(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターミナルである価値蓄積型電力量計に具備された電力モデムを通じてホストと各ターミナルとの間で通信を行い、前記価値蓄積型電力量計の内部の価値蓄積モジュールに価値情報を蓄積する価値蓄積方法において、
（ａ）ホストでは第１ランダムデータを生成してターミナルに送り、セッションキーをキー生成アルゴリズムに従いターミナル固有の秘密キーを使って生成し、ターミナル認証時に比較するための第１署名値を署名生成アルゴリズムに従い生成し、ターミナルでは前記第１ランダムデータを受け渡されてターミナル固有の秘密キーを使ってホストと同様の方法によりセッションキーを生成するステップと、
（ｂ）ターミナルでは署名生成アルゴリズムに従い第２署名値を生成し、第２ランダムデータを生成してホストに送るステップと、
（ｃ）ホストでは前記第１及び第２署名値を比較してターミナルを認証し、ターミナル認証がなされたならば第３署名値を生成してこれを金額情報と共にターミナルに送り、ターミナルでは前記ホストから第３署名値及び金額情報を受け渡されて第４署名値を生成し、これらの第３及び第４署名値を比較してホストを認証するステップと、
（ｄ）ターミナルでは前記ホストの認証がなされたならば前記金額情報を復号化して価値を増大させ、かつ暗号アルゴリズムに従い残額及びターミナルＩＤを暗号化した暗号値をホストに送り、ホストではこの暗号値を受け渡されてこれを復号化して蓄積しておいたターミナルＩＤ及び復号化の結果として得たターミナルＩＤを比較してターミナルをもう一度認証し、この認証がなされたならばレコードファイルに残額をバックアップするステップと、を含む価値蓄積方法。
【請求項２】
（ａ１）ホストでは第１ランダムデータを生成してターミナルに送り、ターミナル固有の秘密キーを使ってキー生成アルゴリズムに従いセッションキーを生成し、ターミナル認証時に比較するための第１署名値を署名生成アルゴリズムに従い生成し、第１ランダムデータを受け渡されたターミナルは、ホストと同様の方法によりターミナル固有の秘密キーを使ってセッションキーを生成するステップと、
（ｂ１）ターミナルが、署名生成アルゴリズムに従い第２署名値を生成し、第２ランダムデータを生成してホストに送るステップと、
（ｃ１）ホストが、第１及び第２署名値を比較してターミナルを認証し、このターミナルの認証がなされたならば第３署名値を生成してこれをモード情報と共にターミナルに送り、ターミナルでは前記ホストから第３署名値及びモード情報を受け渡されて第４署名値を生成し、これらの第３及び第４署名値を比較してホストを認証するステップと、
（ｄ１）ターミナルが、前記ホストが認証されたならば料金体系を変換し、暗号アルゴリズムに従いモード情報及びターミナルＩＤを暗号化した暗号値を生成してホストに送り、ホストではこの暗号値を受け渡されてこれを復号化して蓄積しておいたターミナルＩＤ及び復号化の結果として得たターミナルＩＤを比較してターミナルをもう一度認証し、この認証がなされたならばレコードファイルに残額をバックアップするステップと、を含む料金体系変換過程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の価値蓄積方法。
【請求項３】
（ａ２）ホストでは第１ランダムデータを生成してターミナルに送り、ターミナル固有の秘密キーを使ってキー生成アルゴリズムに従いセッションキーを生成し、ターミナル認証時に比較するために署名生成アルゴリズムに従い第１署名値を生成し、ターミナルでは第１ランダムデータを受け渡されてターミナル固有の秘密キーを使ってホストと同様の方法によりセッションキーを生成するステップと、
（ｂ２）ターミナルでは署名生成アルゴリズムに従い第２署名値を生成し、第２ランダムデータを生成してホストに送るステップと、
（ｃ２）ホストでは第１及び第２署名値を比較してターミナルを認証し、ターミナル認証がなされたならば第３署名値を生成してこれを時間情報と共にターミナルに送り、ターミナルでは前記ホストから第３署名値及び時間情報を受け渡されて第４署名値を生成して、これらの第３及び第４署名値を比較してホストを認証するステップと、
（ｄ２）ターミナルではホストが認証されたならば、暗号アルゴリズムに従い使用詳細ログファイルを暗号化した暗号値をホストに送り、この暗号値を受け渡されたホストではこの暗号値を復号化して蓄積しておいたターミナルＩＤ及び復号化の結果として得たターミナルＩＤを比較してターミナルをもう一度認証し、この認証がなされたならば、レコードファイルに１日、１周間及び１ヶ月の間の使用情報及びタイマー情報をバックアップ及び確認するステップと、を含む使用情報確認命令過程をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の価値蓄積方法。
【請求項４】
電力線入出力端子を具備して使用された電力量を計る価値蓄積型電力量計において、
前記電力線を通じてホストと通信するための電力モデムと、
第１ランダムデータを生成し、該第１ランダムデータおよび前記価値蓄積型電力量計の固有の秘密キーを使ってキー生成アルゴリズムに従いセッションキーを生成し、前記価値蓄積型電力量計の認証時に比較するための第１署名値を署名生成アルゴリズムに従い生成する前記ホストから、前記電力モデムを通じて前記第１ランダムデータを受信する手段と、
前記第１ランダムデータと、前記価値蓄積型電力量計の固有の秘密キーを使って前記ホストと同様の方法によりセッションキーを生成する手段と、
前記セッションキーを使って前記ホストと同様の署名生成アルゴリズムに従い第２署名値を生成する手段と、
第２ランダムデータを生成する手段と、
前記電力モデムを通じて、前記第２署名値と前記第２ランダムデータとを前記ホストに送る手段と、
前記ホストにおいて、前記第１署名値及び第２署名値を比較して前記価値蓄積型電力量計が認証されると、前記第２のランダムデータを使って第３署名値が生成され、金額情報と共に前記価値蓄積型電力量計に送信されると、該第３署名値と該金額情報とを受信する手段と、
前記第３署名値と前記金額情報とを受信すると、第４署名値を生成する手段と、
前記第３署名値と前記第４署名値とを比較して前記ホストを認証する手段と、
前記ホストの認証がなされると、前記金額情報を復号化して価値を増大させる手段と、
前記価値を蓄積する手段と、
電力線の電圧及び電流を測定して使用電力を計算する電力消費演算部と、
前記使用電力に応じて前記蓄積されている価値を削減する手段と、
前記削減後の価値の残額に応じて、電力供給を遮断するためのオン／オフラッチリレイスイッチと
を含む価値蓄積型電力量計。
【請求項５】
水道、ガスまたは熱量計などの計量器に使用されるべきＩＣカードが差し込まれると、差し込まれた該ＩＣカードに前記ホストからオンラインで伝送されてきた価値を記録しかつ判読するＩＣカード判読記録部をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の価値蓄積型電力量計。
【請求項６】
前記ＩＣカード判読記録部は、ＩＳＯ ７８１６に従いＩＣカードと同期または非同期で通信をするためのＶｃｃ、Ｃｌｋ、ＤＩＯ、Ｒｅｓｅｔ、ＧｎｄなどＩＳＯ ７８１６ Ｐａｒｔ ２で定義した８個の端子よりなる通信ポートを具備して電力関連価値をＩＣカードを通じて蓄積でき、電力モデムを通じてガス、水道などの付加価値をＩＣカードに記録してオフラインで運営するＩＣカード方式を採用した水道、ガス、熱量計に適用することを特徴とする請求項５に記載の価値蓄積型電力量計。
【請求項７】
前記電力量計は電力量計が必要とする動作電圧を供給する交流／直流変換器、前記ラッチリレイが遮断されたとき、このセンサーの出力が"０"であれば正常状態であり、"１"であれば端子がバイパスされて盗電されていることを感知する盗電感知センサーをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の価値蓄積型電力量計。
【請求項８】
前記電力消費演算部は、交流電流量を測定するシャント抵抗部、前記電力線の交流電圧を電圧メーターの入力電圧範囲に合わせるために、２つの抵抗を直列で接続、両抵抗の割合で電圧範囲を選択する電圧分割部、前記シャント抵抗に流れる交流電流信号を１６ビットまたは２０ビットのデジタル信号に変換する電流アナログデジタル変換器、及び前記電圧分割部の交流電圧値アナログ信号を１６ビットのデジタル信号に変換する電圧アナログデジタル変換器を含んで、前記電圧及び電流の位相を比較して両位相間のずれ角を演算してこれを差を設けた料金適用のための信号として出力することを特徴とする請求項４に記載の価値蓄積型電力量計。
【請求項９】
前記電力量計は、年月日時分秒よりなるリアルタイム時計を基準として５０％、７５％、１００％、１５０％、２００％などのように電力需給状況によって多段階に差を設けた電力使用料金を適用する電力料金モードテーブルである電力消費テーブルをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の価値蓄積型電力量計。
【請求項１０】
前記電力量計は固有３バイトＩＤ番号を蓄積し、時間別、曜日別、月別など一定期間電力使用現況を記録しておき、盗電や非正常的な電力消費を遠隔で監視して電子封印の役目をする書き換え可能な不揮発性メモリを含むことを特徴とする請求項４に記載の価値蓄積型電力量計。
【請求項１１】
前記電力量計は、価値の残額、価値の伝送状態、リアルタイム電力消費現況または累積電力使用現況を使用者の目視で識別できるように液晶で表示する液晶ディスプレイを含むことを特徴とする請求項４に記載の価値蓄積型電力量計。
【請求項１２】
前記価値蓄積型電力量計は、使用者の価値蓄積便宜のためにホストサーバの担当者と音声で通信をしたり音声メッセージを送信できる電話、インターネット、Ｐ-ＡＴＭ（ＥＭＶ '９６）、デジタルインターフォンなどの通信手段、及び使用者が価値蓄積を直接的に要求できるキーパッドをさらに含んで、前記ＩＣカード判読記録機と共にＥＭＶ '９６の次世代クレジットカード、デビットカードを使ってＳＥＴ電子商取引き手続きにより簡便でかつ確実な支払い手段としても利用できることを特徴とする請求項５に記載の価値蓄積型電力量計。
【請求項１３】
前記電力量計の電力線入出力端子は、物理的なタッピングを防止するための蓋部及び物理的な封印を具備して盗電や非正常的な電力消費を防止することを特徴とする請求項４に記載の価値蓄積型電力量計。
【請求項１４】
前記電力量計は、供給側の電力線上に雷やサージ電圧を吸収するアレスター回路をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の価値蓄積型電力量計。
【請求項１５】
３．３ＫＶの電圧を１１０Ｖ／２２０／２４０Ｖなど一般の使用電圧に減圧する変圧器の電力線に全体電流量を測定するための電流変圧器をさらに含んで、この交流変圧器は、最大２５６台の価値蓄積型電力量計と通信をするために電力モデムを具備しているＬＳ、最大２５６台のＬＳを統合管理するＡＳとネットワーク接続されることを特徴とする請求項４に記載の価値蓄積型電力量計。
【請求項１６】
前記ホストではマスタキーを持っているＩＣカードを使って加入者にＩＣカードを発給し、加入者が価値蓄積を要求するとき自動で価値を伝送し、加入者による価値使用の正当性の監視及び管理、加入者による細部電力使用現況を集計分析して電力購買時に価格を再決定できる電力販売業者及び電力再販売業者用サーバをさらに具備し、前記各々のサーバは複数個のＡＳと接続され、ＡＳとＬＳ、ＬＳと価値蓄積型電力量計は木構造で連結使用できる価値伝送及び価値蓄積型電力量計を管理、監視、価値蓄積することを特徴とする請求項１５に記載の価値蓄積型電力量計。
【請求項１７】
２種類以上の電力源が他の電圧を選択的に使用したり、または２種類以上の電圧を同時に使用できるように電圧分割部、電圧アナログデジタル変換器、電流アナログデジタル変換器、ラッチリレイ及びシャント抵抗をさらに具備して各電流量を別々に測定または演算できることを特徴とする請求項１５に記載の価値蓄積型電力量計
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は新しい概念の価値蓄積型電力量計に係り、より詳細には、電力供給業者や電力再販売業者のサーバが電力モデムを通じて金銭価値を伝送して価値蓄積モジュール（Ｓｔｏｒｅ Ｖａｌｕｅ Ｍｏｄｕｌｅ；ＳＶＭ）に金銭価値を蓄積したり、あるいはＩＣカードに付加価値を蓄積する価値蓄積方法及びこれを用いた、検針が不要な前払い及び即時払い方式の電力量計に関する。
【０００２】
今まで、検針員の目視による検針によって一定期間の間の時間当り電気使用量を計る既存の積算電力量計が、家庭や事務室、または共同施設など、電気を使うあらゆる施設物で用いられてきている。このような第１世代の電力量計は以下のような過程に通じてその電力使用量を計っていた。すなわち、まず、供給者側から派遣された検針員が各家庭や事務室などの各電力量計の設置場所を訪問して前月までの測定量と検針時点の使用量との差、つまり、毎月または一定期間の間の使用量を目視で確かめる。次に、供給者側ではこれらをデータとして入力し、使用量を計算するなど一連の電算処理過程を経て請求書を印刷したのちにこれらを郵便で発送する。すると、使用者側では、供給者側から各使用者宛てに発送されてきた請求書を受け取ってこれを銀行まで持って行き、自分の使用量に応じた金額を支払うのである。しかし、これらの過程が順調に進まず、使用者がなんらかの事情で金額を延滞したり、あるいは滞納した場合、供給者側では請求書をもう一度発送して金額の納付を促さなければならなかった。このため、第１世代の電力量計は、その過程が極めて複雑であり、しかもたくさんのコストがかかるという問題があった。
【０００３】
最近、検針員を装った強盗の住宅侵入が頻繁におこる問題、及び検針職をいやがる現象による人手不足が原因となって検針員の人件費が上がり、電力供給費用のうちこの費用が占める比重が高くなる問題を解決するために、第２世代の製品である遠隔検針による電力量計が新しい検針方式として検討され、かつ制限的に利用されている。しかし、このような遠隔検針による電力量計は、人件費の問題はやや解決できるかもしれないが、毎月の使用量の電算処理及び請求書の発送、未収金及び延滞料の処理問題は依然として残っている。特に、電力線や電話線、無線など別途の通信線路が必要なガスメーター、水道メーターなどと連携して運営するとき、遠隔検針のための通信機能の付加によるガスメーター、水道メーター及び遠隔検針センターのサーバ運営、通信設備及び運営費用の負担などのコストが高くなるため、供給業者及び使用者共にこの遠隔検針による電力量計を嫌がらざるを得なかった。
【０００４】
次に、検針が不要な第３世代のＩＣカード支払い方式の電力量計を検討する。このＩＣカード支払い方式の電力量計は、第１及び第２世代の電力量計の問題点をある程度解消できる。しかし、ＩＣカードに価値情報を再補充び精算する過程をいかに具現するかによってその効用性が左右され、特にＩＣカードの価値情報が完全に消費されて電力が切れたとき、不意の事故が発生するおそれがあった。
【０００５】
前述したような既存の電力量計の問題点を解決するために、本発明の第１目的は、電力販売業者または電力再販売業者のサーバが各加入者の価値蓄積型電力量計と電力モデムを通じて通信して、本発明の価値蓄積型電力量計の内部の価値蓄積モジュール（ＳＶＭ）に金銭価値を蓄積したり、ＩＣカードに付加価値情報を伝送及び蓄積することにより、電力供給業者や電力再販売業者が運営の効率を増大させ、かつ費用を大幅に節減できて供給者側では高付加価値を創り出し、使用者側では電力コストを大幅に引下げできるような価値伝送及び価値蓄積方法を提供することである。
【０００６】
本発明の第２目的は、価値伝送及び価値蓄積の原理をＩＣカード電子財布と混用して新しく適用することにより、電力モデムを通じて送られてきた金額価値情報をオフラインで設置及び運営されるガスメーター、水道メーター、熱量計など家庭のあらゆる計量器と連携して使用できるようにした、ＩＣカードに金銭価値を蓄積する価値蓄積方法を提供することである。
【０００７】
本発明の第３目的は、電力モデムを通じて認証機関のホストと通信してＩＣカードに金額価値情報を伝送及び蓄積することにより、電力供給業者や電力再販売業者が運営の効率を増大させることにより、電力供給に関わる付随的な費用を大幅に節減させて使用者の電力コストを引下げできるようにし、かつ一定期間の間の電力使用量の入力及び使用量計算の省略、請求書印刷過程のためのサーバ運営の省略、請求書の発送及び精算過程の省略などを具現した価値蓄積型電力量計を提供することである。
【０００８】
本発明の第４目的は、前述した第１、第２及び第３世代の電力量計が持っているあらゆる問題点を完全に解決して必要なときにはいつも価値を迅速でかつ手軽に再補充し、価値補充経路を用いて付加価値をＩＣカードに補充してガスメーター、水道メーター、熱量計など各種のメーターに拡大適用できるようにして各種の事業の効率を極大化できるような価値蓄積型電力量計を提供することである。
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明からは、電力量計に具備された電力モデムを通じて電力供給者側のサーバと通信して前記電力量計の内部の価値蓄積モジュールに価値情報を蓄積し、電力消費量によって価値を削減していき、価値が完全に消費されたならば電力供給を切る価値蓄積型電力量計が提供される。
【００１０】
本発明の一態様によれば、 ターミナルである価値蓄積型電力量計に具備された電力モデムを通じてホストと各ターミナルとの間で通信を行い、前記価値蓄積型電力量計の内部の価値蓄積モジュールに価値情報を蓄積する価値蓄積方法において、（ａ）ホストでは第１ランダムデータを生成してターミナルに送り、ターミナル固有の秘密キーを使ってキー生成アルゴリズムに従いセッションキーを生成し、ターミナル認証時に比較するために署名生成アルゴリズムに従い第１署名値を生成し、ターミナルでは前記第１ランダムデータを受け渡されてターミナル固有の秘密キーを使ってホストと同様の方法によりセッションキーを生成するステップと、（ｂ）ターミナルでは署名生成アルゴリズムに従い第２署名値を生成し、第２ランダムデータを生成してホストに送るステップと、（ｃ）ホストでは前記第１及び第２署名値を比較してターミナルを認証し、ターミナル認証がなされたならば第３署名値を生成してこれを金額情報と共にターミナルに送り、ターミナルでは前記ホストから第３署名値及び金額情報を受け渡されて第４署名値を生成し、これらの第３及び第４署名値を比較してホストを認証するステップと、（ｄ）ターミナルでは前記ホストの認証がなされたならば前記金額情報を復号化して価値を増大させ、かつ暗号アルゴリズムに従い残額及びターミナルＩＤを暗号化した暗号値をホストに送り、ホストではこの暗号値を受け渡されてこれを復号化して蓄積しておいたターミナルＩＤ及び復号化の結果として得たターミナルＩＤを比較してターミナルをもう一度認証し、この認証がなされたならばレコードファイルに残額をバックアップするステップと、を含む価値蓄積方法を提供する。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、電力線入出力端子を具備して使用された電力量を計る電力量計において、電力線の電圧及び電流を測定して使用電力を計算する電力消費演算部と、前記電力線を通じてホストとターミナルとの間でデータ通信をするための電力モデムと、ＣＰＵ、価値蓄積のための暗号キー及び暗号アルゴリズムを蓄積しておく保安アクセスモジュール（ＳＡＭ）、価値蓄積をしておく価値蓄積モジュール（ＳＶＭ）を含んで価値情報の操作や偽造価値使用、ハッキングを防止し暗号学的な攻撃を排除し、ＳＶＭにトークンを要求するときにはＳＡＭの認証過程を経てこそ認証されるようにする保安蓄積部と、前記ＳＶＭの残額結果に応じて、電力供給を遮断するためのオン／オフラッチリレイスイッチと、単位時間当り消費される電力量によって前記ＳＶＭから入力された価値情報からトークンを削減していき、内部のトークンが完全に消費されると、前記ＳＶＭからトークンタンクに新しいトークンを要求して電力使用量に応じて削減するトークン交換器と、を含む価値蓄積型電力量計を提供する。
【００１２】
好ましくは、本発明による価値蓄積型電力量計は、水道、ガスまたは熱量計などの計量器に使用されるべきＩＣカードを前記電力量計に差し込んで前記ホストからオンラインで価値を伝送されて差し込まれたＩＣカードに前記伝送された価値を記録しかつ判読するＩＣカード判読記録部をさらに含む。
【００１３】
好ましくは、前記ＩＣカード判読記録部は、ＩＳＯ ７８１６に従いＩＣカードと同期、非同期で通信をするためのＶｃｃ、Ｃｌｋ、ＤＩＯ、Ｒｅｓｅｔ、ＧｎｄなどＩＳＯ ７８１６ Ｐａｒｔ ２で定義した８個の端子よりなる通信ポートを具備して電力関連価値をＩＣカードを通じて蓄積でき、電力モデムを通じてガス、水道などの付加価値をＩＣカードに記録してオフラインで運営するＩＣカード方式を採用した水道、ガス、熱量計に適用する。
【００１４】
好ましくは、前記電力量計は、電力量計が必要とする動作電圧を供給する交流／直流変換器、前記ラッチリレイが遮断されたとき、このセンサーの出力が”０”であれば正常状態であり、”１”であれば端子がバイパスされて盗電されていることを感知する盗電感知センサー、前記トークン交換器の残額が完全に消費された後にＳＶＭに新しいトークンを要求して最後のトークンを受けたとき、可聴警報音を発生させて電力使用者に価値伝送及び価値蓄積を案内するブザーをさらに含む。
【００１５】
好ましくは、前記電力消費演算部は、交流電流量を測定するシャント抵抗部、前記電力線の交流電圧を電圧メーターの入力電圧範囲に合わせるために、２つの抵抗を直列で接続、両抵抗の割合で電圧範囲を選択する電圧分割部、前記シャント抵抗に流れる交流電流信号を１６ビットまたは２０ビットのデジタル信号に変換する電流アナログデジタル変換器、及び前記電圧分割部の交流電圧値アナログ信号を１６ビットのデジタル信号に変換する電圧アナログデジタル変換器を含んで、前記電圧及び電流の位相を比較して両位相間のずれ角を演算してこれを差を設けた料金適用のための信号として出力する。
【００１６】
好ましくは、前記電力量計は、年月日時分秒よりなるリアルタイム時計を基準として５０％、７５％、１００％、１５０％、２００％などのように電力需給状況によって多段階の差を設けた電力使用料金を適用する電力料金モードテーブルである電力消費テーブルをさらに含む。
【００１７】
好ましくは、前記電力量計は、固有３バイトＩＤ番号を蓄積し、時間別、曜日別、月別など一定期間電力使用現況を記録しておき、盗電や非正常的な電力消費を遠隔で監視して電子封印の役目をする書き換え可能な不揮発性メモリを含む。
【００１８】
好ましくは、前記電力量計は、価値の残額、価値の伝送状態、リアルタイム電力消費現況及び累積電力使用現況などを使用者の目視で識別できるように液晶で表示する液晶ディスプレイを含み、価値の残額を目視で確認できなかった使用者のためにＳＶＭが一定の規模以下に下がると、ブザーから警報音が鳴る。
【００１９】
また、本発明の価値蓄積型電力量計は、使用者の価値蓄積便宜のためにホストサーバの担当者と音声で通信をしたり音声メッセージを送信できる電話、インターネット、Ｐ−ＡＴＭ（ＥＭＶ ’９６）、デジタルインターフォンなどの手段、及び使用者が価値蓄積を直接的に要求できるキーパッドをさらに含んで、前記ＩＣカード判読記録機と共にＥＭＶ ’９６の次世代クレジットカード、デビットカードを使ってＳＥＴ電子商取引き手続きにより簡便でかつ確実な支払い手段としても利用できる。
【００２０】
好ましくは、前記電力量計の電力線入出力端子は、物理的なタッピングを防止するための蓋部及び物理的な封印を具備して盗電や非正常的な電力消費を防止する。
【００２１】
好ましくは、前記電力量計は、供給側の電力線上に雷やサージ電圧を吸収するアレスター回路をさらに含む。
【００２２】
好ましくは、前記電力量計は、内蔵されたデジタルインターフォンのスピーカー及びキーパッドスイッチを使って音声メッセージをサービス関係者に要求でき、逆に、サービス関係者が加入者に音声メッセージを送信して価値伝送及び価値蓄積の過程を容易にする。  以下、添付した図面に基づき、本発明の望ましい実施例による価値伝送及び価値蓄積方法並びにこれを用いた、検針が不要な価値蓄積型電力量計の構成及び動作について詳細に説明する。
【００２３】
本発明は電子財布方式を混用した即時払い及び前払い精算方式を採用する電力量計、ガスメーター、水道メーター及び熱量計などにいずれも適用できるが、ここでは便宜上、電力量計に適用する場合に限って説明する。また、本発明の価値伝送及び蓄積など全ての通信過程では、基本的な暗号アルゴリズムトリップル−ＤＥＳが適用される。サーバホストと電力量計ターミナルとの間の通信は、次のようになされる。先ず、セッションキーＫｓを作製する作業がサーバ及びターミナルで別々になされた後、このセッションキーを通じて暗号アルゴリズムトリップル−ＤＥＳを適用する。また、署名生成作業が必要な場合があるが、この場合にはトリップル−ＤＥＳを用いたマックＣＢＣなどを用いる。電力量計ターミナルに値を蓄積する場合には価値蓄積、電力量使用計算モードテーブル、単位料金、補正すべき時間などが蓄積され、電力量計ターミナルから値を読み取る場合、残額、一日の間、一ヶ月の間、一年間の使用詳細、電力量使用計算モードテーブル（非正常的な監視）、単位料金（非正常的な監視）及びタイマー時間（非正常的な監視）などが判読される。
【００２４】
以下、図４を参照して、本発明の価値伝送及び価値蓄積方法について説明する前に、それに適用される署名生成及び暗号アルゴリズムの一例を説明する。
【００２５】
先ず、サーバと価値蓄積型電力量計との間の通信を通じてセッションキーＫｓを作成する作業がサーバ及びターミナルで別々になされた後、このセッションキーＫｓを通じて暗号アルゴリズムトリップル−ＤＥＳを適用する。また、署名生成作業が必要であるが、トリップル−ＤＥＳを用いたマックＣＢＣを利用できる。以下、図４を参照して、署名生成及び暗号アルゴリズムについて詳細に説明する。
【００２６】
署名生成のために、第１ステップにおいて、パッディングを適用して原文データサイズを６４ビットの倍数にする。これは、図４のＤ１，．．．，ＤＮとなる。第２ステップにおいて、入力キーＫに応じて各６４ビットのデータ値ＤＮをトリップル−ＤＥＳを適用してＦ暗号化する。署名値は第３ステップのＯ１，．．．，ＯＮとなる。このとき、第１署名値Ｏ１を除いては、各データ値ＤＮに前段の署名値ＯＮ−１を加算した値をＦ暗号化する。
【００２７】
暗号化の時にも同様に、第１ステップにおいて、パッディングを適用して原文データサイズを６４ビットの倍数にする。これは、Ｄ１，．．．，ＤＮとなる。次に、第２ステップにおいて、Ｆ暗号化はトリップル−ＤＥＳを適用する。暗号化したメッセージは第３ステップのＯ１＋，．．．，＋ＯＮとなる。
【００２８】
キー管理の構造について説明すれば、ここで使用されるすべてのキーは１２８ビットのサイズを有し、ホストのマスタキーＫＨ、各ターミナルの固有キーＫｔ、通信過程で使用されるセッションキーＫｓの３種類がある。ターミナル固有キーＫｔはホストのマスタキーＫＨから生成され、セッションキーＫｓはターミナル固有キーＫｔから生成される。ホストのマスタキーＫＨ及びターミナル固有キーＫｔは多数のセットを用意して置き、これらから任意に選択して使用できる。
【００２９】
ターミナルの固有キーＫｔは、ホストのマスタキーＫＨを用い、ターミナルのＩＤをトリップル-ＤＥＳアルゴリズムに従い暗号化して生成する。ターミナルには生産ステップで固有キーが蓄積され、その一方、ホストには通信過程の初期に固有キーが生成される。すなわち、ＫＴ=Ｅｎｃｒｙｐｔ（ＩＤ，ＫＨ）である。
【００３０】
セッションキーＫｓは、通信がなされるとき毎に生成されるが、ターミナル固有キーＫｔを使ってホストで生成された乱数Ｒをトリップル-ＤＥＳアルゴリズムに従い暗号化して生成する。通信過程中になされる全ての暗号化はセッションキーＫｓを用いて行われる。すなわち、Ｋｓ=Ｅｎｃｒｙｐｔ（Ｒ，ＫＴ）である。
【００３１】
本発明では、（１）価値蓄積命令、（２）時間、曜日、月及び季節別の差を設けた料金モード調整命令（料金体系の変換）及び（３）一日の間、一週間の間、一ヶ月の間の使用情報及びタイマー情報の確認命令（非正常的な監視）などのアルゴリズムが適用される。これについては図１ないし図３を参照して詳細に説明する。
【００３２】
先ず、図１を参照して、価値蓄積命令の流れについて説明する。
【００３３】
ステップ１０：ホストでは第１ランダムデータ（Ｒ１、Ｒ２、ｎ）を生成してターミナルに送る。ターミナル固有の秘密キーＫＴ［ｎ］を使ってキー生成アルゴリズムに従いセッションキーを生成する。このとき、Ｋｓ＝Ｅｎｃｒｙｐｔ（Ｒ１、ＫＴ［ｎ］）である。ターミナル認証時に比較するために、署名生成アルゴリズムに従い第１署名値Ｓ１ｈ＝Ｓｉｇ（Ｒ２、Ｋｓ）を生成する。ターミナルでは第１ランダムデータ（Ｒ１、Ｒ２、ｎ）を受け渡されてターミナル固有の秘密キーＫＴ［ｎ］を使ってホストと同様の方法によりセッションキーを生成する。すなわち、Ｋｓ＝Ｅｎｃｒｙｐｔ（Ｒ１，ＫＴ［ｎ］）である。
【００３４】
ステップ１２：ターミナルでは署名生成アルゴリズムに従い第２署名値Ｓ１ｔ＝Ｓｉｇ（Ｒ２，Ｋｓ）を生成し、第２ランダムデータＲ３を生成してホストに送る。
【００３５】
ステップ１４：ホストではＳ１ｈ及びＳ１ｔを比較してターミナルを認証できる。ターミナル認証がなされたならば、ホストはＳ２ｈ＝Ｓｉｇ（Ｈ＋Ｒ３＋ＥｎＡｍｎｔ，Ｋｓ）の第３署名値を生成し、暗号化した総金額情報ＥｎＡｍｎｔと共にターミナルに送る。ここで、Ｈは、価値蓄積命令を表示するヘッダである。ターミナルでは、Ｓ２ｔ＝Ｓｉｇ（Ｈ＋Ｒ３＋ＥｎＡｍｎｔ，Ｋｓ）の第４署名値を生成し、Ｓ２ｈ及びＳ２ｔを比較してホストを認証できる。
【００３６】
ステップ１６：ホストの認証がなされたならば、ターミナルは価値を増大させ、Ｍ＝Ｅｎｃｒｙｐｔ（Ｂａｌａｎｃｅ＋ＩＤ，Ｋｓ）のようにＢａｌａｎｃｅ＋ＩＤを暗号化して暗号値Ｍをホストに渡す。ホストではＢａｌａｌｎｃｅ’＋ＩＤ’＝Ｄｅｃｒｙｐｔ（Ｍ，Ｋｓ）のように、暗号値Ｍを復号化してＩＤ’及びＩＤを比較することによりターミナルをもう一度認証し、認証がなされたならば、レコードファイルに残額をバックアップする。  次に、図２を参照して時間、曜日、月、季節に基づいて差を設けた料金モード調整命令（料金体系の変換）の流れについて説明する。
【００３７】
ステップ２０：ホストでは第１ランダムデータ（Ｒ１，Ｒ２，ｎ）を生成してターミナルに送る。ターミナル固有の秘密キーＫＴ［ｎ］を使ってキー生成アルゴリズムに従いセッションキーを生成する。すなわち、Ｋｓ＝Ｅｎｃｒｙｐｔ（Ｒ１，ＫＴ［ｎ］）である。ターミナル認証時に比較するために、署名生成アルゴリズムに従い第１署名値Ｓ１ｈ＝Ｓｉｇ（Ｒ２，Ｋｓ）を生成する。ターミナルでは第１ランダムデータ（Ｒ１，Ｒ２，ｎ）を受け渡されてターミナル固有の秘密キーＫＴ［ｎ］を使ってホストと同様の方法によりセッションキーを生成する。すなわち、Ｋｓ＝Ｅｎｃｒｙｐｔ（Ｒ１，ＫＴ［ｎ］）である。
【００３８】
ステップ２２：ターミナルでは署名生成アルゴリズムに従い第２署名値Ｓ１ｔ＝Ｓｉｇ（Ｒ２，Ｋｓ）を生成し、第２ランダムデータＲ３を生成してホストに送る。
【００３９】
ステップ２４：ホストではＳ１ｈ及びＳ１ｔを比較してターミナルを認証できる。ターミナル認証がなされたならば、ホストはＳ２ｈ＝Ｓｉｇ（Ｈ＋Ｒ３＋Ｍｏｄｅ＋Ｕｎｉｔ， Ｋｓ）の第３署名値を生成し、モード情報（Ｍｏｄｅ）、単位料金情報（Ｕｎｉｔ）と共にターミナルに送る。
【００４０】
ターミナルではＳ２ｔ＝Ｓｉｇ（Ｈ＋Ｒ３＋Ｍｏｄｅ＋Ｕｎｉｔ，Ｋｓ）の第４署名値を生成し、Ｓ２ｈ及びＳ２ｔを比較してホストを認証できる。
【００４１】
ステップ２６：ホストの認証がなされたならば、ターミナルは料金体系を変換しＭ＝Ｅｎｃｒｙｐｔ（Ｂａｌａｎｃｅ＋ＩＤ，Ｋｓ）のようにＢａｌａｎｃｅ＋ＩＤを暗号化して暗号値Ｍをホストに渡す。ホストではＢａｌａｎｃｅ’＋ＩＤ’＝Ｄｅｃｒｙｐｔ（Ｍ，Ｋｓ）のように暗号値Ｍを復号化してＩＤ’及びＩＤを比較することによりターミナルをもう一度認証し、認証がなされたならば、レコードファイルに残額をバックアップする。
【００４２】
最後に、図３を参照して、一日の間、一週間の間、一ヶ月の間の使用情報及びタイマー情報確認命令（非正常的な監視）の流れについて詳細に説明する。
【００４３】
ステップ３０：ホストでは第１ランダムデータＲ１、Ｒ２、ｎを生成してターミナルに送る。ターミナル固有の秘密キーＫＴ［ｎ］を使ってキー生成アルゴリズムに従いセッションキーを生成する。すなわち、Ｋｓ＝Ｅｎｃｒｙｐｔ（Ｒ１，ＫＴ［ｎ］）である。ターミナル認証時に比較するために、署名生成アルゴリズムに従い第１署名値Ｓ１ｈ＝Ｓｉｇ（Ｒ２，Ｋｓ）を生成する。ターミナルでは第１ランダムデータＲ１、Ｒ２、ｎを受け渡されてターミナル固有の秘密キーＫＴ［ｎ］を使ってホストと同様な方法によりセッションキーを生成する。すなわち、Ｋｓ＝Ｅｎｃｒｙｐｔ（Ｒ１，ＫＴ［ｎ］）である。
【００４４】
ステップ３２：ターミナルでは署名生成アルゴリズムに従い第２署名値Ｓ１ｔ＝Ｓｉｇ（Ｒ２，Ｋｓ）を生成し、第２ランダムデータＲ３を生成してホストに送る。
【００４５】
ステップ３４：ホストではＳ１ｈ及びＳ１ｔを比較してターミナルを認証できる。ターミナル認証がなされたならば、ホストはＳ２ｈ＝Ｓｉｇ（Ｈ＋Ｒ３＋Ｔｉｍｅ，Ｋｓ）の第３署名値を生成し、時間情報（Ｔｉｍｅ）と共にターミナルに送る。
【００４６】
ターミナルではＳ２ｔ＝Ｓｉｇ（Ｈ＋Ｒ３＋Ｔｉｍｅ，Ｋｓ）の第４署名値を生成し、Ｓ２ｈ及びＳ２ｔを比較してホストを認証できる。
【００４７】
ステップ３６：ホストの認証がなされたならば、ターミナルは使用詳細Ｌｏｇ、差を設けた料金モードテーブル（ＭｏｄｅＴＢ）、ターミナル時刻（Ｔｉｍｅｒ）、残額（Ｂａｌａｎｃｅ）及びＩＤを含む情報ファイル（Ｉｎｆｏ）を暗号化する。すなわち、ターミナルはＭ＝Ｅｎｃｒｙｐｔ（Ｉｎｆｏ，Ｋｓ）でＩｎｆｏを暗号化して暗号値Ｍをホストに渡す。ここで、Ｉｎｆｏ＝ｌｏｇ＋ＭｏｄｅＴＢ＋Ｂａｌａｎｃｅ＋ＩＤである。  ホストではＩｎｆｏ’＝Ｄｅｃｒｙｐｔ（Ｍ，Ｋｓ）のように暗号値Ｍを復号化してＩＤ’及びＩＤを比較することによりターミナルをもう一度認証し、認証がなされたならば、レコードファイルに一日の間、一週間の間、一ヶ月の間の使用情報及びタイマー情報をバックアップ及び確認する。
【００４８】
以上では、本発明に適用される価値伝送及び価値蓄積暗号アルゴリズムについて説明したが、実際の電力量計に適用するためには次のことを考慮しなければならない。
【００４９】
一つの柱状変圧器に最大に連結できる価値蓄積型電力量計は２５６個に制限する。３．３ＫＶの電圧を２２０Ｖの供給電圧に変換する柱状変圧器には一つのＬＳが２５６個の価値蓄積型電力量計を司り、多数個の柱状変圧器の２次側に固有番号が相異なるＬＳを接続し、最大２５６個のＬＳを接続する一つのＡＳは合計６５、５３６個の価値蓄積型電力量計を司ることができる。このような２５６個のＡＳを司るにあたって、木構造で一つの地域サーバは合計１千６百万台を管理できるが、サーバの性能及び効率性を考慮して地域サーバが最大に管理する価値蓄積型電力量計の数を制限することが好ましい。しかし、もし、柱状変圧器から他の２２０Ｖ側に信号が超えてくる場合のために、一般の電力線モデム使用者及び電力量計モデム（マイコン）に３バイトのＩＤを与える。マイコンは暗号アルゴリズム及び暗号キーを保護するためのバススクランブルリング機能を具備して盗用を防止したり、ＳＩＭ形のＩＣカードＳＡＭを選択的に使用できる。電力量の計算、トークンタンク及びディスプレイは別途のマイコンを使って行うこともできる。ここで、電力量計がホストと通信するとき、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）及び電力使用の計算などを制御するのに支障があるか否かをチェックする。電力量計に時刻情報を提供するにあたって、時間的な制約があることを考慮する。すなわち、１所帯に時刻情報を伝送するのに１秒かかるとしたとき、３６００所帯であれば１時間がかかる。電力量計のそのものにリアルタイムクロックを取り付け、その時間による差を設けた料金を適用させるが、このとき、時間を随時補正及び監視する。タッピングあるいはハッキングを防止するために、電力モデムをＰＣに接続させて非正常的な電力使用を監視したり、あるいはデジタル封印をする。
【００５０】
デジタル封印とは、ソフトウェア及びハードウェアを組み合わせてシステム的に具現することを言う。これは、ターミナルでは一日の間、一週間の間、一ヶ月の間及び一年間の使用情報を２．４４ＫＢの情報としてサーバに送り、サーバではこれらの情報をデータベース（ＤＢ）に記録しておき、これら情報と次に伝送された情報とを演算して電力の時間帯別の総使用量と比較して非正常的な電力使用を監視することにより具現される。ラッチリレイへの電力の供給が切れた状態で出力端子に電圧が印加されると、この状態を盗電のことと判断し、サーバに緊急情報を送る。
【００５１】
サーバの電力使用の詳細の集計は時間別、曜日別、月別及び季節別の電力使用集計に基づき、日別、曜日別、月別及び季節別の電力使用を予測することにより電力の購買時に予備率を適用して再契約に有利な価格を協議できる資料として活用できる。
【００５２】
蓄積された価値の規模が完全に消費されて遮断器が電力の供給を遮断した場合、負荷電圧の有無を確認することにより、過電流による遮断であるか、特別の場合の遮断であるか、または電力量計の前端で電源をタッピングして用いる場合、すなわち、盗電であるか区分けする。
【００５３】
電力モデムを通じての付加価値の伝送及び蓄積時に電力量計用、ガスメーター用、水道メーター用、熱量計用などが区分けされて、電力量価値はＳＶＭに、残りはＩＣカード電子財布の各領域に記録される。
【００５４】
以下、図５ないし図６を参照し、前述したことを考慮して製作された電力量計の構成及び動作についてより詳細に説明する。
【００５５】
図５は、電力線モデムを通じての価値の伝送及び価値蓄積型電力量計を示したものである。図５において、ラッチリレイ１は電力の供給を遮断するためのオン／オフラッチ型リレイスイッチである。シャント抵抗２は０．１ｍΩのマンガン抵抗であって、交流電流量を測定する。盗電感知センサー３はラッチリレイ１が遮断されたとき、このセンサーの出力が”０”であれば正常の状態であり、”１”であれば端子１ｓ及び端子１Ｌがバイパスされて盗電されていることを感知するセンサー回路である。ブザー４はトークン交換器１０の残額が完全に消費された後、価値蓄積モジュールＳＶＭに新しいトークンを要求して、最後のトークンを受けたときに可聴警報音を発生させ、電力使用者に価値伝送及び価値蓄積を案内する。価値／付加価値蓄積ＩＣカード５はこの価値蓄積型電力量計を管理する電力再販売業者のマスタキーにより加入者ＩＣカードのＣＳＮを運営者ＤＢに登録し、サーバに価値伝送の要求があるとき、登録されたＣＳＮの合否を確かめて不正な使用を防止する。
【００５６】
電圧分割器６は、１１７／２２０／２４０Ｖの交流電圧を電圧アナログデジタル変換器（Ｖ−ＡＤＣ）の入力電圧の範囲に合わせる電圧分割器であって、２つの抵抗を直列で接続、両抵抗の割合で電圧範囲を選択する。Ｖ−ＡＤＣ ７は交流電圧値アナログ信号を１６ビットのデジタル信号に変換する回路である。電流アナログデジタル変換器Ｉ−ＡＤＣ ８はシャント抵抗２に流れる交流電流信号を１６ビットまたは２０ビットのデジタル信号に変換する回路である。電力消費演算回路９はＶ−ＡＤＣ ７にＩ−ＡＤＣ ８のデジタル信号を掛けて電力を計算した後に、パルス数及び幅信号に変換する回路であり、電力消費演算回路９は電圧及び電流の位相を比較して両位相間のずれ角を演算し、位相差を信号として出力して誘導負荷を瞬間的に使用することに対して差を設けた料金を適用できる。トークン交換器１０は単位時間当り消費される電力量に応じてトークンを削減していき、トークン交換器１０の内部のトークンが完全に消費されると、１０倍単位のトークンタンクに新しいトークンを要求して電力使用量によって削減する。もし、１０倍単位のトークンタンクが完全に消費されると、後述する価値蓄積モジュールＳＶＭに１００倍単位のトークンを要求して１０倍単位のトークンタンクを満たし直す。ＳＶＭ １６６にトークンを要求するときにはＳＡＭ １６４の認証過程を経なければならない。ＲＴＣ及び電力消費テーブル１１は年月日時分秒ＹＹＭＭＤＤＨＨＭＭＳＳよりなるリアルタイム時計を基準として、電力消費テーブルが５０％、７５％、１００％、１５０％、２００％など電力需給状況によって多段階電力使用料金を差を設けた適用するモードテーブルである。
【００５７】
ＩＳＯ ７８１６によるＩＣカード判読記録部１２はＩＣカードと同期、非同期で通信をするためのＶｃｃ、Ｃｌｋ、ＤＩＯ、Ｒｅｓｅｔ、ＧｎｄなどＩＳＯ ７８１６ Ｐａｒｔ ２で定義した８個の端子よりなる通信ポートである。正常的に発行したＩＣカードを前記電力量計に差し込むことにより、電力、ガス、水道、温水、熱量、有料ＴＶなどの多目的価値を１枚のＩＣカード内に具現して、価値をＩＣカードにオンライン／オフラインで記録する。その一方、この価値伝送及び価値蓄積型電力量計を介してガスサービスサーバから伝送されてきた価値をＩＣカードに記録した後、カードを取り出してガスメーターに差し込むと、価値情報がガスメーターに移され、ガス使用量によって価値情報が削減される。すなわち、価値伝送及び価値蓄積型電力量計は、オフラインで動作できるのである。  電力モデム１３は電力線を通じてデータ通信をするためのモデムであって、各モデムは２５６個のうちいずれか一つのアドレスＰＬＭＩＤ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｍｏｄｅｍ ＩＤ）に設定されている。ＡＣ／ＤＣ電源部１４は、この価値蓄積型電力量計に必要な動作電圧を供給する。３バイトのＩＤは価値蓄積型電力量計の固有番号であって、その生産時にＲＯＭに記録される。フラッシュメモリよりなる不揮発性メモリ１５は、この価値蓄積型電力量計の枚６０秒の電力消費量を１６ビットの情報として記録して２４時間、すなわち、一日分の電力使用量を導き、この一日間の電力使用量に基づき一週間分の電力消費量、１ヶ月分の電力使用量などのように、一定期間の間の電力使用現況を記録しておき、盗電や非正常的な電力消費を遠隔で監視して電子封印を行う。スクランブルドバス１６はＣＰＵ １６２の価値蓄積のための暗号キー及び暗号アルゴリズムを蓄積しておく情報蓄積モジュールＳＡＭ１６４及び価値蓄積をしておく価値蓄積モジュールＳＶＭ１６６を含んで、価値情報の操作や偽変造価値使用、ハッキングを防止し、かつ暗号学的な攻撃を排除する。ＬＣＤ １７は金銭価値の残額、伝送状態、リアルタイム電力消費現況及び累積電力使用現況などを使用者の目視で識別できるように液晶で表示する。電力線入出力端子１８は１ｓ、２ｓ、２Ｌ、１Ｌで構成されて電力の入力及び出力線を各々接続し、かつ、物理的なタッピングを防止するための蓋部をさらに含む。アレスター１９は雷やサージ電圧を吸収する回路である。
【００５８】
以上では１種類の電力を計量する電力量計について述べたが、本発明の電力量計は前記電圧分割部６、前記Ｖ−ＡＤＣ ７、前記Ｉ−ＡＤＣ ８、ラッチリレイ１及びシャント抵抗２を対応する電力の種類数に合わせて具備すると、２種類以上の電力を計量できる。すなわち、２種類以上の電力源が他の電圧を選択的に使用したり、あるいは２種類以上の電源を同時に使用できるように、対応する電圧分割部、Ｖ−ＡＤＣ、前記Ｉ−ＡＤＣ、ラッチリレイ及びシャント抵抗をさらに具備すると、各電流量を別々に測定または演算できる。
【００５９】
前述した構成の価値蓄積型電力量計の動作について述べると、電力供給業者または電力再販売業者が、前述したように価値蓄積方法によりホストから電力モデム１３を通じて各ターミナルのＳＶＭ １６６に価値を蓄積すると、各電力量計は電力消費演算部９で演算した電力使用量による料金を計算して前記ＳＶＭ １６６に蓄積された価値情報の残額と比較し、トークン交換器１０を通じて料金精算をする。このとき、ＳＶＭ １６６の残額が一定量以下である場合、ブザー４を鳴らして使用者に残額の状態を知らせ、残額が足りなくなる場合には前述した価値蓄積方法によりホストからＳＶＭ １６６に価値を再補充されたり、そうでなければラッチリレイ１を動作させて電源供給を遮断する。その一方、本発明の価値蓄積型電力量計はホストとターミナルとの間で通信を行い、価値情報をＳＶＭ １６６に直接的に蓄積できるが、他の実施形態として、正当に発給した、一定の金額が入れられている家庭用または業者用電気、ガス、水道、熱量用ＩＣカード５を本発明の価値蓄積型電力量計に差し込んで、前記ＩＣカード５に蓄積された電力価値情報が内部のＳＶＭに移されて蓄積されるようにもできる。
【００６０】
言い換えれば、本発明の電力量計は、前記ＳＶＭに記録された価値範囲内で一定量の電力を使用することにより、一ヶ月の間の使用量、カード残額などの情報を電力量計の内部に設けられた液晶ディスプレイ１７などに表示する。また、カード残額が一定金額以下であるときにはブザー４を通じて警報音を鳴らし、使用者をして価値の伝送をサーバに要求して事前に契約締結された銀行の口座番号から自動で支払われたり、あるいはクレジットカードで支払われるようにする。また、電力価値は電力線を通じてオンラインで伝送されてＳＶＭ １６６に蓄積した後に電力使用量によって価値が削減され、これにより電力供給業者や電力再販売業者は検針への人件費、使用量の電算入力及び演算、請求書の印刷及び発送過程が省かれて費用を節減できる。さらに、電力の使用料金が前払いとなっているため、延滞や未納の恐れがなく、その結果、再請求の過程が省かれる。加えて、前払い利子の収益、電力使用時間帯別の差を設けた料金の適用、電力購買価及び販売価の差額などの利益を使用者の電力料金の値下げとして返すできる。その結果、電力事業者は高付加価値の事業を運営できる。
【００６１】
家庭用、業者用などの電力供給業者または電力再販売業者が正当に発給したＩＣカードのほかに操作されたカードの使用を防止するために、カードの正当性を認証するＳＡＭ １６４を電力量計内に組み込んで、端末器にカードを差し込んだとき端末器及びカード間の認証を行なう。また、カードの金額情報が端末器に送られるときにも図１での暗号化過程に従い動作するようにし、偽変造カードの使用を根絶する。端末器やカードを偽変造するために価値蓄積型電力量計を分解するなど、外部のハッカーによる暗号学的な攻撃に対応して、計量器の分解時に暗号キーを揮発させる方法も考慮できるが、端末器の内部の暗号アルゴリズム及び暗号キーには電力の消費量によって価値情報が削減される減額専用キーのみを持たせることにより、金額情報や価値を増やせないようにする。特に、本発明では、使用者／加入者が価値伝送の要求をするために電話またはデジタルインターフォンを通じてＡＲＳサーバーに接続すると、クレジットカード、銀行口座からの自動支払いなど、使用金額を選択的に決済できるようにし、支払いが保障された範囲内で価値伝送をし始める。これらの過程はインターネットを通じても行われ得るが、特にコンピュータや情報通信網の使用経験が全くない使用者のために、電力サービス業体／電力再販売業者及び金融機関の間で口座自動振替の契約を結んで、蓄積された価値が一定の規模に減少すると自動で価値伝送がなされるようにもできる。特に、ＥＭＶ ’９６次世代クレジットカードまたはデビットカードでＳＥＴ電子商取引きによる支払い要請をする場合、サーバはオンラインモールの役目をし、取引きの詳細がデジタル封筒（ＤＥ；Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｎｖｅｌｏｐ）に入れられて取引きの詳細を署名した効果として取引きを否定したり、あるいは操作できないようにもできる。
【００６２】
以下、前述した本発明の具現過程及び条件について詳細に説明する。
【００６３】
１） 価値の発生及び伝送、蓄積過程
電力販売業者や電力再販売業者のマスタキーＭｋを用い、加入者管理データベースと連動して価値情報が発生され、ＡＳ、ＬＳを通じて電力線ＬＡＮモデムが要求した加入者のＩＤ番号を選択する。加入者ＩＤ番号の呼び出し及び通信への接続が完了すると、前述したように、相互認証過程によりサーバ及び端末器間の正当性を認める。この相互認証過程が完了すると、要求された金額価値情報を伝送する。電力線を通じて送られてきた金額価値情報は価値情報蓄積モジュールＳＶＭに蓄積される。
【００６４】
２） 付加価値の伝送及び蓄積過程
電力以外のガス、水道、熱量、温水など、別途の通信線路無しにＩＣカードによりオフラインで動作する計量計測器を連携して使用できる付加価値伝送機能を付加して本発明の効用性を倍加させる。このような付加価値は前記価値の発生伝送過程と同様になされ、電力量計に蓄積される代わりに、ＩＣカードに蓄積される。このような過程によりＩＣカードに蓄積されたガス、水道、温水、熱量などの付加価値情報は、同出願人により出願された韓国特許出願番号９８−６９４７及び９８−６９４８に開示されたようなＩＣカードを受容できるＩＣカードオフライン水道、ガスメーターに差し込んで動作できる。これにより、運営の効率性が極大化できる。
【００６５】
３）価値情報の消費
ＳＶＭ １６６に蓄積された金額価値情報は電力消費量によってトークン交換器（ＴＥ；Ｔｏｋｅｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）１０で削減される。このとき、数ミリワット級、数ワット級、数キロワット級などのように単位時間当りトークンが削減され、最小単位のトークンが完全に消費されると新しいトークンを要求する過程により蓄積された金額価値情報を削減する。
【００６６】
４）電力消費率の差を設けた適用
電力使用モードは、平日、休日の時間帯及び季節、月に依存して差を設けた多段階料金を適用可能とするものであり、プログラムにより自動的に選択されて適用される。電力消費モードテーブル１１においては、様々なレートが時間帯や電力の需要と供給の特性に基づいて適用される。例えば、平日の昼間は１００％、平日の日課前及び日課後、土曜日などは７５％割引き、深夜は５０％割引き、日課時間には２００％割増し、冷房機器の使用が急増する夏期の午後２〜４時には３００％割増しなどの如く、リアルタイム時計ＲＴＣにより適用される。同じ電力使用量に対して分けられたＴＥ １０が適用されるので、蓄積された価値は差を設けて適用される。したがって、電力消費はどの時間帯でも最適化される。ゆえに電力生産及び供給の効率は最大となる。よって電力使用料金も低減される。
【００６７】
５）残額確認及び自動遮断
ＳＶＭ １６６の金額価値情報は使用者がいつでも残額を確認できるように、例えば、液晶ディスプレイに表示し、金額価値が完全に消費されると、トークン交換器は最後の単位のトークンが残ったとき、可聴周波数の警報音を鳴らして使用者に知らせる。最後のトークンが消費されるまでに金銭価値の再補充がなされないと、電力線に直列で接続されたラッチリレイを遮断する信号を送り、電力の供給を切る。
【００６８】
このような前記各種の具現過程及び条件を満足するために、本発明は、下記のような構造及び原理に基づき、検針の不要な価値伝送及び価値蓄積型電力量計を基本としてＩＣカードにより付加価値を伝送できる各種のガス、水道メーターと連携して使用できる。
【００６９】
本発明の価値蓄積型電力量計は、電圧Ｖ、電流Ａを各々リアルタイムで測定してＡＤ変換器９を通じて電力量を計算し、単位時間当り電力消費を演算して、蓄積された価値情報をトークンに変換させた後、トークン交換器１０で電力の単位時間当り消費量によってトークンを削減していき、トークンが完全に消費されると、新しい価値情報を要求するなどの過程よりなる。また価値情報の残量及び電力消費の現況など使用者が知っておくべき情報はいずれも液晶ディスプレイ画面１７を通じて表示され、最後の価値情報がトークンに変換されたときには可聴周波数の警報音を鳴らして価値の再補充がなされるようにし、内部の価値情報が完全に消費されると、ラッチリレイ１を遮断して電力の供給を切る。
【００７０】
５ステップ以上に電力使用料金に差を設けて適用できるモードテーブルＭＴ １１は、リアルタイム時計ＲＴＣが平日、休日の時間帯及び季節、月別によって５０％、７５％、１００％、２００％、３００％など、電力使用料金に多数ステップの差を設けて適用し価値情報を削減する。すなわち、単位時間当り同一の電力を使用しても電力需給状況によってトークン交換器ＴＥ １０がモードテーブルＭＴで定めた時間プログラムにより多段階電力使用料金を適用してＳＶの価値が差別適用されるように運営することにより、電力生産時に電力消費が最適化できるように誘導して、電力の需給のバランスを取り、これにより電力予備供給率を下げ、電力の計画生産を図るなど効率を増大させて電力供給が過剰となる夜間時間帯の割引きなど多段階電力使用料金体系で使用者の選択的な使用による割引きポイントを与える。ほとんどの事務室で集中的に冷房機器を用いる夏期には割増し電力料金を与え、かつ蓄熱システムを導入して深夜に電力を使用する家庭や業者など、電力消費者に割引きされた料金を与えることができる。
【００７１】
本発明の価値蓄積型電力量計は蓄積された価値の偽造や暗号学的に攻撃されないためにＣＰＵ １６２及び内部のメモリを一般の人が解読できないスクランブルドバスの構造よりなり、暗号キーＫＴ［ｎ］及び暗号アルゴリズムを内蔵できるＳＡＭ １６４及び価値情報を蓄積するＳＶＭ １６６よりなる。価値情報を偽造変造するために、ハッカーや暗号攻撃者などが電力量計を分解しても、ＳＡＭ及びＳＶＭの暗号キー及び暗号アルゴリズムなどの情報内容を閲覧できない構造となっている。電力量計の内部のＳＡＭ及びＳＶＭはホストコンピュータのマスタキーＭｋとの相互認証により互いの真偽を確認した後に前述したような過程によってのみ価値情報を伝送、蓄積でき、マスタキーによってオンラインで価値情報及び付加価値情報を伝送し且つ蓄積でき、ＭｋによってＩＣカードに金額価値情報を蓄積したり付加価値情報を蓄積できる。ＩＣカードが電力量計に差し込まれると、カードにリセット信号を送ってＡＴＲ信号を受けた後、ＩＣカードの正当性を端末器と相互認証し、ＳＶＭ及びＳＡＭを通じて価値情報のやり取りをし、正当なＩＣカードの使用に対してのみ金額情報を削減し、金額情報を記録することは発給者の別途の暗号キーＭｋにより記録されるため、増額はできないようになっている。このような過程は国際標準規格ＩＳＯ ７８１６ Ｐａｒｔ１、Ｐａｒｔ２、Ｐａｒｔ３、Ｐａｒｔ４、Ｐａｒｔ８、Ｐａｒｔ１０などの物理的な規格、電気的信号、通信プロトコール、暗号化過程など国際標準に準拠して動作し、運営者の要求によって二つ以上の暗号キーを併せて蓄積して、一つの暗号キーは一定の時間間隔でアップデートし、暗号キーを選択的に使用する保安体制で価値蓄積が偽変造されて使用できないようにする。 金銭価値の伝送、付加価値の伝送、価値使用の適法性の監視は電力モデムを通じてなされ、電力量計の設け場を訪問して鉛や錫封印を目視で確認しなくても、不法で盗電をしたり非正常的な電力消費を監視し制裁措置を行なうために盗電監視回路及び電力使用履歴情報を不揮発性メモリＮＶＭ １５に一定時間の電力使用情報を記録しておく。このような回路はＬＳ及びＡＳにより周期的に監視でき、その結果、物理的な鉛封を目視で確認しなくても電子的な封印機能を行えるようになる。 価値蓄積型電力量計は３バイトの固有番号ＳＶＰＭＳＮをもっており、電力モデム１３は１／２５６のＭ−ＩＤアドレスでＬＳと通信をする。電力供給業者や電力再販売業者のサーバは価値伝送の要求をしてきた加入者のＭ−ＩＤを選択するアドレッシング手順により加入者の価値蓄積型電力量計と近距離通信を始める（ＶＳＰＭＳＮ：Ｖａｌｕｅ Ｓｔｏｒｅ Ｐｏｗｅｒ Ｍｅｔｅｒ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｕｍｂｅｒ，Ｍ−ＩＤ；Ｍｏｄｅｍ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｎｕｍｂｅｒ）。
【００７２】
加入者は電力小売り業者や電力再販売業者のＡＲＳに電話またはデジタルインターフォン２０及びキーパッド２１に接続してクレジットカードまたは銀行口座番号決済を選択し、電力価値伝送の代価である支払いを選択する手順により、価値伝送を要求すれば、クレジットカード会社のサーバから与えられた決済許可番号ＡＮにより価値管理サーバに価値伝送を要求する。電力小売り業者価値管理サーバはＡＳ、ＬＳを通じてＭ−ＩＤを呼び出し、前述したような価値蓄積手順でＳＶＰＭに価値を伝送して蓄積する。
【００７３】
ＬＳは最大３Ｋｍの１１７Ｖ／２２０Ｖの電力線に接続した電力モデムを通じて最大２５６個の価値蓄積型電力量計ＳＶＰＭ加入者の電力消費状況を順次監視する。１／２５６．．．ｎ／２５６ ＳＶＰＭを順次呼び出し、ＳＶＰＭの内部リアルタイム時計の変更状況の確認及び再調整、料金体系モードの調整、カードのＣＳＮの確認、価値蓄積残額のバックアップ、盗電の可否及び非正常的な電力消費の確認、一日の間、一週間の間、一ヶ月の間の電力消費報告をダウンロードして電力需要統計を集計し、かつ電力需要を予測して電力購買価格を交渉する資料として使用し、供給価格を再調整するなど基礎資料として使用する。
【００７４】
付加価値伝送及び蓄積では、電力以外のガス、水道、熱量、温水メーターは設置環境が悪いため線路作業が極めて複雑であり、その結果、別途の通信線路無しにＩＣカードによりオフラインで動作する計量計測器に構成し、価値蓄積型電力量計を通じて伝送された付加価値情報をＩＣカードに蓄積した後、水道、ガス、熱量計にＩＣカードを差し込むと、各々の付加価値情報がメーターに蓄積されて、同一の価値削減過程によりトークンを削減していてから、価値情報が完全に消費されると、供給を切る弁を遮断する原理により動作する。このように価値伝送及び蓄積型電力量計と付加価値サービスを連携して使用できる付加価値伝送機能を付加して本発明の効用性を倍加させる。このような付加価値は前記価値の発生伝送過程と共になされ、電力量計に蓄積される代わりに、ＩＣカードに蓄積される。このような過程によりＩＣカードに蓄積されたガス、水道、温水、熱量などの付加価値情報は同出願人の韓国特許出願番号９８−６９４７及び９８−６９４８に開示された、ＩＣカードを受容できるＩＣカードオフライン水道、ガスメーターに差し込んで動作できる。これにより、運営の効率性を極大化できる。
【００７５】
以下、図６を参照して、電力線モデムを通じた価値伝送要求及び価値伝送過程について詳細に説明する。
【００７６】
ＩＣカードの発給を希望する者に電力再販売業者５０であるシステム運営者のマスタキーＩＣカード５１により加入者ＩＣカード５２を発給する。現場で電気、ガス、水道、温水、カロリーなどの価値を現金や、クレジットカードで決済した後にこれをＩＣカードに蓄積する。使用者側５５の加入者の価値蓄積型電力量計にＩＣカードを差し込んで、ＩＣカード内の電力価値が電力量計に蓄積されるようにし、使用者側５５のガス、水道、温水、カロリーメーターに差し込むと各メーターに蓄積される。１次価値蓄積後の価値／付加価値蓄積は電力モデムを通じての価値伝送過程によりなされる。価値伝送要求は電話、インターネット、Ｐ−ＡＴＭ（ＥＭＶ ’９６）、価値蓄積及び知能型電力量計などを通じて価値伝送及び価値蓄積がなされうる。価値の伝送及び蓄積手順は前述した一例の暗号アルゴリズムの遂行過程によりなされる。価値／付加価値伝送経路は電力再販売業者５０のホストサーバの加入者データベース情報のうち加入者履歴情報を持ってき、決済するクレジットカードの番号、デビットカードの番号、銀行口座番号のうちいずれかを選択して銀行やＶＡＮ社の支払いを保証され、ＳＡＭのマスタキーに価値情報を生成してＡＳ、ＬＳ網を経て加入者価値蓄積型電力量計加入者ＩＤを呼び出し、相互認証手続きを経て価値／付加価値情報を伝送する。ＬＳは価値蓄積型電力量計の時間、週間、月間の電力使用履歴情報ダウンロード、時間別、曜日別電力使用状況の監視、価値残額の監視、時間再設定、電力使用モード及びプログラムダウンロード、盗電及び非正常的な電力使用監視などの役目を行なう。また、電力供給業者５３の金額精算システム５４及び電力再販売業者５０の間に前述した手順に類似した方法により金額精算を行うことができる。
【００７７】
本発明の価値蓄積型電力量計は前面の上部にＬＣＤディスプレイを具備し、前面の下部に入出力端子が具備されている。前記入出力端子には電力を入出力する電力線が接続されており、安全及び保安の理由から、盗電防止キャップがかぶられている。この盗電防止キャップの上面にはデジタルインターフォン及び価値伝送要求用キーパッドが設けられている。また、電力量計の一側上にはＩＣカード差し込み口が形成されてＩＣカードを差し込んでＩＣカードに価値を蓄積したり、ＩＣカードから記録された価値を判読できるようにする。また、電力量計には盗電／分解確認封印ナットが形成されて電気を不正に盗用できないように電力量計を封印させる。
【００７８】
以上では、電力線モデムを通じての価値蓄積型電力量計について述べてきた。電力線を通じての通信により必要な情報を互いにやり取りできるが、電力線に代えて、一般の電話線、無電リレイ通信、ケーブルテレビラインを使って必要な情報を互いにやり取りすることもできる。
【００７９】
以上述べたように、本発明は、電力、ガス、水道、熱量計などの計量、計測器を検針せず、電算入力及び処理をせずに、請求書を印刷したり郵便発送する全体の過程を省略することにより、訪問にかかる人件費、電算処理費、請求書の郵便発送にかかる費用、精算費用など諸費用の節減を図ることができ、これらに関わる使用料を引下げできる。
【００８０】
また、本発明により電力使用料金の未収金や延滞による損失を減少させる反面、価値伝送金額がクレジットカード、口座からの支払いなど、新しい過程により先に支払われることによる前払い利子の収益が発生する付加価値を創作できるなど、運営者は高い付加価値を創出できる。
【００８１】
本発明はこのような既存の電力量計の訪問検針及び遠隔検針の経済的、保安的な問題を同時に解決できる複合型電力量計を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による価値伝送及び価値蓄積方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】本発明の価値蓄積型電力量計に適用される時間別、曜日別、月別及び季節別の多段階の差を設けた料金モード調整命令（電力料金体系の変換）の流れを説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の電力量計に適用される一日の間、一週間の間、一ヶ月の間の使用詳細の集計に基づき、単位時間当り全体電力消費量と比較して盗電などの非正常的な電力消費を監視したり、不正な使用者を防止するための過程を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明に適用される署名生成方法及び暗号化方法を説明するための概略図である。
【図５】本発明による価値蓄積型電力量計の内部の構成を示したブロック図である。
【図６】本発明によるシステムにおける価値情報の流れを説明するための構成図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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