CN114169878A - 基于边缘计算的预付费管理方法和系统 - Google Patents

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CN114169878A CN202111207555.XA CN202111207555A CN114169878A CN 114169878 A CN114169878 A CN 114169878A CN 202111207555 A CN202111207555 A CN 202111207555A CN 114169878 A CN114169878 A CN 114169878A
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Abstract

本发明提供了基于边缘计算的预付费管理方法和系统，其通过对家庭内部安装的用电设备进行分布式检测，以此确定家庭当月的预付电费，再根据家庭在往年相同月份的历史电费，对预付电费进行修正后上传至边缘计算通信终端；并利用边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费平台之间的加密通信链路，以使预付费平台能够直接向移动终端发送相应的电费预付链接，从而使用户在移动终端上点击和验证电费预付链接即可进行线上预付费操作，这样通过根据家庭的历史电费记录为用户设定更加符合实际用电量的电费预付款金额，从而能够定期地提醒用户进行预付费操作以及提高用户进行预付费操作的安全性和智能化程度。

Description

基于边缘计算的预付费管理方法和系统
技术领域
本发明涉及在线支付管理的技术领域，特别涉及基于边缘计算的预付费管理方法和系统。
背景技术
预付费模式已经广泛应用于居民的生活领域中，比如居民可在指定账户上预存电费、水费或者燃气费等用于后续每个月的费用划扣。现有的水电气预付费都是用户按照自己的意愿随机地向指定账户预存相应金额的钱，这种预付费方式只是基于用户自身的意愿来决定预存费用的金额，其并不能根据用户家庭的历史水电气历史消费记录，定期地提醒用户进行预付费，可见现有的预付费方式并不能为用户设定一个符合自身历史消费记录的预存金额，同时也无法定期地提醒用户进行预付费操作，这降低了预付费消费模式的智能化程度。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供基于边缘计算的预付费管理方法和系统，其通过对家庭内部安装的用电设备进行分布式检测，以此确定家庭当月的预付电费，再根据家庭在往年相同月份的历史电费，对预付电费进行修正后上传至边缘计算通信终端；并利用边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费平台之间的加密通信链路，以使预付费平台能够直接向移动终端发送相应的电费预付链接，从而使用户在移动终端上点击和验证电费预付链接即可进行线上预付费操作，这样通过根据家庭的历史电费记录为用户设定更加符合实际用电量的电费预付款金额，并且还利用边缘计算通信终端实现移动终端与预付费管理平台的加密通信，从而能够定期地提醒用户进行预付费操作以及提高用户进行预付费操作的安全性和智能化程度。
本发明提供基于边缘计算的预付费管理方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤S1，对家庭内部安装的用电设备进行分布式用电量检测，以此确定每个用电设备的每日用电量信息；根据所述每日用电量信息，估计每个用电设备的月用电总量后，确定所述家庭当月的预付电费；
步骤S2，从电表中读取所述家庭在往年相同月份对应的历史用电总量，并确定往年相同月份对应的历史电费；根据所述历史电费，对所述家庭当月的预付电费进行修正，再将修正后的预付电费对应的电费预付信息上传至边缘计算通信终端；
步骤S3，通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路；再根据所述电费预付信息生成相应的电费预付链接，以及将所述电费预付链接发送至所述移动终端并完成验证后，完成所述移动终端向所述预付费管理平台的电费预付费操作；
进一步，在所述步骤S1中，对家庭内部安装的用电设备进行分布式用电量检测，以此确定每个用电设备的每日用电量信息；根据所述每日用电量信息，估计每个用电设备的月用电总量后，确定所述家庭当月的预付电费具体包括：
步骤S101，对家庭内部安装的每个用电设备所连接的插座进行分布式检测，当所述插座连接的用电设备开启后，触发所述插座内部安装的微型电表对用电设备进行用电计量，从而得到每个用电设备的每日用电量信息；
步骤S102，根据每个用电设备各自的每日用电量信息以及每个用电设备在一个月内的预估工作天数，估计得到每个用电设备的月用电总量；
步骤S103，根据估计得到的每个用电设备的月用电总量以及家庭用电电价，确定所述家庭当月的预付电费；
进一步，在所述步骤S2中，从电表中读取所述家庭在往年相同月份对应的历史用电总量，并确定往年相同月份对应的历史电费；根据所述历史电费，对所述家庭当月的预付电费进行修正，再将修正后的预付电费对应的电费预付信息上传至边缘计算通信终端具体包括：
步骤S201，从家庭总电表中读取所述家庭在以往若干年内相同月份对应的历史月用电总量后，确定所述家庭在以往若干年内相同月份对应的历史月电费；
步骤S202，根据以往若干年内相同月份对应的历史月电费，确定以往若干年内相同月份的平均历史月电费；再将所述预付电费与所述平均历史月电费进行比对；若所述预付电费大于所述平均历史月电费，则将当前的预付电费直接作为修正后的预付电费；若所述预付电费小于或等于所述平均历史月电费，则将当前的预付电费提高至原有预付电费的预设倍数后，作为修正后的预付电费；
步骤S203，将修正后的预付电费与所述家庭总电表对应的电表编号信息共同打包形成电费预付信息后，再将所述电费预付信息上传至边缘计算通信终端；
进一步，在所述步骤S3中，通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路；再根据所述电费预付信息生成相应的电费预付链接，以及将所述电费预付链接发送至所述移动终端并完成验证后，完成所述移动终端向所述预付费管理平台的电费预付费操作具体包括：
步骤S301，从所述电费预付信息中提取得到电表编号信息后，根据所述电表编号信息，从所述预付费管理平台上查询得到与所述家庭总电表绑定的移动终端的用户身份信息；其中，所述用户身份信息包括移动终端的IP地址信息或者SIM卡号码信息；
步骤S302，根据所述用户身份信息，通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路；再将所述电费预付信息加密转换成相应的电费预付链接，以及通过所述加密通信链路将所述电费预付链接发送至所述移动终端；
步骤S303，当所述移动终端验证所述电费预付链接后，向所述预付费管理平台反馈一预付费操作完成消息；
进一步，在所述步骤S302中，根据所述用户身份信息，通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路；再将所述电费预付信息加密转换成相应的电费预付链接，以及通过所述加密通信链路将所述电费预付链接发送至所述移动终端具体包括：
步骤S3021，利用下面公式(1)，根据用户的移动终端的IP地址信息，得到用户的移动终端与预付费管理平台之间通信链路中每个节点的校验值，从而构建相应的加密通信链路，
Ma＝{sum2[(IDi)2＜＜a]}10 (1)
在上述公式(1)中，Ma表示用户的移动终端与预付费管理平台之间通信链路中第a个节点的校验值；(IDi)2表示第i个用户的移动终端的IP地址信息对应的二进制形式数据；＜＜表示右移运算符号；{sum2[]}10表示将括号内的二进制形式数据按位求和以及将求和后的数值转换为十进制形式数据；
步骤S3022，所述预付费管理平台向用户的移动终端发送电费预付链接前，利用下面公式(2)，根据所述预付费管理平台发送电费预付链接对应的用户的移动终端的IP地址信息以及用户的移动终端与预付费管理平台之间通信链路中每个节点的校验值，确定所述加密通信链路是否处于数据传输正常状态，
Figure BDA0003307334450000041
在上述公式(2)中，ηi表示所述预付费管理平台到第i个用户的移动终端之间的加密通信链路是否处于数据传输正常状态的评定值；(fIDi)2表示所述预付费管理平台存储的第i个用户的移动终端的IP地址信息对应的二进制形式数据；b表示所述预付费管理平台到第i个用户的移动终端之间的加密通信链路中的第b个节点；Mn-b+1表示当a＝n-b+1时，上述公式(1)对应计算得到的值；
若ηi＝0，表示所述预付费管理平台到第i个用户的移动终端之间的加密通信链路处于数据传输正常状态；
若ηi≠0，表示所述预付费管理平台到第i个用户的移动终端之间的加密通信链路处于数据传输异常状态；
步骤S3023，当所述预付费管理平台到第i个用户的移动终端之间的加密通信链路处于数据传输正常状态，则所述预付费管理平台利用下面公式(3)，将所述电费预付信息加密转换成相应的电费预付链接，并发送至第i个用户的移动终端，
Wi＝G，{T{T{[API(Qi)]2}＜＜mG}}16 (3)
在上述公式(3)中，Wi表示所述预付费平台需要向第i个用户的移动终端发送的电费预付链接；Qi表示第i个用户的电费预付信息中的电费金额；API(Qi)表示利用网上支付工具的API接口将电费金额转换成相应的电费预付链接；[API(Qi)]2表示将电费预付链接转换为二进制形式；T{}表示将括号内的二进制形式数据进行倒置运算；mG表示将网址的帧头G转换为二进制形式数据后包含的二进制数个数；{}16表示将括号内的数据转换为十六进制数据；G表示网址的帧头；G，{}表示将网址的帧头G放置在括号的前端。
本发明还提供基于边缘计算的预付费管理系统，其特征在于，其包括分布式用电量检测模块、电费预估模块、电费修正与上传模块和电费预付执行模块；其中，
所述分布式用电量检测模块用于对家庭内部安装的用电设备进行分布式用电量检测，以此确定每个用电设备的每日用电量信息；
所述电费预估模块用于根据所述每日用电量信息，估计每个用电设备的月用电总量后，确定所述家庭当月的预付电费；
所述电费修正与上传模块用于从电表中读取所述家庭在往年相同月份对应的历史用电总量，并确定往年相同月份对应的历史电费；根据所述历史电费，对所述家庭当月的预付电费进行修正，再将修正后的预付电费对应的电费预付信息上传至边缘计算通信终端；
所述电费预付执行模块用于通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路；再根据所述电费预付信息生成相应的电费预付链接，以及将所述电费预付链接发送至所述移动终端并完成验证后，完成所述移动终端向所述预付费管理平台的电费预付费操作；
进一步，所述分布式用电量检测模块用于对家庭内部安装的用电设备进行分布式用电量检测，以此确定每个用电设备的每日用电量信息具体包括：
对家庭内部安装的每个用电设备所连接的插座进行分布式检测，当所述插座连接的用电设备开启后，触发所述插座内部安装的微型电表对用电设备进行用电计量，从而得到每个用电设备的每日用电量信息；
以及，
所述电费预估模块用于根据所述每日用电量信息，估计每个用电设备的月用电总量后，确定所述家庭当月的预付电费具体包括：
根据每个用电设备各自的每日用电量信息以及每个用电设备在一个月内的预估工作天数，估计得到每个用电设备的月用电总量；
根据估计得到的每个用电设备的月用电总量以及家庭用电电价，确定所述家庭当月的预付电费；
进一步，所述电费修正与上传模块用于从电表中读取所述家庭在往年相同月份对应的历史用电总量，并确定往年相同月份对应的历史电费；根据所述历史电费，对所述家庭当月的预付电费进行修正，再将修正后的预付电费对应的电费预付信息上传至边缘计算通信终端具体包括：
从家庭总电表中读取所述家庭在以往若干年内相同月份对应的历史月用电总量后，确定所述家庭在以往若干年内相同月份对应的历史月电费；
根据以往若干年内相同月份对应的历史月电费，确定以往若干年内相同月份的平均历史月电费；再将所述预付电费与所述平均历史月电费进行比对；若所述预付电费大于所述平均历史月电费，则将当前的预付电费直接作为修正后的预付电费；若所述预付电费小于或等于所述平均历史月电费，则将当前的预付电费提高至原有预付电费的预设倍数后，作为修正后的预付电费；
将修正后的预付电费与所述家庭总电表对应的电表编号信息共同打包形成电费预付信息后，再将所述电费预付信息上传至边缘计算通信终端；
进一步，所述电费预付执行模块用于通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路；再根据所述电费预付信息生成相应的电费预付链接，以及将所述电费预付链接发送至所述移动终端并完成验证后，完成所述移动终端向所述预付费管理平台的电费预付费操作具体包括：
从所述电费预付信息中提取得到电表编号信息后，根据所述电表编号信息，从所述预付费管理平台上查询得到与所述家庭总电表绑定的移动终端的用户身份信息；其中，所述用户身份信息包括移动终端的IP地址信息或者SIM卡号码信息；
根据所述用户身份信息，通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路；再将所述电费预付信息加密转换成相应的电费预付链接，以及通过所述加密通信链路将所述电费预付链接发送至所述移动终端；
当所述移动终端验证所述电费预付链接后，向所述预付费管理平台反馈一预付费操作完成消息。
相比于现有技术，该基于边缘计算的预付费管理方法和系统通过对家庭内部安装的用电设备进行分布式检测，以此确定家庭当月的预付电费，再根据家庭在往年相同月份的历史电费，对预付电费进行修正后上传至边缘计算通信终端；并利用边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费平台之间的加密通信链路，以使预付费平台能够直接向移动终端发送相应的电费预付链接，从而使用户在移动终端上点击和验证电费预付链接即可进行线上预付费操作，这样通过根据家庭的历史电费记录为用户设定更加符合实际用电量的电费预付款金额，并且还利用边缘计算通信终端实现移动终端与预付费管理平台的加密通信，从而能够定期地提醒用户进行预付费操作以及提高用户进行预付费操作的安全性和智能化程度。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
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他的附图。
图1为本发明提供的基于边缘计算的预付费管理方法的流程示意图。
图2为本发明提供的基于边缘计算的预付费管理系统的结构示意图。
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，为本发明实施例提供的基于边缘计算的预付费管理方法的流程示意图。该基于边缘计算的预付费管理方法包括如下步骤：
步骤S1，对家庭内部安装的用电设备进行分布式用电量检测，以此确定每个用电设备的每日用电量信息；根据该每日用电量信息，估计每个用电设备的月用电总量后，确定该家庭当月的预付电费；
步骤S2，从电表中读取该家庭在往年相同月份对应的历史用电总量，并确定往年相同月份对应的历史电费；根据该历史电费，对该家庭当月的预付电费进行修正，再将修正后的预付电费对应的电费预付信息上传至边缘计算通信终端；
步骤S3，通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路；再根据该电费预付信息生成相应的电费预付链接，以及将该电费预付链接发送至该移动终端并完成验证后，完成该移动终端向该预付费管理平台的电费预付费操作。
上述技术方案的有益效果为：该基于边缘计算的预付费管理方法通过对家庭内部安装的用电设备进行分布式检测，以此确定家庭当月的预估电费，再根据家庭在往年相同月份的历史电费，对预估电费进行修正后上传至边缘计算通信终端；并利用边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费平台之间的加密通信链路，以使预付费平台能够直接向移动终端发送相应的电费预付链接，从而使用户在移动终端上点击和验证电费预付链接即可进行线上预付费操作，这样通过根据家庭的历史电费记录为用户设定更加符合实际用电量的电费预付款金额，并且还利用边缘计算通信终端实现移动终端与预付费管理平台的加密通信，从而能够定期地提醒用户进行预付费操作以及提高用户进行预付费操作的安全性和智能化程度。
优选地，在该步骤S1中，对家庭内部安装的用电设备进行分布式用电量检测，以此确定每个用电设备的每日用电量信息；根据该每日用电量信息，估计每个用电设备的月用电总量后，确定该家庭当月的预付电费具体包括：
步骤S101，对家庭内部安装的每个用电设备所连接的插座进行分布式检测，当该插座连接的用电设备开启后，触发该插座内部安装的微型电表对用电设备进行用电计量，从而得到每个用电设备的每日用电量信息；
步骤S102，根据每个用电设备各自的每日用电量信息以及每个用电设备在一个月内的预估工作天数，估计得到每个用电设备的月用电总量；
步骤S103，根据估计得到的每个用电设备的月用电总量以及家庭用电电价，确定该家庭当月的预付电费。
上述技术方案的有益效果为：在实际应用中，该移动终端可为但不限于是居住在家庭的用户的智能手机；该边缘计算通信终端可为但不限于是能够收集不同家庭场所对应的电费预付信息，以及根据每个电费预付信息分别构建不同移动终端与预付费管理平台之间加密通信链路的中继通信基站；该预付费管理平台可为但不限于是供电部门对应的收费管理服务器。
在家庭内部的每个插座上均可预先安装有微型电表，当该插座连接的用电设备(比如空调或者冰箱等)启动后，该微型电表能够单独记录该用电设备在一天内的实际用电量。当该用电设备启动后，对应插座传输到该用电设备的电流会触发该微型电表运转，从而实现用电量记录。该分布式用电量检测模块可包括以分布式形式一一对应设置在不同插座的若干微型电表，每个微型电表相互独立工作，并能够将记录得到的用电量信息反馈至该分布式用电量检测模块的数据存储器中进行保存和上传。
当电费预估模块接收到来自分布式用电量检测模块检测得到的每日用电量信息后，能够根据预先存储在其中的每个用电设备各自在一个月内的预估工作天数，估计得到每个用电设备的月用电总量，即某一用电设备的月用电总量＝某一用电设备的每日用电量*某一用电设备在一个月内的预估工作天数。而不同用电设备在一个月内的预估工作天数可预先通过记录用电设备的历史工作时长来确定，这样能够准确和快速地估算每个用电设备的月用电总量。在实际操作中，可在每月的月初或者月中选择任意一天，对家庭内部的所有用电设备进行用电量的检测和估计，从而便于尽早估计确定家庭当月的整体用电量。最后，根据预设的居民用电收费标准(即家庭用电电价)，可确定该家庭当月的预估电费。
优选地，在该步骤S2中，从电表中读取该家庭在往年相同月份对应的历史用电总量，并确定往年相同月份对应的历史电费；根据该历史电费，对该家庭当月的预付电费进行修正，再将修正后的预付电费对应的电费预付信息上传至边缘计算通信终端具体包括：
步骤S201，从家庭总电表中读取该家庭在以往若干年内相同月份对应的历史月用电总量后，确定该家庭在以往若干年内相同月份对应的历史月电费；
步骤S202，根据以往若干年内相同月份对应的历史月电费，确定以往若干年内相同月份的平均历史月电费；再将该预付电费与该平均历史月电费进行比对；若该预付电费大于该平均历史月电费，则将当前的预付电费直接作为修正后的预付电费；若该预付电费小于或等于该平均历史月电费，则将当前的预付电费提高至原有预付电费的预设倍数后，作为修正后的预付电费；
步骤S203，将修正后的预付电费与该家庭总电表对应的电表编号信息共同打包形成电费预付信息后，再将该电费预付信息上传至边缘计算通信终端。
上述技术方案的有益效果为：由于上述估算的预付电费只是基于对家庭内部的所有用电设备进行一天的用电量检测而得到的，这使得该预付电费不可避免会存在一定的估算偏差。为了最大限度地保证估算的预付电费与家庭整体最终结算的电费相一致，需要将预付电费与家庭在往年相同月份的历史月电费进行比对，并根据比对结果，对该预付电费进行修正。比如，当预付电费大于平均历史月电费，则将当前的预付电费直接作为修正后的预付电费，即不对当前的预付电费进行任何修改；当预付电费小于或等于平均历史月电费，则将当前的预付电费提高至原有预付电费的预设倍数(比如1.2倍或者1.5倍等)后，作为修正后的预付电费，这样能够保证修正后的预付电费能够足够支付最终需要结算的电费。由于每个家庭的电表编号是唯一的，将修正后的预付电费与所述家庭总电表对应的电表编号信息共同打包形成电费预付信息，这样能够保证修正后的预付电费能够准确地发送到对应用户的移动终端上，从而避免发生用户对其他用电账号进行误预付费的情况发生。
优选地，在该步骤S3中，通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路；再根据该电费预付信息生成相应的电费预付链接，以及将该电费预付链接发送至该移动终端并完成验证后，完成该移动终端向该预付费管理平台的电费预付费操作具体包括：
步骤S301，从该电费预付信息中提取得到电表编号信息后，根据该电表编号信息，从该预付费管理平台上查询得到与该家庭总电表绑定的移动终端的用户身份信息；其中，该用户身份信息包括移动终端的IP地址信息或者SIM卡号码信息；
步骤S302，根据该用户身份信息，通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路；再将该电费预付信息加密转换成相应的电费预付链接，以及通过该加密通信链路将该电费预付链接发送至该移动终端；
步骤S303，当该移动终端验证该电费预付链接后，向该预付费管理平台反馈一预付费操作完成消息。
上述技术方案的有益效果为：当生成该电费预付信息后，从预付费管理平台中查询得到与家庭总电表绑定的移动终端的用户身份信息，这样能够以该用户身份信息作为后续电费预付链接发送的目的地址，这不仅能够确保电费预付链接准确地发送到对应的移动终端上，同时通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路，能够确保该电费预付链接在发送过程中不会受到恶意篡改，以此提高用户进行预付费操作的安全性。当用户在移动终端上点击该电费预付链接并在相应的付费端口(比如微信支付端口或者支付宝支付端口)上完成预付费操作后，该移动终端会通过该加密通信链路向预付费管理平台反馈预付费操作完成消息，从而使预付费管理平台能够即时获得移动终端的预付费进度信息。
优选地，在该步骤S302中，根据该用户身份信息，通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路；再将该电费预付信息加密转换成相应的电费预付链接，以及通过该加密通信链路将该电费预付链接发送至该移动终端具体包括：
步骤S3021，利用下面公式(1)，根据用户的移动终端的IP地址信息，得到用户的移动终端与预付费管理平台之间通信链路中每个节点的校验值，从而构建相应的加密通信链路，
Ma＝{sum2[(IDi)2＜＜a]}10 (1)
在上述公式(1)中，Ma表示用户的移动终端与预付费管理平台之间通信链路中第a个节点的校验值；(IDi)2表示第i个用户的移动终端的IP地址信息对应的二进制形式数据；＜＜表示右移运算符号；{sum2[]}10表示将括号内的二进制形式数据按位求和以及将求和后的数值转换为十进制形式数据；
步骤S3022，该预付费管理平台向用户的移动终端发送电费预付链接前，利用下面公式(2)，根据该预付费管理平台发送电费预付链接对应的用户的移动终端的IP地址信息以及用户的移动终端与预付费管理平台之间通信链路中每个节点的校验值，确定该加密通信链路是否处于数据传输正常状态，
Figure BDA0003307334450000131
在上述公式(2)中，ηi表示该预付费管理平台到第i个用户的移动终端之间的加密通信链路是否处于数据传输正常状态的评定值；(fIDi)2表示该预付费管理平台存储的第i个用户的移动终端的IP地址信息对应的二进制形式数据；b表示该预付费管理平台到第i个用户的移动终端之间的加密通信链路中的第b个节点；Mn-b+1表示当a＝n-b+1时，上述公式(1)对应计算得到的值；
若ηi＝0，表示该预付费管理平台到第i个用户的移动终端之间的加密通信链路处于数据传输正常状态；
若ηi≠0，表示该预付费管理平台到第i个用户的移动终端之间的加密通信链路处于数据传输异常状态；
步骤S3023，当该预付费管理平台到第i个用户的移动终端之间的加密通信链路处于数据传输正常状态，则该预付费管理平台利用下面公式(3)，将该电费预付信息加密转换成相应的电费预付链接，并发送至第i个用户的移动终端，
Wi＝G，{T{T{[API(Qi)]2}＜＜mG}}16 (3)
在上述公式(3)中，Wi表示该预付费平台需要向第i个用户的移动终端发送的电费预付链接；Qi表示第i个用户的电费预付信息中的电费金额；API(Qi)表示利用网上支付工具的API接口将电费金额转换成相应的电费预付链接；[API(Qi)]2表示将电费预付链接转换为二进制形式；T{}表示将括号内的二进制形式数据进行倒置运算；mG表示将网址的帧头G转换为二进制形式数据后包含的二进制数个数；{}16表示将括号内的数据转换为十六进制数据；G表示网址的帧头，其中该网址的帧头可为但不限于是http://或者https://；G，{}表示将网址的帧头G放置在括号的前端。
上述技术方案的有益效果为：利用上述公式(1)根据用户的移动终端的IP地址信息得到通信链路中的每个节点的校验值，进而构建加密通信链路，保证通信链路的安全性；再利用上述公式(2)根据预付费管理平台准备发送预付连接的用户的移动终端的IP地址信息以及每个节点的校验值验证所述加密通信链路从预付费管理平台到用户的移动终端是否为通路，进而保证数据通信的稳定以及可靠；最后利用上述公式(3)将电费预付信息加密转换成相应的电费预付链接发送至移动终端，进而用户可以通过在移动终端上点击链接直接进行付款，并且还保证了支付链接的安全性以及可靠性。
参阅图2，为本发明实施例提供的基于边缘计算的预付费管理系统的结构示意图。该基于边缘计算的预付费管理系统包括分布式用电量检测模块、电费预估模块、电费修正与上传模块和电费预付执行模块；其中，
该分布式用电量检测模块用于对家庭内部安装的用电设备进行分布式用电量检测，以此确定每个用电设备的每日用电量信息；
该电费预估模块用于根据该每日用电量信息，估计每个用电设备的月用电总量后，确定该家庭当月的预付电费；
该电费修正与上传模块用于从电表中读取该家庭在往年相同月份对应的历史用电总量，并确定往年相同月份对应的历史电费；根据该历史电费，对该家庭当月的预付电费进行修正，再将修正后的预付电费对应的电费预付信息上传至边缘计算通信终端；
该电费预付执行模块用于通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路；再根据该电费预付信息生成相应的电费预付链接，以及将该电费预付链接发送至该移动终端并完成验证后，完成该移动终端向该预付费管理平台的电费预付费操作。
上述技术方案的有益效果为：该基于边缘计算的预付费管理系统通过对家庭内部安装的用电设备进行分布式检测，以此确定家庭当月的预付电费，再根据家庭在往年相同月份的历史电费，对预付电费进行修正后上传至边缘计算通信终端；并利用边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费平台之间的加密通信链路，以使预付费平台能够直接向移动终端发送相应的电费预付链接，从而使用户在移动终端上点击和验证电费预付链接即可进行线上预付费操作，这样通过根据家庭的历史电费记录为用户设定更加符合实际用电量的电费预付款金额，并且还利用边缘计算通信终端实现移动终端与预付费管理平台的加密通信，从而能够定期地提醒用户进行预付费操作以及提高用户进行预付费操作的安全性和智能化程度。
优选地，该分布式用电量检测模块用于对家庭内部安装的用电设备进行分布式用电量检测，以此确定每个用电设备的每日用电量信息具体包括：
对家庭内部安装的每个用电设备所连接的插座进行分布式检测，当该插座连接的用电设备开启后，触发该插座内部安装的微型电表对用电设备进行用电计量，从而得到每个用电设备的每日用电量信息；
以及，
该电费预估模块用于根据该每日用电量信息，估计每个用电设备的月用电总量后，确定该家庭当月的预付电费具体包括：
根据每个用电设备各自的每日用电量信息以及每个用电设备在一个月内的预估工作天数，估计得到每个用电设备的月用电总量；
根据估计得到的每个用电设备的月用电总量以及家庭用电电价，确定该家庭当月的预付电费。
上述技术方案的有益效果为：在实际应用中，该移动终端可为但不限于是居住在家庭的用户的智能手机；该边缘计算通信终端可为但不限于是能够收集不同家庭场所对应的电费预付信息，以及根据每个电费预付信息分别构建不同移动终端与预付费管理平台之间加密通信链路的中继通信基站；该预付费管理平台可为但不限于是供电部门对应的收费管理服务器。
在家庭内部的每个插座上均可预先安装有微型电表，当该插座连接的用电设备(比如空调或者冰箱等)启动后，该微型电表能够单独记录该用电设备在一天内的实际用电量。当该用电设备启动后，对应插座传输到该用电设备的电流会触发该微型电表运转，从而实现用电量记录。该分布式用电量检测模块可包括以分布式形式一一对应设置在不同插座的若干微型电表，每个微型电表相互独立工作，并能够将记录得到的用电量信息反馈至该分布式用电量检测模块的数据存储器中进行保存和上传。
当电费预估模块接收到来自分布式用电量检测模块检测得到的每日用电量信息后，能够根据预先存储在其中的每个用电设备各自在一个月内的预估工作天数，估计得到每个用电设备的月用电总量，即某一用电设备的月用电总量＝某一用电设备的每日用电量*某一用电设备在一个月内的预估工作天数。而不同用电设备在一个月内的预估工作天数可预先通过记录用电设备的历史工作时长来确定，这样能够准确和快速地估算每个用电设备的月用电总量。在实际操作中，可在每月的月初或者月中选择任意一天，对家庭内部的所有用电设备进行用电量的检测和估计，从而便于尽早估计确定家庭当月的整体用电量。最后，根据预设的居民用电收费标准(即家庭用电电价)，可确定该家庭当月的预付电费。
优选地，该电费修正与上传模块用于从电表中读取该家庭在往年相同月份对应的历史用电总量，并确定往年相同月份对应的历史电费；根据该历史电费，对该家庭当月的预付电费进行修正，再将修正后的预付电费对应的电费预付信息上传至边缘计算通信终端具体包括：
从家庭总电表中读取该家庭在以往若干年内相同月份对应的历史月用电总量后，确定该家庭在以往若干年内相同月份对应的历史月电费；
根据以往若干年内相同月份对应的历史月电费，确定以往若干年内相同月份的平均历史月电费；再将该预付电费与该平均历史月电费进行比对；若该预付电费大于该平均历史月电费，则将当前的预付电费直接作为修正后的预付电费；若该预付电费小于或等于该平均历史月电费，则将当前的预付电费提高至原有预付电费的预设倍数后，作为修正后的预付电费；
将修正后的预付电费与该家庭总电表对应的电表编号信息共同打包形成电费预付信息后，再将该电费预付信息上传至边缘计算通信终端。
上述技术方案的有益效果为：由于上述估算的预付电费只是基于对家庭内部的所有用电设备进行一天的用电量检测而得到的，这使得该预付电费不可避免会存在一定的估算偏差。为了最大限度地保证估算的预付电费与家庭整体最终结算的电费相一致，需要将预付电费与家庭在往年相同月份的历史月电费进行比对，并根据比对结果，对该预付电费进行修正。比如，当预付电费大于平均历史月电费，则将当前的预付电费直接作为修正后的预付电费，即不对当前的预付电费进行任何修改；当预付电费小于或等于平均历史月电费，则将当前的预付电费提高至原有预付电费的预设倍数(比如1.2倍或者1.5倍等)后，作为修正后的预付电费，这样能够保证修正后的预付电费能够足够支付最终需要结算的电费。由于每个家庭的电表编号是唯一的，将修正后的预付电费与所述家庭总电表对应的电表编号信息共同打包形成电费预付信息，这样能够保证修正后的预付电费能够准确地发送到对应用户的移动终端上，从而避免发生用户对其他用电账号进行误预付费的情况发生。
优选地，该电费预付执行模块用于通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路；再根据该电费预付信息生成相应的电费预付链接，以及将该电费预付链接发送至该移动终端并完成验证后，完成该移动终端向该预付费管理平台的电费预付费操作具体包括：
从该电费预付信息中提取得到电表编号信息后，根据该电表编号信息，从该预付费管理平台上查询得到与该家庭总电表绑定的移动终端的用户身份信息；其中，该用户身份信息包括移动终端的IP地址信息或者SIM卡号码信息；
根据该用户身份信息，通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路；再将该电费预付信息加密转换成相应的电费预付链接，以及通过该加密通信链路将该电费预付链接发送至该移动终端；
当该移动终端验证该电费预付链接后，向该预付费管理平台反馈一预付费操作完成消息。
上述技术方案的有益效果为：当生成该电费预付信息后，从预付费管理平台中查询得到与家庭总电表绑定的移动终端的用户身份信息，这样能够以该用户身份信息作为后续电费预付链接发送的目的地址，这不仅能够确保电费预付链接准确地发送到对应的移动终端上，同时通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路，能够确保该电费预付链接在发送过程中不会受到恶意篡改，以此提高用户进行预付费操作的安全性。当用户在移动终端上点击该电费预付链接并在相应的付费端口(比如微信支付端口或者支付宝支付端口)上完成预付费操作后，该移动终端会通过该加密通信链路向预付费管理平台反馈预付费操作完成消息，从而使预付费管理平台能够即时获得移动终端的预付费进度信息。
从上述实施例的内容可知，该基于边缘计算的预付费管理方法和系统通过对家庭内部安装的用电设备进行分布式检测，以此确定家庭当月的预付电费，再根据家庭在往年相同月份的历史电费，对预付电费进行修正后上传至边缘计算通信终端；并利用边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费平台之间的加密通信链路，以使预付费平台能够直接向移动终端发送相应的电费预付链接，从而使用户在移动终端上点击和验证电费预付链接即可进行线上预付费操作，这样通过根据家庭的历史电费记录为用户设定更加符合实际用电量的电费预付款金额，并且还利用边缘计算通信终端实现移动终端与预付费管理平台的加密通信，从而能够定期地提醒用户进行预付费操作以及提高用户进行预付费操作的安全性和智能化程度。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.基于边缘计算的预付费管理方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤S1，对家庭内部安装的用电设备进行分布式用电量检测，以此确定每个用电设备的每日用电量信息；根据所述每日用电量信息，估计每个用电设备的月用电总量后，确定所述家庭当月的预付电费；
步骤S2，从电表中读取所述家庭在往年相同月份对应的历史用电总量，并确定往年相同月份对应的历史电费；根据所述历史电费，对所述家庭当月的预付电费进行修正，再将修正后的预付电费对应的电费预付信息上传至边缘计算通信终端；
步骤S3，通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路；再根据所述电费预付信息生成相应的电费预付链接，以及将所述电费预付链接发送至所述移动终端并完成验证后，完成所述移动终端向所述预付费管理平台的电费预付费操作。
2.如权利要求1所述的基于边缘计算的预付费管理方法，其特征在于：
在所述步骤S1中，对家庭内部安装的用电设备进行分布式用电量检测，以此确定每个用电设备的每日用电量信息；根据所述每日用电量信息，估计每个用电设备的月用电总量后，确定所述家庭当月的预付电费具体包括：
步骤S101，对家庭内部安装的每个用电设备所连接的插座进行分布式检测，当所述插座连接的用电设备开启后，触发所述插座内部安装的微型电表对用电设备进行用电计量，从而得到每个用电设备的每日用电量信息；
步骤S102，根据每个用电设备各自的每日用电量信息以及每个用电设备在一个月内的预估工作天数，估计得到每个用电设备的月用电总量；
步骤S103，根据估计得到的每个用电设备的月用电总量以及家庭用电电价，确定所述家庭当月的预付电费。
3.如权利要求1所述的基于边缘计算的预付费管理方法，其特征在于：在所述步骤S2中，从电表中读取所述家庭在往年相同月份对应的历史用电总量，并确定往年相同月份对应的历史电费；根据所述历史电费，对所述家庭当月的预付电费进行修正，再将修正后的预付电费对应的电费预付信息上传至边缘计算通信终端具体包括：
步骤S201，从家庭总电表中读取所述家庭在以往若干年内相同月份对应的历史月用电总量后，确定所述家庭在以往若干年内相同月份对应的历史月电费；
步骤S202，根据以往若干年内相同月份对应的历史月电费，确定以往若干年内相同月份的平均历史月电费；再将所述预付电费与所述平均历史月电费进行比对；若所述预付电费大于所述平均历史月电费，则将当前的预付电费直接作为修正后的预付电费；若所述预付电费小于或等于所述平均历史月电费，则将当前的预付电费提高至原有预付电费的预设倍数后，作为修正后的预付电费；
步骤S203，将修正后的预付电费与所述家庭总电表对应的电表编号信息共同打包形成电费预付信息后，再将所述电费预付信息上传至边缘计算通信终端。
4.如权利要求2所述的基于边缘计算的预付费管理方法，其特征在于：在所述步骤S3中，通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路；再根据所述电费预付信息生成相应的电费预付链接，以及将所述电费预付链接发送至所述移动终端并完成验证后，完成所述移动终端向所述预付费管理平台的电费预付费操作具体包括：
步骤S301，从所述电费预付信息中提取得到电表编号信息后，根据所述电表编号信息，从所述预付费管理平台上查询得到与所述家庭总电表绑定的移动终端的用户身份信息；其中，所述用户身份信息包括移动终端的IP地址信息或者SIM卡号码信息；
步骤S302，根据所述用户身份信息，通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路；再将所述电费预付信息加密转换成相应的电费预付链接，以及通过所述加密通信链路将所述电费预付链接发送至所述移动终端；
步骤S303，当所述移动终端验证所述电费预付链接后，向所述预付费管理平台反馈一预付费操作完成消息。
5.如权利要求4所述的基于边缘计算的预付费管理方法，其特征在于：在所述步骤S302中，根据所述用户身份信息，通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路；再将所述电费预付信息加密转换成相应的电费预付链接，以及通过所述加密通信链路将所述电费预付链接发送至所述移动终端具体包括：
步骤S3021，利用下面公式(1)，根据用户的移动终端的IP地址信息，得到用户的移动终端与预付费管理平台之间通信链路中每个节点的校验值，从而构建相应的加密通信链路，
Ma＝{sum2[(IDi)2＜＜a]}10 (1)
在上述公式(1)中，Ma表示用户的移动终端与预付费管理平台之间通信链路中第a个节点的校验值；(IDi)2表示第i个用户的移动终端的IP地址信息对应的二进制形式数据；＜＜表示右移运算符号；{sum2[]}10表示将括号内的二进制形式数据按位求和以及将求和后的数值转换为十进制形式数据；
步骤S3022，所述预付费管理平台向用户的移动终端发送电费预付链接前，利用下面公式(2)，根据所述预付费管理平台发送电费预付链接对应的用户的移动终端的IP地址信息以及用户的移动终端与预付费管理平台之间通信链路中每个节点的校验值，确定所述加密通信链路是否处于数据传输正常状态，
Figure FDA0003307334440000041
在上述公式(2)中，ηi表示所述预付费管理平台到第i个用户的移动终端之间的加密通信链路是否处于数据传输正常状态的评定值；(fIDi)2表示所述预付费管理平台存储的第i个用户的移动终端的IP地址信息对应的二进制形式数据；b表示所述预付费管理平台到第i个用户的移动终端之间的加密通信链路中的第b个节点；Mn-b+1表示当a＝n-b+1时，上述公式(1)对应计算得到的值；
若ηi＝0，表示所述预付费管理平台到第i个用户的移动终端之间的加密通信链路处于数据传输正常状态；
若ηi≠0，表示所述预付费管理平台到第i个用户的移动终端之间的加密通信链路处于数据传输异常状态；
步骤S3023，当所述预付费管理平台到第i个用户的移动终端之间的加密通信链路处于数据传输正常状态，则所述预付费管理平台利用下面公式(3)，将所述电费预付信息加密转换成相应的电费预付链接，并发送至第i个用户的移动终端，
Wi＝G，{T{T{[API(Qi)]2}＜＜mG}}16 (3)
在上述公式(3)中，Wi表示所述预付费平台需要向第i个用户的移动终端发送的电费预付链接；Qi表示第i个用户的电费预付信息中的电费金额；API(Qi)表示利用网上支付工具的API接口将电费金额转换成相应的电费预付链接；[API(Qi)]2表示将电费预付链接转换为二进制形式；T{}表示将括号内的二进制形式数据进行倒置运算；mG表示将网址的帧头G转换为二进制形式数据后包含的二进制数个数；{}16表示将括号内的数据转换为十六进制数据；G表示网址的帧头；G，{}表示将网址的帧头G放置在括号的前端。
6.基于边缘计算的预付费管理系统，其特征在于，其包括分布式用电量检测模块、电费预估模块、电费修正与上传模块和电费预付执行模块；其中，
所述分布式用电量检测模块用于对家庭内部安装的用电设备进行分布式用电量检测，以此确定每个用电设备的每日用电量信息；
所述电费预估模块用于根据所述每日用电量信息，估计每个用电设备的月用电总量后，确定所述家庭当月的预付电费；
所述电费修正与上传模块用于从电表中读取所述家庭在往年相同月份对应的历史用电总量，并确定往年相同月份对应的历史电费；根据所述历史电费，对所述家庭当月的预付电费进行修正，再将修正后的预付电费对应的电费预付信息上传至边缘计算通信终端；
所述电费预付执行模块用于通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路；再根据所述电费预付信息生成相应的电费预付链接，以及将所述电费预付链接发送至所述移动终端并完成验证后，完成所述移动终端向所述预付费管理平台的电费预付费操作。
7.如权利要求6所述的基于边缘计算的预付费管理系统，其特征在于：所述分布式用电量检测模块用于对家庭内部安装的用电设备进行分布式用电量检测，以此确定每个用电设备的每日用电量信息具体包括：对家庭内部安装的每个用电设备所连接的插座进行分布式检测，当所述插座连接的用电设备开启后，触发所述插座内部安装的微型电表对用电设备进行用电计量，从而得到每个用电设备的每日用电量信息；
以及，
所述电费预估模块用于根据所述每日用电量信息，估计每个用电设备的月用电总量后，确定所述家庭当月的预付电费具体包括：
根据每个用电设备各自的每日用电量信息以及每个用电设备在一个月内的预估工作天数，估计得到每个用电设备的月用电总量；
根据估计得到的每个用电设备的月用电总量以及家庭用电电价，确定所述家庭当月的预付电费。
8.如权利要求6所述的基于边缘计算的预付费管理系统，其特征在于：
所述电费修正与上传模块用于从电表中读取所述家庭在往年相同月份对应的历史用电总量，并确定往年相同月份对应的历史电费；根据所述历史电费，对所述家庭当月的预付电费进行修正，再将修正后的预付电费对应的电费预付信息上传至边缘计算通信终端具体包括：
从家庭总电表中读取所述家庭在以往若干年内相同月份对应的历史月用电总量后，确定所述家庭在以往若干年内相同月份对应的历史月电费；根据以往若干年内相同月份对应的历史月电费，确定以往若干年内相同月份的平均历史月电费；再将所述预付电费与所述平均历史月电费进行比对；若所述预付电费大于所述平均历史月电费，则将当前的预付电费直接作为修正后的预付电费；若所述预付电费小于或等于所述平均历史月电费，则将当前的预付电费提高至原有预付电费的预设倍数后，作为修正后的预付电费；
将修正后的预付电费与所述家庭总电表对应的电表编号信息共同打包形成电费预付信息后，再将所述电费预付信息上传至边缘计算通信终端。
9.如权利要求8所述的基于边缘计算的预付费管理系统，其特征在于：所述电费预付执行模块用于通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路；再根据所述电费预付信息生成相应的电费预付链接，以及将所述电费预付链接发送至所述移动终端并完成验证后，完成所述移动终端向所述预付费管理平台的电费预付费操作具体包括：
从所述电费预付信息中提取得到电表编号信息后，根据所述电表编号信息，从所述预付费管理平台上查询得到与所述家庭总电表绑定的移动终端的用户身份信息；其中，所述用户身份信息包括移动终端的IP地址信息或者SIM卡号码信息；
根据所述用户身份信息，通过边缘计算通信终端构建用户的移动终端与预付费管理平台之间的加密通信链路；再将所述电费预付信息加密转换成相应的电费预付链接，以及通过所述加密通信链路将所述电费预付链接发送至所述移动终端；
当所述移动终端验证所述电费预付链接后，向所述预付费管理平台反馈一预付费操作完成消息。
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