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【摘要】本文介绍了标准传输规范（STS）、令牌识别码、售电系统时间内容，同时本文提出了非特殊令牌识别码的生成算法、生成售电系统的相对时间算法等内容。针对令牌识别码的特殊保护和同一个电表同一分钟内在同一个售电终端上多次购电的情况，提出来了修改令牌识别码（TID）与系统时间的方法。其算法在VC++6.0上编程实现。
【关键词】STS；非特殊令牌识别码；系统时间；售电系统
1.序言
标准传输规范（Standard Transfer Specification，STS）技术是一种基于虚拟介质进行数据交换和信息传输的预付费方式。它主要用于预付费电表的充值与控制，同时还可应用到水表、气表和其它公用表计。STS是一个全球开放的安全传输标准，采用IEC62055—41标准作为预付费的国际标准[1]。该标准体系的产品要经过STS协会的认证，而且该技术的应用获得STS协会的授权，因此保证了电力公司应用的安全性。
到目前为止，STS已经在全球得到广泛的应用，从最初的初始国南非，到后来的西方发达国家和发展中国家。目前，已经有3000多万个符合STS标准的电能表已经安装在将近40个国家的电力公司。
标准传输规范（STS）规定了预付费系统的售电终端到令牌介质接口的应用层协议的令牌由令牌类型、令牌子类型、随机数、令牌识别码（TID）、传递量、循环冗余编码（CRC）等内容组成。
令牌识别码是用于记录从基准时间1993年1月1日0时0分0秒到当前售电系统的售电时刻，所经历的总分钟数。同时，令牌识别码是实现预付费系统生成代码唯一性的重要参数之一，对于同一分钟内在同一个售电系统对同一块电表生成多个令牌的处理，就刻不容缓。而且从令牌识别码中存在对特殊应用TID的保留可知，对于特殊TID的保护，就成为算法实现必须考虑的问题。
2.令牌识别码（TID）
2.1 TID的计算
TID数据域由发行日期和时间导出，表示以基准日期和时间为起点的历时时间的分钟数。基准参考日期和时间是1993年1月1日0点0分0秒。对格式为YYYY：MM：DD：hh：mm：ss的日期和时间，STS的基准参考日期和时间是1993：01：01：00：00：00，对应于TID=0[2]。
历时时间分钟数的计算包括闰年。闰年的判断方法是，能够被4整除不被100整除，或者能够被100整除并且能被400整除的年份为闰年。
该字段为24位二进制数代表的历时分钟数，最左边为最高位。计算TID时，忽略秒数。
2.2 特别保留的TID
令牌识别码对应的每天的00：01，保留给特殊应用令牌使用，其它任何令牌均不得了占用。用格式为YYYY：MM：DD：hh：mm：ss的日期和时间表示保留TID值是：xxxx：xx：xx：00：01：xx。
如果一个非特殊应用令牌生成的时间与保留的TID相同，则它的TID必须增加1分钟。
2.3 多个令牌在同一分钟内生成
即使是在同一分钟内在同一个售电终端上多次购电，售电系统也需确保对同一块电表购买的任何令牌，不会与其它令牌附带相同的TID。
如果需要在同一分钟内在同一个售电终端上为同一块预付费表产生多个令牌，则需要对每个连续令牌的TID增加1分钟。当令牌产生过程结束以后，售电终端再调回到真实的时间。
这对任何带TID的令牌都适用，但对特别保留的特殊应用令牌的TID则不适用。
3.售电系统时间
time_t为长整型，它返回从1970年1月1日零时零分零秒到目前为止所经过的时间，单位为秒。对32位的操作系统的time_t数据类型的值来说，它所表示的时间不能晚于2038年1月19日03时14分07秒（二进制：01111111 11111111 11111111 11111111）。其后一秒，二进制数字会变为10000000 00000000 00000000 00000000，发生溢出错误，造成系统将时间误解为1901年12月13日20时45分52秒。这很可能会引起软件故障，甚至是系统瘫痪，而使用64位二进制数字表示时间的系统（最多可以使用到292，271，025，015年4月25日15时30分07秒），则基本不会遇到这类溢出问题。
24位的令牌识别码最终有效时间为2024年11月24日20时15分，故满足项目要求。当出现数据溢出问题时，可以修改24位令牌识别码的基准时间，也可根据生产实际需要扩大用于存储令牌识别码的字节数。
time_t nowTime；
time（&nowTime）；
struct tm *sysTime = localtime （&nowTime）；
通过上面语句，首先，获取time_t类型的当前时间，然后，使用localtime函数将time_t类型的时间日期转换为struct tm类型。tm类型的数据都是整型数据便于接下来的数据处理。
4.算法实现
4.1 非特殊令牌识别码的生成算法
通过获取的售电系统时间，计算出从1993年1月1日零时零分零秒到目前系统时间经历的分钟数，再考虑同一电表同一分钟内生成多个令牌和特殊保留令牌识别码情况，最终生成非特殊令牌识别码。本算法实现流程图如图1所示。
4.2 由非特殊令牌识别码生成售电系统的相对时间算法
由于在计算非特殊令牌识别码考虑了同一电表同一分钟内生成多个令牌和特殊保留令牌识别码情况，故由非特殊令牌识别码仅能生成售电系统的相对时间。
算法思路是由TID依次计算出年月日时分。本算法实现流程图如图2所示。 5.实验结果
我们使用C++语言，运行平台为32位Window XP，在VC++6.0开发环境中对以上算法编程实现。假设表号为12345678901的11位数字，在售电系统同一分钟能生成了4个令牌，其实验结果如图3所示：
图3 同一电表在同一分钟内生成4个令牌
虽然在同一售电系统上，对同一电表在同一分钟内生成多个令牌，但从上面结果可以看出，完成了对同一电表同一分钟内生成多个令牌情况，此时的TID具有依次递增的特点。
假设表号分别为12345678901和1234567 8902的11位数字，在售电系统同一分钟能生成令牌，其结果如图4所示：
图4 不同电表在同一分钟生成令牌
从上面结果看出，对于不同电表同一分钟内生成的令牌相同。
假设表号为12345678901和12345678902的11位数字，在售电系统同一分钟内生成令牌，其实验结果如图5所示：
图5 处于特殊保护时刻不同电表
同一分钟生成2个令牌
从1993年01月01日00：00：00到2013年08月26日00：01：**，不考虑特殊保留的TID=10860481。从上面结果可以看出，程序实现了对特殊保留TID的保护，并实现了对于同一块电表的TID值具有永不相同的特点。
由TID生成售电系统的相对时间的程序实现结果如下所示：
图6 同一电表不同TID生成售电系统时间
从图6可知，售电系统同一电表在同一分钟内生成的4个令牌，再从TID生成售电系统的时间时，反馈的售电系统时间却不相同。
图7 不同电表相同TID生成售电系统时间
从图7可知，售电系统不同电表在同一分钟内生成的令牌，再从TID生成售电系统的时间时，反馈的售电系统时间相同。
图8 处于特殊保护时刻TID生成售电系统时间
从图8可知，从非特殊令牌识别码生成售电系统的时间时，反馈的售电系统时间不会存在零时一分的时间。
综上所述，从TID生成售电系统时间时，只要生成的TID包含了同一电表同一分钟内生成多个令牌情况或特殊保留令牌识别码的情况，其生成的售电系统时间就是相对时间。只要TID相同，生成的售电系统的时间就会有相同的年月日时分。
6.总结
TID是实现STS代码式预付费系统生成代码唯一性的重要组成部分。TID存在于售电系统的售出代码中，为设置售出代码有效时间提供了解决方案。TID的使用，方便了用户与售电方查询购电量或售电量，消除了一些误解，有利于消费的透明化。由于TID在有效范围内，其数值具有与时间相同的一去不复返的性质。故TID的意义，不仅运用于STS代码式预付费系统之中，而且TID的使用可以有效避免一些循环算法中的代码相同问题。对于时间的探索是人类永恒的话题，带有时间特性的TID也会引起人们在生产实际的应用，为人类的生产、生活带来更多的方便。
参考文献
[1]李彦辉.国际标准IEC62055框架下的无介质预付费系统[J].中华建设，2012：144-145.
[2]IEC62055-41：Electricity metering-Payment systems-Part 41：Standard transfer specification（STS）-Application layer protocol for one-way token carrier systems[S].2007，5.
作者简介：
刘东起（1986—），男，硕士研究生，研究方向：信号检测与信息处理。
刘炜（1963—），男，副教授，硕士生导师，研究方向：智能仪器。
【关键词】STS；非特殊令牌识别码；系统时间；售电系统
1.序言
标准传输规范（Standard Transfer Specification，STS）技术是一种基于虚拟介质进行数据交换和信息传输的预付费方式。它主要用于预付费电表的充值与控制，同时还可应用到水表、气表和其它公用表计。STS是一个全球开放的安全传输标准，采用IEC62055—41标准作为预付费的国际标准[1]。该标准体系的产品要经过STS协会的认证，而且该技术的应用获得STS协会的授权，因此保证了电力公司应用的安全性。
到目前为止，STS已经在全球得到广泛的应用，从最初的初始国南非，到后来的西方发达国家和发展中国家。目前，已经有3000多万个符合STS标准的电能表已经安装在将近40个国家的电力公司。
标准传输规范（STS）规定了预付费系统的售电终端到令牌介质接口的应用层协议的令牌由令牌类型、令牌子类型、随机数、令牌识别码（TID）、传递量、循环冗余编码（CRC）等内容组成。
令牌识别码是用于记录从基准时间1993年1月1日0时0分0秒到当前售电系统的售电时刻，所经历的总分钟数。同时，令牌识别码是实现预付费系统生成代码唯一性的重要参数之一，对于同一分钟内在同一个售电系统对同一块电表生成多个令牌的处理，就刻不容缓。而且从令牌识别码中存在对特殊应用TID的保留可知，对于特殊TID的保护，就成为算法实现必须考虑的问题。
2.令牌识别码（TID）
2.1 TID的计算
TID数据域由发行日期和时间导出，表示以基准日期和时间为起点的历时时间的分钟数。基准参考日期和时间是1993年1月1日0点0分0秒。对格式为YYYY：MM：DD：hh：mm：ss的日期和时间，STS的基准参考日期和时间是1993：01：01：00：00：00，对应于TID=0[2]。
历时时间分钟数的计算包括闰年。闰年的判断方法是，能够被4整除不被100整除，或者能够被100整除并且能被400整除的年份为闰年。
该字段为24位二进制数代表的历时分钟数，最左边为最高位。计算TID时，忽略秒数。
2.2 特别保留的TID
令牌识别码对应的每天的00：01，保留给特殊应用令牌使用，其它任何令牌均不得了占用。用格式为YYYY：MM：DD：hh：mm：ss的日期和时间表示保留TID值是：xxxx：xx：xx：00：01：xx。
如果一个非特殊应用令牌生成的时间与保留的TID相同，则它的TID必须增加1分钟。
2.3 多个令牌在同一分钟内生成
即使是在同一分钟内在同一个售电终端上多次购电，售电系统也需确保对同一块电表购买的任何令牌，不会与其它令牌附带相同的TID。
如果需要在同一分钟内在同一个售电终端上为同一块预付费表产生多个令牌，则需要对每个连续令牌的TID增加1分钟。当令牌产生过程结束以后，售电终端再调回到真实的时间。
这对任何带TID的令牌都适用，但对特别保留的特殊应用令牌的TID则不适用。
3.售电系统时间
time_t为长整型，它返回从1970年1月1日零时零分零秒到目前为止所经过的时间，单位为秒。对32位的操作系统的time_t数据类型的值来说，它所表示的时间不能晚于2038年1月19日03时14分07秒（二进制：01111111 11111111 11111111 11111111）。其后一秒，二进制数字会变为10000000 00000000 00000000 00000000，发生溢出错误，造成系统将时间误解为1901年12月13日20时45分52秒。这很可能会引起软件故障，甚至是系统瘫痪，而使用64位二进制数字表示时间的系统（最多可以使用到292，271，025，015年4月25日15时30分07秒），则基本不会遇到这类溢出问题。
24位的令牌识别码最终有效时间为2024年11月24日20时15分，故满足项目要求。当出现数据溢出问题时，可以修改24位令牌识别码的基准时间，也可根据生产实际需要扩大用于存储令牌识别码的字节数。
time_t nowTime；
time（&nowTime）；
struct tm *sysTime = localtime （&nowTime）；
通过上面语句，首先，获取time_t类型的当前时间，然后，使用localtime函数将time_t类型的时间日期转换为struct tm类型。tm类型的数据都是整型数据便于接下来的数据处理。
4.算法实现
4.1 非特殊令牌识别码的生成算法
通过获取的售电系统时间，计算出从1993年1月1日零时零分零秒到目前系统时间经历的分钟数，再考虑同一电表同一分钟内生成多个令牌和特殊保留令牌识别码情况，最终生成非特殊令牌识别码。本算法实现流程图如图1所示。
4.2 由非特殊令牌识别码生成售电系统的相对时间算法
由于在计算非特殊令牌识别码考虑了同一电表同一分钟内生成多个令牌和特殊保留令牌识别码情况，故由非特殊令牌识别码仅能生成售电系统的相对时间。
算法思路是由TID依次计算出年月日时分。本算法实现流程图如图2所示。 5.实验结果
我们使用C++语言，运行平台为32位Window XP，在VC++6.0开发环境中对以上算法编程实现。假设表号为12345678901的11位数字，在售电系统同一分钟能生成了4个令牌，其实验结果如图3所示：
图3 同一电表在同一分钟内生成4个令牌
虽然在同一售电系统上，对同一电表在同一分钟内生成多个令牌，但从上面结果可以看出，完成了对同一电表同一分钟内生成多个令牌情况，此时的TID具有依次递增的特点。
假设表号分别为12345678901和1234567 8902的11位数字，在售电系统同一分钟能生成令牌，其结果如图4所示：
图4 不同电表在同一分钟生成令牌
从上面结果看出，对于不同电表同一分钟内生成的令牌相同。
假设表号为12345678901和12345678902的11位数字，在售电系统同一分钟内生成令牌，其实验结果如图5所示：
图5 处于特殊保护时刻不同电表
同一分钟生成2个令牌
从1993年01月01日00：00：00到2013年08月26日00：01：**，不考虑特殊保留的TID=10860481。从上面结果可以看出，程序实现了对特殊保留TID的保护，并实现了对于同一块电表的TID值具有永不相同的特点。
由TID生成售电系统的相对时间的程序实现结果如下所示：
图6 同一电表不同TID生成售电系统时间
从图6可知，售电系统同一电表在同一分钟内生成的4个令牌，再从TID生成售电系统的时间时，反馈的售电系统时间却不相同。
图7 不同电表相同TID生成售电系统时间
从图7可知，售电系统不同电表在同一分钟内生成的令牌，再从TID生成售电系统的时间时，反馈的售电系统时间相同。
图8 处于特殊保护时刻TID生成售电系统时间
从图8可知，从非特殊令牌识别码生成售电系统的时间时，反馈的售电系统时间不会存在零时一分的时间。
综上所述，从TID生成售电系统时间时，只要生成的TID包含了同一电表同一分钟内生成多个令牌情况或特殊保留令牌识别码的情况，其生成的售电系统时间就是相对时间。只要TID相同，生成的售电系统的时间就会有相同的年月日时分。
6.总结
TID是实现STS代码式预付费系统生成代码唯一性的重要组成部分。TID存在于售电系统的售出代码中，为设置售出代码有效时间提供了解决方案。TID的使用，方便了用户与售电方查询购电量或售电量，消除了一些误解，有利于消费的透明化。由于TID在有效范围内，其数值具有与时间相同的一去不复返的性质。故TID的意义，不仅运用于STS代码式预付费系统之中，而且TID的使用可以有效避免一些循环算法中的代码相同问题。对于时间的探索是人类永恒的话题，带有时间特性的TID也会引起人们在生产实际的应用，为人类的生产、生活带来更多的方便。
参考文献
[1]李彦辉.国际标准IEC62055框架下的无介质预付费系统[J].中华建设，2012：144-145.
[2]IEC62055-41：Electricity metering-Payment systems-Part 41：Standard transfer specification（STS）-Application layer protocol for one-way token carrier systems[S].2007，5.
作者简介：
刘东起（1986—），男，硕士研究生，研究方向：信号检测与信息处理。
刘炜（1963—），男，副教授，硕士生导师，研究方向：智能仪器。