城市公交一卡通收费管理系统

　　一、城市一卡通系统概述

　　城市一卡通系统工程是城市数字化 、信息化建设的一部分，其主要目标是建设全市通用的一卡通网络系统。城市一卡通，主要猎及到全国的各个省份、各个项目， 如公交、出租、地铁是一种使用同一个交通卡的形式来实现城市与城市之间的交通运输，这不仅仅方便了使用者，还促进了城市与城市之间的交流 ，交通卡的好处还体现在换乘方面，只要在两个小时之内进行换乘，将会减免费用，里面的数字信息主要包括有金额、起始点、终点。

　　(一)相关技术背景

　　1) CP卡

　　IC卡有着广泛的用途，现在许多地方交税要用金税卡、纳税登记卡，开车要有机动车驾驶员信息卡，交水费、电费也用上了IC卡。第一代IC卡只能实现简单的存储功能 ，如果IC卡要向多功能方向发展，实现电子钱包、个人资料管理、多媒体等等“一卡通”功能，就必须要求CP卡芯片向智能化、小体积、高容量方向发展。

　　CP卡：真正意义上的智能化非接触式，CP卡内具有中央处理器(CP)、随机存储器(RAM)、程序存储器(ROM)、数据存储器(EEPROM)以及片内操作系统(COS)，CP卡不仅仅是单一的非接触卡，而是一个带有卡片操作系统(COS)的应用平台，装有COS的CP卡相当于一台微型计算机，不仅具有数据存储功能 ，同时具有命令处理、计算和数据加密等功能。

　　2) 非接触IC卡

　　本系统采用的非接触IC卡属于逻辑加密卡。其采用了MIFARE ONE的技术，它成功地解决了无源(卡中无电源)和免接触这一难题，使卡片具有了独特的非接触特性。 MIFARE ONE非接触式IC卡符合ISO/IEC 14443非接触式IC卡国际标准，容量为8K位，数据保存期为10年，可改写10万次，读无限次。MIFARE ONE卡不带电源， 自带天线，内含加密控制逻辑电路和通讯逻辑电路，卡与读写器之间的通讯采用国际通用的DES和RES保密交叉算法，具有极高的保密性能。

　　3) 本系统所涉及的卡类型

　　本系统使用的非接触IC卡具体的用途按照以下卡类型区分：

　　乘客卡：

　　可根据公交用户实际需要确定卡类型，如：普通卡、成人卡、学生卡、老人(爱心)卡、优惠卡、记次卡等。

　　具体实现方式如下：

　　普通卡、成人卡：一般适用于成年人群使用

　　学生卡：一般适用于在校学生人群使用

　　老人(爱心)卡、优惠卡：适用于老年人或享受其它优惠政策人群使用

　　“系统功能卡”包括：授权卡、操作员卡、司机卡、乘务员卡、扇区设定卡、票价设置卡、票价清空卡、时段设定卡、限次卡、明细查询卡、总额查询卡等。

　　4) 三层软件设计思想

　　三层设计思想是在CLIENT-SERVER的软件设计思想之后，进一步发展起来的软件设计思想，它把软件系统的实现分为：数据访问层、商业规则实现层、应用层三个层次 ：

　　三层构架图

　　5) 系统总体结构

　　数据访问层实现对数据的访问接口，而软件中的其它设计部分可以不再关心具体的数据物理存储方式，供商业规则实现层调用;

　　商业规则实现层是根据具体的商业运作规则抽象出的必须遵循的商业规则实现模块，它把功能相近的商业规则组合成独立的模块，这些模块供应用层调用;

　　应用层实现面向用户的接口，调用商业规则层提供的控件实现具体的功能，而不必关心具体的商业规则实现;

　　三层软件设计思想的一个重要原则在于，一个组件只能访问下层和同层的组件，且不能越层访问，如：应用层的组件只能访问商业层和应用层的组件，但不能访问数据访问层的组件

　　本系统的总体结构包括IC卡管理中心、售卡充值点、数据回收点以及给每辆公交车配备的车载机和各种IC卡。乘客在售卡充值点购买乘客卡并充值一定金额后即可在公交车上进行乘车消费。当卡内的金额不足时，可以到售卡充值点充值。售卡充值点和数据回收点将售卡充值数据和公交车消费交易数据传送至IC卡管理中心，IC卡管理中心将各个售卡充值点发来的售卡充值数据和每天车辆运营的交易数据在中心服务器统一保存。IC卡管理中心存储系统内所有数据，并进行相应的处理、统计、分析，同时进行系统数据清算。

　　6) 公交IC卡系统业务流程

　　7) IC卡管理中心系统结构图

　　对乘客而言，使用公交IC卡的流程非常简单。乘客只需要到指定的公交售卡充值点购买一张IC卡，并在卡内存入一定的金额后，就可以持卡乘坐公交车。当卡内金额不足时，车载机语音提示需要充值，乘客根据提示到公交指定的售卡充值点进行充值。

　　对公交公司而言，售卡充值点和数据回收点将售卡充值数据和消费数据上传到IC卡管理中心，中心根据这些数据进行统计、清算和资金划拨。

　　公交IC卡收费管理系统的IC卡管理中心包括两个系统：发卡充值管理系统、数据采集系统。

　　发卡充值管理系统负责将出厂的原始空白卡初始化成公交公司可以使用的IC卡;管理系统内所有的发卡充值信息、消费信息，对每张消费卡进行充值金额、当日消费和余额的清算，并完成系统的运行与维护;根据消费信息，得出相应的车辆(车牌号)、线路、分公司的IC卡消费数据，并生成IC卡消费数据报表。

　　数据采集系统主要通过数据采集机或GPRS无线传送模块对车载收费机的交易记录进行采集，并把交易数据上传到IC卡管理中心，也可以将黑名单下载到车载收费机中。

　　8) 售卡充值点系统流程图

　　售卡充值点分为联机售卡充值点和脱机售卡充值点。

　　联机售卡充值点主要负责卡片的售卡、充值、年检、退卡、补卡、挂失、解挂等工作。这是由于联机售卡充值点与中心数据库进行实时访问，可以实时获得系统中关于IC卡的所有信息。联机售卡充值点一般作为IC卡系统乘客服务中心。

　　脱机售卡充值点负责卡片的售卡、充值和年检。脱机售卡充值点每天把售卡充值信息通过网络方式汇总到IC卡管理中心。

　　脱机售卡充值点只能进行售卡、充值、年检的工作，这是由于脱机售卡充值点不能和实时访问中心数据库，从而不能获得卡片的清算状态及相关的售卡、充值、挂失等信息，因此不能进行退卡、补卡、挂失、解挂等工作。

　　9) 系统网络设计

　　根据项目的实际需要，本着实用、先进、高效、可扩展的原则，设计出如下网络图

　　(二)系统总体功能结构

　　以上是公交IC卡收费系统总体功能结构图。该系统共分为6个子系统，分别是：IC卡管理中心子系统、发卡子系统、财务子系统、售卡充值子系统、数据采集系统、内部管理子系统。其中IC卡管理中心子系统、发卡子系统、联机售卡充值子系统、财务划拨子系统、数据采集系统、内部管理子系统运行在公交总公司，脱机售卡充值子系统运行在各个售卡充值点。

　　1.票制与卡类设置

　　本系统可以根据公交用户的实际需求，提供多种卡类型及相应功能。卡的种类一般包括：普通卡、月票卡、学生卡、员工卡、司机卡、老人(爱心)卡等。

　　下表中提供的卡种类定义和处理方式为我公司根据各地公交IC卡系统以往的卡类型设置经验提出的，具体定义和实现方式根据具体公交用户需要确定。

　　2.发卡功能

　　发卡操作必须经过管理员的授权后，操作员持卡并输入密码后才能进行，以确保系统的安全性。

　　3.售卡充值、乘客查询及乘客服务功能

　　售卡充值功能

　　售卡充值点IC卡读写设备为非接触式。售卡充值操作必须使用经授权的操作员卡并输入密码才能进行操作。

　　各类卡分区的充值额、次数等充值规则可由后台进行设置，前台操作必须根据系统对卡类型识别后所允许的相应充值规则进行充值。

　　乘客查询功能

　　联机充值点具有查询乘客卡内各分区余额功能。

　　实现乘客IC卡消费记录查询。

　　4.数据采集汇总功能

　　盘数据采集功能

　　下载参数，黑名单

　　采集消费数据

　　盘便捷升级系统

　　5.盘数据安全高

　　手持数据采集机功能

　　采集或补采集车载机消费数据。

　　下载黑名单记录。

　　自动校对车载机时钟。

　　GPRS无线传送数据采集功能：

　　能够把车载收费机的交易数据自动传送到管理中心服务器。

　　自动下载黑名单到车载收费机。

　　自动校对无线数据采集机时钟。

　　6.IC卡管理中心子系统功能

　　1. 系统管理：

　　1) 系统参数设置。

　　2) 对各子系统的管理。

　　3) 系统资源管理，系统维护。

　　2. IC卡管理：

　　1) 卡的初始化管理。

　　2) 对乘客卡售卡，充值及消费等数据的管理 。

　　3) 管理卡的制作，发放及使用情况的管理。

　　4) 所有故障卡的处理。

　　3. 数据管理：

　　1) 数据存储，备份，还原，转移。

　　2) 数据库的管理和维护等。

　　3) 数据统计。

　　4. 设备，人员管理：

　　1) 对车载机，采集设备等建立档案，追踪监测。

　　2) 对系统管理，操作人员进行管理。

　　5. 数据接口：

　　1) 进行网络互联，数据通讯。

　　2) 保障系统的扩展。

　　6. 安全管理：

　　1) 密钥系统管理。

　　2) 黑名单生成与管理。

　　3) 网络资源的共享，对各类操作进行权限管理和权限制约。

　　4) 对后台操作进行实时跟踪监测，设立工作日志。

　　5) 对各子系统进行监控管理。

　　6) 对操作员误操作或系统出现错误、异常情况自动预警提示并进行处理。

　　7) 提供数据库保护功能，严格禁止未经授权的用户不通过系统而直接访问数据库。

　　财务统计：

　　1) 财务结算：通过各种数据统计处理提供财务结算报表。

　　2) 财务划拨：按照车辆(车牌号)、司机、乘务员、分公司进行消费收入资金划拨统计处理，并提供报表。

　　系统清算：

　　根据每天售卡充值数据、消费交易数据对每张乘客IC卡进行清算，拒绝非法充值卡及黑名单卡。充分保证公交用户的利益。

　　领导查询子系统

　　领导查询子系统是为公交公司的领导提供的一套数据查询系统，该功能主要是提供各种统计的报表和财务报表，为领导的决策提供数据依据。本系统可以根据数据库内的各种运营数据，依照公司领导和有关部门的实际需要根据确定的规则进行其他运营管理指标的计算、统计、分析

　　(三)深圳市云卡科技有限公司公交刷卡机主要参数

　　外型尺寸：200x140x40 mm 读写时间：≤0.3秒

　　显示方式：单面LCD显示 输入电压：DC12V——2A

　　读卡频率：13.56MHz 工作频率：50MHz

　　灯光提示：红、绿二极管 声响提示：蜂鸣器,语音播报

　　使用环境：-20℃~55℃ 外壳材料：工程塑料

　　读卡距离：0~38.62mm 工作模式：单机方式

　　采集方式：盘采集 通讯接口：SB、GPRS、CDMA

　　其他接口：SD、PSAM 功率损耗：≤25 W

　　发卡容量：1亿张 黑名单： 1亿个(用电脑通过盘下载)

　　适用卡类：Mifare One系列卡、ISO14443 TYPEA/B CP卡

　　数据容量：单机时收费机储存20万条明细数据