城市公交一卡通收費管理系統設計方案
城市一卡通系統工程是城市數字化 、信息化建設的一部分，其主要目標是建設全市通用的一卡通網絡系統。城市一卡通，主要獵及到全國的各個省份、各個項目， 如公交、出租、地鐵是一種使用同一個交通卡的形式來實現城市與城市之間的交通運輸，這不僅僅方便了使用者，還促進了城市與城市之間的交流 ，交通卡的好處還體現在換乘方面，只要在兩個小時之內進行換乘，將會減免費用，里面的數字信息主要包括有金額、起始點、終點。
(一)相關技術背景
1) CP卡
IC卡有著廣泛的用途，現在許多地方交稅要用金稅卡、納稅登記卡，開車要有機動車駕駛員信息卡，交水費、電費也用上了IC卡。第一代IC卡只能實現簡單的存儲功能 ，如果IC卡要向多功能方向發展，實現電子錢包、個人資料管理、多媒體等等“一卡通”功能，就必須要求CP卡芯片向智能化、小體積、高容量方向發展。
CP卡：真正意義上的智能化非接觸式，CP卡內具有中央處理器(CP)、隨機存儲器(RAM)、程序存儲器(ROM)、數據存儲器(EEPROM)以及片內操作系統(COS)，CP卡不僅僅是單一的非接觸卡，而是一個帶有卡片操作系統(COS)的應用平臺，裝有COS的CP卡相當于一臺微型計算機，不僅具有數據存儲功能 ，同時具有命令處理、計算和數據加密等功能。
2) 非接觸IC卡
本系統采用的非接觸IC卡屬于邏輯加密卡。其采用了MIFARE ONE的技術，它成功地解決了無源(卡中無電源)和免接觸這一難題，使卡片具有了獨特的非接觸特性。 MIFARE ONE非接觸式IC卡符合ISO/IEC 14443非接觸式IC卡國際標準，容量為8K位，數據保存期為10年，可改寫10萬次，讀無限次。MIFARE ONE卡不帶電源， 自帶天線，內含加密控制邏輯電路和通訊邏輯電路，卡與讀寫器之間的通訊采用國際通用的DES和RES保密交叉算法，具有極高的保密性能。
3) 本系統所涉及的卡類型
本系統使用的非接觸IC卡具體的用途按照以下卡類型區分：
乘客卡：
可根據公交用戶實際需要確定卡類型，如：普通卡、成人卡、學生卡、老人(愛心)卡、優惠卡、記次卡等。
具體實現方式如下：
普通卡、成人卡：一般適用于成年人群使用
學生卡：一般適用于在校學生人群使用
老人(愛心)卡、優惠卡：適用于老年人或享受其它優惠政策人群使用
“系統功能卡”包括：授權卡、操作員卡、司機卡、乘務員卡、扇區設定卡、票價設置卡、票價清空卡、時段設定卡、限次卡、明細查詢卡、總額查詢卡等。
4) 三層軟件設計思想
三層設計思想是在CLIENT-SERVER的軟件設計思想之后，進一步發展起來的軟件設計思想，它把軟件系統的實現分為：數據訪問層、商業規則實現層、應用層三個層次 ：
三層構架圖
5) 系統總體結構
數據訪問層實現對數據的訪問接口，而軟件中的其它設計部分可以不再關心具體的數據物理存儲方式，供商業規則實現層調用;
商業規則實現層是根據具體的商業運作規則抽象出的必須遵循的商業規則實現模塊，它把功能相近的商業規則組合成獨立的模塊，這些模塊供應用層調用;
應用層實現面向用戶的接口，調用商業規則層提供的控件實現具體的功能，而不必關心具體的商業規則實現;
三層軟件設計思想的一個重要原則在于，一個組件只能訪問下層和同層的組件，且不能越層訪問，如：應用層的組件只能訪問商業層和應用層的組件，但不能訪問數據訪問層的組件
本系統的總體結構包括IC卡管理中心、售卡充值點、數據回收點以及給每輛公交車配備的車載機和各種IC卡。乘客在售卡充值點購買乘客卡并充值一定金額后即可在公交車上進行乘車消費。當卡內的金額不足時，可以到售卡充值點充值。售卡充值點和數據回收點將售卡充值數據和公交車消費交易數據傳送至IC卡管理中心，IC卡管理中心將各個售卡充值點發來的售卡充值數據和每天車輛運營的交易數據在中心服務器統一保存。IC卡管理中心存儲系統內所有數據，并進行相應的處理、統計、分析，同時進行系統數據清算。
6) 公交IC卡系統業務流程
7) IC卡管理中心系統結構圖
對乘客而言，使用公交IC卡的流程非常簡單。乘客只需要到指定的公交售卡充值點購買一張IC卡，并在卡內存入一定的金額后，就可以持卡乘坐公交車。當卡內金額不足時，車載機語音提示需要充值，乘客根據提示到公交指定的售卡充值點進行充值。
對公交公司而言，售卡充值點和數據回收點將售卡充值數據和消費數據上傳到IC卡管理中心，中心根據這些數據進行統計、清算和資金劃撥。
公交IC卡收費管理系統的IC卡管理中心包括兩個系統：發卡充值管理系統、數據采集系統。
發卡充值管理系統負責將出廠的原始空白卡初始化成公交公司可以使用的IC卡;管理系統內所有的發卡充值信息、消費信息，對每張消費卡進行充值金額、當日消費和余額的清算，并完成系統的運行與維護;根據消費信息，得出相應的車輛(車牌號)、線路、分公司的IC卡消費數據，并生成IC卡消費數據報表。
數據采集系統主要通過數據采集機或GPRS無線傳送模塊對車載收費機的交易記錄進行采集，并把交易數據上傳到IC卡管理中心，也可以將黑名單下載到車載收費機中。
8) 售卡充值點系統流程圖
售卡充值點分為聯機售卡充值點和脫機售卡充值點。
聯機售卡充值點主要負責卡片的售卡、充值、年檢、退卡、補卡、掛失、解掛等工作。這是由于聯機售卡充值點與中心數據庫進行實時訪問，可以實時獲得系統中關于IC卡的所有信息。聯機售卡充值點一般作為IC卡系統乘客服務中心。
脫機售卡充值點負責卡片的售卡、充值和年檢。脫機售卡充值點每天把售卡充值信息通過網絡方式匯總到IC卡管理中心。
脫機售卡充值點只能進行售卡、充值、年檢的工作，這是由于脫機售卡充值點不能和實時訪問中心數據庫，從而不能獲得卡片的清算狀態及相關的售卡、充值、掛失等信息，因此不能進行退卡、補卡、掛失、解掛等工作。
9) 系統網絡設計
根據項目的實際需要，本著實用、先進、高效、可擴展的原則，設計出如下網絡圖
(二)系統總體功能結構
以上是公交IC卡收費系統總體功能結構圖。該系統共分為6個子系統，分別是：IC卡管理中心子系統、發卡子系統、財務子系統、售卡充值子系統、數據采集系統、內部管理子系統。其中IC卡管理中心子系統、發卡子系統、聯機售卡充值子系統、財務劃撥子系統、數據采集系統、內部管理子系統運行在公交總公司，脫機售卡充值子系統運行在各個售卡充值點。
1.票制與卡類設置
本系統可以根據公交用戶的實際需求，提供多種卡類型及相應功能?？ǖ姆N類一般包括：普通卡、月票卡、學生卡、員工卡、司機卡、老人(愛心)卡等。
下表中提供的卡種類定義和處理方式為我公司根據各地公交IC卡系統以往的卡類型設置經驗提出的，具體定義和實現方式根據具體公交用戶需要確定。
2.發卡功能
發卡操作必須經過管理員的授權后，操作員持卡并輸入密碼后才能進行，以確保系統的安全性。
3.售卡充值、乘客查詢及乘客服務功能
售卡充值功能
售卡充值點IC卡讀寫設備為非接觸式。售卡充值操作必須使用經授權的操作員卡并輸入密碼才能進行操作。
各類卡分區的充值額、次數等充值規則可由后臺進行設置，前臺操作必須根據系統對卡類型識別后所允許的相應充值規則進行充值。
乘客查詢功能
聯機充值點具有查詢乘客卡內各分區余額功能。
實現乘客IC卡消費記錄查詢。
4.數據采集匯總功能
盤數據采集功能
下載參數，黑名單
采集消費數據
盤便捷升級系統
5.盤數據安全高
手持數據采集機功能
采集或補采集車載機消費數據。
下載黑名單記錄。
自動校對車載機時鐘。
GPRS無線傳送數據采集功能：
能夠把車載收費機的交易數據自動傳送到管理中心服務器。
自動下載黑名單到車載收費機。
自動校對無線數據采集機時鐘。
6.IC卡管理中心子系統功能
1. 系統管理：
1) 系統參數設置。
2) 對各子系統的管理。
3) 系統資源管理，系統維護。
2. IC卡管理：
1) 卡的初始化管理。
2) 對乘客卡售卡，充值及消費等數據的管理 。
3) 管理卡的制作，發放及使用情況的管理。
4) 所有故障卡的處理。
3. 數據管理：
1) 數據存儲，備份，還原，轉移。
2) 數據庫的管理和維護等。
3) 數據統計。
4. 設備，人員管理：
1) 對車載機，采集設備等建立檔案，追蹤監測。
2) 對系統管理，操作人員進行管理。
5. 數據接口：
1) 進行網絡互聯，數據通訊。
2) 保障系統的擴展。
6. 安全管理：
1) 密鑰系統管理。
2) 黑名單生成與管理。
3) 網絡資源的共享，對各類操作進行權限管理和權限制約。
4) 對后臺操作進行實時跟蹤監測，設立工作日志。
5) 對各子系統進行監控管理。
6) 對操作員誤操作或系統出現錯誤、異常情況自動預警提示并進行處理。
7) 提供數據庫保護功能，嚴格禁止未經授權的用戶不通過系統而直接訪問數據庫。
財務統計：
1) 財務結算：通過各種數據統計處理提供財務結算報表。
2) 財務劃撥：按照車輛(車牌號)、司機、乘務員、分公司進行消費收入資金劃撥統計處理，并提供報表。
系統清算：
根據每天售卡充值數據、消費交易數據對每張乘客IC卡進行清算，拒絕非法充值卡及黑名單卡。充分保證公交用戶的利益。
領導查詢子系統
領導查詢子系統是為公交公司的領導提供的一套數據查詢系統，該功能主要是提供各種統計的報表和財務報表，為領導的決策提供數據依據。本系統可以根據數據庫內的各種運營數據，依照公司領導和有關部門的實際需要根據確定的規則進行其他運營管理指標的計算、統計、分析
(三)鄭州匯泰電子科技有限公司公交刷卡機主要參數
外型尺寸：200x140x40 mm 讀寫時間：≤0.3秒
顯示方式：單面LCD顯示 輸入電壓：DC12V——2A
讀卡頻率：13.56MHz 工作頻率：50MHz
燈光提示：紅、綠二極管 聲響提示：蜂鳴器,語音播報
使用環境：-20℃~55℃ 外殼材料：工程塑料
讀卡距離：0~38.62mm 工作模式：單機方式
采集方式：盤采集 通訊接口：SB、GPRS、CDMA
其他接口：SD、PSAM 功率損耗：≤25 W
發卡容量：1億張 黑名單： 1億個(用電腦通過盤下載)
適用卡類：Mifare One系列卡、ISO14443 TYPEA/B CP卡
數據容量：單機時收費機儲存20萬條明細數據
