מדי חשמל בתשלום מראש (הידועים גם כמוני אנרגיה כמותיים או מדי חשמל בכרטיס IC) הם מכשירי מדידה חכמים המבוססים על מודל "שלם-לפני-שימוש". התואמים לתקן GB/T18460.3-2001, מכשירים אלה משתמשים בטכנולוגיית מיקרו-אלקטרוניקה, כרטיסי RF ואלגוריתמי הצפנה כדי להקל על חילופי נתונים, ומציעים תכונות כגון מדידה אוטומטית, בקרת רכישה, התראות על איזון-נמוך, הגנת-כיבוי ומניעת{{8}. פנימית, הם מצוידים במיקרו-מעבד, מודול מדידה וממשק כרטיס IC; שבב מדידה ייעודי ממיר אותות מתח וזרם לערכי אנרגיה חשמלית, בעוד שהמערכת מנהלת את יתרות חשבון המשתמש{10} בזמן אמת. מונים אלה תומכים בתקשורת מרחוק, בתצורות-רב תעריפים ותמחור-זמן-שימוש (TOU), מה שהופך אותם למתאימים לתרחישי צריכת חשמל חד-פאזיים ותלת-פאזיים כאחד.
האבולוציה הטכנולוגית של מכשירים אלה התקדמה בשלושה שלבים ברורים: כרטיסי IC מבוססי-שבב-אחסון (לפני-1995), כרטיסים מוצפנים לוגיים (1995–1999) וכרטיסי הצפנה-פיננסיים{19 בדרגת הצפנה{180}אחרון{98}(CPU) אלגוריתמים ומערכות הפעלה לשיפור האבטחה. משתמשים יכולים להטעין את החשבונות שלהם באמצעות כרטיסי IC (באמצעות שיטות-מבוססות או כרטיס{15}}כתיבת קוד) או דרך ערוצי תשלום מקוונים. כדי להבטיח את דיוק המדידה, סטיית ההתקנה האנכית של המונה לא תעלה על 2 מעלות. המכשירים כוללים בקרות הגבלת חשמל, ניטור שימוש חריג ופונקציות ניתוק חשמל אוטומטי, וניתן לשלב אותם עם מערכות ניטור מרחוק כדי לייעל את יעילות ניהול חיוב החשמל.
מדי חשמל בתשלום מראש-המכונה לחילופין מדי אנרגיה כמותיים או מדי חשמל בכרטיס IC-חורגים מפונקציות המדידה הסטנדרטיות של מונים קונבנציונליים על ידי הטמעת מנגנון "שלם-לפני-שימוש" ייחודי: המשתמשים חייבים לרכוש זיכוי חשמל מראש לפני שהם יכולים לצרוך חשמל. אם משתמש ממצה את הזיכויים שנרכשו ולא מצליח למלא את חשבונו, המכשיר מנתק אוטומטית את אספקת החשמל. מונים אלה מתוכננים למדוד-אנרגיה פעילה AC חד-פאזי בתדר מדורג של 50 הרץ, ובכך לאפשר ניהול יעיל של "תשלום-לפני-שימוש". הם משתמשים בטכנולוגיית מיקרו-אלקטרוניקה מתקדמת עבור רכישת נתונים, עיבוד ואחסון, תוך שימוש בכרטיסי RF כאמצעי להעברת נתונים. יתר על כן, מונים מתקדמים בתשלום מראש מרוחקים תומכים במגוון פרוטוקולי תקשורת-כולל חיבורי RS-485 קוויים, רשתות אלחוטיות 4G, טכנולוגיית NB-IoT ותקשורת Power Line Carrier (PLC) - כדי להקל על העברה וניהול מרחוק של נתונים. כדי להבטיח את אבטחת הנתונים והעסקאות הפיננסיות, מדי חשמל בתשלום מראש משלבים בדרך כלל אמצעי אבטחה חזקים כגון כרטיסי CPU, ESAM (מודולי גישה מאובטחת מוטבעים) ואלגוריתמי הצפנה כמו 3DES. מפרטי הביצועים שלו עומדים בדרישות של תקנים כגון GB/T17215.321-2008, GB/T18460-2001 ו-DL/T645.