近期，在电表范畴，特别是在某些区域，以下趋势越来越明显：电力公司不只亟需更高档的付出根底设施以简化电能的付出流程，还需要改进体系的安全性，如防盗功用。业界还呈现一个可喜趋势，即按固定费率计费正向按运用时间计费改变。安全预付费电表可完成这一功用，协助客户更好地操控其电费。运用预付费电表的方针区域包括英国、东欧、拉丁美洲、南非和亚洲区域，这类电表合适装置在业主公寓、商铺、商场和体育设施内等。
运用预付费电表的根本及通用原则是提早购买电能并以某种方法告诉预付费电表，也便是说，客户决议所需及想要耗费的电量，这个解决方案可协助客户更好地操控其电能的运用。当预付费的电量被悉数耗费后，假如用户不续费，会自动断电，这便是预付费电表与传统电表(依据固定费率计费的买卖)的最大不同，传统电表用户可不断运用电能。
关于预付费电表商场而言，亟需打造付费根底设施。一般来说，银行账户、 ATM取款机、自动售货站或商铺应该都能够购电。典型预付费电表的首要部件包括：用于丈量累计用电的计量部件、使电表(用户)断电的触摸器以及将电量余额加载到电表的预付费传感元件。依据预付费传感元件，咱们能够区别不同类型的预付费电表解决方案：
·依据机电体系—预付款可经过硬币简略付出。
·选用电表集成式键盘—用户可在电力公司直接购电。卖方公司为每个电表生成一个独自的PIN，用户经过键盘输入即可。
·选用电子卡—塑料钥匙或磁条卡 (可从自动售货机购买)。
·选用存储卡。该卡在自动售货站改写，并由用户将其刺进预付费电表中。
·选用智能卡。该卡供给存储卡相同的功用，且具有更强的安全性(彼此认证等)—这些智能卡包括触摸式和非触摸式两种。
·无线(选用移动电话)—大多数移动电话都依据GPRS、ZigBee或NFC通讯—这些技能不只用于加载电量余额，还授权电力公司无线实时读取智能电表数据或重要信息。
下文介绍依据近场通讯技能(NFC)的预付费解决方案的细节。NFC一种是特别的近距离(几厘米)无线技能，可使包括智能电话在内的设备安全地衔接到其他选用NFC技能的设备，如预付费电表。该技能已遍及用于银行业，并结合了安全微操控器。依据该技能的典型预付费电表参阅规划由两家公司一起推出：飞思卡尔半导体(美国)和Inside Secure(法国)。因为两家公司的携手协作，该参阅规划得以稳步发展，并供给可安全重载电量余额的依据NFC的预付费电表。该参阅规划包括3个要害部件：他们分别是来自两家公司的飞思卡尔MK30X微操控器(最新推出的Kinetis系列)、ATVaultIC460(安全元件)和NFC(Microread 3.4)芯片组。
该电表选用作为计量引擎中心的飞思卡尔MK30X256 32位MCU，该MCU依据广受欢迎的ARM Cortex-M4内核。该MCU带有一个集成式模仿前端(AFE)， 首要功用是周期性地读取来自外部电压和电流传感器的数据，并接连核算其他数值，如功率和累计的电能。因为首要核算技能依据快速傅里叶变换(FFT)，电表能够在悉数四象限中精确地丈量电能(导入/导出电能、自动/被迫电能)。因而，电表能够对电源进行完好的频率剖析。MCU的另一个功用是与板载AMR通讯接口进行通讯，如光电阻隔RS232接口、动力LED脉息输出接口、红外线IEC1107接口以及用于与RF/ZigBee子卡进行通讯的I2C/SPI接口。该MCU还能够与板载人机界面(HMI)合作运用，如用于显现所需数值的LCD，以及用于菜单选项的内置按钮。
该参阅规划的另一个重要部件是独立式RF子卡，该子卡包括两个首要功用：安全功用和NFC通讯功用。该安全元件是确保预付费电表与电力公司和卖电经销商之间端到端安全性的根底。该参阅RF子卡选用内部安全ATVaultIC460和NFC (Microread 3.4)芯片组。ATVaultIC460安全模块可供给全面的安全功用，如彼此认证、证书的验证与生成、加密和解密，以及密匙存储办理。此外，操控器为安排妥当EAL4+，可支撑3级FIPS 140-2和其他认证和规范。ATVaultIC460结合了以上一切加密服务和一个8/16位RISC处理器，供给了一个超出计量运用规模的安全操控解决方案。该规划中的NFC衔接功用运用户选用无触摸式智能卡技能或经过NFC电话提交电费。子卡上的NFC衔接功用选用Microread 3.4操控器和开放式NFC协议扎。带安全功用和MK30 MCU的RF/NFC子卡经过I2C进行衔接，经过依据规范主机通讯接口(HCI)协议进行通讯。
用于该参阅规划的固件依据飞思卡尔MQXTM实时操作体系(RTOS)，该体系可改进代码结构，是面向高档商场的抱负挑选。该RTOS可运用户装备并平衡代码尺度，满意功用要求。飞思卡尔MQX RTOS经过缓解工程师开发或保护高效调度体系和中止处理的担负，使开发人员加速开发周期。该RTOS还能够供给带有简略API的结构作业，经过飞思卡尔丰厚的嵌入式处理器产品组合完成以上特性和功用。
MK30单相安全、预设定电表的要害优势如下：
·可保证电表与电力公司和卖电经销商之间的端到端安全。
·物理安全—选用NFC技能(NFC电能余额重载)的密封电表盒。
·依据广受欢迎的ARM Cortex M4内核的计量引擎。
·全四象限丈量—可丈量导入/导出电能，自动/被迫电能。
·可核算总谐波失真(THD)及电源的频率剖析。
·电表与电力公司间，经过智能手机进行安全数据交换—可重载电表的余额并履行防伪检测。
·可支撑MQXTM RTOS。
该安全预付费解决方案在实践运用中的作业原理(图)如下：
首要，用户有必要在预付费电表中为电费余额进行续费。续费之前，用户有必要经过供货商在其移动电话上改写电费余额，该供货商从用户的银行账户中划走满足的金额。选用NFC可使智能手机或无触摸式智能卡不损坏电表的硬件或固件。在这种情况下，用户在供货商处(商铺等)购买智能卡，然后，用户有必要经过智能手机或智能卡对电表进行充值。充值时，电表的NFC接口会接受到一个新的余额恳求，在彼此认证之后，开端将来自智能手机或智能卡中的电费转移到电表中。之后，被接纳的数据和整条信息的数字签名会被验证。成功验证后，电表会激活其触摸器(电能锁存继电器)，该触摸器将衔接电表(加载)与电源。电表不断地丈量累计电量，接纳的电费将依据电量的运用进行扣除，当电费为0时，电表会与电源断开。假如用户想要持续用电，有必要续费。
