附带诊断功能的芯片多功能管理盒设计

附带诊断功能的芯片多功能管理盒设计

杨世民、刘卓明

（广东电网有限责任公司东莞供电局，广东 东莞 523000）

摘要：目前国内市场电力需求激增，电力消费规模持续增长，社会用电量明显增加。电力行业也面临着前所未有的改革与发展机遇。在改革中进行智能化创新尝试最为关键。其中电能计量SIM卡作为计量自动化终端上行通讯的核心构成部件备受关注。而其拆旧SIM卡存储和诊断再利用问题也成为电力行业改革研究的一大焦点。如何实现拆旧SIM卡的有效存储与诊断再利用，则需要落实到计量自动化终端SIM卡专用存储、诊断装置的改进和优化设计上。本文提出一种附带诊断功能的SIM卡多功能管理盒，通过装置功能改进解决SIM卡存储管理及通讯诊断的痛点问题。

关键词：SIM卡管理；通讯诊断；管理盒；存储收纳

计量自动化终端芯片（以下简称SIM卡）是计量运维人员必备工具，主要用于处理计量自动化终端离线、终端在线率不稳定等故障。通过故障排查及时恢复计量自动化终端数据采集传输的稳定运行。目前SIM卡拆旧率高，如何实现拆旧SIM卡的再利用是困扰电力运维的头号问题。SIM卡的存储环境是否安全、诊断结果是否准确也是影响SIM卡再利用的因素。因此，设计一种附带诊断功能的SIM卡存储设备，为SIM卡存储提供安全空间，通过自动化诊断读取SIM卡参数，将大大提升拆旧SIM卡的回收利用率。

1 计量自动化终端SIM卡的主要功能

计量自动化终端SIM卡安装在计量自动化终端中，是一种用于计量自动化系统的专用 SIM 卡，可以实现远程读取、控制和监测计量设备的功能。

计量自动化终端 SIM 卡的作用：

1. 远程读取数据：通过 SIM 卡可以远程读取计量设备的数据，包括电量、用水量、用气量等，便于计量和管理。

2. 远程控制设备：通过 SIM 卡可以远程控制计量设备，比如开启、关闭设备等。

3. 远程监测设备：通过 SIM 卡可以远程监测计量设备的状态，比如设备是否正常工作、是否需要维护等。

4. 数据加密传输：SIM 卡可以实现数据加密传输，保证数据传输的安全性。

5. 远程升级设备：通过 SIM 卡可以远程升级计量设备的软件和固件，提高设备的性能和稳定性。

2 计量自动化终端SIM卡的应用现状

计量自动化终端 SIM 卡在我国的应用已经相当成熟，尤其在电力、水务、燃气等行业，其作用不可忽视。目前，计量自动化终端 SIM 卡的应用现状主要表现在以下几个方面：

1. 广泛应用：随着我国智能电网、智能燃气、智能水务等建设的推进，计量自动化终端 SIM 卡得到了广泛的应用，其作用在系统运行、设备监控、数据采集等方面日益凸显。

2. 数据安全：计量自动化终端 SIM 卡内置安全模块，可以有效保证数据传输和存储的安全性，防止数据泄露和篡改，确保数据的真实性和完整性。

3. 实时性强：通过移动通信网络，计量自动化终端 SIM 卡可以实现实时数据传输，大大提高了数据采集和处理的实时性，为我国的能源管理和节能减排提供了有力支持。

4. 易于集成：计量自动化终端 SIM 卡尺寸和接口标准化，便于集成到各种计量设备中，可以满足不同场景和设备的需求。

5. 智能管理：计量自动化终端 SIM 卡可以实现远程控制和故障诊断，使得计量设备的管理更加智能和便捷。

6. 未来发展趋势：随着 5G、物联网等新技术的发展，计量自动化终端 SIM 卡的应用将进一步拓展，其在智能家居、智慧城市等领域的应用前景广阔。

总的来说，计量自动化终端 SIM 卡在我国的应用现状良好，其价值和作用在不断提升，未来市场潜力巨大。

3 传统SIM卡存储管理及通讯诊断问题

目前，芯卡的存储管理、通讯诊断、操作使用方面都存在一些不足。

在存储方面，一是新开通的芯卡由于电讯运营商的节源问题，芯卡不再有“卡套”和醒目的品牌logo，仅有单一刻印在卡面上的序列号，而同一运营商的芯卡又分“地市本地”、“全省统一”两种通讯参数，导致对已拆开一次性包装的旧卡、再利用卡，使用者无法清晰的区分该卡的运营商和通讯参数，成堆的芯卡在一起存放，造成各家运营商芯卡之间混淆；二是由于没有“卡套”，拆回来的旧卡、再利用卡的存放是叠在一起堆放，或是直接堆积存放，导致芯卡的铜质SIM卡容易磨损。

在诊断方面，一是终端所使用的芯卡为公网的专用卡（简称公网专卡），市面上的芯卡诊断设备无法测试供电系统的公网专卡，而供电局并没有对旧卡、再利用卡开发批量诊断设备，为了诊断旧卡，检测人员只能使用终端作为诊断设备，对旧卡进行逐一诊断，步骤繁杂且效率低下；二是芯卡由于电讯运营商的节源问题，芯卡不再有“卡套”和醒目的品牌logo，仅有单一刻印在卡面上的序列号，而同一运营商的芯卡又分“地市本地”、“全省统一”两种通讯参数，导致对已拆开一次性包装的旧卡、再利用卡，检测者无法清晰的区分该卡的运营商和通讯参数，使用终端进行诊断时，需要备齐三家运营商各两种参数的终端，增加了诊断难度。

在操作使用方面，主要是操作繁琐，工作效率低。现有的SIM卡存储器诊断技术中，运维人员首先将多个可扫描的触发器串联成一条扫描链；然后在扫描链上选取一定数量的触发器与存储器的使能端口、地址端口、读数据端口、写数据端口相连。在对SIM卡存储器进行诊断时，先设置扫描链进入移位模式，通过移位对扫描链上的所有触发器赋值；当移位完成后，再设置扫描链进入捕获模式，以将与使能端口、地址端口、写数据端口连接的触发器的值传递给存储器，即针对存储器执行写入操作。再设置扫描链进入移位模式，通过移位对扫描链上的所有触发器赋值；当移位完成后，再设置扫描链进入捕获模式，以将与使能端口、地址端口连接的触发器的值传递给存储器，其中地址端口连接的触发器所传递的值为读地址，进一步地，通过读数据端口从读地址读取读数据，即针对存储器执行读取操作。然后，设置扫描链进入移位模式，将扫描链上所有触发器的值移出，以得到上述读数据，并对上述读地址对应的写数据和读数据进行比较，以对存储器进行诊断，即执行比较操作。对存储器进行诊断时需要执行写入操作、读取操作和比较操作三个步骤，每执行上述一种操作就需要扫描链执行一次移位操作，从而需要对扫描链进行三次移位操作，而移位操作耗时较长，导致SIM卡存储器诊断效率低。

4 附带诊断功能的SIM卡多功能管理盒设计

附带诊断功能的SIM卡多功能管理盒设计的初衷是解决SIM卡存储及通讯诊断中的现实难题，方便电力运维，实现拆旧SIM卡的高效率再利用。这种带诊断功能的存储设备，能够为芯卡提供一个安全的储存空间的同时，又能批量地诊断芯卡，能自动的检测出芯卡的运营商、参数并且对芯卡的登录状态有明显的标识。

从设计来看，装置外观为一个有小型LED显示屏的方形塑料盒子。装置内含有多个芯卡的独立卡槽，卡槽内笼为硅胶材质，能够有效避免芯卡拔插时造成的过渡磨损。盒子正面设计外观见图1。

图一：盒子正面外观图

每一个独立卡槽内都有芯卡触点，芯卡正确插入卡槽后，芯卡触点接触到芯卡SIM卡，装置会自动诊断该卡的序列号，并匹配出该卡的运营商品牌和参数性质，显示在LED屏上。装置最多能同时放入30张芯卡，每个槽位有对应的LED灯展示该卡的状态，按下诊断按钮，装置会对插入卡槽内的芯卡逐一进行检测，同时检测过程中，LED显示屏上会显示该卡的诊断结果，亦可以通过LED灯的颜色判断。

进一步分析其技术关键点及创新点，其具有推广的必要性。附带诊断功能的SIM卡多功能管理盒是一个有小型LED显示屏的方形塑料盒子，简洁、轻便，便于放在工具包里携带。附带诊断功能的SIM卡多功能管理盒内置可充电锂电池，能够随时随地诊断盒子内存放的芯卡。芯卡卡槽是垂直插入式，有效避免了多张芯卡堆叠存放时磨损SIM卡。附带诊断功能的SIM卡多功能管理盒能及时读出芯卡的通讯参数、序列号等关键信息，并在显示屏上展示。

5 附带诊断功能的SIM卡多功能管理盒应用效益

附带诊断功能的SIM卡多功能管理和应用效益比较突出。从其初期应用情况看，在简化操作步骤、提升工作效率方面优势明显。

附带诊断功能的SIM卡多功能管理盒提升操作的便捷性。通过盒盖和凹槽的设置，能够与盒体进行配合，使盒体内部处于封闭状态，对SIM卡进行保护，通过第一弹簧和凸板的设置，能够与凹板配合，使凹板的内部处于封闭状态，进一步的对SIM卡进行保护，通过凸板和凹板的材质相同且均为软质橡胶，因为软质橡胶能够防止SIM卡因磕碰造成损伤，增加了凸板和凹板的防护性能，通过卡钩和卡块的设置，能够方便将盒盖卡接在盒体上，通过套管和滑杆的设置，能够方便将盒盖开启，通过第二弹簧的设置，能够在SIM卡顶出后，对顶杆施加作用力，使其快速回落，为日常的使用带来便利。

附带诊断功能的SIM卡多功能管理盒也大大提升工作效率。目前终端芯卡已经成为了计量运维人员工具包里的必备工具，在运维人员处理计量终端离线、终端在线率不稳定时，都必须使用芯卡进行故障排查，确保运维人员工具包里配置的备品芯卡能正常使用（没有损坏），是保证处理终端离线、终端在线率不稳定这类型故障处理效率的前提条件。有了附带诊断功能的SIM卡多功能管理盒，SIM卡存放更安全，拿取更方便，是电力计量终端运维的好帮手。以某地市为例，在用芯卡（含备卡）就有12.5万张，每月拆回的芯卡就有1130张，有了附带诊断功能的SIM卡多功能管理盒，可以及时准确诊断拆回的芯卡是否损坏、需要销户，实现SIM卡的可再利用，提升芯卡资源的利用率、合理率。目前某地市计量运维人员每人携带一个附带诊断功能的SIM卡多功能管理盒，保障芯卡存储的合理性，提升芯卡诊断的工作效率。

6 结语：

受国家“智慧能源”背景下的发电侧管理方案、智能电表及仪表改造计划、智能电网改造计划及大数据应用等行业发展政策的支持，我国电能计量SIM卡市场将在未来几年继续保持较高的增长幅度，预计未来几年我国电力计量SIM卡的市场需求将呈现出逐年上升的趋势。而这与传统电力计量SIM卡储存管理的矛盾的更为突出。基于此，研究设计出应用范围更广、诊断更精准、存储更安全、操作更方便的电力计量SIM卡储存盒，加快其宣传推广进度具有积极意义。而智能SIM卡管理盒的推广使用将反哺我国电力行业发展，更好地满足群众激增的电力需求。

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