随着社会经济的发展和科学技术的日新月异,在水、电、气等公用事业领域的收费方式经历了从人工抄表收费到自动抄表收费的转变。自动抄表收费方式有效解决了人工抄表收费方式的少抄、漏抄、错抄、腐败、效率低等问题,实现了计量数据的自动抄送功能,提高了公用事业管理的自动化水平,但是还是存在收费难等问题。在用电收费领域出现了以IC为介质的预付费模式,实现了先交费后使用的收费模式,有效解决了费用拖欠问题,但是这种模式没有抄表环节,为了实现用电数据的及时采集和分析,需要再设计上额外的抄表方案。本文将无线传感器网络应用于智能小区预付费系统设计中,以终端作为传感节点完成计量和用户金额存储功能,管理主站作为汇聚节点完成抄表和充值管理,形成基于部署知识的串状网络,在节点内嵌入安全模块实现网络数据的加密传输,实现安全的网络化抄表和预付费的功能,具体内容如下：首先简要介绍了课题研究的背景以及国内外在预付费和远程抄表方面的发展现状,阐述了当前IC卡预付费模式存在的问题。然后介绍了无线传感器网络的体系结构,网络节点结构,以及相对传统无线网络的特点,分析了无线传感器网络的安全威胁,明确了无线传感器网络的安全设计目标和设计思路。然后研究了嵌入式安全模块的安全机制,对其内部结构和管理机制进行了分析。随后在给出网络预付费系统的总体设计方案的前提下,着重进行用户终端、中继终端和管理主站的硬件设计,主要包括PIC16F727控制器、LKT2102安全管理、CC11o1无线通信、FM24CL16A存储、供电、LCD12864显示和MAX3232上位机通信等单元的设计。设计了嵌入式安全模块的文件结构及其发行装置,并利用嵌入式安全模块的安全机制实现无线网络的安全目标,保证数据传输过程中的机密性、完整性、新鲜性以及安全认证,设计了安全算法和数据安全传输的程序流程,实现远程抄表和预付费充值的功能。本课题设计的基于嵌入式安全模块无线传感器网络的预付费终端,将安全密钥信息的设计与设备的开发分离,有效防止安全信息的泄露,可以用于智能小区内的水、电、气、暖等收费领域,实现远程抄表和预付费的功能。