一卡通解決方案——公用事業(yè)智能卡預付費表應用系統

1、一卡通解決方案公用事業(yè)智能卡預付費表應用系統關鍵字：智能卡應用系統局域網IC 卡摘要：針對公用事業(yè)計量收費的特點和技術要求，指出了現有IC 卡預付費表應用系統在實際應用中存在的問題，提出了基于智能卡的預付費表應用系統的設計方案。選用美國德州儀器公司的MSP430 系列微功耗單片機，使系統具有較低的功耗和較高的集成度，提高了系統的可靠性和抗干擾能力，對其他領域中采用IC 卡預付費應用技術具有一定的借鑒意義。1 公用事業(yè)計量收費技術的現狀與發(fā)展趨勢 在本世紀中期以前，由于受技術條件的限制，公用事業(yè)的計量收費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)達國

2、家采用遙讀方式采集用戶用量數據，并通過用戶在銀行的帳戶進行資金結算。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，日本等國家又出現了通過 線采集數據的在查表收費方面，國內卻一直延用著原始落后的入戶查表收費方式。這種收費方式是先抄表、后收款，每月需要上門兩次?！跋仁褂谩⒑笫召M”的方式存在著抄表收費擾民、人工收費成本高及資金回收周期長等問題。 IC 卡預付費表的應用徹底解決了查表收費難題，IC 卡技術的推廣應用，兼顧了企業(yè)和用戶的利益。2 公用事業(yè)智能卡預付費表應用系統的組成 公用事業(yè)智能卡預付費表應用系統主要由以下三個部分構成：智能卡、預付費控制器、銷售管

3、理系統。 預付費控制器由計量傳感器電路、微功耗單片機、微功耗閥門、電壓測試電路、防竊用電路、流量監(jiān)測等部分組成。具有精確記數功能、功能卡傳輸媒介功能、閥門自動處理功 能、非法操作處理功能、欠壓處理功能、掉電處理功能、數據下載功能、數據顯示與聲音提示功能等。 銷售管理系統主要包括計算機、服務器、打印機、讀寫卡器、POS 機、系統軟件、應用軟件等，完整的銷售管理系統可以實現密鑰管理、開戶發(fā)卡、售氣管理、數據查詢、用戶管理、運營管理等。 公用事業(yè)智能卡預付費表應用系統設計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的表面貼裝工藝，并選用智能卡作為數據傳輸的存儲媒介，集用戶預付費、煤氣表自

4、動計費、狀態(tài)報警提示和防止竊用等功能于一體，是適應公用事業(yè)管理現代化的最佳計量器具。3 公用事業(yè)智能卡預付費表應用系統工作過程 首先在銷售管理系統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付費表中，預付費控制器讀取卡中數據，并判斷數據的有效性。若數據有效則開啟閥門，允許用戶使用。同時，智能卡預付費表會將表的當前工作狀態(tài)、運行狀態(tài)等數據寫入到用戶卡中。當用戶持卡再次充值時，管理部門能夠記錄用戶表的運行信息，以便監(jiān)測用戶的使用情況。當智能卡預付費表檢測到用戶剩余用量不足時，將給出報警信息，提示用戶及時充值。當用戶剩余用量用盡時，智能卡預付費表將自動關閉閥門，直到用

5、戶持卡充值并重新插卡后才能繼續(xù)恢復使用。 智能卡預付費表應用系統通過信息載體智能卡實現信息的雙向傳遞，用戶現場使用的智能卡預付費表同公用事業(yè)公司的智能卡預付費表銷售管理系統之間通過智能卡建 立聯系，實現戶用計量儀表使用的預付費管理。預付費控制器通過對戶用計量儀表基表流量信號的檢測，來控制閥門的開關動作，以達到控制用戶預付費使用的目的。4 IC 卡的種類及特點IC 卡即智能卡，又稱集成電路卡，是隨著半導體技術和存儲容量的要求日益提高應運而生的。IC 卡芯片具有存儲數據和改寫數據的能力，IC 卡存儲器中的內容可以根據需要有條件地供外部讀取，或供內部信息處理和判斷之用。根據IC 卡內所鑲嵌集成電路的

6、不同，可以將IC 卡分成存儲卡、邏輯加密卡、智能卡（CPU 卡）等，它們各自具有不同的數據保護安全級別。 智能卡是在將EEPROM 芯片封裝在卡片上的同時，將微處理器芯片（CPU）也封裝在卡片上，外部讀寫設備只能通過CPU 與IC 卡內的EEPROM 進行數據交換，在任何情況下都不能再訪問到EEPROM 中的任何一個單元。5 公用事業(yè)智能卡預付費表應用系統的硬件及軟件設計 5.1 硬件設計 本系統硬件設計時還需要考慮的兩大因素是現場環(huán)境和操作人員技術水平。在實際應用時，現場環(huán)境與實驗室環(huán)境條件相比差異很大，而且不同地區(qū)的現場情況又有所不同。如北方地區(qū)冬季較為寒冷干燥，預付費控制器中的液晶及電池

7、等器件的工作溫度范圍應符合實際工作環(huán)境需求；南方地區(qū)夏季多雨且氣候潮濕，預付費控制器中元器件的設計選型應充分考慮到這些因素，并加強預付費控制器特別是卡座等環(huán)節(jié)的整體密封設計。 5.2 銷售管理系統的軟件設計 銷售管理系統主要包括計算機、服務器、打印機、讀寫卡器、POS 機、系統軟件、應用軟件等，完整的銷售管理系統可以實現密鑰管理、開戶發(fā)卡、售氣管理、數據查詢、用戶管理、運營管理等。 本方案充分利用了城市中星羅棋布的銀行服務網點，來實現IC 卡的發(fā)行和充值，同時銀行也能獲取大量的預付費沉淀資金并提高發(fā)卡數量。在每個服務網點設立一到兩個IC 卡終端機（PC 機+IC 卡讀寫器+ 打印機，或是專用的

8、POS 終端），來服務于周圍的居民用戶。 在煤氣公司的銷售公司，建立一個銷售管理中心，它的核心是一個局域網，包括網絡服務器、若干臺銷售管理工作站、若干臺用戶發(fā)行工作站以及打印設備等。 用戶發(fā)行工作站用來建立用戶檔案、發(fā)行初始IC 卡、售一定數量的煤氣等。銷售管理工作站負責分析全市的銷售情況，形成各種統計報表，并對銷售情況進行分析。而服務器運行數據庫則存儲所有用戶的檔案和銷售記錄，并管理文件系統和打印任務。 銷售管理系統主要用于完成對城市居民用戶的檔案管理、智能卡預付費表的收費管理及運營管理。系統分為前臺和后臺兩個版本，設計上采用客戶機/ 服務器體系結構，服務器端采用了Windows NT 操作

9、系統及SQL Server 企業(yè)版數據庫，各種數據均存儲在中心服務器上。前臺微機既可通過局域網訪問中心服務器進行收費，也可通過Modem、 線、遠程訪問服務器訪問中心服務器進行遠程收費，遠程訪問需對通信數據進行加密。本系統前臺辦理業(yè)務效率高，系統管理功能完善，后臺數據吞吐量大，運行可靠等優(yōu)點。 5.3 智能卡的密鑰生成及發(fā)行管理 在IC 卡預付費系統設計中最為關鍵的是安全性，安全性與密鑰的發(fā)行、管理關系密切。密鑰要實行分級管理，總控卡密鑰及DES 算法的關鍵信息分別由幾個人輸入，密鑰的產生、存放、使用都是以密文的形式出現，對應用系統來說不可見，增加了破譯難度，提高了抗攻擊性。密鑰的管理應遵循售氣流程與密鑰的生成、管理無關的原則。6 本系統的應用展望 本系統利用計算機網絡技術、大型數據庫技術、智能卡及其專用機具技術，解決了企業(yè)信息管理、用戶管理、交易自動化和電子支付等問題。本系統實現了工作流程