CN1410741A - 自申报交费控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种自申报交费控制装置和方法，以时间为基准控制用户自己通过申报器定期申报交费来解决有关部门的抄表收费难题，用户可以较为方便地申报交费，申报的数据量较大，由自申报计量装置和申报器组成，自申报计量装置由计量传感器、实时时钟、单片机、以及能够与申报器进行数据交换的通信接口组成。计量传感器与单片机的输入线连接，通讯接口、实时时钟分别与单片机的输入输出线连接。单片机通过计量传感器测量用户有关使用数据，并根据实时时钟指定的日期，将用户的使用数量、所属日期、校验数据、自申报计量装置的状态等数据组合后，经过单片机加密，产生申报数据。

Description

自申报交费控制装置和方法

所属领域：

本发明涉及水、电、气、热等领域的申报及交费控制技术，尤其是一种以时间为基准控制用户自己通过申报器定期申报交费的控制装置和方法。

背景技术：

目前，为解决水、电、气、热等领域因手工抄表收费而带来的难题，出现了两种方法：自动抄表收费、预收(付)费。

自动抄表收费需要专用的通讯设备，铺设线路，投入大，即便采用电力载波来实现抄表，也存在成本、可靠性等问题。水、气、热等计量控制装置，需要安装在室内，尤其在北方出于防冻需要更是如此，为了实现自动抄表，需要在用户室内布线，实行起来难度较大。抄表上来的数据，有关部门可以直接从用户银行帐户上扣除，但需有关部门定期把收费情况返回给用户，若用户不在银行开户存款，仍然需用户到指定地点交费。

预收费方式(如IC卡预收费系统)通过信息载体来达到数据通讯的目的，如IC卡、手持器。虽然不需专用的通讯线路和设备，投入也小，也无需在用户室内布线，但由于预收费系统是一种以费用(或与费用有直接关系的其他参数，如使用数量)为基准的收费控制方式，这种方式根本特点是先付费购买，然后使用。IC卡预收费系统的实际应用经验表明，预收费系统存在以下问题：

1、用户计量表出了问题，管理部门无法及时知道，容易造成纠纷。

2、难以适应价格变动的要求，在价格调整时可能影响社会稳定。

3、对于水、电、气、热管理部门，难以实现动态管理。

4、与目前使用的手工抄表收费方式完全不一样，易受到用户抵制，推广起来难度大。

5、用户需到指定地点购买，给用户带来不便。

6、有关部门需设置大量销售点，占用较多的人力、物力资源。

特别是用户计量表出现的问题，可以是受到用户攻击而出现的问题，也可以是计量表本身出现的问题，如：在长时间使用过程中，内部某些元器件由于老化，导致控制失灵，或计量不准。对于用户攻击问题，通过设计改进可以得到解决，但对于计量表自身出现的问题，很难得到彻底解决，由于预收费采取先购买，后使用的控制方式，一旦用户计量表出了问题可以导致用户不购买，仍然能使用，而管理部门又无法及时知道，势必给有关部门带来损失，也容易与用户造成纠纷。

目前的定期上门手工抄表，有两个功能，一个是抄取用户使用数量，另一个功能就是检查计量表是否正常工作，并对用户使用行为进行监督，如用户是否有窃用行为。由于预收费方式存在上述问题，虽然解决了收费难题，但依然无法取代传统的定期上门手工抄表。

其实，无论是电力、自来水、煤气，还是热能，计量装置均安装在用户端，完全可以不需抄表，也无需采用预付费方式，而由用户自己定期申报，并在申报的同时进行交费。本申请人提出了两种自申报交费控制装置，一种是利用现有的通信资源，如手机、电话、互联网，通过键盘的方式达到申报交费目的，申请号为：01129045.5；另一种是通过键盘和申报器的结合来实现申报交费，申请号为02221338.4。这两种装置及方式适合申报数据量较小的领域，如水、气、热领域的申报交费，在电力领域，有些地方要实行分时段用电，需要上报的数据量较大。

发明内容：

针对自动抄表收费和预付费方式存在的种种问题，本发明提供一种自申报交费控制装置和方法，以时间为基准控制用户自己通过申报器定期申报交费来解决有关部门的抄表收费难题，用户可以较为方便地申报交费，申报的数据量较大。

本发明的目的是这样实现的：

一种自申报交费控制装置和方法，其特征在于：自申报交费控制装置由自申报计量装置和申报器组成。自申报计量装置由计量传感器、实时时钟、单片机、以及能够与申报器进行数据交换的通信接口组成。计量传感器与单片机的输入线连接，通讯接口、实时时钟分别与单片机的输入输出线连接。单片机通过计量传感器测量用户有关使用数据，并根据实时时钟指定的日期，将用户的使用数量、所属日期、校验数据、自申报计量装置的状态等数据组合后，经过单片机加密，产生申报数据。用户可以用申报器从自申报计量装置取得申报数据，通过自动申报终端利用通讯网络向有关部门的收费中心申报，收费中心接收到申报数据并解密，通过校验数据确认申报数据是否正确，如果申报数据正确，直接从银行用户帐户上划拨相应的款项，并通过自动申报终端把申报交费的情况返回给用户。用户也可以直接携带申报器到指定地点通过定点申报终端向收费中心申报交费。自申报计量装置上可以安装切断执行机构，通过切断手段迫使用户按时申报，也可以不安装切断执行机构，而通过价格手段督促用户按时申报。

其中计量传感器用于实现对用户使用数量的测量，可以是安装在计数基表拨盘上的光电转换开关、霍尔开关，或干簧管。实时时钟为定期申报提供精确的时间基准，可以是专用实时时钟芯片，也可以利用单片机内部定时器通过软件方式实现。

切断执行机构用于切断用户供给，可以是磁保持继电器，也可以是电机带动的切断执行机构。

申报器是一种用户用于实现把申报交费数据向有关部门申报，然后把申报成功信息返回给计量控制装置的的信息载体，可以是接触载体，如IC卡，也可以是非接触载体，如无线(红外)手持器。

自动申报终端至少具有显示器、键盘、远程通讯接口和近端通信接口，还可以有打印设备。自动申报终端通过远程通讯接口利用通信网络如公用电话网，或无线通信网与收费中心计算机相连，通过近端通信接口与申报器进行数据交换。

定点申报终端可以由计算机组成，并配备打印机和与申报器能够进行数据交换的通信设备，如IC卡读写器，定点收费终端通过通信网络与收费中心计算机连接。收费中心计算机网络与银行网络通过专线连接。

收费中心由计算机网络组成，含有必要的加解密装置，对用户的申报数据进行解密以及对确认数据进行加密。

下面结合具体的实施例子，对本发明的运行原理作进一步说明。

图1是本发明的原理框图。

图2是自本发明的申报交费控制装置中自申报计量装置的一个实施例，本实施例的申报器采用IC卡。

图3是自申报计量装置中切断执行机构的一个实施例。

在图2中，干簧管S1、S2安装在计量基表上，构成本发明的计量传感器，其中S1用于测量用户使用数量，S2用于防磁干扰；实时时钟由芯片PCF8563构成；IC卡接口ICCARD构成本发明中通信接口；本发明中的单片机由芯片MSP430F413构成。串行E²PROM CSI24W04用于存放有关数据。显示器LCD用于显示有关数据。

切断执行机构由图3中的磁保持继电器和相应的升压驱动电路组成。

本实施例中的申报器由存储IC卡组成。

在本实施例中，模块之间的连接是这样的：干簧管S1、S2的公共端与单片机MSP430F413的输出口P6.4连接，S1、S2的输出经下拉电阻R4、R5，分别与单片机MSP430F413的输入口P6.2、P6.3连接。实时时钟芯片PCF8563的振荡器输入端OSCI、输出端OSCO与32768Hz晶振X1连接，输出端口INT经上拉电阻R3与单片机MSP430F413的输入端口P6.5相连，输入端口线SCL和输入输出端口线经上拉电阻R2、R1分别与单片机MSP430F413的输出端口线P6.6、输入输出端口线P6.7连接。串口E²PROM的A1、A2接高电平，WP以及A0接低电平，其输入输出端口线SDA、输入端口线SCL分别与单片机MSP430F413的P6.6、P6.7连接。IC卡接口IC CARD的数据输入输出线SDA经上拉电阻R12接单片机MSP430F413的输入输出端口线P6.0，输入端口线SCL接单片机MSP430F413的输出端口线P1.2，IC CARD的到位检测信号ICKEY经上拉电阻R13与单片机MSP430F413的输入端口线P1.3连接。单片机MSP430F413的输出端口线P6.1经电阻R11后，与三极管Q1的基极相连，通过Q1控制给IC CARD供电。LCD显示器的公共输入端COM0-COM3分别与单片机MSP430F413的COM0-COM3线路，段输入线SEG0-SEG23分别与单片机MSP430F413的SEG0-SEG23连接。单片机的P1.4可以作为输入输出端口线，当用作输出端口线时，输出高电平，经R6、R7分压后，与单片机MSP430F413中的比较器的输入端CA0相连，与单片机内部基准电源组成供电电源检测电路；当作为输入端口时，与按键PB1、R6、R7组成按键检测电路。JP2用于单片机MSP430F413的编程接口，也可以通过输入端口线P1.0、输出端口线P1.1，与其他设备进行数据通讯。

图2中切断控制接口JP1与图3中的JP3相连接，组成切断控制机构，该切断机构可选，当采用价格控制方式时，可以不安装。

图3中，电阻R4，三极管Q2，二极管D1、D2，变压器T1，电容C1组成升压电路，在单片机的输出控制端口线P2.1的控制下，将电源电压3V升压至12V，作为磁保持切断机构的供电电源，该电源电压经电阻R15、R16分压后，输出至单片机MSP430F413的比较器输入端CA1，与单片机内部基准电压组成电压检测电路，用于检测切断机构的控制电源。三极管Q6、Q3、Q4、Q5、Q7、Q8，以及二极管D3、D4组成磁保持切断机构的驱动电路，在单片机MSP430F413的输出端口线P1.5、P2.0的控制下，执行切断、恢复、保持等功能，其中，P1.5为高电平，P2.0为低电平时，为切断操作，P1.5为低电平，P2.0为高电平时，为恢复操作，P1.5、P2.0均为低电平时，为保持操作，此时功耗为零。

本发明的工作原理是这样的：

单片机MSP430F413的输出端口线输出高电平，基表转动一个单位，干簧管S1吸合一次，产生一个脉冲，单片机计数一次，正常情况下，S2不吸合，当受到干扰时，S2吸合，输出高电平，单片机可以检测得到。计量后，单片机MSP430F413将相应数据保存在串行E²PROM CSI24W04中。单片机MSP430F413将用户申报日期设置在实时时钟芯片PCF8563中，到了指定日期，PCF8563通过INT端口向单片机MSP430F413申请中断，将测量到的数据保存在串行E²PROM CSI24W04中。单片机MSP430F413与PCF8563、CSI24W04的通讯以I²C总线协议进行。当用户按下操作键PB1时，单片机在LCD显示器上显示相应数据，显示一段时间后，单片机自动关闭显示，以降低功耗。用户将IC卡插入IC卡接口IC KARD，IC KARD中的ICKEY的电平由高变低，单片机检测到该信号后，通过输出端口线P6.1打开三极管Q1，给IC卡供电，单片机将从CSI24WC02中读出测量数据，与所属日期、用户编号、校验数据以及计量装置的状态(如电池状态、计量装置是否受到干扰等)组合加密后，通过输出端口线P1.2、输入输出端口线P6.0写入IC卡，数据写完后，单片机切断IC接口的供电，并通过LCD显示器提示用户拔出IC卡。

用户利用IC卡从自申报计量装置下载到申报数据后，可以有如下申报方法：

1、在银行开户存款的用户可以直接携带IC卡到最近的自动申报终端申报交费，用户将IC卡插入自动申报终端的IC卡接口，自动申报终端从IC卡内取得用户申报数据，并通过远程通讯接口利用通信网络传送到收费中心，收费中心解密后，识别用户数据的有效性，有效性识别包括：用户申报数据是否出错，是否已经申报过。若用户申报数据有效，计算出相应费用后，通过专线从用户指定的银行帐户上划拨至有关部门的帐户上，并把本次用户申报交费的情况在自动申报终端的显示器上显示，如显示用户名称、用户编号、用户用量、用户金额、滞纳金、用户银行存款余额，如果用户需要单据，可以按下自动申报终端上的打印键，自动申报终端通过打印机将上述信息打印出来。若用户的存款不足，则通过自动申报终端提示用户需到指定银行补充存款，若用户申报数据已申报过，则显示相应申报提示信息。

申报成功并交清费用后，收费中心通过自动申报终端，把加密确认数据返回给用户IC卡。用户将IC卡插入自申报计量装置IC卡接口IC CARD，单片机MSP430F413读取确认数据后，解密并识别确认数据有效性，若有效，则表示用户已申报交费成功，否则表示用户未申报交费成功。逾期仍未申报交费成功的用户，单片机MSP430F413通过P2.1将切断电源升压至12V，利用输出控制端口P1.5、P2.0控制磁保持切断机构执行切断操作，以迫使用户申报交费，在得到正确的确认数据后，单片机自动将磁保持切断执行机构恢复。

2、不在银行开户存款的用户也可以携带IC卡到有关部门的指定地点，如银行，银行有关人员将IC卡插入定点申报终端的IC卡读卡器，读出申报数据后，通过远程通讯接口将申报数据传输到有关部门收费中心，收费中心解密后，将用户名称、用户编号、用户用量、用户金额、滞纳金返回给定点申报终端，用户交清费用后，定点申报终端向有关部门的收费中心传送收费成功的数据，收费中心将加密确认数据返回给定点申报终端，定点申报终端通过IC卡读写器将加密确认数据写入IC卡，并打印相应单据给用户，用户完成申报交费。申报交费后，用户只需简单地将IC卡插入自申报交费计量装置，即可将加密确认数据输入至自申报计量装置，完成一次申报交费。对逾期仍未申报的用户的处理方法与申报方法1相同。

有关部门在申报期结束后，不仅可以知道计量控制装置的运行状态，还可以进行各种统计分析，和报表打印，并列出过期仍未申报的用户名单，对未按时申报交费的用户，可以收取滞纳金，以督促用户按时申报。通过统计申报数据，对比同一时刻的总表数据，可以看出用户是否有破坏计量装置的行为，计量装置自身是否出了问题，以及计量装置是否需要检定。对长时间未申报用户，有关部门可以派人进行针对性检查，以发现用户是否有非正常使用行为。

利用实时时钟功能，计量控制装置可以实现分时段计量，具体是：有关部门设定好时段，计量控制装置把计量数据记入相应的时段，产生申报数据时，把每个时段相应的数据，计量控制装置状态、日期、编号组合加密。有关部门收费中心在接收到申报数据后，可以根据每个时段对应的价格计算出用户应交费用，完成分时段计费申报交费功能。

本发明中地实时时钟芯片也可以由单片机利用自身定时器Timer A通过软件方式实现，具体是：设定Timer A定时间隔为50毫秒，其时钟源选择外部32768Hz晶振X2。这样，每隔50毫秒，Timer A申请中断一次，在相应的中断服务程序中，计数器加一次，由此带动秒、分、时、天、月、年等计数器滚动计数，从而实现实时时钟功能。

本发明中地加密方法可以采用IDEA或者DES，密匙以及用户编号等重要参数通过JP2接口，可以由有关部门设定，保存在单片机MSP430F413的信息存储区A段或者B段，每次设置或者修改，均需输入相应密码方可，因此，密匙、用户编号等重要参数地安全性可以得到保证。由于所有申报数据、确认数据全部经加密处理，用户几乎不可能中途修改数据，其可靠性、安全性也可以得到保证。

在本实施例中，也可以不用切断机构，而通过价格手段督促用户申报，如：对逾期未申报的用户，根据逾期的天数收取滞纳金，这种方式对于电池供电领域，如水表，有重要意义，一方面可以降低功耗，延长产品寿命，另一方面可以降低产品成本。

由上述实施例可以看出，本发明利用信息加解密技术对有关数据进行加解密，通过定期申报交费，取代目前的手工抄表收费，沿袭了目前用户定期交费的习惯，克服了预付费方式存在的种种弊端，既解决了有关部门抄表收费难题，又监督了用户的使用行为，同时为计量装置可能出现的问题，提供了定期发现、解决手段。通过自动申报终端为在银行开户的用户提供方便、快捷申报交费服务，节省了有关部门的人力、物力，不在银行开户的用户也可以直接到指定地点申报交费，有关部门可以实现委托收费，因此本发明技术先进，申报数据量较大，与自动抄表系统相比，由于用户直接知道申报交费情况，无需有关部门返回相应的单据，具有价格低廉，安装方便、可靠等特点。

Claims (9)

1、一种自申报交费控制装置，其特征在于：自申报交费控制装置由自申报计量装置和申报器组成，自申报计量装置由计量传感器、实时时钟、单片机、以及能够与申报器进行数据交换的通信接口组成，计量传感器与单片机的输入线连接，通讯接口、实时时钟分别与单片机的输入输出线连接。

2、一种如权利要求1所述自申报交费控制装置的申报方法，其特征在于是按以下步骤进行：

A、单片机通过计量传感器测量用户有关使用数据，并根据实时时钟指定的日期，将用户

   的使用数量、所属日期、校验数据、自申报计量装置的状态数据组合后，经过单片机

   加密，产生申报数据。

B、用户可以用申报器从自申报计量装置取得申报数据，通过自动申报终端利用通讯网络

   向收费中心申报，收费中心对申报数据解密，通过校验数据确认申报数据是否正确，

   如果申报数据正确，直接从银行用户帐户上划拨相应的款项，并通过自动申报终端把

   申报交费的情况返回给用户；用户也可以直接携带申报器通过申报终端向收费中心申

   报交费。

C、自申报计量装置上可以安装切断执行机构，通过切断手段迫使用户按时申报，也可以

   不安装切断执行机构，而通过价格手段督促用户按时申报。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：计量传感器可以是安装在计数基表拨盘上的光电转换开关、霍尔开关，或干簧管。

4、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：实时时钟可以是专用实时时钟芯片，也可以利用单片机内部定时器通过软件方式实现。

5、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：切断执行机构可以是磁保持继电器，也可以是电机带动的切断执行机构。

6、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：申报器是可以是接触载体，如IC卡，也可以是非接触载体，如无线(红外)手持器。

7、根据权利要求2所述的方法，其特征在于：自动申报终端至少具有显示器、键盘、远程通讯接口和近端通信接口，还可以有打印设备，自动申报终端通过远程通讯接口利用通信网络如公用电话网，或无线通信网与收费中心计算机相连，通过近端通信接口与申报器进行数据交换。

8、根据权利要求2所述的方法，其特征在于：定点申报终端可以由计算机组成，并配备打印机和与申报器能够进行数据交换的通信设备，如IC卡读写器，定点收费终端通过通信网络与收费中心计算机连接，收费中心计算机网络与银行网络通过专线连接。

9、根据权利要求2所述的方法，其特征在于：收费中心由计算机网络组成，含有必要的加解密装置，对用户的申报数据进行解密以及对确认数据进行加密。

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