文/上海大屯能源股份有限公司行政服務中心 黃彬

　　隨著科學技術進步和用電管理的精細化。RFID預付費智能電表得到了廣泛的應用，目前國內(nèi)大中城市正在逐步推廣使用預付費智能電表。

　　隨著科學技術進步和用電管理的精細化，RFID預付費智能電表得到了廣泛的應用，與接觸式IC卡相比較，射頻卡具有以下優(yōu)點：①可靠性高。卡與讀寫器之間無機械接觸，避免了由于接觸讀寫而產(chǎn)生的各種故障。例如：由于粗暴插卡，非卡外物插入，灰塵、油污導致接觸不良等原因造成的故障。②卡表面無裸露的芯片，無須擔心芯片脫落，靜電擊穿，彎曲損壞等問題。③操作方便、快捷。由于非接觸通信，讀寫器在1mm～1m范圍內(nèi)就可以對卡片操作，所以不必像IC卡那樣進行插拔工作；非接觸卡使用時沒有方向性，卡片可以任意方向掠過讀寫器表面，可大大提高每次使用的速度。④防沖突。射頻卡中有快速防沖突機制，能防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾，因此讀寫器可以“同時”處理多張非接觸式射頻卡。⑤應用范圍廣。射頻卡的存儲器結(jié)構特點使它一卡多用，可應用于不同的系統(tǒng)，用戶根據(jù)不同的應用設定不同的密碼和訪問條件。⑥加密性能好。射頻卡的序列號是唯一的，制造廠家在產(chǎn)品出廠前已將此序列號固化，不可再更改。射頻卡與讀寫器之間采用雙向驗證機制。

　　RFID預付費電能表管理系統(tǒng)概述

　　1.系統(tǒng)的構成

　　基于RFID的預付費電能表管理系統(tǒng)屬于由上位機(預付費電能表管理系統(tǒng))和下位機(基于RFID的單相電能表)構成的豐從式結(jié)構。管理系統(tǒng)采用微機對上傳的數(shù)據(jù)進行顯示、分析和管理，電能表采用單片機系統(tǒng)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行采集、計量和對用戶負載進行監(jiān)控，用射頻卡作為二者之間進行信息交換的載體。基于RFID的預付費售電系統(tǒng)主要由3個部分構成：基于RFID的單相電能表、智能讀卡器和預付費電能表管理系統(tǒng)。系統(tǒng)構成如圖1所示。

　　2.系統(tǒng)的工作原理

　　本系統(tǒng)介紹的電子式預付費電能表是通過電能測量集成電路對電壓和電流的取樣信號進行處理，并輸出與有功功率成正比的頻率信號；微處理器通過對脈沖計數(shù)來計算所消耗的電量。首先在銷售管理系統(tǒng)中建專用戶基本檔案信息，發(fā)行管理卡并充值，用戶將已充值的管理卡放在RFID預付費電能表感應區(qū)內(nèi)，電能表讀取卡中數(shù)據(jù)，解密并判斷數(shù)據(jù)的有效性。MCU通過射頻芯片讀取卡的金額，將其存儲EPROM中，同時此卡清零。電能表將通過LCD顯示來提醒用戶充值成功。若數(shù)據(jù)有效則開啟電能表繼電器，允許用戶用電。同時，電能表將會自動把表記的當前工作狀態(tài)、運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)寫入到用戶卡中。當用戶持卡再次充值時，管理部門能夠記錄用戶表的運行信息，以便監(jiān)測用戶的使用情況。當用戶剩余電量用盡時，RFID預付費電能表將自動跳開繼電器，切斷電源，直到用戶持卡充值并重新刷卡后才能繼續(xù)恢復使用。

　　[$page]　　射頻卡式預付費電能表管理系統(tǒng)通過信息載體——射頻卡，實現(xiàn)信息的雙向傳遞，電能表用戶與預付費管理系統(tǒng)之間通過射頻卡建立聯(lián)系，實現(xiàn)電能使用的預付費管理。預付費電能表通過繼電器的開關動作，達到管理用戶預付費用電的目的。

　　RFID射頻卡預付費電能表系統(tǒng)設計

　　1.系統(tǒng)組成

　　RFID射頻卡預付費電能表應用系統(tǒng)由RFID射頻卡、發(fā)卡器、智能讀卡器和PC管理機組成，如圖2所示。其中RFID射頻卡存放身份號(PIN)等相關數(shù)據(jù)，由發(fā)卡器將密碼和數(shù)據(jù)一次性寫入完成。發(fā)卡器實際上是一種通用寫卡器，直接與PC機的RS232出行口相連或經(jīng)過RS485網(wǎng)絡間接與PC機相連，由系統(tǒng)管理員管理，通過PC機設置或選擇好要寫入的數(shù)據(jù)，發(fā)出寫卡命令完成對RFID射頻R的數(shù)據(jù)及密碼的寫入。與讀卡器不同，發(fā)卡器往往處于被動地化，不主動讀寫進入射頻能量范圍內(nèi)的射頻卡，必須接收PC機的命令才操作，即必須聯(lián)機才能工作；而智能讀卡器往往可以脫離PC管理機工作。智能讀卡器是主動操作的，只要RFID射頻卡進入讀卡器大線射頻能量范圍，智能讀卡器便可讀寫卡中相關指定扇區(qū)的數(shù)據(jù)。

　　圖2為典型射頻卡應用系統(tǒng)組成框圖，發(fā)卡器與智能讀卡器在硬件設計上大同小異，都是由單片機控制專用讀寫芯片(MFRC500)，再加上一些必要的外圍器件組成。

　　2.硬件設計

　　(1)射頻芯片

　　MFRC500是PHILIPS公司為RFID卡設計的專用讀卡芯片，它與射頻卡之間通信標準兼容ISO14443A，其功能框圖如圖3所示。

　　它內(nèi)部包括微控制器接口單元、模擬信號處理單元和ISO14443A規(guī)定的協(xié)議處理單元，以及RFID卡特殊的cryptol安全密鑰存儲單元。它可以與所有兼容Intel或Moto