智慧供电服务柜员机系统设计与实现

材料电子化，安全传送到人工座席，完成业务受理交互动作，见图3。

图3 vtm终端机

为满足终端机的安全性与稳定性，终端机各组成设备必须采用模块化结构设计，各模块独立可换。

2 终端设备模块

终端设备提供高清语音视频、触控屏交互、红外感应，模拟“面对面”的柜台服务，具备银联支付、纸钞支付、卷式发票打印、凭条打印、A4打印、单据回收功能，并支持高拍仪资料扫描，个人身份信息采集、高清摄像视频、广角摄像头监控等功能。

2.1 外观结构设计

（1）自助终端外观需符合人体工程学设计，考虑用户使用的方便性和舒适性，各个设备操作部件的位置分布要求合理及人性化。

（2）外型美观大方，与南方电网、营业厅整体色调搭配和谐。

（3）自助终端的LOGO设计及机体颜色符合各类VI规范，按VI规范要求设计实施。

（4）工艺精湛，可扩展性强，具有较强的抗冲击性，适合在网点外墙、商场、住宅小区等户外安装。

2.2 模块组成

终端设备实行模块化结构设计，各模块独立可换。自助终端设备包含以下模块：高清视频交互模块、触控交互模块、读卡缴费模块、凭条打印模块、身份证阅读模块、指纹模块、发票打印模块、纸币收取模块、业务单打印模块、业务单回收模块、高拍仪扫描模块、主机，下面分别对关键模块进行描述。

2.2.1 试制高清视频交互模块

高清摄像头指标参数见表1。

表1 高清摄像头指标参数

视频显示器指标参数见表2。

表2 视频显示器指标参数

触控交互模块指标参数见表3。

2.2.2 银联缴费模块

金属加密键盘指标参数见表4。

表3 触控交互模块指标参数

表4 金属加密键盘指标参数

密钥、程序及敏感数据拆封自毁;PCI国际认证＼&接口标准＼&标准RS-232和标准USB2.0接口＼&输入键盘＼&10个数字键，6个功能键＼&键扩充性＼&外接2片4键扩展功能键＼&按键寿命＼&超过3 000 000次＼&按键压力＼&2～4N＼&按键行程＼&不小于0.45mm＼&处理能力＼&PIN加密、MAC运算、数据加密/解密，具有远程密钥下载＼&保护能力＼&停电敏感数据保存5年以上＼&]

2.2.3 高拍仪扫描模块

高拍仪扫描参数指标见表5。

表5 高拍仪扫描参数指标

3 安全实现

系统安全实现包括交易安全和数据安全两部分。

3.1 交易安全

供电服务远程视频柜员机需要确保客户能够安全使用现金或银行卡缴费。安全技术措施包括：①设置读卡器闸门以防异物插入、非法打开;②在读卡器监测到错误时，增加“故障报错，停机处理”流程，并显示专门的警告提示，告知客户检查读卡异常。注意不要泄漏密码、请勿轻信他人建议或任何提醒（电网工作人员绝不会让客户提供密码）;③为了确保客户的银行卡信息安全，实现超时吞卡功能，用来预防业务处理结束后客户忘记取卡情况;④插卡、退卡指示灯提示。为确保客户插卡正确和取走磁卡，客户在插卡和退卡时读卡器口灯光闪烁，同时远程座席语音提示客户;⑤使用金融机构认证的一体化缴费系统，确保客户交易信息不会经过系统泄漏出去;⑥使用安保摄像头监控缴费系统，防止对缴费系统非法操作和改动。

3.2 数据安全

供电服务远程视频柜员机采集的资料需要滿足保密要求。具体措施如下：①文件加密传输保存，禁止明文传输保存;②文件加盖水印，防止文件被非法获取后修改或用作其它用途;③文件附上客户电子手签签名，以确认客户将相关文件提交给供电营业厅;④系统设置账户安全权限，只允许经过授权的人员才能查询电网业务办理资料和文件[12-14]。

4 关键技术

4.1 SIP协议栈

会话发起协议（Session Initiation Protocol，SIP）是一个由IETF制定的应用层信令控制协议，广泛用于通信会话控制。通信会话包括多媒体会议会话、多媒体内容分发会话、IP语音会话等，可通过网状单播、组播、混合方式进行通信会话[15-18]。

SIP协议是一种实时多媒体信令标准，因为其采用的编码方式是基于文本编码，所以在点到点的应用环境中可跨平台使用，并具有扩充性、灵活性和兼容性，便于运营商应用已有的网络通道实现特大规模应用。

通过采用SIP协议实现视频语音通话功能，通话流程见图4。

图4 软电话通话流程

图4中，软电话A主动呼叫软电话B，A发送INVITE请求到SIP服务器，SIP服务器回应100 Trying，表示正在尝试呼叫软电话B;B在收到INVITE请求后主动发送100 Trying到SIP服务器，表示软电话B正在处理中，接着发送180 Ringing表示B处于振铃状态;SIP服务器将B的当前状态转发给A，A此时知道B处于振铃中并播放振铃语音;当B选择接听时将发送200 OK给SIP服务器，SIP服务器转发B的报文给A，此时由软电话A到软电话B的通话已经成功建立，即可通过音频编码和视频编码进行数据传输实现视频通话。当A发送BYE报文给SIP服务器时，表示A主动挂机通话结束了，此时A将释放通话连接，而B在收到BYE请求后也会做相应的资源释放动作，一次完整的视频通话流程完成。

4.2 RTMP协议

实时消息传输协议（Real Time Messaging Protocol，RTMP）是一个基于TCP的协议簇，包括RTMP基本协议、RTMPT变种、RTMPS变种、RTMPE变种等。RTMP网络协议主要用于实时数据通信，广泛应用于Flash平台和AIR平台、流媒体和交互服务器间的音视频通信和数据通信。

资料扫描模块通过采用RTMP协议能更好地减轻带宽资源，在带宽有限的情况下也能高质量传输视频。资料扫描模块通过获取VTM高拍仪摄像头视频源，利用RTMP协议将采集到的数据流通过服务器发送给坐席端，使坐席可实时监控现场资料收集情况。

4.3 H.264视频编码

H.264是DPCM叠加变换编码的混合式编码模式，具有以下特点：①因为采用“回归基本”设计，所以该编码具有简洁的特点，与H.263++编码相比，其压缩性能更优;②在不同的信道适应能力得到增强，该编码应用“网络友好”的语法和策略，使得误码和丢包的处理更优;③应用范围宽泛，可满足多种需求：多解析度、多速率、多传输（存储）场合。系统的视频软电话和电网业务申请单扫描编码大部分采用H.264编码。

在技术层面，与H.263 v2（H.263+）编码或MPEG4简单类编码比较，采用H.264编码实现的编码器码率一般可节省近50%的码率;在所有码率中，H.264能提供较高质量视频;在低延时模式（如视频会议）下，H.264实时通信能力较强;在无延时限制应用场景（如视频存储、服务器端的视频流应用）下，H.264工作效能好。另外，H.264提供多个工具包，如传输网中包丢失处理工具、无线网中比特误码处理工具等。

在系统层面，H.264提出了一个新的分割概念，在视频编码层（Video Coding Layer，VCL）和网络提取层（Network Abstraction Layer，NAL）间进行概念性隔离。VCL表述视频内容的压缩核心，NAL通过特定类型网络表述递送，这样分割使信息封装更方便、对信息的优先级控制更好进行。

4.4 电话软交换技术

基于分组网，软交换技术利用程控软件提供呼叫控制功能，处理分离的媒体设备，可在不同技术、不同协议和不同设备间提供互操作。其基本原理是：不依赖于底层硬件、底层操作系统，创建一个接口标准、业务开放、伸缩性良好的分布式软件系统，能处理不同业务所需的同步通信协议。

软交换技术具有以下功能：①具有在设备层和协议层间独立运作能力，这些应用能处理和管理呼叫，和会话同步;②第三方应用能在软交换网络体系中安全执行，恶意或错误的应用被安全隔离，不会产生任何不利影响;③具有扩展能力，具有支持第三方硬件商新增设备和新增协议的能力;④应用提供者能支持全系统范围的策略新增能力，同时不降低应用的安全和性能;⑤具有支持网络管理、帐单管理和其它各种支持营运应用的同步通信控制能力;⑥具有动态拓扑能力和同步通信控制能力，能支持运行时捆绑或支持结构改善;⑦具有网络可伸缩能力、完全故障恢复能力。

软交换主要基于媒体设备和媒体网关，通过计算机软件运行程序与各媒体流进行协议交换，基于分组网络（IP/ATM）实现PSTN网、IP网、ATM网之间的互联互通，实现与程控交换机相似功能。与传统交换相比，业务增值、扩展伸缩更方便。

为支持增值业务、管理业务和第三方应用，软交换在应用层和业务层间提供多种接口，包括访问数据库接口、第三方应用平台接口、功能服务器接口等。其中软交换与策略服务器间接口采用COPS协议，以实现网络设备在工作状态下的动态干预;软交换与智能网SCP间的接口采用INAP协议，以支持智能网业务;软交换与应用服务器间的接口采用API 和SIP，以支持第三方应用和增值业务;软交换与网关中心间接口采用SNMP，以实现网络管理。

软交换接收到呼叫等相关信息后，主要通过核心组网和媒体层网关互动指挥网关实现呼叫，其基本职责是在各连接点间建立简单呼叫或复杂处理关系，大多数应用场景是实时业务处理，如通话语音、通话视频、多媒体业务等。

5 系统应用实例

南方电网某电网公司将营业厅进行智慧化升级，把营业厅划分为24小时智能自助厅与集控式智慧营业厅。24小时智能自助厅由多台自助缴费机和自助业务办理一体机组成，自助缴費机支持银联卡缴费、支付宝、微信缴费以及发票打印功能。自助业务办理一体机支持快捷过户、变更用户基本档案、变更缴费账户等常用业务。集控式智慧营业厅在功能上进行了优化，将智能服务划分为服务引导区、自助缴费区、全自助业务办理区、VTM业务办理区、增值税发票柜区、宣传展示及客户休息区、人工服务区。

营业厅智能化升级利用智能终端结合WiFi模块，增强与微信公众号、网厅、掌厅等远程服务渠道的联动;提供智能化服务辅助工具，客户可自助办理常规业务;远程“面对面”服务的集控式VTM终端替代传统营业厅服务窗口，通过综合线上线下多种渠道，使传统供电营业厅升级为互动性更强、运转效率更高、运营成本更低、低碳环保的体验式智慧供电营业厅。

6 结语

智慧供电服务柜员机系统推动了供电营销管理理念转变和供电服务模式创新，驱动供电营销新业态形成。本文设计了智慧供电服务柜员机系统，提出了系统体系架构，设计了终端设备支撑系统和终端机。系统使用SIP协议栈、RTMP协议、H264视频编码和电话软交换等关键技术，实现供电客户业务办理便捷化，能为电网公司提升供电服务质量提供技术支撑[19-23]。

参考文献：

[1] 林弘宇，张晶，徐鲲鹏，等. 智能用电互动服务平台的设计[J].电网技术，2012，36（7）：255-259.

[2] 黄莉，卫志农，韦延方，等. 智能用电互动体系和运营模式研究[J]. 电网技术，2013，37（8）：2230-2237.

[3] 刘道余，罗攀峰，刘梦涛.一种基于远程银行VTM的身份认证方法及装置：CN103559485 A[P]. 2014.

[4] 谭铖，王文娟. VTM远程柜员机方案研究[J]. 数字通信世界，2015（10）：36-38.

[5] 王芸. 基于产品系统设计理论的VTM远程银行柜员机设计研究[D]. 南京：南京工业大学，2015.

[6] 江浩然. 关于VTM运营管理的研究分析[J]. 经营管理者，2015（22）：52-55.

[7] 李战明，宋丙菊. 改进Hu矩的ATM机异常行为识别研究[J]. 计算机与现代化，2012，200（4）：188-191.

[8] 信怀义，马亮亮. VTM智慧银行：商业银行网点转型新利器[J]. 中国金融电脑，2015（10）：28-31.

[9] 全国智能电网用户接口标准化技术委员会. 电力需求响应系统通用技术规范：GB /T 32672—2016[M]. 北京：中国标准出版社， 2016.

[10] 祁兵，张荣，李彬，等. 自动需求响应信息交换接口设计[J]. 中国电机工程学报， 2014，34（31）：5590-5596.

[11] 祁兵，柏慧，陈宋宋，等. 基于互联网家电的需求响应聚合系统信息接口研究与设计[J]. 电网技术，2016，40（12）：3918-3922.

[12] XU Y，LI Z，YANG J，et al. A survey of dictionary learning algorithms for face recognition[J]. IEEE Access，2017（2）：561-566.

[13] 曹瑜，涂玲，毋立芳. 身份认证中灰度共生矩阵和小波分析的活体人脸检测算法[J]. 信号处理，2014，30（7）：830-835.

[14] 任玉强，田国栋，周祥东，等. 高安全性人脸识别系统中的唇语识别算法研究[J]. 计算机应用研究，2017，34（4）：1221-1225.

[15] 蔡云刚. VoIP网络浅析[J]. 网络安全技术与应用，2009（12）：34-36.

[16] 张登银，孙精科. VoIP技术分析与系统设计[M]. 北京：人民邮电出版社，2003.

[17] 汪庆龙，贺松，袁森. 安全的VoIP通信系统设計及实现[J]. 电声技术，2016（5）：104-105.

[18] 潘磊. IPv6 网络下的VoIP 通信设计[J]. 工业设计，2015（9）：62-66.

[19] 涂莹，朱炯，裘华东，等. 面向“互联网+电力营销”的智能互动服务创新体系架构[J]. 中国电力，2017，50（9）：95-99.

[20] 施王辉，辛向阳. 公共终端界面的可用性研究[J]. 包装工程， 2016，37（6）：62-66.

[21] 丁熊. 城市公共服务体系创新设计研究[J]. 包装工程，2015，36（2）：13-17.

[22] 何思倩. 基于乘客行为地图的地铁图书馆服务设计[J]. 装饰， 2015（8）： 90-92.

[23] 张晓彤，宇振荣，王晓军，等. 场景可视化在乡村景观评价中的应用[J]. 生态学报，2010（7）：1699-1705.

（责任编辑：杜能钢）