基于网络的IC卡预付费售电管理系统的最终稿

1、基于网络的IC卡预付费售电管理系统摘 要：随着IC卡技术的不断开展以及国内相关行业效劳意识的提高，在与居民用户日常生活相关的计量表计中使用IC卡技术已经得到了迅速的推广和广泛的应用。目前在电表、水表、燃气表以及暖气热力表中都已经开始采用IC卡作为抄表收费、控制以及数据管理的媒介，使得IC卡表已经成为当前国内应用技术开展的一个亮点。基于网络的IC卡预付费电能表管理系统的设计采用了客户效劳器体系结构和标准化网络体系；运用了符合商用数据库标准的数据库系统和面向对象的程序设计技术；对串口数据处理系统运用了独特的设计，解决了使用不同厂家生产的IC卡与系统通信问题。关键字：系统设计，IC卡，付费管理，电能

2、表，网络，软件设计Abstract：With the development and if intelligent card technique and the improvement of service awareness, IC card technique has been applied in peoples daily life. At present, it is used to collect the fees of the public services, such as, water, electricity, gas, heat and etc. It also beco

3、mes a medium to control and manage data.IC card prepayment electricity meter management system adopts Customer /Service structure and standard network system. It also adopts the database and the programming, which meet commercial data requirements. Besides, special designs in rialserial data process

4、ing system make it possible to communicate freely while using the IC cards from various producers.KEYWORDS： system design，IC card，prepaid management，electrical power meter，network，software design1 绪 论 1.1 论文的研究背景及意义作为国民经济开展所必需的重要能源，电力不仅在人口集中的大城市得到了充分的使用和完善的管理，而且在广阔的中小城镇和乡村作为人民群众生活的重要能量来源同样需要合理高效地管理使

5、用。随着国家关于城乡用电同价政策的出台和电力体制改革的进行，公众对电力消费的要求越来越高，农村落后的售电管理方式亟待改变。目前，供电企业所普遍采取的结算方式是先用电后交费，电费的结算和缴纳按时间计算，一般是一月结一次或者一个季度结算一次，这种以信用销售“先用电后交费的收费模式使企业存在相当大的风险，在目前这种模式下如何有效地躲避电力收费风险，保证正常的现金流动，对于探索供电企业电费回收风险管理具有理论意义实用价值。电力工业的开展，两网改造的实现，特别是一户一表的推行，方便了用户，但对电力营业管理提出了挑战，电力营业现代化势在必行。然而现实营业管理中还存在着很多的问题与困难： (1)调度、营业、

6、监控各成系统，数据库独立维护，缺乏统一的根底用电数据，造成资源浪费、决策不系统、不能最大限度地追求经济效益。 (2)传统纸笔抄录，攀高爬梯、单调辛苦、环境恶劣，抄表难度大、效率低。 (3)电费欠费现象严重，收缴率普遍偏低，影响电力部门的经济效益和开展。随着电子技术的开展，计算机控制与管理技术的运用已广泛深入到各个行业， IC卡预付费用电管理作为这一时代的产物，从技术上满足了飞速开展的电力工业对电能的计量、控制与管理提出的越来越高的要求，这些要求主要表现在：(1)先付费，后用电。使电能成为真正的商品，使电力工业的开展有了可靠的资金保障。(2)实施分时电价。能有效地削峰填谷，大大提高发供电设备的利

7、用率。(3)自动抄表、收费。不仅节省了大量人力物力，而且抄录的数据更多、更准确、更便于利用。IC卡预付费售电管理方式，作为一种新颖的电能计量收费模式正越来越受到电力部门的欢送，将成为电力企业降低风险解决实际中存在的问题和困难的有效手段和方法。1.2 国内外开展现状综述随着IC卡技术的不断开展以及国内相关行业效劳意识的提高，在与居民用户日常生活相关的计量表计中使用IC卡技术已经得到了迅速的推广和广泛的应用。目前在电表、水表、燃气表以及暖气热力表中都已经开始采用IC卡作为抄表收费、控制以及数据管理的媒介，使得IC卡抄表收费管理模式已经成为当前国内应用技术开展的一个亮点1。1、 收费管理方式目前在我

8、国实行的收费管理方式主要有以下几种：(1)预付费方式：用户先到管理部门缴纳费用，才能取得一定数量的相应能源的使用权，通过用户卡输入IC卡表 (2)付费方式：用户可以先获得一定数量的相应能源的使用权，通过用户卡将使用信息带回管理部门进行结算缴费。 (3)紧急赊欠状态方式：当控制开关切断用户使用相应能源后，如果用户不能立即去管理部门缴纳费用，可以用某种方式闭合控制开关，暂时恢复相应能源的使用权。2、 现行抄表收费管理模式(1)人工抄表收费方式：为用户安装普通计量仪表，按固定的时间由管理人员上门抄表和收费。需要管理人员多，工作量大；优点是计量仪表本钱低，采用付费方式容易被用户接受，根本不存在用户能源

9、被切断问题。 (2)自动抄表收费方式：为用户安装具有通讯能力的计量仪表，通过通讯网络系统自动完成用户计量仪表的数据抄收，再通过金融网点方式以自动或人工方式完成缴费。这种方式技术难度高，通讯网络建设及维护本钱大；优点是自动化程度高，节省人力，并很容易实现系统的实时监控。 (3)IC卡收费方式：为用户安装具有IC卡接口的计量仪表，通过IC卡作为传输介质，在用户和管理部门之间传输信息，自动实现计量仪表的抄收以及缴费工作。这种方式本钱较高，信息传输不及时，同时让用户充当了信息通道的角色，未表达管理部门效劳的宗旨。优点是实现了抄表、收费、控制的三位一体，彻底杜绝了欠费现象的发生，管理人员和管理费用少。3

10、、目前收费管理模式的使用状况：兴旺国家：以人工或自动抄表收费方式为主。原因是金融业高度兴旺，发生欠费的情况较少，同时管理部门有资金实力可以建立抄表网络系统，具有较强的自动化管理水平。 开展中国家：正从人工抄表收费方式向IC卡收费方式过渡。原因是人口众多，人工管理方式已逐渐无法管理，而管理部门还不具备资金和技术实力推行网络化的自动抄表收费管理系统，金融业的开展已经初具规模，IC卡收费方式恰好成为最正确选择。 欠兴旺国家：由于没有系统的收费管理模式，只能采用人工抄收方式，在较为兴旺的城市或小区，具备推行IC卡收费方式或局域自动抄表收费的可能性。 4、 国内收费管理模式开展状况： 行业管理方式：从水

11、、电、气、热行业管理部门的管理模式来看，人工抄表收费模式仍占较大比例。资金较为充裕的行业如电力部门已广泛推广IC卡收费方式和自动抄表收费方式，并且对自动抄表收费方式给予了较大程度的关注；资金不充裕的行业目前正逐步着手推广IC卡收费管理方式。 物业小区管理方式：从提高效率、节省人力、提高效劳质量的前提出发，主要采用一卡通方案(即水/电/气/热全部或局部实现一卡通)或与楼宇自动化布线统一考虑采用局部自动抄表收费系统进行管理。新建小区根本上没有人工抄表收费方式。 通过以上各方面的比照，在电力部门推广IC卡预付费售电管理方案是可行的，具有较为良好的市场前景。 1.3 系统分析与涉及的相关技术介绍IC卡

12、是继条形码、磁卡之后的第三代信息识别媒体，它具有存储数据量大、防伪平安性强，不要计算机后台联网等突出的优点。随着智能化住宅小区的兴起与迅速开展，以及分时电价的实行对用电管理提出了更高的要求。2电力企业引入IC卡的售电管理技术后，不仅可以节省人力、提高效率，还可以记录各用户的用电情况、备份用电数据、实现有效地监督管理，并能在实行分时电价时，解决用电时段、费率及其他数据的自动修正，有效防止和控制了欠费现象，充分提高了抄收效率，使电力营业管理较短的时间内到达了轻松管理，事半功倍的效果。以下是有关IC卡及其在电力部门的相关应用。1、电力部门IC卡表管理模式如图1-1所示：IC卡读写器管理侧IC卡预付费

13、管理软件控制开关用户侧IC卡表用户IC卡图1-1 IC卡表管理2、IC卡表一般操作流程：(1)管理部门为用户安装IC卡表。 (2)IC卡表管理系统软件登录用户信息，完成新用户开户。 (3)管理部门通过读写器为用户制作用户卡，写入必要的运行参数信息。 (4)用户将用户卡插入自己的IC卡表，将运行参数信息传入IC卡表，同时将IC卡表内数据返写到用户卡。 (5)当满足一定条件时，IC卡表闭合控制开关，允许用户使用相应的能源(水、电、气、热)。条件不满足时，IC卡表断开控制开关，不允许用户使用相应的能源。(6)用户持用户卡到管理部门缴费充值，IC卡表管理系统通过IC卡读写器将IC卡表返写信息读入系统进

14、行结算分析，同时将新的运行参数传递到用户卡。 (7)用户再次将用户卡插入IC卡电表，获得相应能源的继续使用权。 2 预付费售电管理系统软件需求分析本系统作为用电管理系统的子系统来考虑，网络设计定位在可以联网的根底上，系统可以和其他功能信息系统(如远程抄表系统)互连，系统满足用户的功能需求，要求用面向对象(oo)的程序设计、开放式数据库连接(ODBC)及对象嵌入与链接等技术，按照软件工程原理设计系统，面向对象软件开发模式，将系统分解成模块。IC卡预付费售电管理系统是沟通IC卡、用户和管理人员的媒介，引入IC卡的售电管理技术，节省人力、提高效率，记录各用户的用电情况、备份用电数据、实现有效地监督管

15、理，并能在实行分时电价时，解决用电时段、费率及其他数据的自动修正。 总的来说，研发IC卡预付费售电管理系统的目的是为供电企业对购电用户的有效管理和使用电能消费管理提供高科技的信息化技术手段，按照先预购后消费的模式，标准售电管理过程；对购电用户进行开户，销户，购电，购电情况浏览、查询、汇总等操作；在权限许可的前提下，及时根据市场行情调整电价，保证售电数据的平安性；从整体上实现了简单、高效、可靠的售电管理功能10。为了实现售电管理的信息化、平安性和可持续性，满足广阔用户用电要求，IC卡预付费售电管理系统需要到达以下目标：(1)实现售电管理的计算机化。能够方便地增、减、查询各项数据信息，支持对报表和

16、票据的打印功能。(2)建立权限访问、硬件密匙和操作日志机制，保证系统的平安性和可靠性。(3)软件编制精练高效，对硬件要求不能过高，界面友好，有周到的出错处理措施。(4)充分考虑系统的拓展性。按软件工程的方法编写各种文档，为系统以后的升级打下根底。 2.3 系统的组成系统分为软、硬件两个局部。软件主要是IC卡预付费售电管理系统软件，它是本文论述的主体。硬件包括PC、密匙读取器、IC卡、IC卡读写机和IC卡电能表。PC、密匙读取器和IC卡读写器置于电力部门，IC卡和IC电能表属于用户。 2.4 运行环境 2.4.1 网络体系结构随着计算机、网络、通信和信息技术的广泛普及和飞速开展，基于Intern

17、et和Intranet的管理信息系统已成为MIS(管理信息系统)开展的必然趋势。MIS开展的时间不长，但速度很快。由于三层C/S模式应用系统分成逻辑上的独立三层，在系统开发期间，各层的开发可并行进行，而且各层可以分别组织熟悉该层的专门技术人员进行系统开发。这样，系统的开发周期缩短，软件质量得到提高17。结合本系统的特点本人在本系统中选用的是三层Client/Server(C/S)的体系结构，而不是采用当前计算机界较热的Browse/Server(B/S)体系结构。原因主要是由于本系统的特殊性，考虑到B/S模式结构在应用中可能会出现许多不可预测的情况，如计算机病毒、黑客等干扰，另外三层模式相对传

18、统的C/S结构增加了对网络的通讯负担，也使客户端的计算机能力得不到充分发挥和对系统的实时响应处理并不理想，另外本系统需要和硬件底层数据进行交互。而Client/Server是一个比拟高级的分布式计算机环境，它是将一个应用适当分解为多个任务，由多台机器分别执行，共同实现整个应用的技术。在多个任务之间存在多种相互关系，但最根本的还是表达为“请求/响应关系。客户机向效劳器提出对某种信息或数据的请求，效劳器针对请求完成处理，将结果作为响应返回客户。这种处理模式具有性能优化、投资保护、规模可变、数据完整等特点。基于Client/Server方式的以上特点，Client上的开发人员完全可以放心Server

19、上的数据库管理，把全部精力投入到软件开发中18。预付费售电管理系统组成图如以下图所示(图 2-1)： 打印机读卡机IC卡IC卡电表电表工作站打印机读卡机IC卡IC卡电表电表工作站系统效劳器主系统效劳器从网关工作站其他网络 图2-1预付费售电管理系统组成图 2.4.2 C/S结构的系统软件环境Client端：操作系统为Windows98(简体，以下同)、Windows 2000、 Windows XP；客户端运行在WINDOWS操作系统上通过网络及采用ADO技术实现数据库连接和访问效劳器，客户端包含用户界面、业务数据处理规那么以及一些客户端的完整性平安性控制。Server端：Microsoft

20、SQL Server 2000数据库；效劳器端主要负责对短信查询数据的存储检索以及结果的回复并为数据提供完整性平安性控制。由于系统的产品数量是不断的增长，要处理的数据量非常大，而且对数据的平安性要求较高，配置两台高档效劳器，一台作为主效劳器，另一台作为热备份。在运行过程中，当其中一台发生故障，另外一台马上投入工作。同时，配置磁带机备份系统作为二级数据库备份。 2.5 系统主要业务流程图分析业务流程图(Transaction Flow Diagram ,简称 TFD )就是用一些尽可能少的规定的符号及连线来表示某个具体业务处理过程5。业务流程图易于阅读和理解，是分析业务流程的重要步骤。业务流程分

21、析可以帮助本人了解某项业务的具体处理过程，发现和处理系统调查工作中的错误和疏漏，修改和删除原系统的不合理局部，在新系统根底上优化业务处理流程19。 2.5.1 预付费售电管理系统开户业务流程根据上述思想，以短信防伪系统需求分析为根底，首先对预付费售电管理系开户业务做出描述，描述如下：1、预付费售电管理系开户业务流程描述：(1) 购电者首先到供电部门办理开户手续，先填写用户相关的开户表格。(2) 供电部门输入购电者的开户相关资料保存 。(3) 将厂家提供的空白IC卡，插入读写器；。(4) 单击开户按钮，打印开户收据；(5) 系统提示开户成功，从读写器中拔出IC卡交给用户，完成用户的开户工作，接下

22、就可以完成购电工作。2、预付费售电管理系开户业务流程图如以下图所示(图2-2) 23 24 25：购电用户售电员保存资料开户收据打印输出给用户开户填写开户单据输入开户资料插入空卡 图2-2 预付费售电管理系开户业务流程图 2.5.2 预付费售电管理系统售电业务流程图本模块是系统中使用最频繁的模块之一，它主要完成用户日常的购电工作。1、日常售电操作步骤如下：(1) 将用户的购电卡插入读写器；(2) 单击购电界面中的读卡按钮，系统将自动检测此卡的合法性，如不合法，系统将拒绝售电，否那么系统将自动找出用户开户时的资料，并且读出卡内相关信息。如果用户设置在购电时同时清缴欠费，系统将自动提示用户有无欠费

23、；(3) 输入本次购电度数或购电金额，系统将进行自动换算；(4) 单击写卡售电按钮，打印购电收据；(5) 系统提示售电完成，从读写器中拔出IC卡交给用户，完成用户的购电工作。2、预付费售电管理系统售电业务流程图如以下图所示(图2-3) 23 24 25：插入IC卡售电员输入购电金额/电度数计算读购电卡购电收据保存资料写卡售电打印输出给用户 图2-3预付费售电管理系统售电业务流程图 2.5.3 预付费售电管理系统用户补卡业务流程图当用户丢卡后，为了保证与前期购电数据的正常衔接，针对用户当前卡的状态，系统为用户补办一张与丧失卡一致的卡。如果用户丧失的是结算卡(由退电登记功能生成的卡)，必须要求用户

24、将此卡插入电表后，来供电部门办理退电手续。1、补卡操作步骤如下：(1) 单击用户编号或查询按钮，选择补卡用户；(2) 确定用户丢卡前是否将卡插入电表；(3) 将厂家提供的空白卡插入读写器；(4) 单击补卡按钮，系统返回主界面后，从读写器中拔出IC卡交给用户，完成用户补卡工作。2、预付费售电管理系统补卡业务流程图如以下图所示(图2-4) 23 24 25：购电用户售电/管理员保存资料补卡收据打印输出给用户补卡填写开户单据查询/选择用户资料插入空卡 图2-4预付费售电管理系统补卡业务流程图2.5.4 预付费售电管理系统退电登记业务流程图当用户地址发生迁移或注销时，首先应在本模块办理退电登记手续，系

25、统将为用户制作一结算卡，以便获得用户的剩余电量，用户将此卡插入电表后，持此卡到供电部门办理迁移或注销工作，同时为用户办理退电手续。1、退电登记操作步骤如下：(1)将用户的购电卡插入读写器，选择退电登记菜单项；(2)确定用户退电类型(注销退电、迁移换表退电)；(3)输入预留电量，电表中将保存该电量供用户使用；(4)单击制作结算卡按钮，系统返回主界面后，从读写器中拔出IC卡交给用户，完成用户退电登记工作。2、预付费售电管理系统退电登记业务流程图如以下图所示(图2-5) 23 24 25：售电/管理员保存资料制作结算卡补卡收据打印输出给用户输入预留电量插入用户购电卡读卡 图2-5 预付费售电管理系统

26、退电登记业务流程图 2.5.5 预付费售电管理系统销户业务流程图完成用户的注销及退电工作。1、预付费售电管理系统销户业务操作步骤如下：(1)将用户的结算卡插入读写器，选择销户处理菜单项；(2)单击确认注销按钮，打印退电收据；(3)系统提示销户完成后，从读写器中拔出IC卡，此卡可作为系统的空白卡使用。2、预付费售电管理系统销户业务流程图如以下图所示(图2-6) 23 24 25：售电/管理员保存资料确认销户销户收据打印输出给用户插入用户购电卡读卡 图2-6 预付费售电管理系统销户业务流程图 2.6 系统主要数据流图 数据流贯穿每一个活动过程，通过对数据流程的分析，一方面可以更为准确地了解企业管理

27、的全过程，分析出各种管理活动的实质和相互间的关系；另一方面，数据是信息的载体。从而，为以后的新系统逻辑模型、数据库、功能模块设计打下根底。数据流分析就是把数据在现行系统内部的流动情况抽象出来，舍去了具体组织机构、信息载体、处理工作等物理组成，单纯从数据流动过程来考查实际业务的数据处理模式。数据流图(DFD, Data Flow Diagram)也称为Bubble Chart或Data Flow Graph.,是描述数据处理过程的工具5 26 28。数据流图从数据传递和加工的角度，以图形的方式刻画数据流从输入到输出的移动变换过程,他描绘系统的逻辑模型，图中没有任何具体的物理元素，只是描给信息在系

28、统中流动和处理的情况。下面分别给出短信防伪的顶层、0层和一层数据流图： 2.6.1 预付费售电管理系统顶层数据流图系统参数用电类别电单价开户资料购电数据售电员用户资料用户权限管理员购电用户开户收据购电收据销户收据业务员售电记录预付费售电管理系统售电员/管理员各种查询报表各种统计报表预付费售电管理系统的顶层数据流图如图2-7所示，主要说明了系统的边界，即系统的输入和输出数据流28 ： 图2-7预付费售电管理系统顶层数据流图 2.6.2 预付费售电管理系统第0层数据流图以下是系统的第0层数据流图，如图2-8所示：3退电操作5补卡用户资料售电量售电金额售电员用户资料售电数据开户资料补卡记录退电量用户

29、资料销户记录退电记录业务员售电系统数据库售电记录管理员6统计查询售电记录购电用户1开户开户资料退电记录购电用户2售电售电数据购电用户4销户操作销户记录 图2-8 预付费售电管理系统第0层数据流图 2.6.3 预付费售电管理系统第一层数据流图(1)预付费售电管理系统开户数据流图如图2-9所示：售电员开户资料用户资料写卡开户用户开户资料开户资料添加用户资料开户资料用户 图2-9 预付费售电管理系统开户数据流图(2)预付费售电管理系统售电数据流图如图2-10所示：售电员用户开户资料用户资料用户资料读IC卡购电量/金额资料输入购电量/金额写卡售电电量 输入购电量/金额购电记录用户售电 记录 售电 记录

30、 图2-10 预付费售电管理系统售电数据流图(3)预付费售电管理系统退电数据流图如图2-11所示：用户开户资料退电记录剩余电量读IC卡退电 退电 记录 退电 标识管理员 退电 记录用户 图2-11 预付费售电管理系统退电数据流图销户操作必须在退电完成以后才能进行操作，预付费售电管理系统销户数据流图如图2-12所示：用户开户资料销户销户记录销户 资料销户标识用户开户资料剩余电量读IC卡退电记录退电 退电 记录 退电 标识管理员销户 记录用户 图2-12 预付费售电管理系统销户数据流图(5)预付费售电管理系统补卡数据流图如图2-12所示：用户开户资料查询用 户资料选择用户开户资料补卡记录补卡(写入

31、空卡)补卡 记录售电员用户补卡 记录 图2-12 预付费售电管理系统补卡数据流图 2.7 数据字典数据字典是关于数据的信息的集合，也就是对数据流图中包含的所有元素的定义的集合。5 29任何字典主要的用途都是供人查阅对不了解的条目的解释，数据字典的作用也正是在软件分析和设计的过程中提供关于数据的描述信息。一般说来，数据字典应该由对以下四类元素的定义组成：数据流数据流分量(即，数据元素)数据存储处理从上面的数据项和数据结构等分析本人可得到系统的数据字典，下面将以数据字典卡片的形式给出数据字典。名 字：计量单位别 名： 描 述：某类型的单位标识。定 义：计量单位主文件=单位编码+单位名称位 置：用电

32、类型列表各类查询、统计报表电价类别列表名 字：电价类别别 名：电单价 描 述：由于有些用户是企业级用户，所占用的各种用电类型的比例不同，支付电费时的单价也不同，主要用来区分不同的用户不同的单价。定 义：电价类别=DjLbID+电价类别+居民比+非居民比+商业用电占比+非普工业占比+大型工业占比+农业排灌占比+其他位 置：电价类别列表开户列表各类查询统计报表名 字：开户资料别 名： 描 述：记录每个购电者或购电单位都有一些相关的属性，如用户名、地址联系方式等。定 义：开户资料=卡号+用户名+地址+联系 +开户日期+销户日期+倍率+电能常数+ 报警电量+变压器ID+单价类别+每月根本电费+居民比+

33、居民单价+非居民比+非居民单价+商业用电占比+商业用电单价+非普工业占比+非普工业单价+大型工业占比+大型工业单价+农业排灌占比+农业排灌单价+其他+其他单价+线损比率+变损比率+力调+操作员+电管员+台区名称+供电所+用户状态+A相编号+A起字+A止字+B编号+B起字+B止字+C编号+C相起字+C止字位 置：开户列表售电明细表各类查询报表各类统计报表 2.8 软件功能总体需求描述及各子系统功能要求本系统采用模块化、开放式的设计理念，系统主要由以下几局部构成29：(1)日常工作管理模块；(2)系统设置模块；(3)查询报表模块；(4)系统维护模块；(5)日志管理模块；(6)提示帮助模块。(一)日

34、常工作管理模块日常工作管理模块是系统的核心模块。它负责完成系统的大局部工作，包括用户开户、销户、售电、读写卡。开户功能用于对新用户进行注册，储存用户信息，分配IC卡和电表，并设定卡号。销户功能用于注销用户、进行结账并将信息存于数据库。(二)系统设置模块本模块主要完成对系统所用到的一些根底数据进行设置，如：单价设置、变压器设置，还包括制作功能卡功能。(三)查询报表模块本模块主要完对用户信息或售电信息的浏览、查询、报表统计和票据打印功能。(四)系统维护模块系统维护是管理系统不可或缺的局部。它起到对核心功能的支持与完善作用，同时又对系统平安提供有力保障。系统维护主要包括操作员的管理、用户权限管理、电

35、价修改及数据备份。“操作员管理用于对该系统操作人员的管理。可按需要增加或减少操作员、设置操作员的初密码、操作员权限。对于电价修改、系统参数设定等操作，除了管理员对其分配有权限外，一般操作员无法进行。“电价修改用于在市场电价变动时，授权的操作员或管理员可及时调整电价。“数据备份是系统维护中的重要一环。PC机上数据库的数据是整个系统运行的根底，数据丧失或破坏都将会给电力公司造成巨大的经济损失和恶劣的社会影响。因此，经常性的数据备份是防止数据毁坏的有效途径。“数据备份可以将现有数据库完整地备份到其他存贮介质上，如光盘、备份硬盘等。在数据毁坏时又可将介质上的数据恢复到管理系统中。(五)日志管理模块操作

36、日志功能用于记录售电员和管理员登陆系统和操作。对于售电员和管理员的每一次登陆信息和操作内容，系统都将其记录于日志中，以备查询。此模块不允许修改和删除，只供浏览、查询。(六)提示帮助模块“系统帮助为系统操作员提供了软件的功能、性质以及操作的必要说明，使用者可据此很快熟悉软件环境。另外，在大多数操作界面上也提供了在线帮助，这为操作者处理出错操作提供了便利。 3 预付费售电管理系统的总体设计总的来说，研发IC卡预付费售电管理系统的目的是为供电部门对广阔用户有效管理和使用电能消费提供高科技的信息化技术手段，按照先预购后消费的模式，标准售电管理过程；对购电用户进行开户，销户，购电，购电情况浏览、查询、汇

37、总等操作；在权限许可的前提下，及时根据市场行情调整电价，保证售电数据的平安性；从整体上实现了简单、高效、可靠的售电管理功能。 3.1 系统开发软件的选择售电管理系统的数据库不是非常大，但是实现的功能较多。因此，本人在数据库方面选择SQL Server。为了提高系统开发的速度和效率，本人确定使用Borland公司的Delphi 7.0作为开发平台。众所周知，Delphi作为一种快速应用开发工具以其在数据库前端开发方面的优秀表现，成为中小软件企业首选。采用Delphi来开发数据库应用程序具有更好的灵活性和可扩展性 。在本系统中，SQL Server数据库文件为后台数据库，通过ADO(Activex

38、 Data Objects)的数据库访问技术与前端应用程序联系起来。把数据库和应用程序作为两个模块的好处在于：另外，Delphi支持嵌入式汇编语言编程以及TComm ActiveX控件和免费的第三方串行通信控件的运用。这在本系统编写PC与读写卡机通信程序中起到了关键作用30。 3.2 系统平安性的保证由于本系统涉及大笔金额，平安性在开发过程中倍受关注。为了提高售电、管理系统的平安性和可靠性，采取了三级保证措施。第一级为操作系统Windows提供的平安性。第二级为硬件密匙和操作员密码。第三级为操作员权限的平安性。此外，系统提供了数据备份和恢复的平安措施。 3.3 系统的界面设计界面风格与软件的内

39、容和使用对象的特点相统一。IC卡预付费售电管理系统是为售电管理过程而开发的，所以，界面结构平实，重点突出操作的简易性和交互性。界面的容错性。当使用者进行误操作时，本系统设计有及时处理出错警示和帮助功能，并弹出说明对话框，提示操作者修改。界面的可视性。本系统采用了基于Delphi的XP控件，界面清新明快，具有Windows XP的效果，给人耳目一新的感觉31。 3.4 子系统及模块设计根据需求本系统将主要实现以下功能模块：日常工作管理模块是系统的核心模块。它负责完成系统的大局部工作，包括用户开户、销户、售电、读写卡，功能模块图如图3-1所示。日常工作管理模块开户管理购电功能容错购电重新登录退出系

40、统 图3-1 日常工作管理功能模块图(1)开户管理功能：用于对新用户进行注册。分配用户代号、电表和IC卡，设定电价及预置电量。在开户管理中又包含有“销户和“补卡功能，“销户与“开户相反，注销用户，清算电费。但考虑到有些用户只是暂时不用电，销户时不回收用户号码。“补卡功能就相当于在系统中已有的用户资料根底上重新开户。(2)购电(或售电)功能：“购电用于对已注册用户预购电量进行操作。软件在根据用户的要求输入电量之后，计算出该用户该次购电量、购电金额、总购电量和总购电金额。“写卡紧随“购电操作之后，在购电成功后，报相关数据写入用户的IC卡中。再在确保写卡已成功后将购电数据写入后台数据库。假设写卡有误

41、，购电数据不会被写入数据库。最后，给用户打印票据。(3)容错购电：本功能模块是购电过程中的一种纠错方式，如：某用户购电时，将买100度电错写成了1000度时，可用本模块纠正。容错购电改写了系统中该电表最近的一次购电记录。即先删除上次购电记录，再把本次购电数据写进系统。(4)重新登录：本功能模块主要完成用户的重新登录，发生在交接班、或权限修改完成后。(5)退出系统：退出IC卡预售电管理系统。 3.4.2 系统设置模块系统设置功能模块图如图3-2所示：系统设置模块单价设置变压器设置制作功能卡 图3-2 系统设置功能模块图本模块主要完成对系统所用到的一些根底数据进行设置主要功能有：(1)单价设置功能

42、：由于并不是所有供电所所管辖的区域的电单价都相同，本功能模块主要完成输入七项分类单价的设定。(2)变压器设置：本功能模块主要完成不同型号变压器参数的设置。(3)制作功能卡：本功能模块主要完成安装清零卡、通电调试卡、过载保护去除卡、购电卡这几种功能卡的制作。 3.4.3 查询报表模块查询报表功能模块图如图3-3所示：查询报表模块购电查询读购电卡 图3-3 查询报表功能模块图完对用户信息或售电信息的浏览、查询、报表统计和票据打印功能，主要有以下功能：(1)购电查询：“浏览和“查询可以按多种检索要求进行，如用户名、用户号、购电时间及它们的组合等。通过“查询一般可查到该用户的所有信息，包括其逐次购电细

43、节，可按用户要求输出各类报表。(2)读购电卡：“读购电卡可以获取电表及用户档案，以及用户卡内的信息，可以分辨是功能卡还是购电卡或是已销户用户，在购电完成后也可以用行购电确认，查看写卡是否正确； 3.4.4 系统维护模块系统维护功能模块图如图3-4所示：系统维护模块用户管理权限管理修改密码数据备份 图3-4 系统维护功能模块图(1)用户管理：本功能模块完成对系统用户增加、删除、修改，共分了三级权限：管理员、售电员、业务员。(2)权限管理：本功能模块一般只对管理员开放，主要完成对已添加的系统用户所拥有的权限进行分配，管理员具有所有的权限。(3)修改密码：主要是针对当前用户设置的，只能是当前用户修改

44、自己的密码，为保持系统的平安性，需要对原密码进行二次确认。(4)数据备份：“数据备份是系统维护中的重要一环。PC机上数据库的数据是整个系统运行的根底，数据丧失或破坏都将会给电力公司造成巨大的经济损失和恶劣的社会影响。因此，经常性的数据备份是防止数据毁坏的有效途径。“数据备份可以将现有数据库完整地备份到其他存贮介质上，如光盘、备份硬盘等。在数据毁坏时又可将介质上的数据恢复到管理系统中。数据库的备份是很重要的工作，如果经常有最新的数据备份，如果出现系统崩溃等意外时，就可以从备份中复原数据，减少损失。本模块提供了自动备份和手工备份两种数据备份方式。自动备份是在每次退出系统时自动执行，手工备份那么需要

45、从“系统维护菜单下的点击“备份。 3.4.5 日志管理模块日志管理功能模块图如图3-5所示：日志管理模块按日期查询按用户名查询按操作方式 图3-5 日志管理功能模块图系操作日志功能用于记录售电员和管理员登陆系统和操作。对于售电员和管理员的每一次登陆信息和操作内容，系统都将其记录于日志中，以备查询，可按日期查询、按用户名查询、按操作方式查询。此模块不允许修改和删除，只供浏览、查询。 3.4.6 提示帮助模块“系统帮助为系统操作员提供了软件的功能、性质以及操作的必要说明，使用者可据此很快熟悉软件环境。另外，在大多数操作界面上也提供了在线帮助，这为操作者处理出错操作提供了便利。 3.5 预付费售电管

46、理系统的整体功能模块设计系统整体功能模块如以下图3-6所示：系统维护模块预付费售电管理系统系统设置模块查询报表模块日常工作管理模块日志管理模块帮助模块容错模块购电模块重新登录退出开户/销户管理模块变压器设置单价设置功能卡制作购电查询读卡权限管理用户管理修改密码数据备份 图3-6 IC卡预付费售电管理系统整体功能模块图 4 系统主要模块的详细设计 4.1 系统设计原那么本系统作为一个企业级的应用系统，在设计、开发时应遵循以下原那么34:1、平安性与可靠性整个系统首先是一个可靠的、能正常运行的系统。应该能保证系统中数据的完整性和平安性。2、实用性在设计中要考虑实用性和易用性。为此在选用技术成熟的设

47、备的同时需考虑到对现有设备和资源的利用。3、通用性与开放性采用开放的设计标准，能够提供多种接口与其他系统相连接。4、可扩展性在设计上应最大限度的保护现有投资和资源，能使系统随着今后业务的进一步开展而扩充。5、高效性应保证系统有较小的延迟和较大的吞吐能力。 预付费售电管理系统登录模块1、功能描述：登录权限管理模块根据登录用户的不同，系统设置了相应的操作员权限和密码，保证了系统的平安性。 在登录时需要填写“用户名、密码二项，如果没有输入(或选择)，那么先会以对话框的形式提示用户输入需要输入(或选择)的数据，当全部输入(或选择)后，如果不正确会在错误处理模块中给出提示，如果用户名和密码有至少一个不正

48、确时，就提示“用户名或密码错误，登录记数器会自动加1，如果输入误超过三次，将自己退出登录系统，如果都正确后就可得到该用户的所需启用模块，然后对用户权限进行识别，并分配相应的权限给该登录用户。并且对系统的所有操作员各项操作均有记录和日志，以便明确责任及进行工效分析，如：登录时间、修改记录、删除记录等重要操作都将有记录和日志。2、登录模块程序流程图，如图4-1所示：开始始 登录系统输入用户名、密码正确错误分配权限进入主界面判断用户名、密码退出系统Count=Count+1YN记录日志识别权限Count3 图4-1 登录模块程序流程图开户/销户管理功能模块1、功能描述：用于对新用户进行注册。分配用户

49、代号、电表和IC卡，设定电价及预置电量。在开户管理中又包含有“销户和“补卡功能，“销户与“开户相反，注销用户，清算电费。但考虑到有些用户只是暂时不用电，销户时不回收用户号码。“补卡功能就相当于在系统中已有的用户资料根底上重新开户。2、开户/销户管理功能模块程序流程图，如图4-3所示： 开户时操作员首先要添加完用户的根本资料保存完毕后插入空白卡，然后点击开户，系统自动完成对该卡的PSC认证码校验及卡类型的检验，非原出厂配置的卡将无法完成开户操作。销户操作操作员首先选择好要销户的用户资料，然后插入购电卡，单击读卡销户完成操作，系统自动完成对该卡的PSC认证码校验及卡类型的检验，非法购电卡效无法完成

50、销户操作。开 始选择操作开 户添加用户资料插入空白卡写卡开户销 户选择用户资料插入购电卡读卡销户写卡成功完成操作验证PSC码是否空卡YN错误正确验证PSC码YN错误正确是否合法购电卡 图4-3开户/销户管理功能模块程序流程图 4.4 购电(或售电)功能1、功能描述：“购电用于对已注册用户预购电量进行操作。软件在根据用户的要求输入电量之后，计算出该用户该次购电量、购电金额、总购电量和总购电金额。“写卡紧随“购电操作之后，在购电成功后，报相关数据写入用户的IC卡中。再在确保写卡已成功后将购电数据写入后台数据库。假设写卡有误，购电数据不会被写入数据库。最后，给用户打印票据。2、程序流程图如图4-5所

51、示：开始读购电卡判断是否合法购电卡合法非法提示错误信息读取用户资料输入购电量/金额结 束判断输入是否正确不正确正确计算购电金额/电量写卡售电打印票据 图4-5 售电功能模块程序流程图 5 预付费售电管理系统数据库设计 5.1 数据库系统及编程技术的选择管理系统的核心是数据库。数据库的设计是整个系统成功的关键，而数据模型的选择又是建立数据库的关键。数据模型主要有层次模型、网状模型和关系模型。关系模型由于理论性强，关系数据库语言使用的方便性等原因成为目前数据模型的主流。它用二维表结构表示实体集，关键码表示实体间的联系。本系统采用关系型数据模型建立了如用户属性与相应用户等一系列二维关系，利用关键码再

52、将这些关系联系起来，构成一个信息整体。数据结构与数据模型紧密相关，它也是数据库设计的关键。本系统数据结构是对售电管理过程的抽象描述。管理系统功能的实现是对相关数据表格进行处理的一个过程，是在DBMS(database managementsystem，数据库管理系统)的根底上的一系列表间操作。数据表Table的设计就是利用计算机完成一套适合于实际情况的表单，通过表单能够清楚地描述出数据的流向和处理的结果。表单的原型要求适于计算机的处理方式，并满足数据库设计的3NF范式，保证数据的完整性和一致性31 32 33。 5.2 数据源连接方案的选择本人在开发本系统时选用的是Borland公司的Delp

53、hi 7.0作为开发平台。强大的数据库开发能力一直是Delphi的优势。它可以支持BDE、ODBC和ADO三种数据引擎35。(1)ODBC：ODBC(Open DataBaseConnection，开放数据库互连)也是一种封装，用意在于向开发人员提供一个统一的接口，通过这个接口可以访问任何支持ODBC的数据库，只要该数据库提供了相应的ODBC驱动。从这一点上来说，ODBC是一种更加高级的封装。目前几乎所有的主流的数据库都能被ODBC所支持。(2)BDE：BDE(Borland Dasebase Engine，Borland数据库引擎)是一个和ODBC类似的东西，Borland/Inprise本

54、来企图用它来统一数据库接口。但后来Inprise在和微软的战争中败下阵来(ODBC是微软搞出来的)，它又不肯放弃BDE，而是将其捆绑在Delphi/C+ Builder系列开发工具中。理论上来说，BDE可以连接任何类型的数据库。对于一些比拟简单的数据库，例如ASCII(纯文本型的数据库)、dBase以及Delphi自己的Paradox，BDE可以直接访问。另外它也可以通过一些相应的驱动，访问特定的数据库，例如通过ADO访问Access数据库。对于不能直接支持的数据库，BDE还可以连接到ODBC，通过ODBC进行访问。但BDE这种性质决定了它是一个相当庞大的东西。使用了BDE的Delphi程序，

55、必须有BDE才能工作，所以必须同BDE一起发布。这样往往造成这样一种情况：只有几百K的应用程序，在将整个BDE参加之后，体积将近10M！这对于以轻薄短小为长的文件型数据库，简直是一个致命的弱点。而且由于BDE要兼容太多的数据库，本身也有不稳定的毛病，可能会出现一些令人头疼的问题。同时，通过安装程序安装BDE驱动和设置数据库别名也是一件很麻烦的事情，这一切使得BDE在程序设计时不是很方便。(3)ADO： ADO是ActiveX Data Object的简称，是Microsoft用来访问数据库的接口，也称为OLE DB。OLE DB 可以快速访问各种数据资源包括关系数据库和非关系数据库、邮件和文件

56、系统、文本和图像以及任何自定义的业务对象。它采用了开放的COM接口，提供了一组非常简单，将一般通用的数据访问细节进行封装的组件。因此使用ADO技术将使增加数据源支持变得更加容易，数据提供者只需提供一些根本的效劳，在应用层上的数据使用者就可获得各种效劳组件提供的效劳。它的主要优点是易于使用、速度快、内存支出少和磁盘遗迹小。每个版本的Windows操作系统中都内置了不同版本的ADO，这样在分发程序时就不必分发ADO，只要分发应用程序就可以了，大大地缩小了安装盘的体积36。Delphi提供了对ADO的支持，并且以控件的形式提供应开发者使用。这些控件可以用来创立数据库连接、运行查询命令、进行数据访问和

57、修改。Delphi提供了7个ADO控件。这7个ADO控件依次为TADOConnection、TADOCommand、ADODataSet、ADOTable、ADOQuery、ADOStoreProc和RDSConnection。其中TADOConnection控件用来创立数据库的连接，其余的控件可以通过它创立的数据库连接进行数据库访问。综上所述，本人在系统程序代码设计时采用ADO技术，进行数据库的访问。 5.3 数据库设计及标准化数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库应用系统，使之能有效的存储数据，满足各种各种用户的应用需求。数据库设计方法是研究数据库及其应用系

58、统的技术，是数据库在应用领域中的主要的研究课题37。 管理信息系统又常被称为数据库应用系统，它是以数据库为根底的应用系统，对信息(数据)的管理包括录入、修改、删除、查询、统计都是以数据库为根底的。数据库的设计、优化、实现是管理信息系统同时也是进销存系统最为重要最为核心的局部，是系统优劣的关键。 (1)概念设计概念设计的目标是产生反映企业组织信息需求的数据库概念结构，即概念模式。概念模式是不依赖于计算机系统和具体的DBMS的。表达概念设计结果的工具称为概念模型。传统的数据模型(网状、层次和关系模型)都不适合作概念模型，因为它们的语义表达手段都不充分。人们提出了许多概念设计的表达工具其中最著名、最

59、实用的一种是ER模型，它将现实世界的信息结构统一用属性、实体以及它们之间的联系来描述。利用E-R方法进行数据库的概念设计，可以分成三步：首先设计局部E-R模式，然后把各局部E-R模式综合成一个全局的E-R模式，最后对全局E-R模式进行优化，得到最终的E-R模式，即概念模式。在优化后应满足以下三个条件：实体类型的个数尽可能少；实体类型所含属性个数尽可能少；实体类型间联系无冗余。但是，这些条件不是绝对的，要视具体的信息需求与处理需求而定38。下面分别给出本系统的主要E-R关系如图5-1所示：售电记录查询表卡号用户名地址联系 供电所台区购电量购电金额1售电操作员编 号用户名密 码所属权限组1操作N用

60、户根本资料卡号用户名地址联系 供电所台区用电比例查询生成N1N1开户1售电明细表购电卡标识电能常数报警电量卡号售电统计报表卡号用户名地址联系 供电所台区购电时间购电量购电金额查询统计1销户管理员编 号用户名密 码所属权限组1NN售电明细表找零实收应收金额上次剩余电量购电时间购电电量卡号 图5-1 预付费售电管理系统E-R关系图(2)逻辑设计逻辑结构设计的任务就是把概念设计阶段设计好的根本的E-R图转换为与选用DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构，也称为“实现设计。设计逻辑结构时一般分三步进行(如以下图5-2所示)：1、将概念结构转换为一般的关系、网状、层次模型；2、将转换来的关系、网状