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【摘要】电费回收一直是供电公司的基础与关键性工作之一，它直接关系着供电公司的经济效益与投资回报。目前的收费模式多少都存在着一些局限性，所以进一步完善和改革目前的收费模式具有十分重要的意义。本文首先对现在电费回收模式进行了比较，分析其优缺点，在此基础上提出一种基于嵌入式移动电费代收新模式和技术手段。
【关键词】电费回收；嵌入式系统；收费终端
【中图分类号】TP391 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）01—0167-02
1 绪论
1.1 研究背景和意义
随着电力事业的高速发展，电力市场化改革的深入，优质服务理念的提出与优质服务的开展，特别是“一户一表”工程的实施、城市化进程的推进，用电户数量还将持续增加。为了进一步扩展电费缴纳渠道，减轻银行、营业厅等传统方式的缴费压力，满足广大电力客户用好电、好用电的实际需求，研究开发新型电费收取方式意义将非常重大。通过创新建设基于嵌入式的移动电费代收系统的开发与实现，拓展新型缴费渠道，从而进一步提升客户服务能力，丰富营销手段。
1.2 国内外研究现状
目前国内对电力市场营销缴费方式的研究有很多，有部分针对电力市场营销缴费方式研究，但是大部分研究还仅局限于理论的研究或其实现的功能比较单一，对于具体的实现方法和具体措施研究的还很少，而且随着市场化改革的深入和区域电力市场的逐步推进，电力市场环境下的供电企业缴费的缴费方式研究还需要进一步的深化。
1.3 本文研究内容
本论文阐述电费收费模式现状，深入剖析了现在收费模式存在的缺点，继而提出了基于GPRS通讯网络覆盖范围内的电费代收终端、部署在服务器端的电费代收终端平台系统与供电营销系统进行数据交换，实现电费查询、电费缴费、电费冲正、卡表购电等业务的信息化处理的电费收费模式——基于嵌入式的移动电费代收系统，并提出了这种系统的特点及优势，最后提出了该系统的应用前景。
2 现有电费收费方式分析
目前供电公司主要的收费模式主要有以下几种：
2.1 坐收电费：【供电所、营业厅数量有限，大多数用电用户距离较远，交纳电费非常麻烦；到营业厅、供电所交纳电费，在工作时间上有一定的限制；由于收费时间比较集中，用户经常需要在营业厅排很长的队。】
2.2 移动服务车收费：【其优点是居民可就近交费，并可以咨询和办理用电业务；缺点是受时间限制，短时有排队现象，找零不方便。】
2.3 电费充值卡自助收费：【居民用户购买供电企业发行的、不同面值的电费充值卡，利用充值卡通过“95598”电力客服中心系统的交互式语音应答服务（IVR），用户可以按照语音提示自助进行交费。其优点是不受交费时间和地点限制，也可以替他人代缴电费；其缺点是需要预先购买，遗失不补，95598电话费用由用电用户自己负担。】
3 系统总体设计思路
3.1 系统总体建计原则
本系统采用的是发展电费代办点模式，部署基于强大的GPRS通讯网络的嵌入式代收系统终端，电费代办户到供电公司预存一定金额，用户缴费给代办户，代办户利用基于嵌入式代收系统终端划拨缴费金额到缴费用户客户编号帐户，从而实现电费缴费业务，可以应用于有GPRS网络的任何地方，系统的设计应本着以下几个原则：
3.1.1 安全性及可靠性原则
基于嵌入式的移动电费代收系统要求保证随时随地的不间断工作，且涉及大量客户信息、用电数据信息等，所以必须在设备选型和系统设计上保证系统的安全性和高可靠性，此外，还应對系统采用数据自动备份机制来确保安全。
3.1.2 兼容性原则
基于嵌入式的移动电费代收系统虽具有一定的独立性，却离不开基础业务系统的支撑，因此在系统设计时一定要考虑到与其他基础系统的兼容性问题。
3.2 系统需求设计
需求分析是一切信息系统设计开发实现的基础，设计一个完整的管理系统首先要了解用户的需求，在充分了解用户需求的基础上再进行设计开发，只有这样才能建设一个符合企业实际的管理系统。
4 系统功能设计与实现
关于嵌入式系统的定义，一般认为嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。按照这种定义，典型的嵌入式系统有各种使用x86的小型嵌入式工控主板，它们在各种自动化设备，数字机械产品中有非常广阔的应用空间；另外一大类是使用Intel、Samsung、Motorola等专用芯片构成的小系统，它不仅仅在新兴的消费电子、通讯设备和仪表等方面获得了巨大的发展应用空间，甚至有趋势取代传统的工控机。
5 系统架构设计
5.1 嵌入式操作系统简介
嵌入式操作系统EOS（Embedded Opera-ting System）是一种用途广泛的系统软件，过去它主要应用于工业控制和国防系统领域。EOS负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配和调度工作，它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。目前，已推出一些应用比较成功的EOS产品系列。随着Internet技术的发展、信息家电的普及应用及EOS的微型化和专业化，开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。
5.2 系统体系架构
系统采用标准的C/S/S多层分布式体系结构，如图5-4所示。这种架构是在传统的三层之上，根据应用的特性细分为五层结构，对信息及事务进行处理。由上到下（从用户端到数据端）分为客户层，表示层，逻辑层，适配层，信息层，并采用统一的系统管理模式。其中接入层，业务层，适配层和系统管理位于J2EE应用服务器。 5.3 系统安全架构
5.3.1 系统安全性能设计
系统的收费终端是通过GSM/GPRS通讯网络覆盖范围内的基于嵌入式代收系统终端、部署在供电部门的基于嵌入式代收系统终端主站系统与供电营销系统进行数据交换，实现电费查询、电费缴费、电费预收、卡表购电等业务的信息化处理。为保证交易安全性以及系统的安全性，本系统采用了多种技术与方法进行安全性设计。
（1）采用手机SIM卡与终端设备IMEI号绑定技术，只允许在系统中有登记注册的SIM卡使用特定的终端设备进行交易操作，对于非指定SIM卡或指定SIM卡使用非绑定终端设备进行的交易操作，系统将自动拒绝并进行记录报警，防止非法交易与恶意攻击。
（2）基于嵌入式代收系统终端主站系统强制要求设置操作员密码不能为纯数字，必须为数字加字母的组合，并要求密码位数达到10位，加强密码复杂度，增加密码暴力破解难度。
（3）敏感数据加密后保存在数据库里，以防窃取，保护数据安全。如：登录基于嵌入式代收系统终端主站系统的帐号和密码，基于嵌入式代收系统终端的密码等。
（4）记录详细的日志包括操作员操作日志、交易日志，以备跟踪查询。
（5）每天可定时对数据库进行增量备份（外接移动硬盘），每周定时对数据库进行全备份（自动刻录到光盘），保证数据的完整性。
5.3.2 交易密钥技术
数据加密有2种加密密钥，分别是固定密钥与随机密钥。
固定密钥由平台与终端共同约定密钥值，作为加密消息头中IMEI号与IMSI号以及操作员登录时消息体数据，便于平台解密后识别终端。随机密钥由平台生成24位的随机密钥数据，并由终端与平台分别存储。
（1）终端上行数据采用3DES加密方式，根据不同的业务采用固定密鑰和随机密钥对消息体进行加密。
（2）终端通过“操作员登录”业务登录平台，平台验证终端信息正确后，平台返回随机密钥。
（3）终端上行“操作员登录”业务时，报文中的消息体数据包使用固定密钥加密，终端上行其它业务的消息体使用随机密钥加密。
（4）平台下行“操作员登录”应答报文时，报文中的随机密钥包使用固定密钥加密后下行，平台下行其它报文或登录失败状态不进行加密。
（5）终端上行报文中消息头的IMEI号和IMSI必须加密，加密密钥采用固定密钥。IMEI，IMSI号为固定15位，采用3DES加密后为16位。
结束语
本文在对国内外现有收费模式研究及发展趋势的基础上，以成熟的计算机及GPRS通讯技术为依托，结合实际需求情况，设计一套基于嵌入式移动电费代收系统。本系统结合通讯技术、网络技术、计算机应用技术、电子技术等于一体，终端通过GPRS通讯网路与主站系统进行数据交互，主站系统与供电营销系统通过数据接口进行数据交互，从而实现终端与供电营销系统的数据交互，实现远程电费缴费、电费预收、卡表购电、电费查询等业务。
【关键词】电费回收；嵌入式系统；收费终端
【中图分类号】TP391 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）01—0167-02
1 绪论
1.1 研究背景和意义
随着电力事业的高速发展，电力市场化改革的深入，优质服务理念的提出与优质服务的开展，特别是“一户一表”工程的实施、城市化进程的推进，用电户数量还将持续增加。为了进一步扩展电费缴纳渠道，减轻银行、营业厅等传统方式的缴费压力，满足广大电力客户用好电、好用电的实际需求，研究开发新型电费收取方式意义将非常重大。通过创新建设基于嵌入式的移动电费代收系统的开发与实现，拓展新型缴费渠道，从而进一步提升客户服务能力，丰富营销手段。
1.2 国内外研究现状
目前国内对电力市场营销缴费方式的研究有很多，有部分针对电力市场营销缴费方式研究，但是大部分研究还仅局限于理论的研究或其实现的功能比较单一，对于具体的实现方法和具体措施研究的还很少，而且随着市场化改革的深入和区域电力市场的逐步推进，电力市场环境下的供电企业缴费的缴费方式研究还需要进一步的深化。
1.3 本文研究内容
本论文阐述电费收费模式现状，深入剖析了现在收费模式存在的缺点，继而提出了基于GPRS通讯网络覆盖范围内的电费代收终端、部署在服务器端的电费代收终端平台系统与供电营销系统进行数据交换，实现电费查询、电费缴费、电费冲正、卡表购电等业务的信息化处理的电费收费模式——基于嵌入式的移动电费代收系统，并提出了这种系统的特点及优势，最后提出了该系统的应用前景。
2 现有电费收费方式分析
目前供电公司主要的收费模式主要有以下几种：
2.1 坐收电费：【供电所、营业厅数量有限，大多数用电用户距离较远，交纳电费非常麻烦；到营业厅、供电所交纳电费，在工作时间上有一定的限制；由于收费时间比较集中，用户经常需要在营业厅排很长的队。】
2.2 移动服务车收费：【其优点是居民可就近交费，并可以咨询和办理用电业务；缺点是受时间限制，短时有排队现象，找零不方便。】
2.3 电费充值卡自助收费：【居民用户购买供电企业发行的、不同面值的电费充值卡，利用充值卡通过“95598”电力客服中心系统的交互式语音应答服务（IVR），用户可以按照语音提示自助进行交费。其优点是不受交费时间和地点限制，也可以替他人代缴电费；其缺点是需要预先购买，遗失不补，95598电话费用由用电用户自己负担。】
3 系统总体设计思路
3.1 系统总体建计原则
本系统采用的是发展电费代办点模式，部署基于强大的GPRS通讯网络的嵌入式代收系统终端，电费代办户到供电公司预存一定金额，用户缴费给代办户，代办户利用基于嵌入式代收系统终端划拨缴费金额到缴费用户客户编号帐户，从而实现电费缴费业务，可以应用于有GPRS网络的任何地方，系统的设计应本着以下几个原则：
3.1.1 安全性及可靠性原则
基于嵌入式的移动电费代收系统要求保证随时随地的不间断工作，且涉及大量客户信息、用电数据信息等，所以必须在设备选型和系统设计上保证系统的安全性和高可靠性，此外，还应對系统采用数据自动备份机制来确保安全。
3.1.2 兼容性原则
基于嵌入式的移动电费代收系统虽具有一定的独立性，却离不开基础业务系统的支撑，因此在系统设计时一定要考虑到与其他基础系统的兼容性问题。
3.2 系统需求设计
需求分析是一切信息系统设计开发实现的基础，设计一个完整的管理系统首先要了解用户的需求，在充分了解用户需求的基础上再进行设计开发，只有这样才能建设一个符合企业实际的管理系统。
4 系统功能设计与实现
关于嵌入式系统的定义，一般认为嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。按照这种定义，典型的嵌入式系统有各种使用x86的小型嵌入式工控主板，它们在各种自动化设备，数字机械产品中有非常广阔的应用空间；另外一大类是使用Intel、Samsung、Motorola等专用芯片构成的小系统，它不仅仅在新兴的消费电子、通讯设备和仪表等方面获得了巨大的发展应用空间，甚至有趋势取代传统的工控机。
5 系统架构设计
5.1 嵌入式操作系统简介
嵌入式操作系统EOS（Embedded Opera-ting System）是一种用途广泛的系统软件，过去它主要应用于工业控制和国防系统领域。EOS负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配和调度工作，它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。目前，已推出一些应用比较成功的EOS产品系列。随着Internet技术的发展、信息家电的普及应用及EOS的微型化和专业化，开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。
5.2 系统体系架构
系统采用标准的C/S/S多层分布式体系结构，如图5-4所示。这种架构是在传统的三层之上，根据应用的特性细分为五层结构，对信息及事务进行处理。由上到下（从用户端到数据端）分为客户层，表示层，逻辑层，适配层，信息层，并采用统一的系统管理模式。其中接入层，业务层，适配层和系统管理位于J2EE应用服务器。 5.3 系统安全架构
5.3.1 系统安全性能设计
系统的收费终端是通过GSM/GPRS通讯网络覆盖范围内的基于嵌入式代收系统终端、部署在供电部门的基于嵌入式代收系统终端主站系统与供电营销系统进行数据交换，实现电费查询、电费缴费、电费预收、卡表购电等业务的信息化处理。为保证交易安全性以及系统的安全性，本系统采用了多种技术与方法进行安全性设计。
（1）采用手机SIM卡与终端设备IMEI号绑定技术，只允许在系统中有登记注册的SIM卡使用特定的终端设备进行交易操作，对于非指定SIM卡或指定SIM卡使用非绑定终端设备进行的交易操作，系统将自动拒绝并进行记录报警，防止非法交易与恶意攻击。
（2）基于嵌入式代收系统终端主站系统强制要求设置操作员密码不能为纯数字，必须为数字加字母的组合，并要求密码位数达到10位，加强密码复杂度，增加密码暴力破解难度。
（3）敏感数据加密后保存在数据库里，以防窃取，保护数据安全。如：登录基于嵌入式代收系统终端主站系统的帐号和密码，基于嵌入式代收系统终端的密码等。
（4）记录详细的日志包括操作员操作日志、交易日志，以备跟踪查询。
（5）每天可定时对数据库进行增量备份（外接移动硬盘），每周定时对数据库进行全备份（自动刻录到光盘），保证数据的完整性。
5.3.2 交易密钥技术
数据加密有2种加密密钥，分别是固定密钥与随机密钥。
固定密钥由平台与终端共同约定密钥值，作为加密消息头中IMEI号与IMSI号以及操作员登录时消息体数据，便于平台解密后识别终端。随机密钥由平台生成24位的随机密钥数据，并由终端与平台分别存储。
（1）终端上行数据采用3DES加密方式，根据不同的业务采用固定密鑰和随机密钥对消息体进行加密。
（2）终端通过“操作员登录”业务登录平台，平台验证终端信息正确后，平台返回随机密钥。
（3）终端上行“操作员登录”业务时，报文中的消息体数据包使用固定密钥加密，终端上行其它业务的消息体使用随机密钥加密。
（4）平台下行“操作员登录”应答报文时，报文中的随机密钥包使用固定密钥加密后下行，平台下行其它报文或登录失败状态不进行加密。
（5）终端上行报文中消息头的IMEI号和IMSI必须加密，加密密钥采用固定密钥。IMEI，IMSI号为固定15位，采用3DES加密后为16位。
结束语
本文在对国内外现有收费模式研究及发展趋势的基础上，以成熟的计算机及GPRS通讯技术为依托，结合实际需求情况，设计一套基于嵌入式移动电费代收系统。本系统结合通讯技术、网络技术、计算机应用技术、电子技术等于一体，终端通过GPRS通讯网路与主站系统进行数据交互，主站系统与供电营销系统通过数据接口进行数据交互，从而实现终端与供电营销系统的数据交互，实现远程电费缴费、电费预收、卡表购电、电费查询等业务。