电表充值的方法、装置和系统.pdf

本发明公开了一种电表充值的方法、装置和系统，用以解决现有技术中不便于电力企业对用电情况进行监控以及在无卡售电方式下无法保证充值数据的安全的不足之处。在实施例中，首先接收包含充值命令的网络通讯信号，然后使用设定的解密算法确认所述充值命令正确，再根据所述充值命令修改电表记录的储值信息。根据本发明公开的技术方案，能够在无卡售电的方式下保证电表充值数据的安全。

1、  一种电表充值的方法，其特征在于，包括如下步骤：
接收包含充值命令的网络通讯信号；
使用设定的解密算法确认所述充值命令正确，然后根据所述充值命令修改电表记录的储值信息。

2、  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收包含充值命令的通讯信号之前进一步包括：
将设置的用于生成密文的信息转换为网络通讯信号然后发送给网络侧；
所述充值命令包括对电表的充值量，以及包括
网络侧使用设定的加密算法，根据所述用于生成密文的信息计算得到的密文或者根据所述用于生成密文的信息和所述充值量计算得到的密文；
所述使用设定的解密算法确认所述充值命令正确包括：
从所述充值命令中获取充值量和密文，
使用设定的解密算法，根据所述用于生成密文的信息计算得到比对密文，
根据比对密文与获取的密文相同，确认所述充值命令正确。

3、  根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述用于生成密文的信息包括生成的随机数和/或电表保存的已充值次数。

4、  根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述网络通讯信号包括电力线载波信号、无线数字电台通讯信号、全球移动通信系统/通用分组无线业务信号或485接口通讯信号。

5、  一种电表充值的方法，其特征在于，包括如下步骤：
网络侧使用设定的加密算法生成针对指定电表的充值命令并转换为网络通讯信号，再发送给所述指定电表；
所述指定电表使用设定的解密算法确认所述充值命令正确，然后根据所述充值命令修改记录的储值信息。

6、  根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述网络侧使用设定的加密算法生成充值命令之前进一步包括：
所述指定电表将设置的用于生成密文的信息转换为网络通讯信号然后发送给网络侧；
所述使用设定的加密算法生成针对指定电表的充值命令包括：
使用设定的加密算法，根据所述用于生成密文的信息计算得到密文或根据所述用于生成密文的信息和接收的对所述指定电表的充值量计算得到密文，
根据所述密文和接收的对所述指定电表的充值量生成充值命令；
所述使用设定的解密算法确认所述充值命令正确包括：
从所述充值命令中获取充值量和密文，
使用设定的解密算法，根据所述用于生成密文的信息计算得到比对密文，
根据比对密文与获取的密文相同，确认所述充值命令正确。

7、  根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述用于生成密文的信息包括生成的随机数和/或电表保存的已充值次数。

8、  根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述用于生成密文的信息中包含电表保存的已充值次数；
所述使用设定的加密算法生成针对指定电表的充值命令之前进一步包括：
根据所述已充值次数，和网络侧保存的在本次电表充值之前的付费次数相同，确认所述电表能够充值。

9、  根据权利要求5、6、7或8所述的方法，其特征在于，所述通讯信号包括电力线载波信号、无线数字电台通讯信号、全球移动通信系统/通用分组无线业务信号或485接口通讯信号。

10、  一种电表，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收包含充值命令的网络通讯信号；
验证模块，用于使用设定的解密算法确认所述充值命令正确；
充值模块，用于在验证模块确认所述充值命令正确之后，根据所述充值命令修改记录的储值信息。

11、  根据权利要求10所述的电表，其特征在于，进一步包括发送模块，用于将设置的用于生成密文的信息转换为网络通讯信号然后发送给网络侧；
所述验证模块包括：
获取单元，用于从所述充值命令中获取充值量和密文，
计算单元，用于使用设定的解密算法，根据所述用于生成密文的信息计算得到比对密文，
比较单元，用于根据比对密文与获取的密文相同，确认所述充值命令正确。

12、  根据权利要求11所述的电表，其特征在于，所述发送模块包括随机数生成单元和/或存储单元，并且包括发送单元，其中，
所述随机数生成单元，用于生成随机数；
所述存储单元，用于保存电表的已充值次数；
所述发送单元，于发送所述随机数和/或所述充值信息。

13、  根据权利要求10、11或12所述的电表，其特征在于，所述接收模块进一步用于接收包含充值命令的电力线载波信号、无线数字电台通讯信号、全球移动通信系统/通用分组无线业务信号或485接口通讯信号。

14、  一种电表充值的系统，其特征在于，包括网络侧系统和一个或多个电表，其中，
所述网络侧系统，用于使用设定的加密算法生成针对指定电表的充值命令并转换为网络通讯信号，再发送给所述指定电表；
所述电表，用于使用设定的解密算法确认所述充值命令正确，然后根据所述充值命令修改记录的储值信息。

15、  根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述网络侧系统包括：
充值命令生成装置，用于使用设定的加密算法生成充值命令，
转换装置，用于将所述充值命令转换为网络通讯信号，
发送装置，用于将所述网络通讯信号发送给电表；
所述电表包括：
接收模块，用于接收包含充值命令的网络通讯信号；
验证模块，用于使用设定的解密算法确认所述充值命令正确；
充值模块，用于在验证模块确认所述充值命令正确之后，根据所述充值命令修改记录的储值信息。

16、  根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述转换装置包括：
查找模块，用于根据保存的电表与所述发送装置的对应关系，查找所述充值命令所针对的电表对应的发送装置；
分配模块，用于将所述充值命令转发给查找模块查找得到的发送装置。

17、  根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述电表进一步包括：
发送模块，用于将设置的用于生成密文的信息转换为网络通讯信号然后发送给网络侧；
所述充值命令生成装置包括：
计算模块，用于使用设定的加密算法，根据接收的用于生成密文的信息计算得到密文或根据接收的用于生成密文的信息和接收的对电表的充值量计算得到密文；
生成装置，用于根据所述密文和所述充值量生成充值命令；
所述验证模块包括：
获取单元，用于从所述充值命令中获取充值量和密文，
计算单元，用于使用设定的解密算法，根据所述用于生成密文的信息计算得到比对密文，
比较单元，用于根据比对密文与获取的密文相同，确认所述充值命令正确。

18、  根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述发送模块进一步用于将电表的已充值次数发送给网络侧；
所述网络侧系统进一步包括确认装置，用于根据接收的所述已充值次数和保存的在电表本次充值之前的付费次数相同，确认电表能够充值。

19、  根据权利要求15-18任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述接收模块进一步用于接收包含充值命令的电力线载波信号、无线数字电台通讯信号、全球移动通信系统/通用分组无线业务信号或485接口通讯信号。

电表充值的方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及通信技术，特别地涉及一种电表充值的方法、装置和系统。
背景技术
目前电力企业对于供电的电费管理，普遍使用智能IC卡的预付费电表进行有卡售电，使得电力企业实现了先收费，后供电的管理模式，有效解决了电力企业电费回收率低的问题，同时IC卡技术也保证了充值的安全性。使用智能IC卡的预付费电表，用户缴费完成后，缴费信息被电力企业的用于电费管理的网络设备获取，然后用户将卡插入电表完成电表充值，但该充值记录直到用户在下次购电时才被电力企业的用于电费管理的网络设备获取。一般来说用户将卡插入电表完成电表充值的操作与用户下次购电之间有较长时间的间隔，不便于电力企业对用电情况进行监控。
为了便于电力企业对用电情况进行监控，除了上述的有卡售电方式，目前还存在几种无卡售电的方式。在无卡售电使用的方式下，电力企业的用于电费管理的网络设备与用户的电表之间使用网络通讯信号进行信息交互，例如利用电力线载波、无线数字电台、全球移动通信系统GSM(Global System for MobileCommunication)/通用分组无线业务信号GPRS(General packet radio service)无线网络、485接口等通讯口组网等。在这几种方式中，电力线载波方式既无需另行构建新的通信网络，运行成本也比较低，因此在无卡售电方式中更加受到重视。在电力线载波方式下，在电网中设有电费管理中心，电费管理中心与多个集中器连接，集中器与电表设置在电力变压器的同一电压侧，并与多个用户的电表连接。如图1所示。在无卡售电方式下，由于任何设备都可以获取载波通道的充值通讯的数据，所以无法保证充值数据的安全。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种电表充值的方法、装置和系统，用以解决现有技术中不便于电力企业对用电情况进行监控以及在无卡售电方式下无法保证充值数据的安全的不足之处。
为解决上述问题，本发明提供如下的技术方案：
一种电表充值的方法，包括如下步骤：
接收包含充值命令的网络通讯信号；
使用设定的解密算法确认所述充值命令正确，然后根据所述充值命令修改电表记录的储值信息。
一种电表充值的方法，包括如下步骤：
网络侧使用设定的加密算法生成充值命令并转换为网络通讯信号，再发送给电表；
电表使用设定的解密算法确认所述充值命令正确，然后根据所述充值命令修改记录的储值信息。
一种电表，包括：
接收模块，用于接收包含充值命令的网络通讯信号；
验证模块，用于使用设定的解密算法确认所述充值命令正确；
充值模块，用于在验证模块确认所述充值命令正确之后，根据所述充值命令修改记录的储值信息。
一种电表充值的系统，包括网络侧系统和一个或多个电表，其中，
所述网络侧系统，用于使用设定的加密算法生成针对指定电表的充值命令并转换为网络通讯信号，再发送给所述指定电表；
所述电表，用于使用设定的解密算法确认所述充值命令正确，然后根据所述充值命令修改记录的储值信息。
根据本发明实施例的技术方案，在无卡售电方式下，网络侧对充值命令进行加密之后再向电表发送，电表使用解密算法对充值命令进行验证，从而保证了充值命令的数据安全。
附图说明
图1为电网中的电费管理中心、集中器与电表设置示意图；
图2为本发明实施例中电表充值时的信息交互示意图；
图3为本发明实施例中的电表结构示意图；
图4为本发明实施例中的系统结构示意图。
具体实施方式
为了便于电力企业对用电情况进行监控以及在无卡售电的方式下保证充值数据的安全，在本发明实施例中，电表与电费管理的网络设备之间进行通讯时对数据进行加密，在电表需要充值时，对于接收的包含充值命令的网络通讯信号，先使用设定的解密算法确认该充值命令正确，再根据该充值命令修改电表记录的储值信息，以此保证充值命令中的数据安全。本发明实施例考虑的应用场景是有卡售电及和无卡售电相结合的方式，即电力用户可以使用IC卡购电以及给电表充值，也可以利用电力公司的无卡售电业务。在本发明实施例中，无卡售电业务根据图2所示的流程来实现。在图2所示的流程中，电费管理中心和集中器之间可以通过通过专用网络或GPRS收发信息，集中器和电表之间使用网络通讯时可以通过电力线载波方式收发信息，也可以使用无线数字电台通讯信号、全球移动通信系统/通用分组无线业务信号或485接口通讯信号。以下以集中器和电表之间通过电力线载波方式收发信息为例进行说明。
步骤01：电话系统或互联网系统向电费管理中心发送用户发起缴费的信息。该信息指定了需要充值的电表。在本步骤中，用户通过电话或互联网发起缴费。发起缴费的信息中包含了用于指定电表的信息，例如给出电表的标识信息。发起缴费的信息中还包含有给电表的充值量，例如电度数或者金额。
步骤02：电费管理中心向集中器发送预充值信息。在本步骤中电费管理中心根据用户给出的信息确定电表，再根据数据库中保存的电表与集中器的对应关系确定集中器，然后可以通过专用网络或GPRS向集中器发送预充值信息。
步骤03：集中器向电表发送预充值信息。具体是将预充值信息调制成载波信号，然后发送给电表。
步骤04：电表向集中器发送预充值响应信息。具体是电表读出最后一次充值信息，该充值信息中包含电表的已充值次数，另外还可以包含电表的剩余电度数、上次充值时间等信息。并且在本步骤中，电表还将相关信息向集中器发送。这里的相关信息用于生成密文，对于该相关信息的具体内容在下文中加以说明。在本步骤完成后，电表进入等待载波充值状态。
步骤05：集中器向电费管理中心发送预充值响应信息。
步骤06：电费管理中心根据预充值响应信息判断电表是否能够充值，若能够则进行步骤10，否则进入步骤07和步骤08。
如果用户在前一次购电时使用了有卡方式，已完成付费，在卡中存储了相应数量的电度数并且电费管理中心记录了该付费是用户的第几次付费，然后该用户将卡插入电表，那么在预充值响应信息中，充值次数等于付费次数；反之若用户没有将卡插入电表，即没有为电表充值，那么在预充值响应信息中，充值次数比付费次数少1。因此电费管理中心可以根据预充值响应信息中的已充值次数和保存的在电表本次充值之前的付费次数相同，确认电表能够充值。
步骤07：电费管理中心向用户使用的电话系统或互联网系统发出提示信息，其内容为电表不可充值。
步骤08：电费管理中心向集中器发送取消充值命令。然后进入步骤09。本步骤可以在步骤07之前或之后。
步骤09：集中器向电表发送取消充值命令。
步骤10：电费管理中心生成充值命令。该充值命令针对的是步骤01中指定的电表。在本步骤中，电费管理中心根据步骤04中的相关信息生成密文包含在充值命令中。
步骤11：电费管理中心向集中器发送充值命令。在本步骤中电费管理中心根据保存的电表与集中器的对应关系，查找充值命令所针对的电表对应的集中器，再向查找到的集中器发送充值命令。
步骤12：集中器向电表发送充值命令。具体是将充值命令调制成载波信号然后向电表发送。
步骤13：电表验证充值命令。若充值命令正确，则进入步骤14，否则进入步骤17。在下文中进一步说明电表如何验证充值命令。
步骤14：电表根据充值命令进行充值。具体是根据充值命令中的充值的量修改电表中记录的电量。
步骤15：电表向集中器发送充值成功的响应信息。该信息同样调制成载波信息然后发送。
步骤16：集中器将充值成功的响应信息发送至电费管理中心。
步骤17：电表向集中器发送提示信息，其内容为充值命令不正确。同样调制成载波信息然后发送。
步骤18：集中器将提示信息发送至电费管理中心。
下面结合步骤04和步骤13，对本发明实施例中保证充值命令的数据安全所采用的方式进一步说明。
一种方式是对于步骤04中的相关信息，可以是该步骤中所述的电表的已充值次数，可以看出这种情况下预充值响应信息也可以用于生成密文，于是无需另行发送用于生成密文的相关信息。当电费管理中心生成密文时，根据设定的加密算法将电表的已充值次数加密得到密文。在步骤13中电表对充值命令进行验证时，先使用设定的解密算法，根据自身保存的已充值次数计算得到比对密文。电费管理中心的加密算法与电表使用的解密算法应当相同或一致，即二者针对相同的数据计算得到的结果应当相同。于是，如果比对密文与密文相同，说明充值命令中的已充值次数与电表中的已充值次数相同，可以认为该充值命令是用于该电表的充值，是正确的充值命令。使用算法对充值次数加密，是为了避免充值命令中的充值次数的信息被人为地读出并且写入某电表中，并且将该充值命令截获或复制并输入该某电表从而造成非法充值。加密算法和解密算法可以由电费管理中心提供。
另一种方式是对于步骤04中的相关信息，可以是电表生成并保存的随机数。该随机数也可以包含在充值响应信息中。当电费管理中心生成密文时，根据设定的加密算法将该随机数加密得到密文。在步骤13中电表对充值命令进行验证时，使用设定的解密算法对随机数计算得到比对密文然后将其与密文对比，若相同则充值命令正确。此时电表使用的随机数只能是生成随机数时保存的随机数，并且在得到比对密文之后该随机数失效，可以是将其删除。可以看出这种方式可以避免发往当前电表的充值命令被用于其他电表，因为其他电表与当前电表生成的随机数不同，其他电表得到的比对密文与充值命令中的密文也不同。
第三种方式是对于上述两种方式的结合使用，在步骤04中的相关信息中同时包含所述的电表的已充值次数和随机数。这种方式比之于第一种方式来说，能够避免其他电表的充值次数恰好等于被充值电表的充值次数，从而也可利用被充值电表所接收的充值命令为其他电表充值的情况。比之于第二种方式来说，能够避免随机数被通过某些技术手段读出并模仿为其他电表生成的随机数，从而也可利用被充值电表所接收的充值命令为其他电表充值的情况。
对于上述三种方式，还可以将电表的充值量加入密文中。在步骤13的计算比对密文时，根据随机数和/或充值次数，以及充值量进行计算。这样能够避免在验证充值命令正确之后，对充值命令修改其中的充值量信息再输入电表。
根据图2所示的步骤，能够对电表进行数据安全的充值。基于本发明实施例中的方法，下面再对本发明实施例中的装置和系统加以说明。
如图3所示，本发明实施例中的电表包括：
接收模块，用于接收包含充值命令的网络通讯信号；
验证模块，用于使用设定的解密算法确认所述充值命令正确；
充值模块，用于在验证模块确认所述充值命令正确之后，根据所述充值命令修改记录的储值信息。
本发明实施例中的电表还可以进一步包括发送模块，用于将设置的用于生成密文的信息转换为网络通讯信号然后发送给网络侧。这样，验证模块的一种结构是可以包括：
获取单元，用于从所述充值命令中获取充值量和密文，
计算单元，用于使用设定的解密算法，根据所述用于生成密文的信息计算得到比对密文，
比较单元，用于根据比对密文与获取的密文相同，确认所述充值命令正确。
此外，发送模块的一种结构是可以包括随机数生成单元和/或存储单元，并且包括发送单元，其中，随机数生成单元，用于生成随机数；存储单元，用于保存电表的已充值次数；发送单元，于发送所述随机数和/或所述充值信息。
对于本发明实施例的电表的接收模块，它还可以进一步用于接收包含充值命令的电力线载波信号、无线数字电台通讯信号、全球移动通信系统/通用分组无线业务信号或485接口通讯信号。
以下如图4所示，本发明实施例中的电表充值的系统包括网络侧系统和一个或多个电表，其中网络侧系统用于使用设定的加密算法生成针对指定电表的充值命令并转换为网络通讯信号，再发送给指定电表。电表用于使用设定的解密算法确认所述充值命令正确，然后根据所述充值命令修改记录的储值信息。
网络侧系统的一种结构可以是包括：
充值命令生成装置，用于使用设定的加密算法生成充值命令，
转换装置，用于将所述充值命令转换为网络通讯信号，
发送装置，用于将所述网络通讯信号发送给电表；
这样，电表的一种结构是可以包括：
接收模块，用于接收包含充值命令的网络通讯信号，可以是进一步用于接收包含充值命令的电力线载波信号、无线数字电台通讯信号、全球移动通信系统/通用分组无线业务信号或485接口通讯信号；
验证模块，用于使用设定的解密算法确认所述充值命令正确；
充值模块，用于在验证模块确认所述充值命令正确之后，根据所述充值命令修改记录的储值信息。
转换装置的一种结构是包括查找模块和分配模块。查找模块用于根据保存的电表与所述发送装置的对应关系，查找所述充值命令所针对的电表对应的发送装置。分配模块用于将充值命令转发给查找模块查找得到的发送装置。
另外电表还可以进一步包括发送模块，用于将设置的用于生成密文的信息转换为网络通讯信号然后发送给网络侧。这样，网络侧系统的充值命令生成装置可以包括：
计算模块，用于使用设定的加密算法，根据接收的用于生成密文的信息计算得到密文或根据接收的用于生成密文的信息和接收的对电表的充值量计算得到密文；
生成装置，用于根据所述密文和所述充值量生成充值命令。
对于电表和网络侧的这种结构，电表中的验证模块的结构可以是包括：
获取单元，用于从所述充值命令中获取充值量和密文，
计算单元，用于使用设定的解密算法，根据所述用于生成密文的信息计算得到比对密文，
比较单元，用于根据比对密文与获取的密文相同，确认所述充值命令正确。
为了确认电表是否可以充值，电表中的发送模块可以进一步用于将电表的已充值次数发送给网络侧；这样，网络侧系统可以进一步包括确认装置，用于根据接收的所述已充值次数和保存的在电表本次充值之前的付费次数相同，确认电表能够充值。
根据本发明实施例的技术方案，网络侧对充值命令进行加密之后再向电表发送，电表使用解密算法对充值命令进行验证，以此保证充值命令的数据安全。在加密过程中使用电表的已充值次数和/或电表生成的随机数，使发往电表的充值命令无法被该电表重复使用或被其他电表使用，保证了充值命令只能被使用一次，维护了充值数据的安全。
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。