预付费管理系统和边缘计算通讯终端技术方案

本发明专利技术提供了一种预付费管理系统和边缘计算通讯终端，通过在电表和云端后台服务器之间设置边缘计算通讯终端，由边缘计算通讯终端为接入的各电表建立具有唯一编号的虚拟电表数据计算存储模块，来替代云端后台服务器对电表进行度抄读、电费计算，使没有预付费功能的普通电表可实现预付费功能，能更快完成电费及预付费余额计算，控电可以更加迅速及时，保障电价信息、充值数据和控电指令等重要数据和命令经过算法加密通过广域网安全通信;解决传统后台预付费系统因电表数量增加需要服务器和网络通讯扩充带来的资源限制，扩大电表接入量;电表用户的预付费功能使用不受云端后台服务器故障和通讯网络故障的影响，系统可靠性高，数据通讯安全。

【技术实现步骤摘要】
预付费管理系统和边缘计算通讯终端
本专利技术涉及供电收费管理
，尤其涉及一种预付费管理系统和边缘计算通讯终端。
技术介绍
用电收费的预付费模式已经得到越来越多的普及和应用。预付费模式一般需要使用专门的预付费电表，客户先给电表充值，电表根据用电情况自动计费和扣减扣电费预存金额，当电表预存金额小于零则电表自动拉闸停电。但是目前很多已经安装的普通智能电表是没有预付费功能的，若要推广预付费收费模式就需要全部更换为有预付费功能的智能电能表，换表规模及成本太大，难以大批量实施。为此，人们提出了另一种预付费模式的实现方法，即由服务器后台进行远程抄表并计费、在云端服务器进行预付费计算，一旦发现电表电费余额不足，云端服务器直接给相应的电表发送停电控制命令对用户进行停电控制。但是这种方法存在以下问题：1.云端后台服务器是必须通过广域网远程抄读电表数据才能完成电费的计算，一旦网络通讯出现问题，则后台服务器无法按时抄收到电表数据，服务器就无法进行电费计算，当然就无法进行预付费余额的计算，欠费停电控制也无法完成；2.云端后台服务器要完成大量的电表的抄表，每次抄表都需要耗费比较长的时间；电表数量越多，抄表周期就越长，电费计算需要的时间就越多，电费计费的间隔时间就会越长。这样长时间的抄表计费间隔中，对于耗电量大的用户，其电费变化就大，预付费计算就可能出现欠费较多但不能及时停电，及时通知客户充值，造成预付费功能失效；3.由于云端后台服务器要不断重复完成大量电表的抄表、计费、预付费余额计算，运算量巨大，因此对云端后台服务器的CPU/存储器等资源要求高，加大云端后台服务器的投资成本和维护成本；4.当广域网传输发生故障，或者云端后台服务器出现故障的时候，无法实现抄表、也就无法对所有电表进行计费，预付费功能直接失效，可能存在欠费不停电，充值无法复电的情况，对供电单位和用电客户都造成的损失（即云端远程通讯的可靠性直接影响电表预付费功能的实现）。5.对于没有数据加密功能的智能电表，由于云端后台服务器通过广域网直接给电表发送控电指令时，极易受到外部干扰甚至恶意篡改，无法在互联网上安全使用。为此，申请公布号为CN110660165A的专利申请公开了一种可扩展模块化售电系统及使用方法，其售电系统主要包括智能电表和后台售电系统，其售电系统包括计费卡售电和远程售电两种模式，其售电系统和电表通过网络加密机连接，其电表下载过私钥，用户可以通过计费卡或者云端APP两种方式安全的完成用电预付费操作。该售电系统本质上还是具有加密功能的智能电表+云端后台服务器的传统架构模式，需要用到和远程售电系统或者计费卡相匹配的电能表，若要推广同样需要大规模地更换电表，成本太大。
技术实现思路
为解决上述现有技术的至少一个技术问题，本申请实施例的目的在于提供一种预付费管理电系统和边缘计算通讯终端，可基于普通智能电表实现预付费收费管理，并避免由云端后台服务器进行远程抄表和计费而导致抄表周期长、对服务器计算能力和存储能力要求高，从而无法适合大批量电表的同时使用的问题。第一方面，本申请实施例提供一种边缘计算通讯终端，包括主控芯片MCU以及与所述主控芯片MCU电性连接的下行通讯电路模块、上行通讯电路模块、数据存储器和高精度时钟，所述下行通讯电路模块用于与电表通讯连接，所述上行通讯电路模块用于与云端后台服务器通讯连接，所述主控芯片MCU用于：采集所接入的各电表的当前行度；获取所述电表对应的当前电表数据信息，所述电表数据信息包括实时行度和电价数据；根据所述电表的当前行度和当前电表数据信息进行电费计算；根据电费计算结果和当前行度对所述电表的当前电表数据信息进行更新，并把更新后的所述电表的当前电表数据信息发送给云端后台服务器。所述的边缘计算通讯终端中，所述主控芯片MCU还用于：在所述数据存储器中为每个接入的电表建立一个虚拟电表数据存储模块，并为所述虚拟电表数据存储模块分配一个的编号，所述编号与对应的电表的唯一识别号相同，并把该电表的用电客户的个人信息和电表数据信息录入对应的虚拟电表数据存储模块中；并在根据电费计算结果和当前行度对所述电表的当前电表数据信息进行更新时，把最新的电表数据信息存储在相应的虚拟电表数据存储模块内。所述的边缘计算通讯终端中，所述主控芯片MCU按照第一预设频率进行：获取所述电表的当前行度、获取所述电表对应的当前电表数据信息、根据所述电表的当前行度和当前电表数据信息进行电费计算、根据电费计算结果和当前行度对所述电表的当前电表数据信息进行更新；并按照第二预设频率把更新后的所述电表的当前电表数据信息发送给云端后台服务器；所述第一预设频率比所述第二预设频率高。所述的边缘计算通讯终端中，所述电表数据信息还包括预付费余额；所述主控芯片MCU还用于在所述电表的预付费余额中扣除计算得到的电费。所述的边缘计算通讯终端中，所述主控芯片MCU还用于在所述电表的预付费余额不足时，对所述电表执行断电控制。进一步的，所述电表数据信息还包括计费模式和信用余额；所述计费模式为普通模式、信用模式或保电模式；所述主控芯片MCU根据所述计费模式和信用余额对述电表执行断电控制。所述的边缘计算通讯终端中，所述主控芯片MCU还用于接收云端后台服务器下发的加密电表数据信息，以对所述电表的当前电表数据信息进行更新。所述的边缘计算通讯终端中，所述主控芯片MCU还用于根据云端后台服务器发送的加密控制指令，对相应电表执行充值操作、断电操作或通电操作。进一步的，所述主控芯片MCU还用于在接收云端后台服务器发送的加密控制指令时，接收所述云端后台服务器发送的随机数一、密文一、分散因子和身份认证指令，所述密文一由所述云端后台服务器根据数据加密协议对所述随机数一加密得到；根据数据加密协议对所述随机数一加密得到密文二，并比较密文二和密文一以判断两者是否相等；若不相等，认证失败；若相等，认证成功并取四字节的随机数和八字节的加密序列号组成随机数二，再把所述随机数二发送至所述云端后台服务器；接收所述云端后台服务器发回的加密的控制信息，所述加密的控制信息由所述云端后台服务器根据所述随机数二、分散因子、加密序列号、控制信息、时间戳进行密文计算得到；对所述加密的控制信息进行解密处理得到解密的控制信息和电价等信息。第二方面，本申请实施例提供一种预付费管理系统，包括若干个电表和云端后台服务器，还包括边缘计算通讯终端，所述边缘计算通讯终端与所述若干个电表及所述云端后台服务器通讯连接；所述边缘计算通讯终端具有计算和存储能力，并用于：采集所接入的各电表的当前行度；获取所述电表对应的当前电表数据信息，所述电表数据信息包括在先行度和电价数据；根据所述电表的当前行度和当前电表数据信息进行电费计算；根据电费计算结果和当前行度对所述电表的当前电表数据信息进行更新，并把更新后的所述电表的当前电表数据信息发送给云端后台服务器。有益效果本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种边缘计算通讯终端，其特征在于，包括主控芯片MCU以及与所述主控芯片MCU电性连接的下行通讯电路模块、上行通讯电路模块、数据存储器和高精度时钟，所述下行通讯电路模块用于与电表通讯连接，所述上行通讯电路模块用于与云端后台服务器通讯连接，所述主控芯片MCU用于：/n采集所接入的各电表的当前行度；/n获取所述电表对应的当前电表数据信息，所述电表数据信息包括在先行度和电价数据；/n根据所述电表的当前行度和当前电表数据信息进行电费计算；/n根据电费计算结果和当前行度对所述电表的当前电表数据信息进行更新，并把更新后的所述电表的当前电表数据信息发送给云端后台服务器。/n

【技术特征摘要】
1.一种边缘计算通讯终端，其特征在于，包括主控芯片MCU以及与所述主控芯片MCU电性连接的下行通讯电路模块、上行通讯电路模块、数据存储器和高精度时钟，所述下行通讯电路模块用于与电表通讯连接，所述上行通讯电路模块用于与云端后台服务器通讯连接，所述主控芯片MCU用于：
采集所接入的各电表的当前行度；
获取所述电表对应的当前电表数据信息，所述电表数据信息包括在先行度和电价数据；
根据所述电表的当前行度和当前电表数据信息进行电费计算；
根据电费计算结果和当前行度对所述电表的当前电表数据信息进行更新，并把更新后的所述电表的当前电表数据信息发送给云端后台服务器。


2.根据权利要求1所述的边缘计算通讯终端，其特征在于，所述主控芯片MCU还用于：
在所述数据存储器中为每个接入的电表建立一个虚拟电表数据存储模块，并为所述虚拟电表数据存储模块分配一个的编号，所述编号与对应的电表的唯一识别号相同，并把电表数据信息录入对应的虚拟电表数据存储模块中；
并在根据电费计算结果和当前行度对所述电表的当前电表数据信息进行更新时，把最新的电表数据信息存储在相应的虚拟电表数据存储模块内。


3.根据权利要求1所述的边缘计算通讯终端，其特征在于，所述主控芯片MCU按照第一预设频率进行：获取所述电表的当前行度、获取所述电表对应的当前电表数据信息、根据所述电表的当前行度和当前电表数据信息进行电费计算、根据电费计算结果和当前行度对所述电表的当前电表数据信息进行更新；并按照第二预设频率把更新后的所述电表的当前电表数据信息发送给云端后台服务器；所述第一预设频率比所述第二预设频率高。


4.根据权利要求1所述的边缘计算通讯终端，其特征在于，所述电表数据信息还包括预付费余额；
所述主控芯片MCU还用于在所述电表的预付费余额中扣除计算得到的电费。


5.根据权利要求1所述的边缘计算通讯终端，其特征在于，所述主控芯片MCU还用于在所述电表的预付费余额不足时，对所述电表执行断电控制。


6.根据权利要求5所述的边缘计算通讯终...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈声荣，文享龙，卢允杰，江俊彬，林江渚，梁炳基，蔡高琰，陈迪，邓家威，
申请(专利权)人：广东浩迪创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44