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RFID智能电表技术方案与质量评估 (一)

时间:2012-08-10 15:17来源:未知 作者:admin 点击:
随着科学技术进步和用电管理的精细化。RFID预付费智能电表得到了广泛的应用,目前国内大中城市正在逐步推广使用预付费智能电表。 随着科学技术进步和用电管理的精细化,RFID预付费智能电表得到了广泛的应用,与接触式IC卡相比较,射频卡具有以下优点:①可靠性高。卡与读写
 
      随着科学技术进步和用电管理的精细化。RFID预付费智能电表得到了广泛的应用,目前国内大中城市正在逐步推广使用预付费智能电表。
 
      随着科学技术进步和用电管理的精细化,RFID预付费智能电表得到了广泛的应用,与接触式IC卡相比较,射频卡具有以下优点:①可靠性高。卡与读写器之间无机械接触,避免了由于接触读写而产生的各种故障。例如:由于粗暴插卡,非卡外物插入,灰尘、油污导致接触不良等原因造成的故障。②卡表面无裸露的芯片,无须担心芯片脱落,静电击穿,弯曲损坏等问题。③操作方便、快捷。由于非接触通信,读写器在1mm~1m范围内就可以对卡片操作,所以不必像IC卡那样进行插拔工作非接触卡使用时没有方向性,卡片可以任意方向掠过读写器表面,可大大提高每次使用的速度。④防冲突。射频卡中有快速防冲突机制,能防止卡片之间出现数据干扰,因此读写器可以同时处理多张非接触式射频卡。⑤应用范围广。射频卡的存储器结构特点使它一卡多用,可应用于不同的系统,用户根据不同的应用设定不同的密码和访问条件。⑥加密性能好。射频卡的序列号是唯一的,制造厂家在出厂前已将此序列号固化,不可再更改。射频卡与读写器之间采用双向验证机制。
 
RFID预付费电能表管理系统概述
 
1.系统的构成
 
     基于RFID的预付费电能表管理系统属于由上位机(预付费电能表管理系统)和下位机(基于RFID的单相电能表)构成的丰从式结构。管理系统采用微机对上传的数据进行显示、分析和管理,电能表采用单片机系统对现场数据进行采集、计量和对用户负载进行监控,用射频卡作为二者之间进行信息交换的载体。基于RFID的预付费售电系统主要由3个部分构成:基于RFID的单相电能表、智能读卡器和预付费电能表管理系统。系统构成所示。
 
 
2.系统的工作原理
 
      本系统介绍的电子式预付费电能表是通过电能测量集成电路对电压和电流的取样信号进行处理,并输出与有功功率成正比的频率信号微处理器通过对脉冲计数来计算所消耗的电量。首先在销售管理系统中建专用户基本档案信息,发行管理卡并充值,用户将已充值的管理卡放在RFID预付费电能表感应区内,电能表读取卡中数据,解密并判断数据的有效性。MCU通过射频芯片读取卡的金额,将其存储EPROM中,同时此卡清零。电能表将通过LCD显示来提醒用户充值成功。若数据有效则开启电能表继电器,允许用户用电。同时,电能表将会自动把表记的当前工作状态、运行状态等数据写入到用户卡中。当用户持卡再次充值时,管理部门能够记录用户表的运行信息,以便监测用户的使用情况。当用户剩余电量用尽时,RFID预付费电能表将自动跳开继电器,切断电源,直到用户持卡充值并重新刷卡后才能继续恢复使用。
 
      射频卡式预付费电能表管理系统通过信息载体射频卡,实现信息的双向传递,电能表用户与预付费管理系统之间通过射频卡建立联系,实现电能使用的预付费管理。预付费电能表通过继电器的开关动作,达到管理用户预付费用电的目的。
 
RFID射频卡预付费电能表系统设计
 
1.系统组成
 
      RFID射频卡预付费电能表应用系统由RFID射频卡、发卡器、智能读卡器和PC管理机组成,所示。其中RFID射频卡存放身份号(PIN)等相关数据,由发卡器将密码和数据一次性写入完成。发卡器实际上是一种通用写卡器,直接与PC机的RS232出行口相连或经过RS485网络间接与PC机相连,由系统管理员管理,通过PC机设置或选择好要写入的数据,发出写卡命令完成对RFID射频R的数据及密码的写入。与读卡器不同,发卡器往往处于被动地化,不主动读写进入射频能量范围内的射频卡,必须接收PC机的命令才操作,即必须联机才能工作而智能读卡器往往可以脱离PC管理机工作。智能读卡器是主动操作的,只要RFID射频卡进入读卡器大线射频能量范围,智能读卡器便可读写卡中相关指定扇区的数据。
 
 
      为典型射频卡应用系统组成框图,发卡器与智能读卡器在硬件设计上大同小异,都是由单片机控制专用读写芯片(MFRC500),再加上一些必要的外围器件组成。
 
2.硬件设计
 
(1)射频芯片
 
      MFRC500是PHILIPS为RFID卡设计的专用读卡芯片,它与射频卡之间通信标准兼容ISO14443A,其功能框图所示。
 
 
       它内部包括微控制器接口单元、模拟信号处理单元和ISO14443A规定的协议处理单元,以及RFID卡特殊的cryptol安全密钥存储单元。它可以与所有兼容Intel或Motorola总线的微控制器实现8位并行厄缝接口(直接连接),其内部还具有64B的先进先出(FIFO)队列,可以和微控制器之间高速传输数据其片内的ISO14443A协议处理单元包括状态和控制单元、数据转换处理单元片内的模拟单元能够将数字信号处理单元的数据信息调制并发送列天线中,也可以将天线接收到的信息解调成数字信号传送给协议处理单元,带有一定的天线驱动能力。
 
(责任编辑:admin)
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