于智电表现场充值复电终端上的二维码识别模块获取用户终端上的复电二维码信息，所述复电二维码信息包括用户的复购电信息；二维码识别模块对复电二维码信息进行解码获取购复电命令代码，并将所述购复电命令代码发送给安全模块；所述安全模块对所述复电命令代码进行解密，获取符合电网认证技术要求的购复电报文，所述购复电报文含有身份认证信息和购复电信息；所述安全模块基于电表秘钥信息比对确认身份认证信息，在身份认证信息通过之后，将购复电报文存储在主控模块上；主控模块基于购复电报文与所对应的智能电表进行通信，获取电表内运行信息，并将所述智能电表用电信息和充值复电信息发送给用户。

具体的，图5示出了本发明实施例中的基于二维码对智能电表进行充值复电的方法流程图，具体包括如下步骤：

S501、用户基于用户终端的购电APP进行自助购电；

基于图1所示的系统，其具有将购复电信息进行加密的智能电表加密系统；将购复电命令代码生成购复电二维码的购电APP；将购电APP内购复电二维码包含的购复电信息下发到智能电表的自助充值终端；该自助充值终端上具有二维码识别模块；通过智能电表加密系统将购复电信息进行加密并生成购复电命令代码，购电APP将购复电命令代码生成购复电二维码，自助充值终端内的二维码识别模块对购复电二维码进行识别，并将其转换成购复电命令代码，智能电表负责执行购复电命令代码，并将执行结果返回给自助充值终端。

基于该系统，用户通过购电APP自助购电，缴费成功后购电APP显示购复电二维码以及本次购电时间、金额或者允许复电等购复电信息，并提示用户使用方法。

S502、在进行自助购电缴费成功后，基于购电APP生成复电二维码图案；

S503、基于智电表现场充值复电终端上的二维码识别模块获取用户终端上的复电二维码信息，所述复电二维码信息包括用户的复购电信息；

具体实施过程中，二维码识别模块基于摄像头捕捉复电二维码图像，并将所述复电二维码图像发送到图像识别算法单元。

具体实施过程中，识别光照条件，在判断光照不足时，基于补光灯对摄像头周围环境进行自动补光。

基于该步骤，用户在自助充值终端的二维码识别窗口展示手机上的购复电二维码，二维码识别模块对购复电二维码进行解码，获取购复电命令代码。

S504、二维码识别模块对复电二维码信息进行解码获取购复电命令代码，并将所述购复电命令代码发送给安全模块；

具体实施过程中，图像识别算法单元对所述复电二维码图像进行预处理、定位、透视转换、译码纠错后得到购复电命令代码，并将所述复购电命令代码发送给安全模块。

具体实施过程中，本发明所采用的二维码算法，可自动识别多种编码方式的二维码信息，二维码识别模块主要包括摄像头、补光灯、图形识别算法单元、通信单元。主要由外部触发摄像头捕捉原始二维码图像，并将图像传入算法单元，经过预处理、定位、透视转换、译码纠错后得到原始用户数据，并将有效数据通过通信单元传输给安全模块进行解密处理。

S505、所述安全模块对所述复电命令代码进行解密，获取符合电网认证技术要求的购复电报文，所述购复电报文含有身份认证信息和购复电信息；

具体实施过程中，为了用户的敏感数据安全，二维码的数据进行通过电力专用加密机进行加密，采用国密算法，并随机生成码本编码数据，通常对密码学分析免疫。

自助充值终端的安全模块由主控、国密安全芯片、通信单元组成，安全芯片除符合中国南方电网公司《费控电能表信息交换安全认证技术要求》中的功能及安全性要求外，还满足当前二维码的数据在功能及安全性的要求。整个认证及加解密流程均在安全模块内完成，保证数据的完整性和安全性。

购复电命令代码通过安全模块解密后，获取符合中国南方电网公司《费控电能表信息交换安全认证技术要求》的购复电报文，报文含有身份认证信息和购复电信息，安全模块通过和电表密钥信息比对，确认认证信息通过后，将解密后的购复电报文存储在主控单元。

S506、所述安全模块基于电表秘钥信息比对确认身份认证信息，在身份认证信息通过之后，将购复电报文存储在主控模块上；

所述安全模块对所述复电命令代码进行解密包括：所述安全模块对购复电命令代码完成认证及加解密并保证购复电命令代码的完整性和安全性。

所述安全模块对所述复电命令代码进行解密还包括：验证复电命令代码数据是否完整，若数据完整则对用户信息进行安全认证；若所述用户信息安全认证成功，则验证所述复电命令代码数据是否符合，若数据合法则进入下一步。

S507、主控模块基于购复电报文与所对应的智能电表进行通信，获取电表内运行信息，并将所述智能电表用电信息和充值复电信息发送给用户；；

具体实施时，所述主控模块基于智能电表用电信息和充值复电信息进行加密计算，并组建DL/T645帧信息，并通过通信单元采用电力线通信PLC或者RS485将DL/T645帧信息发送所对应的智能电表。

主控模块和智能电表进行通信，获取电表内运行信息，并将电表用电信息和充值复电信息展现在终端屏幕上，提示用户是否确认操作。

S508、接收用户的确认信息，并基于主控模块将充值复电结果展示到自助充值终端屏幕上。

用户确认后，主控模块进行充值操作，并将充值复电结果展现到自助充值终端屏幕上，提示用户是否操作成功。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种基于二维码对智能电表进行充值复电的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

基于智电表现场充值复电终端上的二维码识别模块获取用户终端上的复电二维码信息，所述复电二维码信息包括用户的复购电信息；

二维码识别模块对复电二维码信息进行解码获取购复电命令代码，并将所述购复电命令代码发送给安全模块；

所述安全模块对所述复电命令代码进行解密，获取符合电网认证技术要求的购复电报文，所述购复电报文含有身份认证信息和购复电信息；

所述安全模块基于电表秘钥信息比对确认身份认证信息，在身份认证信息通过之后，将购复电报文存储在主控模块上；

主控模块基于购复电报文与所对应的智能电表进行通信，获取电表内运行信息，并将所述智能电表用电信息和充值复电信息发送给用户。

2.如权利要求1所述的基于二维码对智能电表进行充值复电的方法，其特征在于，所述方法还包括：

用户基于用户终端的购电APP进行自助购电；

在进行自助购电缴费成功后，基于购电APP生成复电二维码图案。

3.如权利要求2所述的基于二维码对智能电表进行充值复电的方法，其特征在于，所述安全模块对所述复电命令代码进行解密包括：

所述安全模块对购复电命令代码完成认证及加解密并保证购复电命令代码的完整性和安全性。

4.如权利要求3所述的基于二维码对智能电表进行充值复电的方法，其特征在于，所述安全模块对所述复电命令代码进行解密还包括：

验证复电命令代码数据是否完整，若数据完整则对用户信息进行安全认证；

若所述用户信息安全认证成功，则验证所述复电命令代码数据是否符合，若数据合法则进入下一步。

5.如权利要求4所述的基于二维码对智能电表进行充值复电的方法，其特征在于，所收基于智电表现场充值复电终端上的二维码识别模块获取用户终端上的复电二维码信息包括：

所述二维码识别模块基于摄像头捕捉复电二维码图像，并将所述复电二维码图像发送到图像识别算法单元。

6.如权利要求5所述的基于二维码对智能电表进行充值复电的方法，其特征在于，所述二维码识别模块对复电二维码信息进行解码获取购复电命令代码，并将所述购复电命令代码发送给安全模块包括：

图像识别算法单元对所述复电二维码图像进行预处理、定位、透视转换、译码纠错后得到购复电命令代码，并将所述复购电命令代码发送给安全模块。

7.如权利要求6所述的基于二维码对智能电表进行充值复电的方法，其特征在于，所述二维码识别模块基于摄像头捕捉复电二维码图像中还包括：

识别光照条件，在判断光照不足时，基于补光灯对摄像头周围环境进行自动补光。

8.如权利要求7所述的基于二维码对智能电表进行充值复电的方法，其特征在于，所述主控模块基于购复电报文与所对应的智能电表进行通信包括：

所述主控模块基于智能电表用电信息和充值复电信息进行加密计算，并组建DL/T645帧信息，并通过通信单元采用电力线通信PLC或者RS485将DL/T645帧信息发送所对应的智能电表。

9.如权利要求1至8任一项所述的基于二维码对智能电表进行充值复电的方法，其特征在于，所述将所述智能电表用电信息和充值复电信息发送给用户之后还包括：

接收用户的确认信息，并基于主控模块将充值复电结果展示到自助充值终端屏幕上。

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