IC卡手持机在城市一卡通建设中的应用

    引言

    时至今日，我国已经有80余个主要大中城市已经基本完成或正在实施建设事业“一卡通”系统以及公交IC卡收费系统，使中国成为世界上拥有此类系统最多的国家。由于建设事业IC卡城市中的应用领域繁多，如公共交通、燃气、自来水、供暖、小区物业管理、地铁、出租车、路桥收费、停车场管理、公园景点、排污及垃圾处理等，所以人们在设计城市一卡通系统时预先考虑到跨行业，跨领域应用，真正意义上实现一卡通用。然而由于各个城市的公共交通、公共事业等的使用环境不同，因此我们传统的桌面式读写机具不能满足一些特殊环境的应用，例如城乡公交的分段收费，部分码头没有良好的供电环境、三表抄表需要移动的数据采集、小区内小卖店的小额消费等等。所以为了使城市一卡通系统能够最大便利老百姓的日常生活，很多城市一卡通系统的设计者都采用了IC卡手持移动终端来满足一卡系统中一些特殊的移动环境中使用，使得城市一卡通系统没有死角，实现了“一卡在手，走遍全城”。

    一、深圳慧毅能达IC卡手持机平台

    深圳慧毅能达自成立以来就一直关注着各个城市一卡通系统的建设，并致力于制造IC卡手持机平台来满足各个城市一卡通系统中特殊环境的机具的应用。目前已经有多款IC卡手持POS机应用在我国城市一卡通系统中，并先后集成了IC 卡、指纹、条形码、电子标签、 GPRS/CDMA 、无线通讯、远红外模块，蓝牙等多项技术，为城市一卡通系统中提供了多功能、稳定的IC卡手持移动机具。 

    EH0318 型IC卡手持机是我公司自主研发的一款通过了《建设事业IC卡应用技术》检测的手持移动设备，已经在我国很多城市一卡通系统中使用，如在公交IC卡收费系统的分段收费、停车场移动收费、公园码头租船收费、临时高速公路收费口、三表抄表、数字小区的便民店等小额消费等。

    1．强大的手持终端开发平台V7.3 

    EH0318型IC卡手持机就是基于我公司的强大的手持终端开发平台V7.3设计制造的，它具有具有开放性、技术上符合国际、国家、行业标准、多接口、扩展性强的特点，在该平台下开发的EH0318型IC卡手持机是城市一卡通系统的“新一代”的高品质、高性能的专用手持移动终端设备。 

    该手持终端平台采用分层结构共三层，分别为BIOS、API驱动和应用程序。

    2．实时多任务操作系统 

     EH0318型IC卡手持机采用的是慧毅能达自主研发的实时多任务操作系统，通过操作系统和应用软件可以对底层硬件如存储器、显示、键盘、接口进行操作，并提供了人性化的二次开发平台，使用手持机集成开发环境（IDE）在Windows98/Me/2000/XP/Server2003操作系统上开发客户自己的应用程序。 

    3．多功能接口
    EH0318型IC卡手持机拥有多种接口供用户选择，并可通过操作系统进行控制，为实际应用奠定了基础：
    ● RS232数据通讯接口；
    ● IrDA红外数据通讯接口；
    ● 键盘接口；
    ● 显示屏接口
    ● GPRS/CDMA 1X移动无线通讯接口；
    ● 接触式IC卡接口（符合ISO7816标准）；
    ● SAM卡接口（符合人民银行、建设部标准）；
    ● 非接触式IC卡接口（符合ISO/IEC 14443 TYPE A、TYPE B）；

    二．在公交IC卡分段收费系统中的两种方法的对比及分析

    随着国家金卡工程成立以后，本着公交优先发展的原则，各大城市都已经在公交上使用刷卡消费系统， 但是在公交IC卡收费系统中有一个著名的难题就是分段收费问题，目前各个城市通常使用两种方式进行公交IC分段收费，一是使用两个车载POS机，上车门的车载机负责在乘客卡中记录乘客上车地点，而下车门的车载机则负责对乘客计费。二是需要售票员使用手持POS机根据乘客到达的位置进行分段计费，两种分段计费方式各有优缺点，但是根据中国国内公交运行的实际情况以及我公司在一些大中城市推行的手持POS机分段收费的实际应用经验来看，后者更适合中国城市公交分段收费的应用。本文以下将在公交运行环境和技术角度具体对比一下两种公交IC卡分段计费的方式，与大家共同探讨。 

    1． 从公交运行环境角度考虑 

    众所周知，我国拥有13亿人口，各大中城市公交作为一种普遍的交通工具， 每日使用频率非常之高，尤其在上下班高峰时期，人们在车站排队挤车的现象随处可见，如果在公交在这样的运行环境中仅仅使用车载POS机进行分段收费就显得不太人性化，也不够灵活，造成乘客只能前门上车，后面下车，由于车内拥挤，可能有些乘客还没来及走到后门，就已经到站了或者在下车时还没来及刷卡就已经被挤到车下，另外如果是非刷卡乘客，司机也无法控制乘客是否投了足够的硬币，因为司机无法控制在哪一站下车的，所以还必须每台车配一名售票员对非刷卡乘客进行售票及监督工作。从这个角度来讲，如果每台车由售票员使用IC卡手持POS机对刷卡乘客进行分段计费，售票员可以手拿POS机根据客户的行程来选择票价来让乘客刷卡消费，非刷卡乘客直接向售票员买票，此时可以让乘客不用分前后门上下车，虽然不能从技术角度完全避免逃票现象，但是可以大大提高工作效率，缓解了上下班高峰时期的压力，更加适合我国目前的国情。

    2． 从技术角度考虑这两种分段计费的方法 

    首先我们考虑每台车使用两台车载POS机的情形，完全从技术角度分析，如果在乘客上车刷卡时就按上车点到终点站的票价预先扣除，在乘客下车刷卡上时，根据实际应收金额，把可能多收的票款退回乘客卡中，防止少数贪心乘客只在上车时刷卡的逃票现象。理论上来讲，它是一种非常好的技术手段，但是根据我国情况，目前大部分城市公交IC收费系统都采用非接触式逻辑加密卡（如Mifare1卡）作为乘客票卡，这样会大大降低系统的安全性。因为这种方法，必定要在下车门的车载机中装入卡片的加值密钥的种子，加值密钥的种子存放于机内的SAM模块中，同时每张卡片的加值密钥也由该SAM模块进行计算，窃贼难于偷盗，但是如果采用逻辑加密卡（如Mifare1卡）每张卡的加值密钥最终要加载到读写天线才能对卡片进行操作，这样存在一个明显的安全漏洞，窃贼们只要监控读写头上的信息就有可能偷盗到卡片的写密码，而且车载机大量安装在公交车上，容易被窃取，有了机器，无需对系统的密码进行破译也可实现对任意卡片的充值操作。这种方法表面上是按照建设部的规定实施，但却有让窃贼们有可乘之机。另外，还有一种方法可以让上车门的车载机在写入乘客的上车点信息的同时写入从该站点到终点站的票价，但并不预先扣费。如果乘客没有逃票，下车门的车载机按正常收费处理，同时会把这条上车记录进行“已处理”标记。一旦乘客逃票，这条上车记录一直处于“未被处理”的状态，但是这种做法我们需要对收费机的流程进行更改，所有的IC卡收费机，充值机（包括上车门的车载机以及一卡通系统中的各种IC卡收费机）在进行卡片的合法性验证后，要先判断卡片是否存在类似的“未被处理”标记，有的话要按该记录所记录的收款金额先完成补扣款操作，才能对这张乘客卡进行下一步操作。不过这种方法需要对所有应用于一卡通系统中的读写器（包括不是公交IC卡收费系统的读写器）进行流程更改，由此对现有城市已经建立的一卡通系统的影响也是非常之大。
 
    其次，我们考虑使用IC卡手持POS机的情形，从技术角度考虑，每台车配一台IC卡手持POS机作为IC卡消费机，并且机内配有SAM模块，不做任何充值操作，只用来对卡片扣款及保存消费记录，系统的安全性得到了保证，但是这种做法需要依赖售票员来确认乘客的票价及监督乘客，不能完全从技术角度就避免了逃票现象的发生。 

    从上述两种方法的比较来看，考虑到中国城市自己的情况，还没有一种十全十美的方法能够解决公交IC卡分段收费问题，但是根据我们的乘车习惯及工作效率考虑，使用IC卡手持POS机作为分段收费的公交车来说更适合，也更人性化及更加灵活。

    三．EH0318型IC卡手持POS机在公交IC卡收费系统中的应用模式

    根据我国各城市公交IC卡分段收费系统的实际情况出发，我公司和国内一些知名的系统商（如上海华腾、天津环球磁卡、深圳大明五洲、大连现代等）联合率先提出了使用IC卡手持POS机解决公交分段收费的问题，并且在部分城市如哈尔滨、义乌、长兴、惠州、珠海等已经使用这种方法，虽然从技术角度无法完全避免逃票，但是优化公交公司管理流程，辅之IC卡手持POS机的技术，两者相互结合，完全达到了预期的效果，并大大提供工作效率，缓解高峰时期的压力。下面也和大家分享一下使用IC卡手持POS机的公交分段收费系统的成功经验和总结的应用模式。 

    首先按使用IC卡手持POS机的用途来分，有以下应用模式：

    1． 多级收费和分段收费的公交线路 

    在实际推广过程中，我们发现城市内的公交线路和城乡公交线路有很大的区别，它们在分段计费的方式上也有不同，通常城市内的公交线路很简单，一些小的城市直接使用一票制，部分大城市内的公交线路采用按站数计算的分段方式，票价的分段也很少，通常是1元、 2元、 3元等，而城市与郊区之间的公交线路就相对复杂，票价分的等级非常多、站点多，基本是按公里数计算。以下我们就将城市内的公交线路定义为分段收费，而城乡公交线路定义为多级收费。 

    在城市内的公交线路的分段收费，有些城市使用两个车载机的方式，有些城市使用车载机和手持POS机一同使用的方式，还有直接就用手持POS机的方式。主要根据各个城市的情况不同，例如哈尔滨使用的是车载机和手持POS机一同使用，在分段的站点前上车可以只刷车载机，如果超过了分段站点需要再在手持POS机上补刷一下，北京采用的就是两个车载机和一个售票员的模式，上海则完全使用手持POS机和一个售票员作为分段收费的模式。 

    另外在城市与郊区的公交线路上，也就是本文所提的城乡公交多级收费上，从目前来看，大部分是采用的手持POS机和一个售票员的模式，主要是由于城乡线路中很多城市是使用小巴车运营，只有一个车门，一票制的车载机就无用武之地，即使现在带有键盘设定票价的车载机，由于票价级别多、站点多，经常会出现1元、1.5元、2元、2.5元、3元、3.5元……等等。售票员手动输入也很不方便，不如使用手持POS机直接选择票价灵活方便。司机和售票员的上下班的考勤也在手持POS机上进行登记，并记录每班次的人员等。

    2． 对单一票制的公交线路的车载POS机的补充 

    在我们实际的推广过程中，发现各大中城市公交车在上下班高峰时期的拥挤上下车的情况非常普遍，在一票制的公交线路的公交车都是前门上车，后门下车，这种方法在高峰时期反而降低了工作效率，也造成了车内的拥挤。此时，可以通过在后门增加一名售票员使用手持POS机进行刷卡消费，将前门乘客分流，节约时间，提高了车辆运行效率，增大了社会效益。同时公交公司可以备用一些手持POS机在车载POS机出现故障时，临时使用手持POS机代替使用。

    3． 手持POS机在城市公交线路中的查票、检票和稽查作用 

    IC卡手持POS机还有一个重要的用途就是公交公司可以通过手持POS机稽查各个公交线路的工作情况，监督售票员的工作。同时售票员也可以通过手持POS机对乘客进行查票，或补票处理等。 

    其次按数据采集的方式来分，通常有以下两种应用模式： 

    1． 使用数据采集器来采集IC卡手持POS机内的交易记录
     当公交车回到车库的时候，工作人员将使用一台数据采集器（EH0318型IC卡手持POS机可同时用作数据采集器）通过RS232或红外接口，将售票员手中的IC卡手持POS机内的记录下载到数据采集器，当工作人员将当日所有车次的交易记录都下载到数据采集器中后，再将数据上传到清算中心。

    2． 通过GPRS网络上传交易记录 

    在国内一些城市的城乡公交线路，有些线路的车是不回到车库或数据采集点，这样会造成数据采集的困难，同时售票员下班后还要将手持POS机拿到数据采集点，增加了售票员的工作时间，在这种情况下，EH0318型IC卡手持POS机扩展的GPRS模块可以使交易记录随时无线上传到数据采集点或清算中心，而且不受距离的限制。我公司根据这种情况，将GPRS模块嵌入到IC卡手持POS机中，大约25Kbyte/秒的传输速度可以将当天的交易记录很快上传到数据采集点或清算中心，这样完美地解决了上述问题。

    由于各个城市的公交线路的情况不一样，各地的票制方式也不一样，所以IC卡手持POS机在解决公交分段收费的问题或对一票制的车载机的补充有多种组合应用，需要根据实际情况来挖掘应用，不论怎样应用，手持POS机无法从技术角度完全避免逃票现象，不过我们完全可以通过完善管理制度，并且结合手持POS机技术最大限度限制逃票现象，通过将管理和技术相结合反而会带来更大的社会和经济效益。

    四．EH0318型IC卡手持POS机在城市一卡通中其他领域的应用

    城市一卡通系统是一个跨行业、跨领域的综合系统，它囊括了交通系统，公用事业、房地产租赁、小区物业、停车场、小额消费等等多个行业和领域。不同的行业和领域对机具的要求也不同，根据我公司多年来在城市一卡通建设中的研究和实际使用中总结的经验，EH0318手持POS机在以下几个领域中得到了应用：

    1．城市交通：除了公交IC卡收费系统，也可以对码头、轨道交通的消费POS机或验票机
    2．公用事业：作为数据采集器，抄表员通过手持POS机采集三表数据，通常是 对未安装IC卡三表的小区时使用。
    3．停车场收费
    4．数字小区的小额消费：通常数字小区内的小卖店、小区班车、娱乐场所都可以使用手持POS机作为移动的消费机使用，提高服务质量。
    5．公园景点：在一些不方便布线，没有电源的场所都可以使用手持POS机作为消费机来使用。

    五．结束语 

    到目前为止，IC卡手持POS机在公交IC卡分段收费中的应用相对比较多，随着各个城市一卡通系统的建设不断扩展和完善，手持POS机在其他领域的应用也会越来越多，作用也越来越大，本文希望能够起到抛砖引玉的作用，和大家共同探讨手持POS机在城市一卡通建设中的应用，为我国城市一卡通的建设添砖加瓦。