随着社会的不断发展,社会服务意识的不断提高,公共事业收费实现网络化、智能化已经成为一种必然趋势。自动化技术的发展推动了智能小区付费系统规范化、自动化和收费网络化的进一步实现,与此同时传统付费方式的不足逐步显现出来。目前的IC卡电子钱包式的预付费管理模式存在一定的弊端,自动抄表系统虽应用了网络技术,提高了收费的自动化程度,已发展的相对成熟,但仍然是“先用后买”的方式,不是预付费的管理模式。网络服务具有开放性、跨平台和互操作性等特点,网络传输信息的安全性非常重要。金融银行卡的电子货币支付,具有很高的安全性,但是对于大量的工程应用又存在一定的局限性。本课题的目的是研究一种安全性较高的网络预付费管理模式,应用密钥管理和安全认证技术,在智能小区内建立无线传感器网络,实现小区的网络预付费模式。本文首先对网络预付费的研究背景和国内外发展现状做了综述性分析,对亟待解决的关键问题进行了深入分析；简单介绍了关键技术背景知识,包括CPU卡技术和无线传感器网络技术。根据系统要实现的预付费功能,对网络预付费系统总体方案和技术研究做了进一步分析,分别介绍了主站端和用户终端的结构组成并阐述了要实现的功能。在对密钥管理和安全认证应用技术研究的基础上研究了解决本系统的安全管理方案,提出了应用SAM安全机制的有效措施,重点介绍了密钥管理和安全认证的应用方案。其次,本文对网络预付费系统各功能模块的硬件系统设计做了较详细的介绍,包括微控制器的设计、通信模块的设计、存储和显示模块的设计以及安全管理模块的设计等。网络通信应用无线射频模块XE1205构建无线传感器网络节点,主站端连接PSAM卡和用户终端内嵌ESAM模块的方案,保证系统的安全性。系统软件采用模块化程序设计方法。包括系统软件结构、主站端和用户终端通信协议设计、PSAM和ESAM模块相关的COS应用协议实现方式、加解密算法的实现以及安全认证的方法设计等,并对各功能模块的程序设计给出了具体的流程,编写了相应的功能程序,进行了功能测试。最后,总结了系统的主要研究工作和存在的不足之处,并对未来的研究和应用前景作了展望。