NFC技术与RFID技术芯片实现双向预付费系统的设计

有位客户采用预付电费方案，回家后却发现照明灯没有亮。于是，她拿出手机并打开一个应用程序（app），向其电费账户中又额外增加了50美元额度。然后她将手机靠近电能监测显示单元（HDU），不到5分钟，家里的照明灯又亮了。她并未意识到，但她确实利用了近场通信（NFC）以及HDU中的安全认证标签预付了电费。这种预付费系统就是本文讨论的内容，是基于NFC/RFID安全认证器IC的电能预付系统。我们将讨论如何部署基于NFC智能手机的双向预付费系统，其中以供电公司和用户之间的高级表计基础架构（AMI）以及安全NFC/RIFD标签认证器作为基本的安全电路。DeepCover MAX66242就是其中一款安全标签认证器。

电表预付费系统的背景

在美国，传统上是由提供水、电及天然气服务的事业单位以预付邮资的形式将账单寄给用户。他们只需以月或季度为周期跟踪用户在上月/季度的用量，然后根据用量开具账单。要求用户在预定时间内进行支付，否则可能存在断电的风险。

我们都是电力用户，其中有些人平时并不关心公共能源用量（及气、热、水等），直到下次收到账单。当然，我们的观念也在转变，更加关心和在意天然资源的消耗量，变得更加节俭。许多用户也希望能够更好地控制其公共能源的财务状况。下面，我们就讨论上述故事中虚拟用户使用的新型高效预付费系统。

预付费服务已经普及了几十年，尤其是在英国、澳大利亚、新西兰、比利时、南非等国家。而美国用户一般只习惯使用手机、电话卡以及过桥和过路费的预付费服务。对于偏远地区的用户（投资者对其投资支出并不总是有投资回报（ROI）），以及类似高校学生等流动人口，预付费服务也是一种很好形式。

上文中我们的女主角完全不必直接与供电公司打交道，而是通过家中的HDU控制AMI系统供电。为了进行支付并恢复电力服务，系统利用NFC标签安全认证器来确保交易安全。

预付费系统的优势

用户首先具有一定的账户余额，供电公司实时跟踪用电量并从预付费额度中扣减对应的电费。如果未及时支付或未向账户中增加额度，服务将中断。

全球范围的供电公司正越来越多地采用预付费业务模式。无数新兴经济体依赖这种模式作为吸引众多投资渠道的一种方式。尤其是预付电费已经成为全球性发展趋势。法维翰咨询公司（Navigant Consulting，原Pike Research）的一项研究报告表明，全球范围内预付费表计用户的安装数量将从2014年的3170万户增加到2024年的8520万户，年均复合增长率（CAGR）为10.4%。该报告预测北美的预付费表计安装数量在相同周期内将从650，000户增加至310万户，CAGR为17.0%。［1］如图1所示，预测预付费用户增长最快的地区是亚太地区。

基于NFC技术与RFID技术芯片实现双向预付费系统的设计

图1. 法维翰咨询公司（Navigant Research）研究报告中的图表，“2014至2024全球预付费电表安装数量的地区分布”。图表由Navigant Consulting Inc提供。

预付费模式在双方都具有良好的基础，供电公司和客户都容易接受。该模式已经被广泛应用并从多方面形成多赢局面。

预付费允许供电公司降低收款费用；无需收取大量保证金或断电费用，降低冲销开支；避免与欠费用户之间的纠葛，减少不良债务。电力公司可以轻松达到100%的收缴率。预付费在消费之前获得收入，允许供电公司进行投资并实现可预测的ROI。该模式也无需派遣员工在物理上断开或恢复用户的电力服务。采用预付费后，无需每月准备电费账单。所以，供电公司就减少了成本较高的文案工作以及邮资、纸张、打印和处理等相关费用。

用户为什么愿意预付费呢？简短回答就是预付费提供了方便监测用电量的最佳途径。不再需要保证金、信用调查、截止日期或滞纳金！再也不会发生断电或恢复费用，不再受到账单“恐吓”，利用智能手机可通过互联网24/7随时支付。预付费为那些希望明智用电的用户提供了途径；为用户提供了管理其账单以及用电量的机会，对其使用情况具有更清晰的认识。有助于用户更好地理解能源/燃料节约的好处。

我们已经目睹人类的行为方式在随着新技术趋势的发展而发生变化。有理由相信，如果用户能够在家庭能源监测装置上看到其日常的能源消耗，就有积极性改变消费模式和习惯。

电能预付费系统的基础设施

高级表计基础架构（AMI）

任何预付费计划的底层技术都是智能表计技术，也称为高级表计基础架构（AMI），该技术支持用户和公共事业单位之间的实时连接；其核心是数字表（通常称为智能电表），具备远程断开和重新连接功能。

凭借供电公司后台与已部署智能电表之间的这种双向通信网络，能够实时传输用电数据和远程断电/恢复供电命令。利用AMI，供电公司现在能够以预定义间隔从智能电表收集电表读数，最短只需几分钟甚至更短。电力公司也借此进行收费或部署电表软件的升级。容－源－电－子－网－为你提供技术支持

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