ＩＣ卡电能表管理信息系统的分析和应用
徐二强 武宏波
【摘要】针对目前供电企业采用人工抄表收费的弊端，提出实施 ＩＣ 卡电能表及管理信息系统的必要性和可行性，为供电企业解决抄表、电费回收等问题提供重要参考。
【关键词】ＩＣ 卡电能表；ＩＣ 卡电能表管理信息系统；人工抄表；电费回收
一 IC 卡电能表及管理信息系统介绍
（一）IC 卡电能表的简介
ＩＣ 卡（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｃａｒｄ）就是指集成电路卡。
ＩＣ 卡电能表从上世纪 ９０ 年代中期开始推广使用，并不断进行了升级和发展：
１、１９９５ 年之前：以各种钥匙方式存在的电可擦除存储芯片（ＥＥＰＲＯＭ）或一般存储卡，以 ９３Ｃ４６和 ２４Ｃ０１ 为主，主要在物业小区使用，软件是单机版的售电系统。
２、１９９５－１９９９ 年：以存储卡和逻辑加密卡为介质，使用范围从单纯物业小区扩展到行业管理部门，尤其以电力部门较为突出，出现了以城市为单位大范围使用 ＩＣ 卡表的状态，售电软件也是单机版的售电软件，增加了查询功能。
３、１９９８－２００４ 年：出现了以 ＣＰＵ 卡和 ＥＳＡＭ模块方式为加密介质的机电一体 ＩＣ 卡表，首先由北京供电局在北京市全面推广。目前其它省市也开始推广，ＩＣ卡电表进入成熟期。
４、２００５ 年至今：北京大批量应用 ３００ 万只ＣＰＵ 卡表后，在积累经验的基础上提出了升级的需求，主要在以下几个方面升级：
（１）安全上升级，使用“明文＋ＭＡＣ”方案、单 ＤＥＳ 算法升级到 ３ＤＥＳ 算法、使用具备国家商业密码委认定资质的企业建设密钥系统以避免由于安全问题引起可能承担的责任。
（２）功能上升级：增加透支电量等功能。鉴于 ＣＰＵ 卡表的诸多优点，２００５ 年后以省市为规模上卡表的有：山西省电力、河北省电力、华北网局电力、新疆电力、福建（厦门）电力等。
（二）ＩＣ卡电能表管理信息系统的简介
１、ＩＣ 卡电表系统是以 ＩＣ 卡安全技术为核心实现售电的智能化管理系统，达到一户一表、先买后用的目的，能够杜绝费用拖欠和流失现象，同时保证销售和供应过程的可靠性和安全性，利用很高的安全机制有效地防止恶意攻击和欺诈行为，供电公司作为应用提供方（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｐｒｏｖｉｄｅｒ），能够把整个系统应用置于自身全面的安全控管之下。
２、ＩＣ 卡电表预付费系统采用智能卡（ＣＰＵ卡）作为银行购电用户卡，同时采用嵌入式安全模块ＥＳＡＭ（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｏｄｕｌｅ），在电表内实现安全数据存储以及和用户卡之间的相互认证和线路加密保护，达到了很高的安全水平。由于采用了符合国际、国家标准的智能卡和 ＥＳＡＭ 安全模
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块的应用模式，具备了安全性、灵活性、开放性、标准化、潜在的一卡多用以及容易移植和升级等众多方面的优点。
３、对于城市售电管理这样一个社会影响大、应用面广、使用时间长、安全性和可靠性要求高的系统工程项目，ＩＣ 卡电表系统同时也考虑了延长产品和整个应用系统的生命周期等多方面的因素，因而具有较高的性能价格比，也符合国内外发展的趋势和潮流。
４、售电管理软件基本上均是采用 ３ 层 Ｂ／Ｓ 结构的广域网网络版，同时采用银联接口同银行联网，采用多种售电方式，具有强大、灵活的查询功能，完善的安全机制等。
二 供电部门抄表及电费回收的现状
２００６ 年，国家电网公司提出“营销工作的基本要求为：以管理为重点，加快电费管理中心、电能计量中心、客户服务中心的建设；夯实营业及计量工作基础，开展电费稽查，加快计量装置改造升级，依法打击窃电，努力提高公司经济效益”。建立电费管理中心则是“三个中心”的重点工作之一，其涉及电费核算、发行、帐务处理、资金归集、电费回收等具体工作，各项工作的效果将直接体现在电费的收缴速度、回款效率、应收帐款额度、呆死账的比例等方面，与供电公司的经济效益密切相关。目前，很多供电公司仍然主要依靠人工抄表，存在很多问题：
１、抄表周期长，无实效可言。一般抄表周期为一个月或两个月。供电公司一般的收费周期是一个抄表周期，流动资金压力很大。
２、运行的电能表出现故障，供电公司无法及时掌握，供电公司将直接遭受损失或引起电费纠纷。
３、人工抄表差错率高，容易产生争议，且由于客户先消费后交费，会影响供电公司资金回笼，易形成死帐。
４、抄表工作大量使用人力，成本很高。在我国，每个正式抄表工作人员，每年的工资、住房、医疗、健康等费用，平均为 ２－３ 万元人民币。
三 问题的提出
供电企业能否通过使用和应用 ＩＣ 卡电能表和管理信息系统在客户用电模式上实现“预付费”？能否解决长期以来给供电企业带来巨大困难的“抄表”和“电费回收”等问题 ？ＩＣ 卡电能表和管理信息系统在技术上，尤其是安全性方面是否具有可行性 ？
经研究和分析论证，发现 ＩＣ 卡电能表管理信息系统可以有效地解决上述的有关问题。
四 IC 卡电能表及管理信息系统技术可行性分析
（一）ＩＣ 卡电能表的技术可行性分析 早期的 ＩＣ 卡表计采用存储卡或逻辑加密卡作为通讯介质，目前较多使用为 ＣＰＵ 卡作为通讯介质，具体介绍如下：
１、存储卡（ｍｅｍｏｒｙ ｃａｒｄ）相当于在卡片上嵌入了一个存储器，比较典型的是 ２４ 系列和 ９３ 系列，２４ 系列为 ＩＩＣ 总线方式，而 ９３ 系列为 ＳＰＩ 总线方式，数据的读出和写入不需要进行任何的密码判断，只能够通过对数据进行软件加密来实现防止破译，保密程度低。
２、逻辑加密卡（ｓｍａｒｔ ｃａｒｄ ｗｉｔｈ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｌｏｇｉｃ）相当于卡片上嵌入一个存储器，容量是固定的，并带有简单的硬件加密电路，比较典型的是 ＳＬＥ４４ 系列和 ＡＴ８８ 系列。以 ＳＬＥ４４ 系列为例：硬件加密电路中密码只能写入和比较，不能读出，具有一定的安全性，但是对于密码的写入和比较有特殊的指令来实现，如果跟踪操作的指令，可以达到截获密码的目的，但是比较麻烦，效率不高，通过软件加密和简单的硬件加密电路，有一定的保密功能。在 ９０ 年代，逻辑加密卡广泛用于公共事业，但是随着逻辑加密卡的大批量推广，这种简易加密方式就显示出弊端，较易被破解，所以只适用于安全要求较低的小区或企业使用，不适用于大规模的使用。
３、ＣＰＵ 卡（ｓｍａｒｔ ｃａｒｄ／ＣＰＵ ｃａｒｄ）相当于嵌入了单片机和存储器，存储器容量的大小可以根据需要扩充，单片机内部有掩模的加密程序，简称 ＣＯＳ，功能上可以理解成电脑上的操作系统，主要用于对数据进行加密和一些认证操作，这种卡不局限于某种芯片，可以是任意的单片机，只要能够封装在 ＩＣ 卡内
即可，所以具有较好的继承性，不必担心某种芯片停产造成的产品无法继续供货，保密上采用 ３ＤＥＳ 的加密算法和多重认证的机制，数据结构上遵循中国金融卡设计规范，有很好扩展性和通用性，安全性很高。
下面再来介绍两个概念：
（１）３ＤＥＳ 算法：ＤＥＳ 算法（Ｄａｔａ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ 方或管理方有关，而与生产厂家无关。
２、兼容性：ＣＰＵ 卡信息传输方式遵循 ＩＳＯ７８１６－３ 国际标准，这样芯片升级时不需要对 ＩＣ卡表内的微控制器程序进行改动，这是存储卡和逻辑加密卡根本不能做到的。
３、可扩展性：ＣＰＵ 卡采用文件方式对数据进行Ｓｔａｎｄａｒｄ 数据加密标准）是 １９７５ 年由 ＩＢＭ 研究成功并发表的，１９７７ 年美国开始用于非国家保密机关领域中。ＤＥＳ 算法是 ６４ 位长度，其中有 ８ 位为校验位，它的安全性在于攻击破译者除了穷举搜索外还没有更好的手段来破译，而 ５６ 位的密钥穷举为 ２５６，随着计算机速度的提高，ＤＥＳ 的安全性受到质疑，所以现在国际和国内金融卡均采用双长度密钥的３ＤＥＳ 算法，它是用两个密钥对明文加密／解密 ３ 次，大致流程如下：发送者用第一个密钥加密，用第二个密钥解密，再用第一个密钥加密，然后送出数据；而接受者用第一个密钥解密，用第二个密钥加密，再用第一个密钥解密，即可得到所需数据，这样安全性又大大提高了一级，可以应用于金融系统。
（２）ＣＰＵ 卡表的认证：主要分为相互内部认证和外部认证。相互内部认证主要是为了实现 ＣＰＵ 卡与 ＥＳＡＭ 之间有效性的判断，通过之后，ＣＰＵ 卡同ＥＳＡＭ 模块之间相互认可，可以进行相互之间的下一步操作；外部认证则是，当要对 ＣＰＵ 卡或 ＥＳＡＭ 模块进行相关操作时，必须先对 ＣＰＵ 卡或 ＥＳＡＭ 模块进行外部认证，认证通过则认为授权成功，可以对相应的 ＣＰＵ 卡或 ＥＳＡＭ 模块进行操作。现在我们使用的各种金融卡及各种安全要求高的场合使用的身份识别卡等均是采用 ＣＰＵ 卡作为介质。所以从技术上及安全要求上，ＣＰＵ 卡均满足大批量使用及将来的功能扩展等。
综合分析，ＣＰＵ 卡成为大势所趋，其具有以下明显特点：
１、安全性：ＣＰＵ 卡采用密钥管理机制，认证过程通过加密算法运算动态进行，在实际应用中被破译和攻击的概率极小；表中安装 ＳＡＭ 模块后，安全性由 ＩＣ 卡片和 ＳＡＭ 模块进行相互认证，就与 ＩＣ 卡表内的微控制器无关。这样就实现了系统管理只与发卡
存储，用密钥进行管理，这样就容易实现一卡多用的方案，作到水、电等表一卡通用。
４、规范性：ＣＰＵ 卡的 ＣＯＳ 操作系统一般都满足金融卡规范。这样就可以很方便地实现收费管理与金融系统的接轨。
（二）计量管理信息系统的技术可行性分析ＩＣ 卡电表预付费系统的运转流程：网点开户并将开户信息实时传送银行，用户持卡到银行买电，银行依据开户信息售电，并将售电信息瞬时传送至供电公司，用户将所购电量写入电卡表。本系统的逻辑模型（简图）：
供电公司将开户信息实时传送银行，银行将售电信息瞬时传送供电公司，双方保持数据一致性。
针对以上逻辑模型，对关键技术进行了如下分析：
１、数据流向技术：首先，建立供电公司到银行计算中心的连接，通过在银行计算中心运行一台ＧＡＴＥＷＡＹ ＳＥＲＶＥＲ 使供电公司数据可以上传到银行主机，ＧＡＴＥＷＡＹ ＳＥＲＶＥＲ 主要有数据转换，数据加密，协议转换等功能。在供电公司运行一台高档次的服务器，主要有开户，修改，售电信息查询，汇总等功能。
２、在供电公司内部建立城域网：使得供电公司各网点与供电公司中心可以做到面向连接实时查询，可以利用电信局提供的数据线路建立物理链路，运行ＴＣＰ／ＩＰ 网络协议与供电公司中心服务器的数据库交
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互，达到实时连接的目的。
３、全电子式 ＩＣ 卡电能表：为了确保 ＩＣ 卡电能表的安全性、可靠性和稳定性，采用全电子式 ＩＣ 卡电能表。
４、ＩＣ 卡：采用 ＣＰＵ 卡作为介质，安全已达到金融卡级别并通过中国人民银行认证。
实践证明，最新的 ＩＣ 卡电能表解决了以下问题：
１、卡口受外力攻击的技术问题。实验证明，以２２０－３８０Ｖ 交流电或电警棍等上万伏电压、煤气点火器对卡口实行攻击后，卡口安然无恙。
２、ＩＣ 卡电表加密方案的问题。目前，在北京地区所使用的加密方案中采用了目前国际上先进的智能卡技术（ＣＰＵ 卡），表计及设备中安装了 ＳＡＭ 模块，在密钥管理中建立了严密的管理机制，可以保证ＩＣ 卡电能计量计费系统的安全性、可靠性。
ＩＣ 卡电能表及管理信息系统软件系统构架如下：
密钥传输流程如下：
五 IC 卡电能表及管理信息系统应用
（一）ＩＣ 卡电能表及管理信息系统的应用有先天性的便利条件
ＩＣ 卡电表预付费系统可以借助城市各家银行遍部全市的业务网点完成售电功能，为广大用户购电提供了方便，也为供电公司节省大量资金。
（二）ＩＣ 卡电能表及管理信息系统的应用将给供电公司营销管理机制带来巨大的有利于管理的变化，能够大大提高管理效能。主要表现在以下几个方
面：
１、电量电费财务资金管理的变革：
传统的电量电费管理和业务操作是多环节多人员参与实现的，它包括电费校核；电量电费统计；一线抄收人员；门收柜台人员；内勤校核人员；电费核算记帐人员等，而这些人员并非真正的财务会计，加上电费资金的不规范操作，环节又多，在这种情况下，资金的安全性和财务制度的贯彻是不理想的。
卡式售电系统的建立使营业电费工作人员彻底与电费资金脱离，电费资金进入企业财务管理系统。电量统计管理科学、准确。
２、营业销售管理的变革：
卡式售电系统由于电费资金直接从客户划转入供电公司专用电费帐户，其中没有经过任何中间环节，
所以资金管理的安全性（如财务操作制度）得到了切实的保证。
在客户持卡购电的同时，客户历史用电信息回传供电公司的管理中心数据库，经过统计分析，可以得到第一手的数据材料，提供给管理人员。在整个购电过程中，银行系统的金融服务、资金帐务管理、计算机操作、电信系统的通讯网络等高科技自动化装备都参与了供电系统的营业销售，实现了科学有效的现代化管理模式。
３、节省大量抄表工成本。以北京为例：４００ 万只卡表未上之前，平均 ２０００ 户一个抄表工，共 ２０００个抄表工，上卡表之后一共只有 ４５０ 人左右，人工每年节省 ４６５０ 万元（工资按人均每年 ３ 万元计算）。
（三）综上所述，与传统的人工抄表核算模式相比，ＩＣ 卡电能表及管理信息系统有如下优势：
１、彻底杜绝了欠费现象的发生，资金回笼明显加快；
２、管理人员和管理费用少；
３、收费员工基本上不接触现金，避免营私舞弊；
４、客户可以方便的交纳电费；５、老百姓容易接受收费模式；
６、管理更加科学化、更准确。
六 结束语
随着社会经济和电网的快速发展，供电企业采用人工方式对客户用电进行抄表核算的压力将与日俱增，由此增加的成本也越来越高。所以，供电企业采用技术、安全等方面都日渐成熟的 ＩＣ 卡电能表及管理信息系统来进行抄表收费是实际工作的需要，是时代发展的需要，是大势所趋。
参考文献
1、董永新，王宏毅.电能表校验高级工.中国电力出版社，1999 年 6 月。
2、雷文.用电检查资格考核培训教材——电能计量.中国电力出版社，2004 年 7 月。
3、陈向群.电能计量技能考核培训教材.中国电力出版社，2003 年 3 月.
作者简介1、徐二强，男，1979 年生，河南省电力公司郑州供电公司电能计量中心副主任，电力工程师，计量技师.
2、武宏波，女，1976 年生，河南省电力公司郑州供电公司农电发展部副主任，电力工程师。
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ＩＣ卡电能表管理信息系统的分析和应用
徐二强 武宏波
【摘要】针对目前供电企业采用人工抄表收费的弊端，提出实施 ＩＣ 卡电能表及管理信息系统的必要性和可行性，为供电企业解决抄表、电费回收等问题提供重要参考。
【关键词】ＩＣ 卡电能表；ＩＣ 卡电能表管理信息系统；人工抄表；电费回收
一 IC 卡电能表及管理信息系统介绍
（一）IC 卡电能表的简介
ＩＣ 卡（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｃａｒｄ）就是指集成电路卡。
ＩＣ 卡电能表从上世纪 ９０ 年代中期开始推广使用，并不断进行了升级和发展：
１、１９９５ 年之前：以各种钥匙方式存在的电可擦除存储芯片（ＥＥＰＲＯＭ）或一般存储卡，以 ９３Ｃ４６和 ２４Ｃ０１ 为主，主要在物业小区使用，软件是单机版的售电系统。
２、１９９５－１９９９ 年：以存储卡和逻辑加密卡为介质，使用范围从单纯物业小区扩展到行业管理部门，尤其以电力部门较为突出，出现了以城市为单位大范围使用 ＩＣ 卡表的状态，售电软件也是单机版的售电软件，增加了查询功能。
３、１９９８－２００４ 年：出现了以 ＣＰＵ 卡和 ＥＳＡＭ模块方式为加密介质的机电一体 ＩＣ 卡表，首先由北京供电局在北京市全面推广。目前其它省市也开始推广，ＩＣ卡电表进入成熟期。
４、２００５ 年至今：北京大批量应用 ３００ 万只ＣＰＵ 卡表后，在积累经验的基础上提出了升级的需求，主要在以下几个方面升级：
（１）安全上升级，使用“明文＋ＭＡＣ”方案、单 ＤＥＳ 算法升级到 ３ＤＥＳ 算法、使用具备国家商业密码委认定资质的企业建设密钥系统以避免由于安全问题引起可能承担的责任。
（２）功能上升级：增加透支电量等功能。鉴于 ＣＰＵ 卡表的诸多优点，２００５ 年后以省市为规模上卡表的有：山西省电力、河北省电力、华北网局电力、新疆电力、福建（厦门）电力等。
（二）ＩＣ卡电能表管理信息系统的简介
１、ＩＣ 卡电表系统是以 ＩＣ 卡安全技术为核心实现售电的智能化管理系统，达到一户一表、先买后用的目的，能够杜绝费用拖欠和流失现象，同时保证销售和供应过程的可靠性和安全性，利用很高的安全机制有效地防止恶意攻击和欺诈行为，供电公司作为应用提供方（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｐｒｏｖｉｄｅｒ），能够把整个系统应用置于自身全面的安全控管之下。
２、ＩＣ 卡电表预付费系统采用智能卡（ＣＰＵ卡）作为银行购电用户卡，同时采用嵌入式安全模块ＥＳＡＭ（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｏｄｕｌｅ），在电表内实现安全数据存储以及和用户卡之间的相互认证和线路加密保护，达到了很高的安全水平。由于采用了符合国际、国家标准的智能卡和 ＥＳＡＭ 安全模
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块的应用模式，具备了安全性、灵活性、开放性、标准化、潜在的一卡多用以及容易移植和升级等众多方面的优点。
３、对于城市售电管理这样一个社会影响大、应用面广、使用时间长、安全性和可靠性要求高的系统工程项目，ＩＣ 卡电表系统同时也考虑了延长产品和整个应用系统的生命周期等多方面的因素，因而具有较高的性能价格比，也符合国内外发展的趋势和潮流。
４、售电管理软件基本上均是采用 ３ 层 Ｂ／Ｓ 结构的广域网网络版，同时采用银联接口同银行联网，采用多种售电方式，具有强大、灵活的查询功能，完善的安全机制等。
二 供电部门抄表及电费回收的现状
２００６ 年，国家电网公司提出“营销工作的基本要求为：以管理为重点，加快电费管理中心、电能计量中心、客户服务中心的建设；夯实营业及计量工作基础，开展电费稽查，加快计量装置改造升级，依法打击窃电，努力提高公司经济效益”。建立电费管理中心则是“三个中心”的重点工作之一，其涉及电费核算、发行、帐务处理、资金归集、电费回收等具体工作，各项工作的效果将直接体现在电费的收缴速度、回款效率、应收帐款额度、呆死账的比例等方面，与供电公司的经济效益密切相关。目前，很多供电公司仍然主要依靠人工抄表，存在很多问题：
１、抄表周期长，无实效可言。一般抄表周期为一个月或两个月。供电公司一般的收费周期是一个抄表周期，流动资金压力很大。
２、运行的电能表出现故障，供电公司无法及时掌握，供电公司将直接遭受损失或引起电费纠纷。
３、人工抄表差错率高，容易产生争议，且由于客户先消费后交费，会影响供电公司资金回笼，易形成死帐。
４、抄表工作大量使用人力，成本很高。在我国，每个正式抄表工作人员，每年的工资、住房、医疗、健康等费用，平均为 ２－３ 万元人民币。
三 问题的提出
供电企业能否通过使用和应用 ＩＣ 卡电能表和管理信息系统在客户用电模式上实现“预付费”？能否解决长期以来给供电企业带来巨大困难的“抄表”和“电费回收”等问题 ？ＩＣ 卡电能表和管理信息系统在技术上，尤其是安全性方面是否具有可行性 ？
经研究和分析论证，发现 ＩＣ 卡电能表管理信息系统可以有效地解决上述的有关问题。
四 IC 卡电能表及管理信息系统技术可行性分析
（一）ＩＣ 卡电能表的技术可行性分析 早期的 ＩＣ 卡表计采用存储卡或逻辑加密卡作为通讯介质，目前较多使用为 ＣＰＵ 卡作为通讯介质，具体介绍如下：
１、存储卡（ｍｅｍｏｒｙ ｃａｒｄ）相当于在卡片上嵌入了一个存储器，比较典型的是 ２４ 系列和 ９３ 系列，２４ 系列为 ＩＩＣ 总线方式，而 ９３ 系列为 ＳＰＩ 总线方式，数据的读出和写入不需要进行任何的密码判断，只能够通过对数据进行软件加密来实现防止破译，保密程度低。
２、逻辑加密卡（ｓｍａｒｔ ｃａｒｄ ｗｉｔｈ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｌｏｇｉｃ）相当于卡片上嵌入一个存储器，容量是固定的，并带有简单的硬件加密电路，比较典型的是 ＳＬＥ４４ 系列和 ＡＴ８８ 系列。以 ＳＬＥ４４ 系列为例：硬件加密电路中密码只能写入和比较，不能读出，具有一定的安全性，但是对于密码的写入和比较有特殊的指令来实现，如果跟踪操作的指令，可以达到截获密码的目的，但是比较麻烦，效率不高，通过软件加密和简单的硬件加密电路，有一定的保密功能。在 ９０ 年代，逻辑加密卡广泛用于公共事业，但是随着逻辑加密卡的大批量推广，这种简易加密方式就显示出弊端，较易被破解，所以只适用于安全要求较低的小区或企业使用，不适用于大规模的使用。
３、ＣＰＵ 卡（ｓｍａｒｔ ｃａｒｄ／ＣＰＵ ｃａｒｄ）相当于嵌入了单片机和存储器，存储器容量的大小可以根据需要扩充，单片机内部有掩模的加密程序，简称 ＣＯＳ，功能上可以理解成电脑上的操作系统，主要用于对数据进行加密和一些认证操作，这种卡不局限于某种芯片，可以是任意的单片机，只要能够封装在 ＩＣ 卡内
即可，所以具有较好的继承性，不必担心某种芯片停产造成的产品无法继续供货，保密上采用 ３ＤＥＳ 的加密算法和多重认证的机制，数据结构上遵循中国金融卡设计规范，有很好扩展性和通用性，安全性很高。
下面再来介绍两个概念：
（１）３ＤＥＳ 算法：ＤＥＳ 算法（Ｄａｔａ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ 方或管理方有关，而与生产厂家无关。
２、兼容性：ＣＰＵ 卡信息传输方式遵循 ＩＳＯ７８１６－３ 国际标准，这样芯片升级时不需要对 ＩＣ卡表内的微控制器程序进行改动，这是存储卡和逻辑加密卡根本不能做到的。
３、可扩展性：ＣＰＵ 卡采用文件方式对数据进行Ｓｔａｎｄａｒｄ 数据加密标准）是 １９７５ 年由 ＩＢＭ 研究成功并发表的，１９７７ 年美国开始用于非国家保密机关领域中。ＤＥＳ 算法是 ６４ 位长度，其中有 ８ 位为校验位，它的安全性在于攻击破译者除了穷举搜索外还没有更好的手段来破译，而 ５６ 位的密钥穷举为 ２５６，随着计算机速度的提高，ＤＥＳ 的安全性受到质疑，所以现在国际和国内金融卡均采用双长度密钥的３ＤＥＳ 算法，它是用两个密钥对明文加密／解密 ３ 次，大致流程如下：发送者用第一个密钥加密，用第二个密钥解密，再用第一个密钥加密，然后送出数据；而接受者用第一个密钥解密，用第二个密钥加密，再用第一个密钥解密，即可得到所需数据，这样安全性又大大提高了一级，可以应用于金融系统。
（２）ＣＰＵ 卡表的认证：主要分为相互内部认证和外部认证。相互内部认证主要是为了实现 ＣＰＵ 卡与 ＥＳＡＭ 之间有效性的判断，通过之后，ＣＰＵ 卡同ＥＳＡＭ 模块之间相互认可，可以进行相互之间的下一步操作；外部认证则是，当要对 ＣＰＵ 卡或 ＥＳＡＭ 模块进行相关操作时，必须先对 ＣＰＵ 卡或 ＥＳＡＭ 模块进行外部认证，认证通过则认为授权成功，可以对相应的 ＣＰＵ 卡或 ＥＳＡＭ 模块进行操作。现在我们使用的各种金融卡及各种安全要求高的场合使用的身份识别卡等均是采用 ＣＰＵ 卡作为介质。所以从技术上及安全要求上，ＣＰＵ 卡均满足大批量使用及将来的功能扩展等。
综合分析，ＣＰＵ 卡成为大势所趋，其具有以下明显特点：
１、安全性：ＣＰＵ 卡采用密钥管理机制，认证过程通过加密算法运算动态进行，在实际应用中被破译和攻击的概率极小；表中安装 ＳＡＭ 模块后，安全性由 ＩＣ 卡片和 ＳＡＭ 模块进行相互认证，就与 ＩＣ 卡表内的微控制器无关。这样就实现了系统管理只与发卡
存储，用密钥进行管理，这样就容易实现一卡多用的方案，作到水、电等表一卡通用。
４、规范性：ＣＰＵ 卡的 ＣＯＳ 操作系统一般都满足金融卡规范。这样就可以很方便地实现收费管理与金融系统的接轨。
（二）计量管理信息系统的技术可行性分析ＩＣ 卡电表预付费系统的运转流程：网点开户并将开户信息实时传送银行，用户持卡到银行买电，银行依据开户信息售电，并将售电信息瞬时传送至供电公司，用户将所购电量写入电卡表。本系统的逻辑模型（简图）：
供电公司将开户信息实时传送银行，银行将售电信息瞬时传送供电公司，双方保持数据一致性。
针对以上逻辑模型，对关键技术进行了如下分析：
１、数据流向技术：首先，建立供电公司到银行计算中心的连接，通过在银行计算中心运行一台ＧＡＴＥＷＡＹ ＳＥＲＶＥＲ 使供电公司数据可以上传到银行主机，ＧＡＴＥＷＡＹ ＳＥＲＶＥＲ 主要有数据转换，数据加密，协议转换等功能。在供电公司运行一台高档次的服务器，主要有开户，修改，售电信息查询，汇总等功能。
２、在供电公司内部建立城域网：使得供电公司各网点与供电公司中心可以做到面向连接实时查询，可以利用电信局提供的数据线路建立物理链路，运行ＴＣＰ／ＩＰ 网络协议与供电公司中心服务器的数据库交
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互，达到实时连接的目的。
３、全电子式 ＩＣ 卡电能表：为了确保 ＩＣ 卡电能表的安全性、可靠性和稳定性，采用全电子式 ＩＣ 卡电能表。
４、ＩＣ 卡：采用 ＣＰＵ 卡作为介质，安全已达到金融卡级别并通过中国人民银行认证。
实践证明，最新的 ＩＣ 卡电能表解决了以下问题：
１、卡口受外力攻击的技术问题。实验证明，以２２０－３８０Ｖ 交流电或电警棍等上万伏电压、煤气点火器对卡口实行攻击后，卡口安然无恙。
２、ＩＣ 卡电表加密方案的问题。目前，在北京地区所使用的加密方案中采用了目前国际上先进的智能卡技术（ＣＰＵ 卡），表计及设备中安装了 ＳＡＭ 模块，在密钥管理中建立了严密的管理机制，可以保证ＩＣ 卡电能计量计费系统的安全性、可靠性。
ＩＣ 卡电能表及管理信息系统软件系统构架如下：
密钥传输流程如下：
五 IC 卡电能表及管理信息系统应用
（一）ＩＣ 卡电能表及管理信息系统的应用有先天性的便利条件
ＩＣ 卡电表预付费系统可以借助城市各家银行遍部全市的业务网点完成售电功能，为广大用户购电提供了方便，也为供电公司节省大量资金。
（二）ＩＣ 卡电能表及管理信息系统的应用将给供电公司营销管理机制带来巨大的有利于管理的变化，能够大大提高管理效能。主要表现在以下几个方
面：
１、电量电费财务资金管理的变革：
传统的电量电费管理和业务操作是多环节多人员参与实现的，它包括电费校核；电量电费统计；一线抄收人员；门收柜台人员；内勤校核人员；电费核算记帐人员等，而这些人员并非真正的财务会计，加上电费资金的不规范操作，环节又多，在这种情况下，资金的安全性和财务制度的贯彻是不理想的。
卡式售电系统的建立使营业电费工作人员彻底与电费资金脱离，电费资金进入企业财务管理系统。电量统计管理科学、准确。
２、营业销售管理的变革：
卡式售电系统由于电费资金直接从客户划转入供电公司专用电费帐户，其中没有经过任何中间环节，
所以资金管理的安全性（如财务操作制度）得到了切实的保证。
在客户持卡购电的同时，客户历史用电信息回传供电公司的管理中心数据库，经过统计分析，可以得到第一手的数据材料，提供给管理人员。在整个购电过程中，银行系统的金融服务、资金帐务管理、计算机操作、电信系统的通讯网络等高科技自动化装备都参与了供电系统的营业销售，实现了科学有效的现代化管理模式。
３、节省大量抄表工成本。以北京为例：４００ 万只卡表未上之前，平均 ２０００ 户一个抄表工，共 ２０００个抄表工，上卡表之后一共只有 ４５０ 人左右，人工每年节省 ４６５０ 万元（工资按人均每年 ３ 万元计算）。
（三）综上所述，与传统的人工抄表核算模式相比，ＩＣ 卡电能表及管理信息系统有如下优势：
１、彻底杜绝了欠费现象的发生，资金回笼明显加快；
２、管理人员和管理费用少；
３、收费员工基本上不接触现金，避免营私舞弊；
４、客户可以方便的交纳电费；５、老百姓容易接受收费模式；
６、管理更加科学化、更准确。
六 结束语
随着社会经济和电网的快速发展，供电企业采用人工方式对客户用电进行抄表核算的压力将与日俱增，由此增加的成本也越来越高。所以，供电企业采用技术、安全等方面都日渐成熟的 ＩＣ 卡电能表及管理信息系统来进行抄表收费是实际工作的需要，是时代发展的需要，是大势所趋。
参考文献
1、董永新，王宏毅.电能表校验高级工.中国电力出版社，1999 年 6 月。
2、雷文.用电检查资格考核培训教材——电能计量.中国电力出版社，2004 年 7 月。
3、陈向群.电能计量技能考核培训教材.中国电力出版社，2003 年 3 月.
作者简介1、徐二强，男，1979 年生，河南省电力公司郑州供电公司电能计量中心副主任，电力工程师，计量技师.
2、武宏波，女，1976 年生，河南省电力公司郑州供电公司农电发展部副主任，电力工程师。
总第 71 期