一卡通解決方案——公用事業(yè)智能卡預(yù)付費(fèi)表應(yīng)用系統(tǒng)

1、一卡通解決方案公用事業(yè)智能卡預(yù)付費(fèi)表應(yīng)用系統(tǒng)關(guān)鍵字：智能卡應(yīng)用系統(tǒng)局域網(wǎng)IC 卡摘要：針對(duì)公用事業(yè)計(jì)量收費(fèi)的特點(diǎn)和技術(shù)要求，指出了現(xiàn)有IC 卡預(yù)付費(fèi)表應(yīng)用系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題，提出了基于智能卡的預(yù)付費(fèi)表應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。選用美國德州儀器公司的MSP430 系列微功耗單片機(jī)，使系統(tǒng)具有較低的功耗和較高的集成度，提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，對(duì)其他領(lǐng)域中采用IC 卡預(yù)付費(fèi)應(yīng)用技術(shù)具有一定的借鑒意義。1 公用事業(yè)計(jì)量收費(fèi)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 在本世紀(jì)中期以前，由于受技術(shù)條件的限制，公用事業(yè)的計(jì)量收費(fèi)問題一直沒能得到很好的解決。很多國家采用將 戶用表安裝到戶外以解決查表問題。 目前許多發(fā)達(dá)國

2、家采用遙讀方式采集用戶用量數(shù)據(jù)，并通過用戶在銀行的帳戶進(jìn)行資金結(jié)算。在歐洲，許多國家采 用有線遙讀方式查表；而在美國等國家則采用無線遙讀方式查表。近年來，日本等國家又出現(xiàn)了通過 線采集數(shù)據(jù)的在查表收費(fèi)方面，國內(nèi)卻一直延用著原始落后的入戶查表收費(fèi)方式。這種收費(fèi)方式是先抄表、后收款，每月需要上門兩次?！跋仁褂?、后收費(fèi)”的方式存在著抄表收費(fèi)擾民、人工收費(fèi)成本高及資金回收周期長等問題。 IC 卡預(yù)付費(fèi)表的應(yīng)用徹底解決了查表收費(fèi)難題，IC 卡技術(shù)的推廣應(yīng)用，兼顧了企業(yè)和用戶的利益。2 公用事業(yè)智能卡預(yù)付費(fèi)表應(yīng)用系統(tǒng)的組成 公用事業(yè)智能卡預(yù)付費(fèi)表應(yīng)用系統(tǒng)主要由以下三個(gè)部分構(gòu)成：智能卡、預(yù)付費(fèi)控制器、銷售管

3、理系統(tǒng)。 預(yù)付費(fèi)控制器由計(jì)量傳感器電路、微功耗單片機(jī)、微功耗閥門、電壓測(cè)試電路、防竊用電路、流量監(jiān)測(cè)等部分組成。具有精確記數(shù)功能、功能卡傳輸媒介功能、閥門自動(dòng)處理功 能、非法操作處理功能、欠壓處理功能、掉電處理功能、數(shù)據(jù)下載功能、數(shù)據(jù)顯示與聲音提示功能等。 銷售管理系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、打印機(jī)、讀寫卡器、POS 機(jī)、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件等，完整的銷售管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)密鑰管理、開戶發(fā)卡、售氣管理、數(shù)據(jù)查詢、用戶管理、運(yùn)營管理等。 公用事業(yè)智能卡預(yù)付費(fèi)表應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)上采用最新的微功耗大規(guī)模集成電路、專用的低功耗閥門和先進(jìn)的表面貼裝工藝，并選用智能卡作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇鎯?chǔ)媒介，集用戶預(yù)付費(fèi)、煤氣表自

4、動(dòng)計(jì)費(fèi)、狀態(tài)報(bào)警提示和防止竊用等功能于一體，是適應(yīng)公用事業(yè)管理現(xiàn)代化的最佳計(jì)量器具。3 公用事業(yè)智能卡預(yù)付費(fèi)表應(yīng)用系統(tǒng)工作過程 首先在銷售管理系統(tǒng)中建立用戶基本檔案信息，發(fā)行開戶卡并充值。用戶將已充值的開戶卡插入到智能卡預(yù)付費(fèi)表中，預(yù)付費(fèi)控制器讀取卡中數(shù)據(jù)，并判斷數(shù)據(jù)的有效性。若數(shù)據(jù)有效則開啟閥門，允許用戶使用。同時(shí)，智能卡預(yù)付費(fèi)表會(huì)將表的當(dāng)前工作狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)寫入到用戶卡中。當(dāng)用戶持卡再次充值時(shí)，管理部門能夠記錄用戶表的運(yùn)行信息，以便監(jiān)測(cè)用戶的使用情況。當(dāng)智能卡預(yù)付費(fèi)表檢測(cè)到用戶剩余用量不足時(shí)，將給出報(bào)警信息，提示用戶及時(shí)充值。當(dāng)用戶剩余用量用盡時(shí)，智能卡預(yù)付費(fèi)表將自動(dòng)關(guān)閉閥門，直到用

5、戶持卡充值并重新插卡后才能繼續(xù)恢復(fù)使用。 智能卡預(yù)付費(fèi)表應(yīng)用系統(tǒng)通過信息載體智能卡實(shí)現(xiàn)信息的雙向傳遞，用戶現(xiàn)場(chǎng)使用的智能卡預(yù)付費(fèi)表同公用事業(yè)公司的智能卡預(yù)付費(fèi)表銷售管理系統(tǒng)之間通過智能卡建 立聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)戶用計(jì)量儀表使用的預(yù)付費(fèi)管理。預(yù)付費(fèi)控制器通過對(duì)戶用計(jì)量儀表基表流量信號(hào)的檢測(cè)，來控制閥門的開關(guān)動(dòng)作，以達(dá)到控制用戶預(yù)付費(fèi)使用的目的。4 IC 卡的種類及特點(diǎn)IC 卡即智能卡，又稱集成電路卡，是隨著半導(dǎo)體技術(shù)和存儲(chǔ)容量的要求日益提高應(yīng)運(yùn)而生的。IC 卡芯片具有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和改寫數(shù)據(jù)的能力，IC 卡存儲(chǔ)器中的內(nèi)容可以根據(jù)需要有條件地供外部讀取，或供內(nèi)部信息處理和判斷之用。根據(jù)IC 卡內(nèi)所鑲嵌集成電路的

6、不同，可以將IC 卡分成存儲(chǔ)卡、邏輯加密卡、智能卡（CPU 卡）等，它們各自具有不同的數(shù)據(jù)保護(hù)安全級(jí)別。 智能卡是在將EEPROM 芯片封裝在卡片上的同時(shí)，將微處理器芯片（CPU）也封裝在卡片上，外部讀寫設(shè)備只能通過CPU 與IC 卡內(nèi)的EEPROM 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，在任何情況下都不能再訪問到EEPROM 中的任何一個(gè)單元。5 公用事業(yè)智能卡預(yù)付費(fèi)表應(yīng)用系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計(jì) 5.1 硬件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)時(shí)還需要考慮的兩大因素是現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和操作人員技術(shù)水平。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境與實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件相比差異很大，而且不同地區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)情況又有所不同。如北方地區(qū)冬季較為寒冷干燥，預(yù)付費(fèi)控制器中的液晶及電池

7、等器件的工作溫度范圍應(yīng)符合實(shí)際工作環(huán)境需求；南方地區(qū)夏季多雨且氣候潮濕，預(yù)付費(fèi)控制器中元器件的設(shè)計(jì)選型應(yīng)充分考慮到這些因素，并加強(qiáng)預(yù)付費(fèi)控制器特別是卡座等環(huán)節(jié)的整體密封設(shè)計(jì)。 5.2 銷售管理系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 銷售管理系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、打印機(jī)、讀寫卡器、POS 機(jī)、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件等，完整的銷售管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)密鑰管理、開戶發(fā)卡、售氣管理、數(shù)據(jù)查詢、用戶管理、運(yùn)營管理等。 本方案充分利用了城市中星羅棋布的銀行服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)IC 卡的發(fā)行和充值，同時(shí)銀行也能獲取大量的預(yù)付費(fèi)沉淀資金并提高發(fā)卡數(shù)量。在每個(gè)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)設(shè)立一到兩個(gè)IC 卡終端機(jī)（PC 機(jī)+IC 卡讀寫器+ 打印機(jī)，或是專用的

8、POS 終端），來服務(wù)于周圍的居民用戶。 在煤氣公司的銷售公司，建立一個(gè)銷售管理中心，它的核心是一個(gè)局域網(wǎng)，包括網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、若干臺(tái)銷售管理工作站、若干臺(tái)用戶發(fā)行工作站以及打印設(shè)備等。 用戶發(fā)行工作站用來建立用戶檔案、發(fā)行初始IC 卡、售一定數(shù)量的煤氣等。銷售管理工作站負(fù)責(zé)分析全市的銷售情況，形成各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表，并對(duì)銷售情況進(jìn)行分析。而服務(wù)器運(yùn)行數(shù)據(jù)庫則存儲(chǔ)所有用戶的檔案和銷售記錄，并管理文件系統(tǒng)和打印任務(wù)。 銷售管理系統(tǒng)主要用于完成對(duì)城市居民用戶的檔案管理、智能卡預(yù)付費(fèi)表的收費(fèi)管理及運(yùn)營管理。系統(tǒng)分為前臺(tái)和后臺(tái)兩個(gè)版本，設(shè)計(jì)上采用客戶機(jī)/ 服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，服務(wù)器端采用了Windows NT 操作

9、系統(tǒng)及SQL Server 企業(yè)版數(shù)據(jù)庫，各種數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)在中心服務(wù)器上。前臺(tái)微機(jī)既可通過局域網(wǎng)訪問中心服務(wù)器進(jìn)行收費(fèi)，也可通過Modem、 線、遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器訪問中心服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程收費(fèi)，遠(yuǎn)程訪問需對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。本系統(tǒng)前臺(tái)辦理業(yè)務(wù)效率高，系統(tǒng)管理功能完善，后臺(tái)數(shù)據(jù)吞吐量大，運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。 5.3 智能卡的密鑰生成及發(fā)行管理 在IC 卡預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵的是安全性，安全性與密鑰的發(fā)行、管理關(guān)系密切。密鑰要實(shí)行分級(jí)管理，總控卡密鑰及DES 算法的關(guān)鍵信息分別由幾個(gè)人輸入，密鑰的產(chǎn)生、存放、使用都是以密文的形式出現(xiàn)，對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)來說不可見，增加了破譯難度，提高了抗攻擊性。密鑰的管理應(yīng)遵循售氣流程與密鑰的生成、管理無關(guān)的原則。6 本系統(tǒng)的應(yīng)用展望 本系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)、智能卡及其專用機(jī)具技術(shù)，解決了企業(yè)信息管理、用戶管理、交易自動(dòng)化和電子支付等問題。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了工作流程