專利名稱：一種智能卡仿真器裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能電能表本地費(fèi)控功能的檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能卡仿真 器裝置及其使用方法。
背景技術(shù)：
國(guó)家電網(wǎng)公司于2008年開展電力用戶用電信息采集系統(tǒng)的全面統(tǒng)一建設(shè)工作， 提出了建設(shè)系統(tǒng)的統(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一招標(biāo)和統(tǒng)一建設(shè)的原則。在系統(tǒng)中大量使用的電能表都 按照最新頒布的智能電能表技術(shù)規(guī)范統(tǒng)一設(shè)計(jì)，而針對(duì)這些新規(guī)范的電能表的檢測(cè)工作也 因招標(biāo)的集中開展和時(shí)間緊迫而成為系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中所面臨的緊要問題，尤其是本地費(fèi)控 智能電能表(帶IC卡口)的檢測(cè)更涉及到上百個(gè)子檢測(cè)項(xiàng)目，如何在保證檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確的 前提下提高檢測(cè)效率，成為困擾電力行業(yè)檢測(cè)部門以及儀器儀表制造業(yè)出廠檢測(cè)部門等相 關(guān)部門的難題。傳統(tǒng)的檢測(cè)裝置在檢測(cè)智能電能表的本地費(fèi)控功能時(shí)，因?yàn)楸镜刭M(fèi)控包含 多個(gè)不同的子功能，所以針對(duì)不同子功能的檢測(cè)，需要首先利用發(fā)卡器(通用發(fā)卡器)發(fā)行 相應(yīng)功能的IC卡，然后將該IC卡插入電表的卡槽內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)，。一只電能表的全部費(fèi)控功 能檢測(cè)需要重復(fù)多次不同功能測(cè)試卡的插卡工作，整個(gè)測(cè)試流程執(zhí)行完大約需要4到6小 時(shí)的時(shí)間，效率因重復(fù)性的發(fā)卡和插卡工作而降低，而且在檢測(cè)流程中因?yàn)闄z測(cè)人員的失 誤導(dǎo)致插錯(cuò)卡的情況時(shí)有發(fā)生，影響檢測(cè)工作的順利進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決重復(fù)性發(fā)卡的問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)潔高效的多功能發(fā)卡仿真裝 置，將多個(gè)卡及卡座集成在一個(gè)集成電路板上，配合裝置內(nèi)的主控單元及多路切換開關(guān)來(lái) 實(shí)現(xiàn)多種功能卡的單獨(dú)輸出。在檢測(cè)某項(xiàng)子功能時(shí)，主控單元作為裝置的控制中樞，負(fù)責(zé)接 收由上位機(jī)發(fā)來(lái)的發(fā)卡指令，將發(fā)卡指令中包含的相應(yīng)功能卡的文件結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)寫入到裝 置中的某個(gè)卡上，然后由主控單元控制與該卡連接的接口電路作為裝置的唯一輸出，完成 檢測(cè)過(guò)程中該功能卡的發(fā)行工作。該功能卡的信號(hào)輸出與目前電表檢測(cè)裝置已有的模擬插 卡裝置的卡觸點(diǎn)連接，通過(guò)模擬插卡裝置的插卡動(dòng)作完成對(duì)電表的該項(xiàng)功能的檢測(cè)。與傳 統(tǒng)檢測(cè)過(guò)程中需要利用發(fā)卡器重復(fù)發(fā)卡相比，該裝置減少了多次發(fā)不同功能卡的工作，同 時(shí)避免了由于操作失誤導(dǎo)致發(fā)錯(cuò)卡的問題出現(xiàn)，提高工作效率的同時(shí)減少操作失誤帶來(lái)的 不必要麻煩。依據(jù)本發(fā)明的一種智能卡仿真器裝置，包括主控單元、IC卡單元、通信單元、電 源單元、IC卡輸出單元、指示燈單元和通過(guò)電線連接各單元的電路板；所述主控單元通過(guò) 通信單元與仿真器所連的上位機(jī)相連，接收由上位機(jī)發(fā)來(lái)的寫卡數(shù)據(jù)或者卡片輸出指令， 主控單元與所有的IC卡單元均通過(guò)電氣連接，電源單元接收來(lái)自仿真器之外的供電電源 輸入，并經(jīng)過(guò)電源單元的處理電路為整個(gè)電路板上的各單元提供電源輸出，主控卡單元僅 與主控單元相連，在主控單元向IC單元寫入數(shù)據(jù)時(shí)提供主控密鑰，四個(gè)通用IC卡單元、密 鑰下裝卡單元、密鑰恢復(fù)卡單元、短路測(cè)試卡單元都分別和主控單元以及相應(yīng)的IC卡輸出單元相連，分別用于接收主控單元輸入的寫卡數(shù)據(jù)并將相應(yīng)數(shù)據(jù)輸出，每一個(gè)指示燈單元 與每個(gè)IC卡單元相連，在該IC單元有數(shù)據(jù)輸出時(shí)，指示燈閃亮。本發(fā)明還提出了一種使用上述的裝置實(shí)現(xiàn)發(fā)行智能電表本地費(fèi)控功能檢測(cè)卡的 方法，包括將主控卡和其他類型的卡片集成在發(fā)卡仿真器裝置中，主控單元接收上位機(jī)的 發(fā)卡指令后，再接收上位機(jī)傳來(lái)的寫卡數(shù)據(jù)，通過(guò)主控單元即單片機(jī)的數(shù)據(jù)引腳與IC卡的 I/O引腳電氣連接，將相應(yīng)數(shù)據(jù)寫入卡中，通信遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IS0/IEC7816-3《帶觸點(diǎn)的集成 電路卡電信號(hào)和傳輸協(xié)議》，此時(shí)該IC卡根據(jù)寫入的數(shù)據(jù)不同形成不同功能的檢測(cè)用卡片， 可以是密鑰下裝卡、密鑰恢復(fù)卡、開戶卡、購(gòu)電卡、補(bǔ)卡、現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)設(shè)置卡、參數(shù)預(yù)置卡、繼電 器測(cè)試卡、電量增加卡、表號(hào)設(shè)置卡以及短路卡中的任意一種；數(shù)據(jù)寫入成功后，主控單元 接收上位機(jī)的命令，控制與已發(fā)行成功的卡相連的卡片輸出單元輸出有效。其中，所述表號(hào)設(shè)置卡的主控單元發(fā)卡流程為裝置上電后首先進(jìn)行自檢，然后等 待上位機(jī)指令，當(dāng)主控單元接收上位機(jī)的寫表號(hào)設(shè)置卡指令后，接收上位機(jī)發(fā)來(lái)的表號(hào)設(shè) 置卡數(shù)據(jù)，然后按照IS0/IEC7816-3帶觸點(diǎn)的集成電路卡的傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)逐條寫入IC卡1 中，每寫完一條數(shù)據(jù)就會(huì)收到IC卡1回復(fù)的成功信息，直到全部數(shù)據(jù)寫入卡中，主控單元完 成寫卡后，回復(fù)成功信息給上位機(jī)，然后接收上位機(jī)的發(fā)卡指令，使IC卡1對(duì)應(yīng)的輸出單元 電路有效，將表號(hào)設(shè)置卡信號(hào)輸出裝置外，至此完成表號(hào)設(shè)置卡的發(fā)卡工作，返回主程序， 等待下一次發(fā)卡指令。本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)是1該裝置可以減少卡片的磨損；2能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)，提高效率，減少操作人員的工作量；3減少人為操作失誤。4隨時(shí)調(diào)換發(fā)卡仿真器中部分卡片的功能(即除主控卡、短路測(cè)試卡、密鑰下裝卡 和密鑰恢復(fù)卡之外的其余卡片)，平衡每張卡的讀寫次數(shù)以避免某張卡的頻繁讀寫而損壞。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是以表號(hào)設(shè)置卡為例描述裝置主控單元發(fā)卡流程圖。
具體實(shí)施例方式如附圖1所示，本裝置由主控單元、IC卡單元、通信單元、電源單元、IC卡輸出單元 和指示燈等組成，。主控單元是由8051 (型號(hào)為PIC18F64J11)單片機(jī)和時(shí)鐘電路組成，作 為裝置的核心控制單元，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各個(gè)模塊之間的工作，通過(guò)通信單元接收上位機(jī)(指與 檢測(cè)裝置連接的實(shí)現(xiàn)檢測(cè)項(xiàng)目控制的計(jì)算機(jī))的指令，并按照指令要求對(duì)某一個(gè)IC卡單元 進(jìn)行發(fā)行操作或修改數(shù)據(jù)操作，然后控制IC卡輸出單元將對(duì)應(yīng)功能卡的信號(hào)輸出。IC卡單 元由IC卡和卡座組成，IC卡是SIM封裝形式，卡座負(fù)責(zé)固定IC卡并IC卡的電信號(hào)引出連 接到對(duì)應(yīng)的控制輸出單元。根據(jù)主控單元的操作發(fā)行成相應(yīng)的功能卡，此發(fā)行過(guò)程指通過(guò) 單片機(jī)的數(shù)據(jù)引腳與IC卡的I/O引腳電氣連接，將相應(yīng)數(shù)據(jù)寫入卡中，通信遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IS0/IEC7816-3《帶觸點(diǎn)的集成電路卡電信號(hào)和傳輸協(xié)議》。通信單元完成與上位機(jī)的硬件電路接口以及協(xié)議轉(zhuǎn)換。電源單元負(fù)責(zé)將裝置的輸入電源(+9V)轉(zhuǎn)換為裝置電路板需要的 電源(+5V)。IC卡輸出單元是由7路開關(guān)電路組成，可以根據(jù)主控單元的要求自動(dòng)切換不 同卡輸出。裝置內(nèi)有兩組共11個(gè)指示燈，分別指示裝置電源供電、通信狀態(tài)以及7張IC卡 工作狀態(tài)。本裝置中共有8個(gè)IC卡單元，包括1個(gè)主控卡單元、1個(gè)短路測(cè)試卡單元、1個(gè)密 鑰下裝測(cè)試卡單元和1個(gè)密鑰恢復(fù)測(cè)試卡單元和4個(gè)IC卡單元，其中前四個(gè)卡單元是功能 固定的。后4個(gè)IC卡單元可以根據(jù)主控單元接收到的上位機(jī)指令靈活配置成不同功能的 IC卡，如表號(hào)設(shè)置卡、參數(shù)預(yù)置卡、增加電量卡、繼電器測(cè)試卡、開戶卡、購(gòu)電卡、補(bǔ)卡和現(xiàn)場(chǎng) 參數(shù)設(shè)置卡，其中表號(hào)設(shè)置卡、參數(shù)預(yù)置卡、增加電量卡、繼電器測(cè)試卡以及密鑰下裝卡、密 鑰恢復(fù)卡和短路測(cè)試卡是電表制造商在設(shè)計(jì)電表過(guò)程中模擬電表各種功能的工具卡，主控 卡用于給上述工具卡提供密鑰。開戶卡、購(gòu)電卡、補(bǔ)卡和現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)設(shè)置卡是電表交付用戶使 用之前由電表的運(yùn)行維護(hù)部門即電力公司來(lái)檢測(cè)電表正式運(yùn)行時(shí)各項(xiàng)功能的管理卡，上述 的IC卡除主控卡外都需要電表的檢測(cè)機(jī)構(gòu)來(lái)模擬發(fā)行并用于各項(xiàng)功能的檢測(cè)。下面詳細(xì) 說(shuō)明各類卡定義1、CPU卡配置有存儲(chǔ)器和邏輯控制電路及微處理(MCU)電路，能多次重復(fù)使用的 接觸式IC卡。本專利中出現(xiàn)的所有IC卡即為CPU卡，且使用的卡芯片平臺(tái)是具備SMl算 法的CIU51G16B智能卡芯片，不同功能的IC卡上建立的文件結(jié)構(gòu)和寫入的文件數(shù)據(jù)不同。2、用戶卡是電能表與IC卡售電系統(tǒng)之間的信息交換媒介，用于向運(yùn)行狀態(tài)的電 能表中增加購(gòu)金額，同時(shí)可以在插卡時(shí)返回儀表的當(dāng)前信息，由用戶持有。用戶卡在不同階 段名稱不同，在電表用戶初次開戶時(shí)叫開戶卡，開戶后用于購(gòu)電的叫購(gòu)電卡，購(gòu)電卡遺失后 重新辦理的用戶卡叫補(bǔ)卡。3、密鑰下裝卡用于將儀表從生產(chǎn)密鑰狀態(tài)修改成正式密鑰狀態(tài)。電表出廠時(shí)處 于生產(chǎn)密鑰狀態(tài)，安裝前必須利用密鑰下裝卡將其修改為正式密鑰狀態(tài)，處于正式密鑰狀 態(tài)下的儀表不能用電力公司以外的IC卡進(jìn)行操作。4、密鑰恢復(fù)卡用于將儀表從正式密鑰狀態(tài)恢復(fù)成生產(chǎn)密鑰狀態(tài)，以便于對(duì)儀表 進(jìn)行檢修或重新預(yù)置參數(shù)。5、現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)設(shè)置卡用于在正式運(yùn)行過(guò)程中對(duì)電能表費(fèi)率等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和修改 的功能卡。6、參數(shù)預(yù)置卡用于在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)電能表的參數(shù)進(jìn)行初始化的功能卡，插卡后 除了設(shè)置參數(shù)外，同時(shí)還清除原用電金額等信息，并在修改密鑰后可以進(jìn)行開戶操作。7、表號(hào)設(shè)置卡用于在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)電能表進(jìn)行表號(hào)設(shè)置的功能卡。8、增加電費(fèi)卡用于在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)電能表進(jìn)行電費(fèi)充值的功能卡。9、繼電器測(cè)試卡用于在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)電表的繼電器進(jìn)行測(cè)試的功能卡。10、主控卡存儲(chǔ)有主控密鑰，用于保護(hù)其他功能卡內(nèi)密鑰的密鑰母卡。11、短路測(cè)試卡用于測(cè)試電表卡口短路功能的功能卡。此處已經(jīng)根據(jù)特定的示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái) 說(shuō)在不脫離本發(fā)明的范圍下進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶鎿Q或修改將是顯而易見的。示例性的實(shí)施例僅僅 是例證性的，而不是對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求定義。
權(quán)利要求
一種智能卡仿真器裝置，其特征在于包括主控單元、IC卡單元、通信單元、電源單元、IC卡輸出單元、指示燈單元和通過(guò)電線連接各單元的電路板；所述主控單元通過(guò)通信單元與仿真器所連的上位機(jī)相連，接收由上位機(jī)發(fā)來(lái)的寫卡數(shù)據(jù)或者卡片輸出指令，主控單元與所有的IC卡單元均通過(guò)電氣連接，電源單元接收來(lái)自仿真器之外的供電電源輸入，并經(jīng)過(guò)電源單元的處理電路為整個(gè)電路板上的各單元提供電源輸出，主控卡單元僅與主控單元相連，在主控單元向IC單元寫入數(shù)據(jù)時(shí)提供主控密鑰，四個(gè)通用IC卡單元、密鑰下裝卡單元、密鑰恢復(fù)卡單元、短路測(cè)試卡單元都分別和主控單元以及相應(yīng)的IC卡輸出單元相連，分別用于接收主控單元輸入的寫卡數(shù)據(jù)并將相應(yīng)數(shù)據(jù)輸出，每一個(gè)指示燈單元與每個(gè)IC卡單元相連，在該IC單元有數(shù)據(jù)輸出時(shí)，指示燈閃亮。
2.一種使用權(quán)利要求1所述的裝置實(shí)現(xiàn)發(fā)行智能電表本地費(fèi)控功能檢測(cè)卡的方法，包 括將主控卡和其他類型的卡片集成在發(fā)卡仿真器裝置中，主控單元接收上位機(jī)的發(fā)卡指 令后，再接收上位機(jī)傳來(lái)的寫卡數(shù)據(jù)，通過(guò)主控單元即單片機(jī)的數(shù)據(jù)引腳與IC卡的I/O引 腳電氣連接，將相應(yīng)數(shù)據(jù)寫入卡中，通信遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IS0/IEC7816-3《帶觸點(diǎn)的集成電路 卡電信號(hào)和傳輸協(xié)議》，此時(shí)該IC卡根據(jù)寫入的數(shù)據(jù)不同形成不同功能的檢測(cè)用卡片，可以 是密鑰下裝卡、密鑰恢復(fù)卡、開戶卡、購(gòu)電卡、補(bǔ)卡、現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)設(shè)置卡、參數(shù)預(yù)置卡、繼電器測(cè) 試卡、電量增加卡、表號(hào)設(shè)置卡以及短路卡中的任意一種；數(shù)據(jù)寫入成功后，主控單元接收 上位機(jī)的命令，控制與已發(fā)行成功的卡相連的卡片輸出單元輸出有效。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述表號(hào)設(shè)置卡的主控單元發(fā)卡流程為裝 置上電后首先進(jìn)行自檢，然后等待上位機(jī)指令，當(dāng)主控單元接收上位機(jī)的寫表號(hào)設(shè)置卡指 令后，接收上位機(jī)發(fā)來(lái)的表號(hào)設(shè)置卡數(shù)據(jù)，然后按照IS0/IEC7816-3帶觸點(diǎn)的集成電路卡 的傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)逐條寫入IC卡1中，每寫完一條數(shù)據(jù)就會(huì)收到IC卡1回復(fù)的成功信啟，直 到全部數(shù)據(jù)寫入卡中，主控單元完成寫卡后，回復(fù)成功信息給上位機(jī)，然后接收上位機(jī)的發(fā) 卡指令，使IC卡1對(duì)應(yīng)的輸出單元電路有效，將表號(hào)設(shè)置卡信號(hào)輸出裝置外，至此完成表號(hào) 設(shè)置卡的發(fā)卡工作，返回主程序，等待下一次發(fā)卡指令。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)發(fā)行智能電能表本地費(fèi)控功能檢測(cè)卡的方法，其利用發(fā)卡仿真器電路板上的主控單元，接收上位機(jī)的發(fā)卡指令，并將上位機(jī)傳來(lái)的寫卡數(shù)據(jù)寫入發(fā)卡仿真器電路板上相應(yīng)的IC卡單元，然后接收上位機(jī)的命令，控制與已發(fā)行成功的卡相連的卡片輸出單元輸出有效。根據(jù)上位機(jī)傳來(lái)的不同的寫卡數(shù)據(jù)，可以在發(fā)卡仿真器電路板上的IC卡單元發(fā)行出具有不同檢測(cè)功能的檢測(cè)卡。由于避開了通過(guò)通用發(fā)卡器發(fā)行不同的檢測(cè)卡和重復(fù)性插卡操作，減少了智能電能表本地費(fèi)控的檢測(cè)時(shí)間，降低了因重復(fù)性發(fā)卡插卡失誤帶來(lái)的檢測(cè)風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號(hào)G01R35/04GK101975937SQ20101027777
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者付義倫, 馮占成, 劉鷹, 呂英杰, 翟峰, 趙兵 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院;國(guó)網(wǎng)計(jì)量中心