智能移动支付蓝牙电表的设计与实现
智能移动支付蓝牙电表的设计与实现
谢柯
【摘 要】目前市,此产品意在着力缩短家庭日常生活中的交电费充电的时间,简化了流程,利用互联网思维,用最少的成本解决现实生活中的问题.此设计主要针对老旧小区的老旧电表改造,在不更换输电线缆的情况下将电表缴费充值互联网化.此项目主要着力于三个重点:(1)革新的连接方式(2)支付方式与互联网连接(3)创新的用户交互过程(操作流程),简化流程.
【期刊名称】《科技视界》
【年(卷),期】2019(000)001
【总页数】2页(P251-252)
田忌赛马课件【关键词】智能移动支付;蓝牙电表;设计
【作 者】谢柯
【作者单位】陕西省西安中学,陕西西安710000
【正文语种】中 文
【中图分类】TN925
研究背景：
1）项目来源：
本人在暑假的一个晚上，家中突发停电，经排查发现电费余额不足需要交费，但是当时正是星期六的一个晚上，物业此时处于休假状态。尽管电卡内还有预先充好的电费，但无奈配电室是独立的，每次插卡取电前需要联系物业开门，过程十分繁琐，且插卡过程中存在安全隐患（例如雷雨天充电），因此有了将电表进行改装的想法。
后来，在一次使用共享单车的过程中，我受到了共享单车的交互方式的启发：这种蓝牙连接手机的方式是否可以应用在电表上？后来，我通过向相关的专家咨询，得到的答复是肯定的，于是便有了此项目“新式智能电表的设计和实现”。
目前市面上的各种电表取电方式的现状：（1）南方地区采用的新式电网，目前仍然比较先
她怎么组词进（2）北方电网由于成本原因，无法重新铺设新的线缆（3）旧的线缆带宽很低，不足以支撑起传输所有用户的数据。（4）仍有相当一部分地区还在使用插卡式电表，这种电表具备改装的潜力。
在了解了这些信息后，我开始了相关项目的立项工作。下面是经过整理后的思路：
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目前市面上存在着新式和老式电表，经调查发现，大部分城市新区和发达城市都换上了新式电表，可以在手机上直接操作使用，远程付费。但是在许多的经济欠发达城市和许多老式的小区中使用的是老式电表，即插卡式电表，包括西安本地我所居住的三个小区也仍然在使用老式电表，过程比较繁琐，耗费人力。但是在这些地方如果想要更换新式电表的话，受老化线路限制，这种老线路无法大量接入以太网（带宽受限严重），如果想要大规模的更换线路的话成本过高。
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就用户而言，旧式电表读数麻烦，需要经过“到物业处缴费→通知物业打开配电室门→插卡取电”的过程，中间跑路部分浪费时间，而且在某些场合下还有一定可能出现用户对数据不认可的情况，导致双方就费用问题产生纠纷。
目的意义：
通过对老旧电表的更换，实现以最小的成本和代价，方便人们的生活，同时缩短人们在这些琐事上面耗费的时间，提高物业和电力公司的办事效率。此设计主要针对于对老旧小区的电表改造，以适应互联网时代一切皆是互联网化。总而言之可以解决以下问题：
（1）简化“充电”流程，提高用户和物业办事效率，节省大量时间和人力。
（2）显示实时数据，使用户对数据一目了然，一定程度上避免费用纠纷。
个人所得税 退税（3）实现电力数据 APP可视化，缴费便捷化。
原理：
总体思路：受共享单车启发，可以采用蓝牙传输的方式把电表数据接入手机app，通过app缴费，利用移动支付的便捷性以便实现缴费快速便捷化，最后在保持终端与电表连接的大前提下，将缴费指令输入电表，电表自身验证完成后可以直接充电，整个过程预计不会超过一分钟。
研究过程中遇到的问题：
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明确针对人：
本款电表主要针对于采用上世纪老式的不具有高带宽线路的小区，意在解决用户出门缴费过程繁琐、部分小区插卡式电表插卡过程复杂的问题，核心在于简化缴费流程以及操作流程，使人们的生活更加便捷。
1）连接方式的选择及其原因：参考了 zigbee，蓝牙，WiFi（5G/2.4G）三种方案，zigbee由于数据安全性和普适性不佳，直接淘汰。WiFi优势在于信号覆盖面广，且传输稳定，缺点在于功耗大，且接入家用路由器的话过程过于繁琐，增加成本（而且wifi本身穿墙能力差，从配电箱到家中路由器至少要穿过1层金属外壳+2堵较厚的墙，如果不是大功率wifi的话难以实现，增加成本）。考虑蓝牙主要在于蓝牙本身技术十分成熟（此前今年上半年蓝牙5.0标准已经开始使用，在此我们选用蓝牙4.1），功耗低，传输距离 5-8米之内比较稳定（在此我们需要穿过1层金属外壳+1堵墙，运气好的话是木门而不是墙），故选用蓝牙作为传输介质。（补充一个关于功耗问题的解决方案，在电表检测到用户家庭剩余电量低于一定数值时再打开蓝牙，其余时候处于关闭待命状态，有特殊需求时可以通过控制硬件打开。例如，当用户剩余电量低于20度时自动打开便于用户缴费。）
（另附蓝牙相关数据，使用蓝牙4.1，实测5米内可以穿透普通房门和墙壁，信号稳定有效，足够满足绝大多数电表安装后用户的信号接收问题。）
2）电表的改装：
由于我们的目标人是老式电表用户，因此此改装在老式电表上进行，具体改装思路在于将插口去掉，改成蓝牙芯片读取来自计量芯片的数据，并且将其传输至手机当中，如果条件允许的话我想进一步缩小线路板面积以缩小电表面积。在线路板的选择方面，由于各大电表生产商的电表内部程序都已被加密，无从对数据修改，因而在主板的选择上面选择公版开源，以便对相关的用电数据的数据读取和输入更改。改装后电表会变得体积更小更美观。
3）关于电表的自身功耗的优化问题：
考虑到电表这一方面，大部分用户大约一到两个月才会使用一次，所以在在不使用期间电表的蓝牙始终处于打开状态的话，不但会产生一定功耗进而产生不必要的相关费用，而且会降低使用寿命，这并非设计的初衷。因此，特作出以下改进：
（1）对硬件：功耗优化，从蓝牙开启时间入手，以设定一个时间段进行开启，初步设想是家庭电量低于某个数值时，才打开蓝牙对手机进行搜索。例如：某家庭在某次缴费充值了500度电，那么在家庭剩余电量低于20度时，电表自动打开蓝牙对手机信号进行搜索，以便用户配对。同时在电表上设置一个实体开关，可以将电表的蓝牙强行打开配对，以应对特殊需求。一般来说，当家庭停电时，实际上电力公司都会保留一度电，这一度电可以插卡启用以备不时之需，因此，这个“一度电”的官方设定也可以保证在家庭停电时蓝牙依旧处于打开状态（通过实体开关启用）
（2）对软件：交互优化，如果条件允许的情况下引入大数据和人工智能技术（后期有时间会努力去做），旨在通过此项技术对用户的长期用电数据进行分析，分析出用户的用电习惯，在用户闲暇时提醒用户进行缴费。由于目前不可能去和电力公司合作完善这个收缴费体系，目前将会采用模拟的方式模拟出用户的日常流程，到了大学可以和相关的公司协商相关的项目。

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