基于嵌入式移動電費代收系統(tǒng)的開發(fā)與實現(xiàn)

王輝　柴長安

【摘要】電費回收一直是供電公司的基礎(chǔ)與關(guān)鍵性工作之一，它直接關(guān)系著供電公司的經(jīng)濟效益與投資回報。目前的收費模式多少都存在著一些局限性，所以進一步完善和改革目前的收費模式具有十分重要的意義。本文首先對現(xiàn)在電費回收模式進行了比較，分析其優(yōu)缺點，在此基礎(chǔ)上提出一種基于嵌入式移動電費代收新模式和技術(shù)手段。

【關(guān)鍵詞】電費回收；嵌入式系統(tǒng)；收費終端

【中圖分類號】TP391 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）01—0167-02

1 緒論

1.1 研究背景和意義

隨著電力事業(yè)的高速發(fā)展，電力市場化改革的深入，優(yōu)質(zhì)服務(wù)理念的提出與優(yōu)質(zhì)服務(wù)的開展，特別是“一戶一表”工程的實施、城市化進程的推進，用電戶數(shù)量還將持續(xù)增加。為了進一步擴展電費繳納渠道，減輕銀行、營業(yè)廳等傳統(tǒng)方式的繳費壓力，滿足廣大電力客戶用好電、好用電的實際需求，研究開發(fā)新型電費收取方式意義將非常重大。通過創(chuàng)新建設(shè)基于嵌入式的移動電費代收系統(tǒng)的開發(fā)與實現(xiàn)，拓展新型繳費渠道，從而進一步提升客戶服務(wù)能力，豐富營銷手段。

1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前國內(nèi)對電力市場營銷繳費方式的研究有很多，有部分針對電力市場營銷繳費方式研究，但是大部分研究還僅局限于理論的研究或其實現(xiàn)的功能比較單一，對于具體的實現(xiàn)方法和具體措施研究的還很少，而且隨著市場化改革的深入和區(qū)域電力市場的逐步推進，電力市場環(huán)境下的供電企業(yè)繳費的繳費方式研究還需要進一步的深化。

1.3 本文研究內(nèi)容

本論文闡述電費收費模式現(xiàn)狀，深入剖析了現(xiàn)在收費模式存在的缺點，繼而提出了基于GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的電費代收終端、部署在服務(wù)器端的電費代收終端平臺系統(tǒng)與供電營銷系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)電費查詢、電費繳費、電費沖正、卡表購電等業(yè)務(wù)的信息化處理的電費收費模式——基于嵌入式的移動電費代收系統(tǒng)，并提出了這種系統(tǒng)的特點及優(yōu)勢，最后提出了該系統(tǒng)的應(yīng)用前景。

2 現(xiàn)有電費收費方式分析

目前供電公司主要的收費模式主要有以下幾種：

2.1 坐收電費：【供電所、營業(yè)廳數(shù)量有限，大多數(shù)用電用戶距離較遠，交納電費非常麻煩；到營業(yè)廳、供電所交納電費，在工作時間上有一定的限制；由于收費時間比較集中，用戶經(jīng)常需要在營業(yè)廳排很長的隊。】

2.2 移動服務(wù)車收費：【其優(yōu)點是居民可就近交費，并可以咨詢和辦理用電業(yè)務(wù)；缺點是受時間限制，短時有排隊現(xiàn)象，找零不方便。】

2.3 電費充值卡自助收費：【居民用戶購買供電企業(yè)發(fā)行的、不同面值的電費充值卡，利用充值卡通過“95598”電力客服中心系統(tǒng)的交互式語音應(yīng)答服務(wù)（IVR），用戶可以按照語音提示自助進行交費。其優(yōu)點是不受交費時間和地點限制，也可以替他人代繳電費；其缺點是需要預(yù)先購買，遺失不補，95598電話費用由用電用戶自己負擔?！?/p>

3 系統(tǒng)總體設(shè)計思路

3.1 系統(tǒng)總體建計原則

本系統(tǒng)采用的是發(fā)展電費代辦點模式，部署基于強大的GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)的嵌入式代收系統(tǒng)終端，電費代辦戶到供電公司預(yù)存一定金額，用戶繳費給代辦戶，代辦戶利用基于嵌入式代收系統(tǒng)終端劃撥繳費金額到繳費用戶客戶編號帳戶，從而實現(xiàn)電費繳費業(yè)務(wù)，可以應(yīng)用于有GPRS網(wǎng)絡(luò)的任何地方，系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)本著以下幾個原則：

3.1.1 安全性及可靠性原則

基于嵌入式的移動電費代收系統(tǒng)要求保證隨時隨地的不間斷工作，且涉及大量客戶信息、用電數(shù)據(jù)信息等，所以必須在設(shè)備選型和系統(tǒng)設(shè)計上保證系統(tǒng)的安全性和高可靠性，此外，還應(yīng)對系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)自動備份機制來確保安全。

3.1.2 兼容性原則

基于嵌入式的移動電費代收系統(tǒng)雖具有一定的獨立性，卻離不開基礎(chǔ)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的支撐，因此在系統(tǒng)設(shè)計時一定要考慮到與其他基礎(chǔ)系統(tǒng)的兼容性問題。

3.2 系統(tǒng)需求設(shè)計

需求分析是一切信息系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)實現(xiàn)的基礎(chǔ)，設(shè)計一個完整的管理系統(tǒng)首先要了解用戶的需求，在充分了解用戶需求的基礎(chǔ)上再進行設(shè)計開發(fā)，只有這樣才能建設(shè)一個符合企業(yè)實際的管理系統(tǒng)。

4 系統(tǒng)功能設(shè)計與實現(xiàn)

關(guān)于嵌入式系統(tǒng)的定義，一般認為嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個部分組成，用于實現(xiàn)對其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。按照這種定義，典型的嵌入式系統(tǒng)有各種使用x86的小型嵌入式工控主板，它們在各種自動化設(shè)備，數(shù)字機械產(chǎn)品中有非常廣闊的應(yīng)用空間；另外一大類是使用Intel、Samsung、Motorola等專用芯片構(gòu)成的小系統(tǒng)，它不僅僅在新興的消費電子、通訊設(shè)備和儀表等方面獲得了巨大的發(fā)展應(yīng)用空間，甚至有趨勢取代傳統(tǒng)的工控機。

5 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

5.1 嵌入式操作系統(tǒng)簡介

嵌入式操作系統(tǒng)EOS（Embedded Opera-ting System）是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，過去它主要應(yīng)用于工業(yè)控制和國防系統(tǒng)領(lǐng)域。EOS負責嵌入系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配和調(diào)度工作，它必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征，能夠通過裝卸某些模塊來達到系統(tǒng)所要求的功能。目前，已推出一些應(yīng)用比較成功的EOS產(chǎn)品系列。隨著Internet技術(shù)的發(fā)展、信息家電的普及應(yīng)用及EOS的微型化和專業(yè)化，開始從單一的弱功能向高專業(yè)化的強功能方向發(fā)展。

5.2 系統(tǒng)體系架構(gòu)

系統(tǒng)采用標準的C/S/S多層分布式體系結(jié)構(gòu)，如圖5-4所示。這種架構(gòu)是在傳統(tǒng)的三層之上，根據(jù)應(yīng)用的特性細分為五層結(jié)構(gòu)，對信息及事務(wù)進行處理。由上到下（從用戶端到數(shù)據(jù)端）分為客戶層，表示層，邏輯層，適配層，信息層，并采用統(tǒng)一的系統(tǒng)管理模式。其中接入層，業(yè)務(wù)層，適配層和系統(tǒng)管理位于J2EE應(yīng)用服務(wù)器。

5.3 系統(tǒng)安全架構(gòu)

5.3.1 系統(tǒng)安全性能設(shè)計

系統(tǒng)的收費終端是通過GSM/GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的基于嵌入式代收系統(tǒng)終端、部署在供電部門的基于嵌入式代收系統(tǒng)終端主站系統(tǒng)與供電營銷系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)電費查詢、電費繳費、電費預(yù)收、卡表購電等業(yè)務(wù)的信息化處理。為保證交易安全性以及系統(tǒng)的安全性，本系統(tǒng)采用了多種技術(shù)與方法進行安全性設(shè)計。

（1）采用手機SIM卡與終端設(shè)備IMEI號綁定技術(shù)，只允許在系統(tǒng)中有登記注冊的SIM卡使用特定的終端設(shè)備進行交易操作，對于非指定SIM卡或指定SIM卡使用非綁定終端設(shè)備進行的交易操作，系統(tǒng)將自動拒絕并進行記錄報警，防止非法交易與惡意攻擊。

（2）基于嵌入式代收系統(tǒng)終端主站系統(tǒng)強制要求設(shè)置操作員密碼不能為純數(shù)字，必須為數(shù)字加字母的組合，并要求密碼位數(shù)達到10位，加強密碼復(fù)雜度，增加密碼暴力破解難度。

（3）敏感數(shù)據(jù)加密后保存在數(shù)據(jù)庫里，以防竊取，保護數(shù)據(jù)安全。如：登錄基于嵌入式代收系統(tǒng)終端主站系統(tǒng)的帳號和密碼，基于嵌入式代收系統(tǒng)終端的密碼等。

（4）記錄詳細的日志包括操作員操作日志、交易日志，以備跟蹤查詢。

（5）每天可定時對數(shù)據(jù)庫進行增量備份（外接移動硬盤），每周定時對數(shù)據(jù)庫進行全備份（自動刻錄到光盤），保證數(shù)據(jù)的完整性。

5.3.2 交易密鑰技術(shù)

數(shù)據(jù)加密有2種加密密鑰，分別是固定密鑰與隨機密鑰。

固定密鑰由平臺與終端共同約定密鑰值，作為加密消息頭中IMEI號與IMSI號以及操作員登錄時消息體數(shù)據(jù)，便于平臺解密后識別終端。隨機密鑰由平臺生成24位的隨機密鑰數(shù)據(jù)，并由終端與平臺分別存儲。

（1）終端上行數(shù)據(jù)采用3DES加密方式，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)采用固定密鑰和隨機密鑰對消息體進行加密。

（2）終端通過“操作員登錄”業(yè)務(wù)登錄平臺，平臺驗證終端信息正確后，平臺返回隨機密鑰。

（3）終端上行“操作員登錄”業(yè)務(wù)時，報文中的消息體數(shù)據(jù)包使用固定密鑰加密，終端上行其它業(yè)務(wù)的消息體使用隨機密鑰加密。

（4）平臺下行“操作員登錄”應(yīng)答報文時，報文中的隨機密鑰包使用固定密鑰加密后下行，平臺下行其它報文或登錄失敗狀態(tài)不進行加密。

（5）終端上行報文中消息頭的IMEI號和IMSI必須加密，加密密鑰采用固定密鑰。IMEI，IMSI號為固定15位，采用3DES加密后為16位。

結(jié)束語

本文在對國內(nèi)外現(xiàn)有收費模式研究及發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，以成熟的計算機及GPRS通訊技術(shù)為依托，結(jié)合實際需求情況，設(shè)計一套基于嵌入式移動電費代收系統(tǒng)。本系統(tǒng)結(jié)合通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機應(yīng)用技術(shù)、電子技術(shù)等于一體，終端通過GPRS通訊網(wǎng)路與主站系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互，主站系統(tǒng)與供電營銷系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)接口進行數(shù)據(jù)交互，從而實現(xiàn)終端與供電營銷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)遠程電費繳費、電費預(yù)收、卡表購電、電費查詢等業(yè)務(wù)。