PL210075B1 - System przedpłat do liczników energii elektrycznej - Google Patents

Description

Dziedzina wynalazku

Przedmiotowy wynalazek dotyczy systemu przedpłat do liczników energii elektrycznej, a w szczególności bardziej efektywnego systemu i sposobu kontrolowania dostaw energii elektrycznej i uzyskiwania odpowiednich informacji z licznika za pomocą inteligentnej karty bezstykowej.

Stan techniki

Zakłady usług elektroenergetycznych prowadzą odczyt liczników i wystawianie faktur, dla poboru opłat od konsumentów za usługi energetyczne, tradycyjnymi sposobami. Ostatnio przy dostawach prądu, wody i gazu proponuje się systemy oparte na technice przedpłat w celu pokonania niedogodności tradycyjnych sposobów poboru opłat.

Opracowano taki rodzaj systemu przedpłat, że zakup energii elektrycznej (wody lub gazu) odbywa się bezpośrednio ze stacji centralnej, a informacje dotyczące zakupionej ilości energii są przekazywane do klienta. W punkcie konsumpcji (osiedle, przedsiębiorstwo, dom itd.) zainstalowane jest urządzenie pomiarowe, które odbiera informacje o przedpłatach i potwierdza zakupioną ilość energii do stacji centralnej. Zwykle elektryczne urządzenie pomiarowe jest instalowane na zewnątrz przedsiębiorstwa lub domu, a terminal, który odczytuje informacje o przedpłatach jest umieszczony wraz z licznikiem, lub jest połączony z licznikiem umieszczonym wewnątrz za pomocą odrębnego kabla lub sieciowych kabli zasilających. Wada tego rodzaju systemu polega na tym, że jest on trudny do zainstalowania i kosztowny. Innym problemem typowego systemu przedpłat tego rodzaju jest to, że nie zapewnia on dwustronnej komunikacji dotyczącej konsumpcji, tego jak zużywany jest kredyt, gdzie i który licznik zużywa kredyt, oraz informacji odnośnie manipulowania licznikiem.

Inny dobrze znany rodzaj systemu przedpłat jest oparty na zakupie dostaw elektryczności bezpośrednio z określonego punktu sprzedaży, przy czym informacje o zakupionych dostawach gromadzone są na karcie magnetycznej lub na inteligentnej karcie stykowej. Ten szczególny system przedpłat wymaga zastosowania elektronicznego licznika, który zawiera urządzenie do odczytu kart, lub klucz magnetyczny i szereg dodatkowych urządzeń kontrolnych, do zarządzania dostawami energii elektrycznej.

Przykłady powyżej opisanego systemu przedpłat ujawnione zostały w patencie USA nr 4 240 030, zatytułowanym „Inteligentny licznik elektryczny, udzielonym w dniu 16 grudnia 1960 r. na rzecz J. R. Batermana i innych, który opisuje licznik wykorzystujący kartę magnetyczną do regulacji dostaw energii. Patent USA nr 4 629 874 zatytułowany „Licznikowy system przedpłat udzielony 16 grudnia 1980 r. opisuje system, który wykorzystuje kartę inteligentną i dodatkowe elementy, dla określenia kredytu do regulacji dostaw energii. Patent USA nr 4 731 575 pt.: „Licznikowy system przedpłat z zastosowaniem zakodowanych kart zakupowych udzielony 15 marca 1988 r. na rzecz J. W. Sloana, ujawnia system, który wykorzystuje karty z paskiem magnetycznym do transferu informacji od biura poboru opłat do konsumenta. Patent USA nr 4 795 892 pt.: „System opłat wstępnych za media wydany 3 stycznia 1989 r. na rzecz „CIC Systems, Inc., dotyczy systemu, który wykorzystuje wstępne opłaty aktywowane poprzez zakup karty na dostawy elektryczności, wody, gazu itp. Patent USA nr 4 803 632 zatytułowany „Inteligentny system mediów udzielony na rzecz „Utility Systems Corp. wydany 7 lutego 1989 r. opisuje rodzaj zewnętrznego licznika z procesorem, który posiada ekran, i który wykorzystuje urządzenia czytnikowe dla dostępu i odzysku informacji, oraz czytnik opłat na karcie zawarty w urządzeniu LCD umieszczonym wewnątrz pomieszczenia. Patent USA nr 4 908 769 zatytułowany „Systemy pomiaru mediów, udzielony na rzecz „Schlumberger Electronics (UK) Ltd. w dniu 13 marca 1990 r., ujawnia system pomiaru z przedpłatami, który obejmuje klucz elektroniczny i szczelinę do przyjmowania tego klucza elektronicznego. Patent USA nr 5 146 047 zatytułowany „Licznikowy system przedpłat z zastosowaniem zakodowanych kart zakupowych z wielu miejsc, udzielony 8 września 1992 r. na rzecz „CIC Systems, Inc., jest związany z systemem przedpłat na dostawę usług publicznych za pomocą kart z paskiem magnetycznym. Patent USA nr 5 668 538 zatytułowany „Modułowy układ licznika elektrycznego posiadającego zdalnie sterowany przełącznik udzielony na rzecz „Siemens Measurements Ltd. w dniu 16 września 1997 r. opisuje układ licznika, który obejmuje moduł przedpłat posiadający szczelinę do wkładania kart inteligentnych, kart pamięci itp. Patent USA nr 6 529 883 zatytułowany „System pomiaru energii z przedpłatami i z dwukierunkową komunikacją za pomocą kart inteligentnych udzielony na rzecz Dawida M. Yee i innych w dniu 4 marca 2003 r. opisuje system pomiaru energii z przedpłatami, który wykorzystuje karty inteligentne dla zapewnienia dwukierunkowej komunikacji w celu przesyłania informacji od klienta do dystrybutora usług.

PL 210 075 B1

Wady tego typu liczników na przedpłaty, z czytnikiem kart magnetycznych lub stykowych kart inteligentnych, polegają na tym, że - w czasie gdy czytnik jest odsłonięty dla odczytu karty - jest on podatny na uszkodzenia (celowe lub przypadkowe) spowodowane przez użytkownika, kwaśną atmosferę, lub wysoką wilgotność względną. Inny problem powstaje, kiedy czytnik kart jest połączony z licznikiem za pomocą kabla, ponieważ kabel jest także podatny na uszkodzenia. Ponadto, kiedy czytnik jest montowany w liczniku, licznik musi być poddany istotnym przeróbkom zwiększającym jego objętość i podatność na uszkodzenia, poprzez odsłonięcie jego części. Przeróbki te sprawiają również, że licznik staje się niekompatybilny z istniejącymi na rynku łącznikami, na przykład łącznikami typu S lub A.

Istnieją jeszcze inne systemy przedpłat dla kontrolowania dostaw energii elektrycznej, które obejmują sposoby odcinania dostaw energii po wykorzystaniu kredytu. Przykład systemu tego rodzaju został ujawniony w opisie patentu USA nr 5 959 549 zatytułowanego „Komunalny system pomiaru, udzielonego na rzecz Andreasa J. Synesiou i innych, w dniu 28 września 1999 r., który przedstawia system pomiarowy, który dostarcza opłaconą energię elektryczną do szeregu klientów, w którym zarówno dostawa jak i odcinanie energii odbywają się w sposób zdalny. Wadą tego rodzaju systemu przedpłat do sterowania dostawami energii elektrycznej, jest to, że wymaga on urządzeń do przekazu i odbioru informacji (na przykład modemów) do i od zakładu elektroenergetycznego. Oprócz tego jest on kosztowny. Inny problem tego systemu polega na tym, że nie zapewnia on informacji o manipulacji licznikiem.

Ze znanego stanu techniki wynika, że systemy przedpłat do liczników energii elektrycznej obejmują inteligentną bezstykową kartę przedpłat, która współpracuje z hermetycznym i wodoszczelnym elektronicznym licznikiem, zawierającym kartę pomiarów energii elektrycznej, przy czym karta ta posiada moduł pomiarów energii, rejestrujący ilość energii elektrycznej konsumowanej przez użytkownika. Moduł pomiarów energii jest sterowany za pomocą mikroprocesora, który posiada pamięć typu FLASH zawierającą informacje generowane w module pomiarów energii, dotyczące energii konsumowanej przez użytkownika podczas całego okresu pracy licznika oraz manipulowania licznikiem. Licznik zawiera także ciekłokrystaliczny wyświetlacz wyświetlający informacje o stanie licznika i niezależne źródło zasilania modułu pomiarów energii i mikroprocesora. Ponadto system obejmuje sieć zawierającą terminal punktu sprzedaży posiadający dwa moduły zabezpieczenia i serwer połączony za pośrednictwem interfejsu komunikacyjnego z systemem poboru, który jest informowany o rachunkach klienta, i ma dostę p do informacji przechowywanych w bazie danych dostawcy.

Mając na uwadze wady znanych systemów, celem przedmiotowego wynalazku jest zapewnienie systemu przedpłat z efektywną kontrolą dostaw energii elektrycznej za pomocą liczników elektronicznych zainstalowanych u klientów.

Innym celem przedmiotowego wynalazku jest zapewnienie systemu pomiaru energii z przedpłatami, który wykorzystuje szczelnie zamknięty licznik oraz inteligentną kartę bezstykową.

Istota wynalazku

System przedpłat do liczników energii elektrycznej według przedmiotowego wynalazku obejmujący inteligentną bezstykową kartę przedpłat współpracującą z hermetycznym i wodoszczelnym elektronicznym licznikiem, zawierającym kartę pomiarów energii elektrycznej, która posiada moduł pomiarów energii, rejestrujący ilość energii elektrycznej konsumowanej przez użytkownika, przy czym moduł pomiarów energii jest sterowany za pomocą mikroprocesora, który posiada pamięć typu FLASH zawierającą informacje generowane w module pomiarów energii, dotyczące energii konsumowanej przez użytkownika podczas całego okresu pracy licznika oraz manipulowania licznikiem, przy czym licznik zawiera także ciekłokrystaliczny wyświetlacz wyświetlający informacje o stanie licznika i niezależne źródło zasilania modułu pomiarów energii i mikroprocesora, oraz sieć zawierającą terminal punktu sprzedaży posiadający dwa moduły zabezpieczenia i serwer połączony za pośrednictwem interfejsu komunikacyjnego z systemem poboru, który jest informowany o rachunkach klienta, i ma dostęp do informacji przechowywanych w bazie danych dostawcy, charakteryzuje się tym, że elektroniczny licznik pomiarów energii elektrycznej obejmuje bezstykową kartę kontroli przedpłat i odcinania energii, urządzenie odcinające dopływ energii przekaźnikiem oraz nadawczo-odbiorczy element, przy czym bezstykowa karta kontroli przedpłat i odcinania energii obejmuje radiowy element odczytu i zapisu bezstykowej karty przedpłat, zawierający generator fal radiowych, połączony z mikroprocesorem karty kontroli przedpłat i czujnikiem przekroczenia poziomu zerowego i zasilany ze źródła zasilania. Mikroprocesor karty kontroli przedpłat zawierający moduł kodowania i dekodowania do odbioru sygnału z elementu odczytu i zapisu jest połączony z elementem odczytu i zapisu i sterownikiem urządzenia odcinającego dopływ energii przekaźnikiem oraz zasilany ze źródła zasilania. Czujnik jest połączony

PL 210 075 B1 z elementem odczytu i zapisu i sterownikiem odcinania zasilania. Sterownik urządzenia odcinającego dopływ energii przekaźnikiem jest połączony bezpośrednio z elementem odczytu i zapisu i mikroprocesorem karty kontroli przedpłat oraz z urządzeniem odcinającym dopływ energii przekaźnikiem. Elektroniczny licznik pomiarów energii elektrycznej obejmuje niezależne źródło zasilania karty pomiarów energii elektrycznej, połączone z mikroprocesorem karty pomiarów energii elektrycznej i modułem pomiarów energii. Mikroprocesor karty pomiarów energii elektrycznej jest ponadto połączony z mikroprocesorem karty kontroli przedpłat i ciekłokrystalicznym wyświetlaczem.

Przedmiotowy wynalazek dotyczy licznika zintegrowanego w postaci jednej części, całkowicie zamkniętej i bez kontaktu ze środowiskiem zewnętrznym, który obejmuje system przedpłat umożliwiający bardziej efektywny sposób kontrolowania dostaw energii elektrycznej i uzyskiwania doskonałych informacji z licznika za pomocą inteligentnej karty bezstykowej.

System przedpłat według przedmiotowego wynalazku obejmuje bezstykową kartę kontroli przedpłat z odcinaniem energii, która jest także odpowiedzialna za wykrywanie i uwierzytelnianie karty przedpłat, jak również za kontrolowanie systemu przedpłat i dostarczanie energii do licznika. W korzystnej postaci, bezstykową karta kontroli przedpłat z odcinaniem energii obejmuje element odczytu i zapisu bezstykowej karty inteligentnej, mikroprocesor, czujnik przekroczenia poziomu zerowego napięcia dostarczanego prądu zmiennego (AC), sterownik elementu odcinania dostaw i źródło zasilania karty sterującej. System przedpłat według przedmiotowego wynalazku nie cały czas, a tylko przez parę sekund w ciągu każdej minuty, poszukuje bezstykowej karty przedpłat, gdyż operacja połączenia z kartą występuje tylko parokrotnie, a więc stałe poszukiwanie karty oznaczałoby zbyt dużą stratę energii.

Przedmiotowy wynalazek zapewnia system przedpłat do liczników energii elektrycznej, w którym elektroniczny licznik jest całkowicie zintegrowany w jedną część, całkowicie zamknięty i pozbawiony kontaktu z otoczeniem zewnętrznym. Według korzystnego wykonania, system przedpłat i sposób pomiaru energii redukują koszt instalacji zapewniając zintegrowany elektroniczny licznik, który umożliwia przekazywanie danych zarówno do użytkownika licznika, jak i do przedsiębiorstwa energetycznego, bez wykorzystywania istniejących linii energetycznych lub komunikacyjnych urządzeń transmisyjnych za pomocą dodatkowych modemów. Również, zgodnie z korzystnymi wykonaniami przedmiotowego wynalazku, bezkontaktowa wymiana danych zapewniona została za pomocą modułu przedpłat w postaci bezstykowego inteligentnego modułu odczytu i zapisu wkomponowanego w elektroniczny licznik, przy czym inteligentna karta przekazuje bezpośrednio do licznika dane dotyczące zakupionych ilości, a także otrzymuje i przechowuje informacje dotyczące parametrów działania licznika jak również manipulowania licznikiem, które są przekazywane do bazy danych dostarczyciela energii, kiedy inteligentna karta bezstykowa jest ładowana. Przedmiotowy system przedpłat energii umożliwia dokonanie opłaty za dostarczenie usługi przed jej wykorzystaniem, za pomocą inteligentnej karty bezstykowej. Inteligentna karta bezstykowa jest ładowana w terminalu punktu sprzedaży lub bezpośrednio w zakładzie dostawcy energii.

W przedmiotowym wynalazku klient otrzymuje elektryczność z elektrowni liniami energetycznymi bezpośrednio do licznika użytkownika. W celu kontrolowania dostaw elektryczności nie jest konieczne podłączenie licznika do żadnego terminalu komunikacyjnego lub do zewnętrznego urządzenia służącego jako łącze (na przykład połączenia na podczerwień, bezpośredniego połączenia kablowego, połączenia radiowego lub połączenia za pomocą linii energetycznych).

Objaśnienie rysunku

Przedmiotowy wynalazek jako taki, jak również sposób działania zostały w pełni wyjaśnione w poniższym opisie na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uproszczony blokowy schemat funkcjonalny systemu przedpłat zawartego w elektronicznym liczniku, według korzystnego wykonania przedmiotowego wynalazku, a fig. 2 przedstawia uproszczony schemat, który ilustruje system pomiaru energii na przedpłaty według korzystnego wykonania przedmiotowego wynalazku, a fig. 3 i 3A przedstawiają schematy funkcjonalne, korzystne dla wyjaśnienia działania systemu pomiaru energii na przedpłaty przedstawionego na fig. 1 i 2.

Szczegółowy opis wynalazku

Używane tu określenie „KARTA BEZSTYKOWA dotyczy wymiany poleceń pomiędzy kartą i modułem odczytu i zapisu, bez wykorzystania elementów galwanicznych (na przykład przy braku kontaktu opornościowego pomiędzy modułem odczytu i zapisu i obwodem scalonym zawartym w karcie), przy czym energia umożliwiająca funkcjonowanie obwodu scalonego zawartego w karcie jest pobierana na polecenie generowane przez moduł odczytu i zapisu, a komunikacja i przepływ energii

PL 210 075 B1 pomiędzy tymi obwodami scalonymi są realizowane poprzez złącze. Wobec powyższego, karta bezstykowa może być oddalona o zmienną odległość, od paru milimetrów do paru centymetrów, od modułu odczytu i zapisu, a transmisja danych między nimi może się odbywać w całym zakresie tej odległości.

Określenie „KARTA INTELIGENTNA dotyczy karty, której rozmiar jest podobny do rozmiaru plastikowej karty kredytowej z obwodem scalonym (stanowiącym mikroprocesor, pamięć, lub obwód dedykowany), oraz z czytnikiem o określonej mocy przetwarzania, do zastosowania w kilku aplikacjach o wysokim poziomie bezpieczeństwa.

Określenie „podpis elektroniczny lub „klucz elektroniczny oznacza ciąg danych, za pomocą którego można dekodować zakodowane polecenie zawierające taką samą sekwencję danych.

Określenie „manipulowanie w przedmiotowym wynalazku odnosi się do wszystkich działań dokonywanych w celu zmiany rejestracji zużycia energii elektrycznej zużywanej za pośrednictwem licznika.

Określenie „odłączenie oznacza działanie pozbawienia zasilania licznika energii elektrycznej bez odcinania dopływu energii elektrycznej do użytkownika, w taki sposób, że licznik nie rejestruje zużycia energii przez użytkownika w czasie, gdy licznik jest pozbawiony zasilania. Określenie „inwersja oznacza zmianę mechanicznego położenia licznika w gnieździe połączenia, w celu odejmowania, lub naliczania mniejszej ilości energii niż ilość rzeczywiście konsumowana. Określenie „obejście oznacza mostek o minimalnym oporze elektrycznym umieszczony na zewnątrz licznika w takim celu, aby cały prąd konsumowany przez użytkownika nie przepływał przez czujniki licznika, a tym samym licznik wykrywał mniejszy prąd od prądu rzeczywiście konsumowanego przez użytkownika, takie obejścia są popularnie znane jako „mostki.

Określenie „antykolizja dotyczy wyboru spośród kart, w którym zależnie od seryjnych numerów kart wybierana jest tylko jedna karta, zostało to określone w normach ISO 14443-3A, ISO14443-4A.

Fig. 1 przedstawia uproszczony blokowy schemat funkcjonalny elektronicznego licznika, który zawiera bezkontaktowy system przedpłat do kontroli dostaw energii elektrycznej i uzyskuje o nich istotne informacje, do odpowiedniego wykorzystania według korzystnego wykonania przedmiotowego wynalazku. Elektroniczny licznik 18 z przedpłatami za energię zawiera kartę pomiarów energii elektrycznej 9, bezstykową kartę kontroli przedpłat z odcinaniem energii 3, element 1 odcinania dopływu energii oraz element nadawczo-odbiorczy 14.

Karta pomiarów energii elektrycznej 9 zawiera moduł pomiarów energii 10, który rejestruje ilość energii elektrycznej konsumowanej przez użytkownika, mikroprocesor 11, który steruje operacją pomiaru energii przez moduł pomiarów energii 10, i który posiada pamięć typu FLASH do przechowywania informacji o przedpłaconej energii elektrycznej uzyskiwanych od bezstykowej sterującej karty 3 jak również informacji generowanych w module pomiarów energii 10, dotyczących energii konsumowanej przez użytkownika podczas całego okresu pracy licznika oraz manipulowania licznikiem (na przykład odłączeń, inwersji, obejść itp.). Karta ta zawiera także ciekłokrystaliczny wyświetlacz 13 (LCD), sterowany przez mikroprocesor, który wyświetla, oprócz innych zmiennych, informacje o dostępnej energii wcześniej opłaconej przez użytkownika, która może być wyładowana w ustalonej wielkości z bezstykowej karty przedpłat 15, oraz specjalną wiadomość wzywającą użytkownika do umieszczenia karty w pobliż u licznika dla rozpoczęcia jej rozładowania ustaloną ilością przedpł aconych kWh. Karta pomiarów energii elektrycznej 9 posiada także niezależne źródło zasilania 12 modułu pomiarów energii 10 i mikroprocesora 11 karty pomiarów energii elektrycznej 9. To źródło energii pracuje w czasie dostaw energii elektrycznej. Kiedy nastę puje przerwanie zasilania, ź ródł o to pracuje co najwyżej przez jedną sekundę, co wystarcza na przekazanie informacji o dowolnej transakcji dotyczącej energii.

Bezstykowa karta kontroli przedpłat z odcinaniem energii 3, stanowi główny moduł wykrywający i uwierzytelniający kartę przedpłat 15, jak również sterujący systemem przedpłat i dopływem energii do licznika. W korzystnym wykonaniu, bezstykowa karta kontroli przedpłat z odcinaniem energii 3 zawiera element odczytu i zapisu 8 bezstykowej karty inteligentnej, który posiada generator fal o częstotliwościach radiowych, mikroprocesor 7, czujnik 6 przekroczenia poziomu zerowego napięcia dostarczanego prądu zmiennego (AC), sterownik 5 elementu odcinania dopływu energii i źródło zasilania 4 karty kontroli przedpłat z odcinaniem energii 3. Bezstykowa karta kontroli przedpłat z odcinaniem energii 3 nie cały czas, a tylko przez parę sekund w ciągu każdej minuty, poszukuje bezstykowej karty przedpłat 15, gdyż operacja połączenia z kartą występuje tylko parokrotnie, a więc stałe poszukiwanie karty oznaczałoby zbyt dużą stratę energii.

PL 210 075 B1

Element odczytu i zapisu 8 bezstykowej karty inteligentnej w systemie według przedmiotowego wynalazku zapewnia, po pierwsze, dopływ informacji z inteligentnej karty przedpłat 15 do mikroprocesora 11 elektronicznego licznika 18 za pomocą mikroprocesora 7. Po drugie, element odczytu i zapisu 8 bezstykowej karty inteligentnej dostarcza informacje z mikroprocesora 11 licznika 18 do inteligentnej karty przedpłat 15 za pośrednictwem mikroprocesora 7. Przepływ informacji pomiędzy inteligentną bezstykowa kartą przedpłat 15 i elektronicznym licznikiem 18 odbywa się poprzez element nadawczo-odbiorczy 14 w postaci obwodu drukowanego i antenę 17 umieszczoną w bezstykowej karcie przedpłat 15, które są czułe na pasmo częstotliwości transmisji. Korzystnie, element odczytu i zapisu 8 bezstykowej karty inteligentnej stanowi obwód scalony, który wykrywa obecność bezstykowej karty inteligentnej, interpretuje polecenia bezstykowej karty inteligentnej i generuje oraz wysyła sygnał mocy radiowej. Element nadawczo-odbiorczy 14 także wychwytuje zmienne polecenia dotyczące mocy radiowej, przy czym transmisja odbywa się w protokole według normy ISO 14443-3A, albo według normy ISO 14443-4A, lub dowolnym innym protokole transmisji radiowej danych przydatnym do osiągnięcia tego celu.

Element odczytu i zapisu 8 bezstykowej karty inteligentnej generuje i wysyła polecenie dotyczące mocy radiowej poprzez element nadawczo-odbiorczy 14 do licznika 18. Zmiana polecenia dotyczącego mocy radiowej wykrywana przez element nadawczo-odbiorczy 14 jest spowodowana obecnością inteligentnej karty przedpłat 15. Po wykryciu obecności inteligentnej karty przedpłat 15, element odczytu i zapisu 8 bezstykowej karty inteligentnej odczytuje i przekazuje przedpłaconą wielkość z inteligentnej karty przedpłat 15 do mikroprocesora 7 wraz z uprzednią weryfikacją i uwierzytelnieniem karty przedpłat 15 za pomocą kodera/dekodera elementu odczytu i zapisu 8. Oznacza to, że moduł kodowania i dekodowania elementu odczytu i zapisu 8 weryfikuje i uwierzytelnia za pomocą podpisów elektronicznych informacje przechowywane w pamięci mikroprocesora lub IC specjalnie dostosowanego do kart przedpłat 16 karty 15, przy czym informacje te obejmują na przykład: numer licznika, numer umowy, datę ostatniego doładowania karty, klucze zabezpieczeń, dane dotyczące ilości przedpłaconych kWh, ilość przedpłaconych kWh do wyładowania w liczniku itd. Jeżeli te informacje nie zostaną zweryfikowane i uwierzytelnione, to czytnik nie wyładuje do licznika 18 informacji o przedpłacie zapisanych na karcie przedpłat 15.

Po zweryfikowaniu i uwierzytelnieniu bezstykowej karty przedpłat 15, dane dotyczące przedpłaconej ilości dostarczanej energii elektrycznej są wyładowywane z inteligentnej bezstykowej karty przedpłat 15 do karty pomiarów energii elektrycznej 9 poprzez kartę kontroli przedpłat z odcinaniem energii 3. Karta pomiarów energii elektrycznej 9 odpowiada za zmniejszanie tej przedpłaconej ilości dostarczanej energii elektrycznej w miarę jak odbiorca ją konsumuje. Ogólnie, informacje dotyczące ilości przedpłaconych kWh są przechowywane w pamięci FLASH mikroprocesora 11 należącego do karty pomiarów energii elektrycznej 9. Tenże mikroprocesor 11 odpowiada także za kontrolę redukcji przedpłaconej ilości dostarczanej energii elektrycznej za każdym razem, kiedy użytkownik skonsumuje jedną kilowatogodzinę w ramach wykorzystywania informacji przesyłanych przez moduł pomiarów energii.

Alternatywnie, istotne informacje historycznych danych licznika do zapisu na inteligentnej bezstykowej karcie przedpłat 15 są także przechowywane w pamięci FLASH mikroprocesora 11 karty pomiarów energii elektrycznej 9. Wobec powyższego, wymiana informacji pomiędzy elektronicznym licznikiem 18 i inteligentną bezstykową kartą przedpłat 15 dokonywana jest za pomocą mikroprocesora 7 karty kontroli przedpłat z odcinaniem energii 3 i mikroprocesora 11 karty pomiarów energii elektrycznej 9 poprzez interfejs szeregowy. Innymi słowy, mikroprocesor 11 jest tym elementem, który przechowuje te informacje w swojej pamięci FLASH. Natomiast mikroprocesor 7 wykrywa obecność karty przedpłat 15, odczytuje dane przechowywane w pamięci FLASH mikroprocesora 11 poprzez interfejs szeregowy a także odczytuje dane karty przedpłat 15 za pomocą elementu odczytu i zapisu 8 oraz pełni funkcję pośredniczącą przy transferze informacji z jednego systemu do drugiego.

W alternatywnym wykonaniu przedmiotowego wynalazku, system przedpł at do liczników energii elektrycznej z zastosowaniem inteligentnej karty bezstykowej zawiera automatyczne urządzenie do odcinania dopływu energii do użytkownika 19. W szczególności, na fig. 1 pokazano, że karta kontroli przedpłat z odcinaniem energii 3 zawiera także czujnik 6 przekroczenia poziomu zerowego napięcia dostarczanego prądu zmiennego (AC) oraz sterownik 5, który steruje elementem 1 odcinania i przywracania dopływu energii. W korzystnym wykonaniu według przedmiotowego wynalazku, mikroprocesor 7 karty kontroli przedpłat z odcinaniem energii 3 wie, jak wiele energii elektrycznej pozostało do skonsumowania przez użytkownika, ponieważ odczytuje te informacje z karty pomiarów energii elekPL 210 075 B1 trycznej 9. Tym samym mikroprocesor 7 steruje dopływem energii i odcina dopływ energii elektrycznej do użytkownika 19.

Zwykle, odcięcie dopływu energii elektrycznej do użytkownika wystąpi wtedy, kiedy dostępna ilość energii przechowywana w karcie pomiarów energii elektrycznej 9 elektronicznego licznika 18, która jest odczytywana przez mikroprocesor 7, wyniesie zero. Dopływ energii elektrycznej zostanie przywrócony, kiedy dostępna ilość energii przechowywana w karcie pomiarów energii elektrycznej 9 elektronicznego licznika 18, która jest odczytywana przez mikroprocesor 7, będzie większa od zera. Mikroprocesor 7 karty kontroli przedpłat z odcinaniem energii 3 odczytuje przez cały czas z karty pomiarów energii elektrycznej 9 ilość energii elektrycznej dostępnej dla użytkownika.

Odcięcie lub przywrócenie dopływu energii elektrycznej jest zapewniane przez sterownik 5 urządzenia do odcinania i alarmu awarii, przy czym element 1 odcinania i przywracania dopływu może, w korzystnym wykonaniu, stanowić przekaźnik. Dopływ energii może zostać odcięty przez przekaźnik i sterownik 5, przy czym sterownik 5 posiada funkcję otwierania, jak również zamykania przekaźnika 1, kiedy mikroprocesor 7 zażąda tego za pomocą polecenia zamykania lub otwierania. Sterownik 5 otwiera i zamyka przekaźnik za pomocą półprzewodnikowego urządzenia 2. Ponadto, sterownik 5 przekaźnika i alarmu awarii powiadamia mikroprocesor 7, jeżeli wystąpi awaria w dopływie energii. Awaria energii wykrywana jest za pomocą czujnika 6 przekroczenia poziomu zerowego napięcia dostarczanego prądu zmiennego (AC). Informacja taka nie przepada, gdyż wszystkie te urządzenia zasilane są ze źródła zasilania 4.

Kiedy mikroprocesor 7 odczyta, że dostępna ilość energii przechowywana w karcie pomiarów energii elektrycznej jest równa zeru, wysyła on polecenie odcięcia dopływu do sterownika 5 przekaźnika i alarmu awarii. Sterownik 5 przekaźnika i alarmu awarii zawiera mikroprocesor (niepokazany), który zawiera trzy bramki wejścia i dwie bramki wyjścia. Jedna bramka wejścia tego mikroprocesora służy do wskazania, że powinien on zamknąć przekaźnik 1 odcinania i przywracania dopływu energii. Inna bramka wejścia służy do wskazania, że powinien on otworzyć przekaźnik 1 odcinania i przywracania dopływu energii, podczas gdy ostatnia bramka wejścia wskazuje przejście przez poziom zerowy napięcia dostarczanego prądu zmiennego (AC) (co oznacza uziemienie obwodu, lub wartość zerową napięcia wyrażoną w woltach), przy czym polecenie, które wskazuje przejście przez zero, wskazuje także polarność napięcia dopływającego po przejściu. Innymi słowy, ta bramka wejściowa wskazuje moment, w którym faza staje się dodatnia w stosunku do neutralnej (tj. do uziemienia karty kontroli przedpłat z odcinaniem energii 3) i vice versa (tj. kiedy faza staje się ujemna w stosunku do neutralnej). Ta funkcja jest zapewniana przez czujnik 6 przekroczenia poziomu zerowego napięcia dostarczanej energii (tj. obwód czujnika poziomu z histerezą realizowaną za pomocą wzmacniaczy operacyjnych i dzielnika napięcia). Przekroczenie poziomu zerowego napięcia jest wykorzystywane w dwóch celach. Po pierwsze, kiedy mikroprocesor sterownika 5 przekaźnika i alarmu awarii (niepokazany) wykrywa, że nie nastąpiło przekroczenie poziomu zerowego, wnioskuje, że nastąpiło zawieszenie dopływu energii, co powoduje brak zasilania karty kontroli przedpłat z odcinaniem energii 3. W tym momencie wysyła on jednym ze swych wyjść polecenie do mikroprocesora 7 nakazujące zachowanie informacji niezbędnych dla jego właściwego działania i dla zabezpieczenia przed utratą danych ewentualnie przeprowadzanej transakcji. Drugim celem jest otwieranie i zamykania przekaźnika 1. Aby przekaźnik 1 został zamknięty, musi on otrzymać, pomiędzy terminalami aktywacji, sygnał prądu stałego (DC). Aby przekaźnik 1 został zamknięty musi on również otrzymać, pomiędzy terminalami aktywacji, sygnał prądu stałego (DC), ale przeciwny do sygnału, który go zamyka. Tak więc, po wykryciu przekroczenia poziomu zerowego napięcia AC dostarczanej energii można otworzyć przekaźnik poprzez aktywację półprzewodnikowego urządzenia 2, kiedy polaryzacja fazy jest ujemna w stosunku do neutralnej i zamknąć przekaźnik poprzez aktywację półprzewodnikowego urzą dzenia 2, kiedy polaryzacja fazy jest dodatnia w stosunku do neutralnej. Kiedy mikroprocesor 7 odczyta, że dostępna ilość energii jest większa od zera, przesyła on sygnał zasilania do mikroprocesora przekaźnika i alarmu awarii, który aktywuje półprzewodnikowe urządzenie 2 czujnika 6 przekroczenia poziomu zerowego napięcia dostarczanej energii podczas pozytywnej części cyklu. Należy rozumieć, że sterownik 5 przekaźnika i alarmu awarii może być wbudowany w odrębną małą kartę lub może stanowić dodatkową funkcję mikroprocesora 7 karty kontroli przedpłat z odcinaniem energii 3.

Jak już wspomniano, inteligentna bezstykowa karta przedpłat 15 jest kartą wielokrotnego użytku specyficzną dla każdego licznika. Oznacza to, że musi być ona używana tylko w jednym określonym liczniku. Inteligentna karta zawiera mikroprocesor, lub obwód specjalnego zastosowania w postaci bezstykowej karty przedpłat 16, oraz antenę 17. Personalizowane informacje karty są zapisane w we8

PL 210 075 B1 wnętrznej pamięci mikroprocesora 16. Korzystnie inteligentna karta ma rozmiary konwencjonalnej karty kredytowej i pozostaje w standardach ISO 14443-1, 14443-2, 14443-3 i 14443-4, chociaż nie jest to konieczne. Podobnie, zastosowanie inteligentnych bezstykowych kart przedpłat w systemie przedpłat dostaw energii elektrycznej do liczników energii elektrycznej według przedmiotowego wynalazku spełnia trzy główne funkcje: 1) zintegrowanie z elektronicznym licznikiem wyładowania określonej ilości przedpłaconych kWh, 2) otrzymywanie danych o konsumowanej energii oraz o manipulacjach takich jak odłączenia, inwersje i obejścia podczas całego okresu pracy licznika, bez konieczności wynajmowania personelu odczytującego lub instalowania skomplikowanych i kosztownych układów, oraz 3) unikanie awarii i mechanicznych uszkodzeń licznika.

Fig. 2 przedstawia uproszczony schemat, który ilustruje system pomiaru energii na przedpłaty według korzystnego wykonania przedmiotowego wynalazku. Jak pokazano na fig. 2, system pomiaru energii z przedpłatami korzystnie zawiera terminal punktu sprzedaży 20, który może być umieszczony bezpośrednio w centralnej stacji dostawcy energii i/lub w biurach poboru opłat dostawcy. Terminale punktów sprzedaży 20 są wyposażone w moduły odczytu i zapisu inteligentnych kart 23, które mogą być konwencjonalnymi kartami bezstykowymi lub kartami specjalnie opracowanymi. Terminal punktu sprzedaży 20 posiada interfejs komunikacyjny 27, do połączenia za pośrednictwem serwera 21 z systemem poboru, który jest informowany o rachunkach klienta i pobiera informacje z bazy danych 22 dostawcy. Sposób komunikacji zastosowany w interfejsie 27 może być realizowany na przykład za pomocą modemu internetowego lub intranetu lub za pomocą specjalnego łącza. Baza danych 22 przechowuje także dane odnośnie ilości kilowatogodzin (kWh) zakupionych w przedpłacie przez użytkownika, ilość kilowatogodzin (kWh) zmierzonych podczas całego okresu pracy licznika, jak również odnośnie manipulacji dokonanych przez użytkownika, w celu ich analizy i podjęcia stosownej akcji przez dostawcę energii.

Aby zapewnić bezpieczną komunikację, jak również uwierzytelnienie przekazu i odbioru danych pomiędzy terminalem punktu sprzedaży 20 i serwerem 21, system pomiaru energii na przedpłaty zawiera dwa moduły zabezpieczenia 24 i 25, które, jak pokazano na fig. 2, są zainstalowane zarówno w serwerze jak i w punktach sprzedaż y. Korzystnie moduł y zabezpieczenia 24 i 25 zapewniają kodowanie i dekodowanie transmisji danych pomiędzy serwerem 21 i terminalem punktu sprzedaży 20, na przykład za pomocą kluczy elektronicznych tak, że dane mogą być dekodowane wyłącznie za pomocą tych kluczy elektronicznych. Tak więc, nawet jeżeli transmisja tych danych zostanie przechwycona, dane te nie zostaną rozszyfrowane, jeżeli nie będą dostępne odpowiednie klucze elektroniczne. Dane transmitowane pomiędzy terminalem punktu sprzedaży 20 i inteligentną kartą przedpłat 15 są kodowane przez moduł zabezpieczenia 24 za pomocą kluczy elektronicznych zapisanych na inteligentnej karcie przedpłat 15. Moduł zabezpieczenia 24 zapewnia także bezpieczeństwo danych przy transakcjach dokonywanych za pomocą inteligentnej bezstykowej karty przedpłat 15 i modułu odczytu i zapisu 23. Korzystnie inteligentna bezstykowa karta przedpłat 15 i elektroniczny licznik 18 także zawierają moduły kodowania i dekodowania zainstalowane odpowiednio w ich mikroprocesorze lub obwodzie scalonym (IC) do szczególnego zastosowania w systemach przedpłat w celu realizacji funkcji wymiany zakodowanych informacji. W szczególnie korzystnym wykonaniu, moduł kodowania w elektronicznym liczniku jest umieszczony w mikroprocesorze sterowania bezstykową kartą przedpłat z odcinaniem energii lub w czytniku inteligentnej bezstykowej karty przedpłat.

W momencie zamawiania lub odnawiania usługi dostaw energii elektrycznej, zakład energetyczny instaluje w domu użytkownika 19 elektroniczny licznik z systemem przedpłat według przedmiotowego wynalazku i wręcza użytkownikowi inteligentną bezstykową kartę przedpłat 15, wielokrotnego użytku, wcześniej załadowaną określoną liczbą kilowatogodzin (kWh) w punkcie sprzedaży 20. W korzystnym wykonaniu, inteligentna bezstykowa karta przedpł at 15 zostanie personalizowana informacjami przechowywanymi w pamięci mikroprocesora. Takie informacje obejmują numer licznika, numer umowy, datę ostatniego doładowania karty, klucze zabezpieczające (na przykład: podpisy elektroniczne, jak również system kodowania określony w Mifare© [w ten sposób w korzystnym wykonaniu, w danym sektorze karty, klucz A jest stosowany do rozładowania o określoną liczbę przedpłaconych kWh, a klucz B może ładować i rozładowywać określone ilości przedpłaconych kWh], system potrójnego kodowania DES itp.), wartość przedpłaconych kWh, ilość przedpłaconych kWh, przy czym dane te przekazywane są do licznika przy rozładowaniu. W szczególnie korzystnym wykonaniu, pamięć mikroprocesora bezstykowej karty przedpłat może przyjmować i przechowywać informacje generowane w elektronicznym liczniku, dotyczące ilości energii zużytej w ciągu całego okresu pracy licznika oraz manipulacji licznikiem.

PL 210 075 B1

W celu rozpoczęcia dostaw energii, użytkownik umieszcza inteligentną bezstykową kartę przedpłat 15 w pobliżu modułu odczytu i zapisu elektronicznego licznika 18. Moduł odczytu i zapisu elektronicznego licznika uwierzytelnia kartę przedpłat 15 i rozładowuje całkowicie lub częściowo ilość zakupionych na przedpłatę kWh. Decyzja, czy ma nastąpić całkowite czy też częściowe rozładowanie do licznika 18 danej ilości zakupionych kWh na karcie przedpłat 15, zależy od zapisanej na karcie wartości przedpłaconych kWh w stosunku do wielkości rozładowania. W przedmiotowym wynalazku, określenie „ilość przedpłaconych kWh do przekazania przy rozładowaniu oznacza określoną liczbę zdefiniowaną przez użytkownika lub przez dostawcę energii, na przykład 50. Kiedy karta zostanie umieszczona w pobliżu licznika przedpłat, nastąpi rozładowanie po 50 kWh, za wyjątkiem przypadku kiedy ilość przedpłaconych kWh pozostających na karcie będzie mniejsza od 50. W takim przypadku zostanie rozładowana cała ilość przedpłaconych kWh. Jednocześnie z rozładowaniem danej ilości przedpłaconych kWh, lub zaraz po tym, moduł odczytu i zapisu licznika załaduje na karcie wszystkie informacje generowane przez elektroniczny licznik odnośnie ilości energii skonsumowanej przez użytkownika w ciągu całego okresu pracy licznika oraz odnośnie manipulacji licznikiem. Elektroniczny licznik 18 stale wyświetla na ekranie informacje odnośnie pozostałej ilości dostaw przedpłaconej energii elektrycznej tak, aby użytkownik we właściwym czasie mógł udać się do terminalu punktu sprzedaży 20 dla doładowania inteligentnej bezstykowej karty przedpłat 15. Terminal punktu sprzedaży 20 akceptuje, odczytuje i zapisuje na inteligentnej bezstykowej karcie przedpłat 15 dane charakterystyczne dla systemu pomiaru energii na przedpłaty, zgodnie z poleceniami wydawanymi przez program dostawcy. Jak już podano, karta może być doładowana w punkcie sprzedaży 20, ale są tam także pobierane z karty dane dotyczące elektronicznego licznika dla ich przesłania do bazy danych 22, do wglądu zakładu usług elektroenergetycznych. Terminal w punkcie sprzedaży 20 akceptuje kwoty w odpowiedniej walucie (zależnie od kraju) jak również wyrażone w kilowatogodzinach i przekazuje transakcję do serwera 21 dostawcy usług dla jej przechowywania w bazie danych 22. Jednakże informacje zapisane na inteligentnej bezstykowej karcie przedpłat 15 mają postać kWh. Wobec powyższego, także licznik wyświetla informacje o przedpłatach w postaci kWh.

W praktyce, system przedpłat dostaw energii elektrycznej za pomocą inteligentnych kart według przedmiotowego wynalazku jest ładowany do licznika poprzez bezstykową kartę kontroli przedpłat z odcinaniem energii, która realizuje operacje wykrywania i uwierzytelniania karty przedpłat, jak również sterowania systemem przedpłat dostaw energii elektrycznej do licznika według schematu przepływowego pokazanego na figurach 3 i 3A. W szczególności, mikroprocesor 7 karty kontroli przedpłat z odcinaniem energii 3 steruje systemem przedpłat według przedmiotowego wynalazku, jak również komunikacją dotyczącą przedpłat pomiędzy licznikiem 18, kartą przedpłat 15 oraz kartą pomiarów energii elektrycznej 9. Mikroprocesor 7 pracuje niezależnie od pozostałych mikroprocesorów systemu.

Przed rozpoczęciem realizacji funkcji sterowania i komunikacji mikroprocesor 7 inicjuje szeregowe bramki komunikacji, za pomocą których będzie porozumiewał się z mikroprocesorem 11 i formatuje element odczytu i zapisu 8 bezstykowej karty inteligentnej tak, że może on pracować, na przykład, zgodnie ze standardem ISO 14443 - 4A. Po inicjalizacji bramek i sformatowaniu elementu odczytu i zapisu, mikroprocesor 7 odczytuje dane przechowywane w karcie pomiarów energii elektrycznej 9, takie jak numer seryjny klienta, ilość kWh zużyta w całym okresie pracy licznika, odłączenia, inwersje, obejścia oraz energia zgromadzona przy obecności obejść (numer seryjny licznika zostanie odczytany tylko w tej części programu, ponieważ nigdy się on nie zmienia). Po odczytaniu danych, inicjowany jest wewnętrzny zegar mikroprocesora 7 tak, że generuje on zakłócenie co 70 milisekund, kiedy mikroprocesor 7 wykonuje dane zadanie. Następnie mikroprocesor 7 ustawiany jest w stan bezczynności, co oznacza, że przestaje on wykonywać zadania i przechodzi w „uśpienie dla maksymalnego zaoszczędzenia energii. Oszczędzanie energii ma bardzo żywotne znaczenie, w celu spełnienia standardów i uniknięcia strat finansowych dystrybutora energii. Mikroprocesor 7 może wyjść ze stanu „uśpienia jedynie na skutek sygnału zakłócenia od zegara lub przy zakłóceniu w przypadku awarii dopływu energii. Tym samym, mikroprocesor 7 karty kontroli przedpłat z odcinaniem energii 3 oczekuje na zakłócenie i pozostaje w tym stanie przez większość czasu.

Wobec powyższego, jeżeli zegar mikroprocesora 7 generuje sygnał zakłócenia (blok 90), mikroprocesor 7 wychodzi ze stanu „uśpienia i odczytuje bilans licznika, nagromadzone kWh, liczbę odłączeń, zakłóceń, obejść i inwersji (blok 100). W innym przypadku, mikroprocesor 7 powraca do stanu „uśpienia, dla maksymalnego zaoszczędzenia energii, i oczekuje na sygnał zakłócenia (blok 80).

Kiedy mikroprocesor 7 dokonuje odczytu danych przechowywanych w karcie pomiarów energii elektrycznej 9 (blok 100), to jednocześnie weryfikuje i zmienia stan przekaźnika zależnie od bilansu

PL 210 075 B1 przedpłat użytkownika. Mikroprocesor 7, opierając się na informacjach uzyskanych w bloku 100, sprawdza, czy bilans przedpłat na dostawy jest większy od zera (blok 110). Jeżeli kredyt nie jest większy od zera, wtedy sprawdza on, czy przekaźnik 1 jest otwarty (blok 120). Jeżeli wynik weryfikacji stanu przekaźnika 1 w bloku 120 jest negatywny, to mikroprocesor 7 wysyła polecenie do sterownika 5 przekaźnika i alarmu awarii, który dokonuje otwarcia przekaźnika 1 (blok 130) w celu odcięcia dopływu energii elektrycznej do licznika 18 (blok 160). Po otwarciu przekaźnika 1 w bloku 130 mikroprocesor 7 odczytuje informacje wyświetlane na ekranie LCD (Light Cristal Display - ciekłokrystaliczny wyświetlacz) licznika 18 (blok 160). Jednakże, jeżeli wynik uzyskany w bloku 120 jest pozytywny, co oznacza, że przekaźnik 1 jest otwarty, wtedy mikroprocesor 7 od razu odczytuje informacje wyświetlane na ekranie licznika 18 (blok 160).

W innym przypadku, jeżeli bilans odczytany w bloku 110 jest większy od zera, wtedy mikroprocesor 7 sprawdza, czy przekaźnik 1 jest zamknięty (blok 140). Jeżeli wynik weryfikacji stanu przekaźnika 1 w bloku 140 jest negatywny, to mikroprocesor 7 wysyła polecenie do sterownika 5 przekaźnika i alarmu awarii, który dokonuje zamknięcia przekaźnika 1 (blok 150) w celu umożliwienia dopływu energii elektrycznej do licznika 18. Po zamknięciu przekaźnika 1 w bloku 150, mikroprocesor 7 odczytuje informacje wyświetlane na ekranie licznika 18 (blok 160). W każdym razie, jeżeli wynik określany w bloku 140 jest pozytywny, co oznacza, że przekaźnik 1 jest zamknięty, wtedy mikroprocesor 7 odczytuje informacje wyświetlane na ekranie licznika 18 (blok 160).

Zaraz po weryfikacji stanu przekaźnika 1, zachodzącej w blokach 110 do 160, mikroprocesor 7 sprawdza, poprzez mikroprocesor modułu pomiarów energii 10, że dany ekran jest wyświetlany w liczniku (blok 170). Jeżeli w bloku 170 wyświetlany jest ekran przedpłat, wtedy mikroprocesor 7 sprawdza, czy włączony jest generator fal radiowych (blok 180) elementu odczytu i zapisu 8 bezstykowej karty inteligentnej a następnie zaczyna poszukiwanie karty przedpłat. Jeżeli wynik w bloku 180 jest negatywny, generowany jest sygnał włączenia generatora fal radiowych (blok 190). Następnie mikroprocesor 7 powraca do stanu bezczynności dla maksymalnego zaoszczędzenia energii i oczekuje na sygnał zakłócenia (blok 80), po którym wznawia operacje opisane w blokach 90 do 180. Przy pozytywnym wyniku w bloku 180, co oznacza, że generator fal radiowych jest włączony, rozpoczyna się nadawanie sygnału radiowego za pośrednictwem elementu nadawczo-odbiorczego 14 w celu wykrycia obecności inteligentnej bezstykowej karty przedpłat 15 będącej w pobliżu (blok 220).

Kiedy wyświetlany w bloku 170 ekran odpowiada danym „kWh, inwersje, odłączenia, obejścia, mikroprocesor 7 sprawdza, czy wyłączona jest emisja fal radiowych (blok 200). Jeżeli emisja fal radiowych jest wyłączona, mikroprocesor 7 powraca do stanu bezczynności dla maksymalnego zaoszczędzenia energii i oczekuje na sygnał zakłócenia (blok 80), po którym wznawia operacje opisane w blokach 90 do 180. Przy negatywnym wyniku w bloku 180, co oznacza, że generator fal radiowych jest włączony, mikroprocesor 7 wyłącza emisję fal radiowych (blok 210). Następnie mikroprocesor 7 powraca do stanu bezczynności dla maksymalnego zaoszczędzenia energii i oczekuje na sygnał zakłócenia (blok 80), po którym wznawia operacje opisane w blokach 90 do 180.

Po tym jak mikroprocesor 7 dokona odczytu danych przechowywanych w karcie pomiarów energii elektrycznej 9, zweryfikuje i zmieni stan przekaźnika 1, oraz sprawdzi, że dany ekran LCD jest wyświetlany w liczniku, i czy włączony jest generator fal radiowych, przechodzi on do wykrywania obecności inteligentnej bezstykowej karty przedpłat 15 i dokonuje transakcji rozładowania przedpłat.

Jak już wspomniano, kiedy mikroprocesor 7 potwierdzi, że włączony jest generator fal radiowych, wysyła on sygnał na częstotliwościach radiowych za pomocą elementu nadawczo-odbiorczego 14 realizujący funkcję sygnału poszukiwawczego karty przedpłat 15 (blok 220) według standardu ISO 14443-3A. Po wysłaniu sygnału poszukiwawczego karty w bloku 220, mikroprocesor 7 sprawdza, czy w polu wykrywania znajduje się inteligentna bezstykowa karta przedpłat 15 (blok 230). Jeżeli w polu wykrywania znajduje się inteligentna bezstykowa karta przedpłat 15 (blok 230), to dokonywana jest operacja antykolizyjna (blok 240) dla określenia, czy w polu wykrywania znajduje się więcej niż jedna inteligentna karta (w przypadku gdy w polu wykrywania znajduje się więcej niż jedna inteligentna bezstykowa karta przedpłat 15, tj. są tam dwie takie karty, jedna z nich zostanie pozbawiona zdolności działania zgodnie z normą ISO 14443-3A). Jeżeli w polu wykrywania nie znajduje się żadna inteligentna bezstykowa karta przedpłat 15 (blok 230), to mikroprocesor 7 powraca do stanu bezczynności dla maksymalnego zaoszczędzenia energii i oczekuje na sygnał zakłócenia (blok 80), po którym wznawia operacje opisane w blokach 90 do 180.

Po wykryciu karty w polu wykrywania, system wybiera kartę (blok 250) zgodnie z protokołem radiowej transmisji danych (na przykład wyszczególnionym w normie ISO 14443-3A, a nawet wyPL 210 075 B1 szczególnionym w normie ISO 14443-4A). Po wybraniu karty w bloku 250, mikroprocesor 7 uwierzytelnia kartę za pomocą podpisu elektronicznego, wyładowania określonej liczby przedpłaconych kWh i seryjnego numeru licznika (blok 260). Nastę pnie mikroprocesor 7 sprawdza, czy dana inteligentna karta odpowiada danemu licznikowi (blok 270). Jeżeli karta nie odpowiada danemu licznikowi, to mikroprocesor 7 powraca do stanu bezczynności dla maksymalnego zaoszczędzenia energii i oczekuje na sygnał zakłócenia (blok 80), po którym wznawia operacje opisane w blokach 90 do 180. Jednakże, jeżeli dana karta odpowiada danemu licznikowi, wtedy odczytuje on bilans na karcie (blok 280). W tym momencie, mikroprocesor 7 sprawdza, czy dana inteligentna bezstykowa karta przedpł at 15 zawiera kredyt (blok 290). Jeżeli wynik tego sprawdzenia jest negatywny, to mikroprocesor 7 powraca do stanu bezczynności dla maksymalnego zaoszczędzenia energii i oczekuje na sygnał zakłócenia (blok 80), po którym wznawia operacje opisane w blokach 90 do 180. Jeżeli wynik sprawdzenia w bloku 290 jest pozytywny, to mikroprocesor 7 umoż liwia wyładowanie kredytu inteligentnej bezstykowej karty przedpłat 15 do pamięci FLASH mikroprocesora II karty pomiarów energii elektrycznej 9 za pomocą karty kontroli przedpłat z odcinaniem energii 3 (blok 300). Może się zdarzyć, że cały kredyt przedpłat zostanie rozładowany przy jednokrotnym rozładowaniu, gdyż wielkość kredytu do rozładowania zależy od ilości przechowywanej na karcie w postaci wartości zmiennej „Ilość przedpłaconych kWh do przeniesienia przy rozładowaniu. Zaraz po wyładowaniu kredytu w bloku 300, system odczytuje pozostały kredyt z licznika (blok 310) i dodaje kredyt wyładowany z karty przedpłat 15 do kredytu pozostałego w liczniku (blok 320). Nowa wartość przedpłaconego kredytu, która wynika z operacji dokonanej w bloku 320 jest przesyłana do pamięci FLASH mikroprocesora 11 licznika energii (blok 330). Po otrzymaniu nowej wartości kredytu, mikroprocesor 11 przesyła do inteligentnej bezstykowej karty przedpłat 15 (blok 340) informacje generowane w module pomiarów energii 10, dotyczące energii konsumowanej przez użytkownika podczas całego okresu pracy licznika oraz manipulowania licznikiem (na przykład odłączeń, inwersji, obejść itp.). Po przesłaniu tych informacji do inteligentnej bezstykowej karty przedpłat 15 mikroprocesor 7 powraca do stanu bezczynności dla maksymalnego zaoszczędzenia energii i oczekuje na sygnał zakłócenia (blok 80), po którym wznawia operacje opisane w blokach 90 do 180.

Chociaż zilustrowano i opisano postacie szczególnych wykonań przedmiotowego wynalazku, jest oczywiste dla znawców tej materii, że można dokonywać różnych innych zmian i modyfikacji bez odchodzenia od istoty i zakresu tego wynalazku. Wobec powyższego, wszystkie zmiany i modyfikacje będące w zakresie przedmiotowego wynalazku są objęte żądaną ochroną poprzez załączone zastrzeżenie.

Claims (1)

1. System przedpłat do liczników energii elektrycznej obejmujący inteligentną bezstykową kartę przedpłat współpracującą z hermetycznym i wodoszczelnym elektronicznym licznikiem, zawierającym kartę pomiarów energii elektrycznej, która posiada moduł pomiarów energii, rejestrujący ilość energii elektrycznej konsumowanej przez użytkownika, przy czym moduł pomiarów energii jest sterowany za pomocą mikroprocesora, który posiada pamięć typu FLASH zawierającą informacje generowane w module pomiarów energii, dotyczące energii konsumowanej przez użytkownika podczas całego okresu pracy licznika oraz manipulowania licznikiem, przy czym licznik zawiera także ciekłokrystaliczny wyświetlacz wyświetlający informacje o stanie licznika i niezależne źródło zasilania modułu pomiarów energii i mikroprocesora, oraz sieć zawierającą terminal punktu sprzedaży posiadający dwa moduły zabezpieczenia i serwer połączony za pośrednictwem interfejsu komunikacyjnego z systemem poboru, który jest informowany o rachunkach klienta, i ma dostęp do informacji przechowywanych w bazie danych dostawcy, znamienny tym, że elektroniczny licznik (18) pomiarów energii elektrycznej obejmuje bezstykową kartę kontroli przedpłat i odcinania energii (3), urządzenie (2) odcinające dopływ energii przekaźnikiem (1) oraz nadawczo-odbiorczy element (14), przy czym bezstykowa karta kontroli przedpłat i odcinania energii (3) obejmuje radiowy element odczytu i zapisu (8) bezstykowej karty przedpł at (15), zawierający generator fal radiowych, połączony z mikroprocesorem (7) karty kontroli przedpłat (3) i czujnikiem (6) przekroczenia poziomu zerowego i zasilany ze źródła zasilania (4), przy czym mikroprocesor (7) karty kontroli przedpłat (3) zawierający moduł kodowania i dekodowania do odbioru sygnału z elementu (8) odczytu i zapisu jest połączony z elementem odczytu i zapisu (8) i sterownikiem (5)

   PL 210 075 B1 urządzenia (2) odcinającego dopływ energii przekaźnikiem (1) oraz zasilany ze źródła zasilania (4), przy czym czujnik (6) jest połączony z elementem odczytu i zapisu (8) i sterownikiem (5) odcinania zasilania, ponadto sterownik (5) urządzenia (2) odcinającego dopływ energii przekaźnikiem (1) jest połączony bezpośrednio z elementem odczytu i zapisu (8) i mikroprocesorem (7) karty kontroli przedpłat (3) oraz z urządzeniem (2) odcinającym dopływ energii przekaźnikiem (1), ponadto elektroniczny licznik (18) pomiarów energii elektrycznej obejmuje niezależne źródło zasilania (12) karty pomiarów energii elektrycznej (9), połączone z mikroprocesorem (11) karty pomiarów energii (9) i modułem pomiarów energii (10), przy czym mikroprocesor (11) karty pomiarów energii (9) jest ponadto połączony z mikroprocesorem (7) karty kontroli przedpłat (3) i ciekłokrystalicznym wyświetlaczem (13).