基于CPU卡的城市一卡通應(yīng)用解決方案和總體設(shè)計(jì)思路

　　摘要：城市一卡通涉及的消費(fèi)領(lǐng)域包括公交汽車、出租車、路橋收費(fèi)、小額消費(fèi)、水電煤繳費(fèi)等，其實(shí)現(xiàn)涉及到項(xiàng)目規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件技術(shù)、IC卡應(yīng)用技術(shù)等多方面的環(huán)節(jié)。本文從宏觀角度探討了基于CPU卡的城市一卡通應(yīng)用解決方案和總體設(shè)計(jì)思路。

　　“城市一卡通”系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)目標(biāo)是建設(shè)一個(gè)以清算系統(tǒng)為中心的一級平臺，以智能IC卡(非接觸式CPU卡)為載體，以小額消費(fèi)支付業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)，連接公交、出租車、加油站、停車場供水、供電等二級結(jié)算系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在眾多領(lǐng)域的“一卡多用”，市民擁有“城市一卡通”IC卡后可用于乘坐公交車、出租車和路橋收費(fèi)等，實(shí)現(xiàn)電子化收費(fèi)，方便迅速，省卻找零不便等諸多麻煩;同時(shí)，“一卡通”IC卡還可以用于水電煤、超市小額消費(fèi)等領(lǐng)域，為市民、企業(yè)、市政部門以及其它商業(yè)組織提供方便快捷的支付、結(jié)算和服務(wù)，提高管理水平。從項(xiàng)目的實(shí)施目標(biāo)來說就是要建設(shè)一個(gè)具有覆蓋全市公共消費(fèi)領(lǐng)域安全可靠、同時(shí)具有全國互通和區(qū)域互通的的清算與結(jié)算網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行系統(tǒng)。利用日益成熟的射頻IC卡技術(shù)和先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，在這個(gè)公共平臺上實(shí)現(xiàn)公共消費(fèi)領(lǐng)域內(nèi)的電子化收費(fèi)。

　　一、指導(dǎo)思想

　　堅(jiān)持高起點(diǎn)，面向2l世紀(jì)。確保系統(tǒng)在今后一段時(shí)間的先進(jìn)性和在國內(nèi)同行業(yè)中的領(lǐng)先地位;

　　系統(tǒng)貫徹“實(shí)用、可靠、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)”的八字方針，以應(yīng)用為導(dǎo)向，推進(jìn)管理上臺階，按照急用先上，分步到位的原則進(jìn)行建設(shè);

　　從實(shí)際情況出發(fā)，以發(fā)展需求為依據(jù)，總體規(guī)劃、分步實(shí)施，確保系統(tǒng)高度集成、總體優(yōu)化、安全可靠、穩(wěn)步推進(jìn);

　　系統(tǒng)充分考慮功能擴(kuò)容和技術(shù)升級，適應(yīng)當(dāng)代信息技術(shù)迅猛發(fā)展的要求，以求最佳效果;

　　確保系統(tǒng)的安全保密，立足于形成自主版權(quán)的IC卡產(chǎn)品，有利于現(xiàn)有系統(tǒng)的改造，有利于實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化;

　　二、設(shè)計(jì)原則

　　“城市一卡通”系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)是能建立一個(gè)先進(jìn)的信息平臺，并依托這個(gè)平臺逐步完善相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)，因此是一個(gè)規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、信息量大的綜合信息系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目。在開展本項(xiàng)目時(shí)，實(shí)行“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一制造、統(tǒng)一發(fā)卡、統(tǒng)一管理”五統(tǒng)一原則，同時(shí)實(shí)行嚴(yán)格的市場準(zhǔn)入制度，對項(xiàng)目承包單位的資質(zhì)和設(shè)備的性能提出要求，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)建設(shè)和實(shí)施過程中，應(yīng)符合以下原則：

　　1、實(shí)施的階段性和兼容性

　　考慮到本系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)、應(yīng)用與維護(hù)是一項(xiàng)復(fù)雜的管理和技術(shù)工程，因此系統(tǒng)建設(shè)可以分成多個(gè)階段來逐步實(shí)施。系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要確定系統(tǒng)建設(shè)的整體架構(gòu)、技術(shù)選型，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建系統(tǒng)平臺框架以及開發(fā)當(dāng)前最迫切需要的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，隨著時(shí)間和行業(yè)發(fā)展需要，逐漸開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域，并將新的應(yīng)用領(lǐng)域集成到系統(tǒng)平臺框架中去，從而最終實(shí)現(xiàn)具有相互兼容、可擴(kuò)展、可互連的一卡通應(yīng)用系統(tǒng)。

　　2、技術(shù)的先進(jìn)性和成熟性

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)要采用先進(jìn)的技術(shù)和方法，能反映當(dāng)今的先進(jìn)水平，而且要具有發(fā)展?jié)摿?，能保證在未來若干年內(nèi)占主導(dǎo)地位，并能順利地過渡到下一代技術(shù)。其中，在IC卡的種類、型號和讀寫設(shè)備選型中，要研究技術(shù)的發(fā)展趨勢，保證卡片和設(shè)備在今后技術(shù)重建過程中的兼容性\\還必須要重視系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備的相對成熟。

　　3、信息的安全性和準(zhǔn)確性

　　通過建立安全控制系統(tǒng)，對系統(tǒng)中的所有對象進(jìn)行控制和保護(hù)，實(shí)現(xiàn)身份認(rèn)證、訪問控制、權(quán)限設(shè)置、通信保密等一系列措施，以確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全。系統(tǒng)應(yīng)分別針對不同的應(yīng)用和不同的網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境，采取不同的措施，在數(shù)據(jù)采集、存儲、傳遞、交換和使用過程中設(shè)置相應(yīng)的安全機(jī)制，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和安全。無錫華捷在項(xiàng)目設(shè)計(jì)上主要應(yīng)用建設(shè)事業(yè)IC卡密鑰管理系統(tǒng)。

　　4、系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性

　　系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性直接影響交易業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行，是社會形象的保障。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)措施、設(shè)備性能、系統(tǒng)管理、廠商技術(shù)支持及維修能力等方面著手，確保系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，達(dá)到最大的平均無故障時(shí)間;從消費(fèi)數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)源的采集，從卡片售卡充值到數(shù)據(jù)上傳清算等環(huán)節(jié)，都要求機(jī)具設(shè)備和軟件系統(tǒng)具有高可靠性和高穩(wěn)定性，能保證系統(tǒng)在高容量、長時(shí)間穩(wěn)定有效工作。核心業(yè)務(wù)所涉及的軟、硬件以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需采用冗余設(shè)計(jì)，核心數(shù)據(jù)庫需設(shè)計(jì)合理的備份系統(tǒng)。

　　5、系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)性與開放性

　　為滿足系統(tǒng)所選用技術(shù)和設(shè)備的協(xié)同運(yùn)行能力、系統(tǒng)投資的長期效應(yīng)以及系統(tǒng)功能不斷擴(kuò)展的需求，系統(tǒng)必須具備開放性和標(biāo)準(zhǔn)性。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要遵循國際及國家通用的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，并將規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化貫穿于系統(tǒng)開發(fā)及建設(shè)的每一個(gè)階段中。其中，在IC卡和機(jī)具設(shè)計(jì)方面要充分考慮多家設(shè)備提供商的產(chǎn)品特性，制定統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)不同機(jī)具的兼容。系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)性可以充分保證系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，并且隨著新技術(shù)的發(fā)展，無縫地將后續(xù)開發(fā)的子系統(tǒng)融入到整個(gè)系統(tǒng)之中。

　　6.系統(tǒng)的管理性和維護(hù)性

　　由于整個(gè)系統(tǒng)涉及眾多功能和應(yīng)用，因此要考慮系統(tǒng)應(yīng)具有良好的可管理性和可維護(hù)性。應(yīng)提供相應(yīng)的手段和方法以實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并在必要時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的操作。

　　7、系統(tǒng)的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性

　　系統(tǒng)要保證技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的可行性，系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)始終貫徹面向應(yīng)用，注重實(shí)效的方針，堅(jiān)持實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的原則，盡可能地做到邊建設(shè)、邊應(yīng)用、邊收效、邊發(fā)展。

　　三、系統(tǒng)整體架構(gòu)體系

　　城市一卡通管理系統(tǒng)消費(fèi)領(lǐng)域包括公交汽車、出租車、路橋收費(fèi)、小額消費(fèi)、水電煤繳費(fèi)等，要全面實(shí)現(xiàn)IC卡一卡通工程，應(yīng)具備層次式體系結(jié)構(gòu)及其清晰的數(shù)據(jù)處理流程。

　　城市一卡通管理系統(tǒng)工程，設(shè)置城市一卡通清算系統(tǒng)(稱為一級系統(tǒng));下設(shè)城市一卡通發(fā)卡充資系統(tǒng)和若干個(gè)分中心結(jié)算系統(tǒng)(稱為二級系統(tǒng))，他們是公交、出租等行業(yè)結(jié)算系統(tǒng);同時(shí)分系統(tǒng)下設(shè)有三級系統(tǒng)，他們是公交、出租、路橋、小額消費(fèi)的子營運(yùn)公司或站點(diǎn);最后是POS機(jī)終端設(shè)備(包括POS消費(fèi)終端和公交、出租系統(tǒng)設(shè)立的充資點(diǎn)及銀行、超市系統(tǒng)所在的其他充資點(diǎn)及消費(fèi)點(diǎn))和IC卡乘客持卡消費(fèi)。

　　在“一卡通”公司運(yùn)行的系統(tǒng)“一級平臺”負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)中軟硬件基礎(chǔ)平臺和網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行?！耙患壠脚_”中設(shè)置了多個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，主要包括“充售數(shù)據(jù)庫”、“回收數(shù)據(jù)庫”、“清算數(shù)據(jù)庫”和“查詢數(shù)據(jù)庫”。

　　“一級平臺”中的功能模塊涵蓋了“一卡通”公司在運(yùn)營過程中所涉及的業(yè)務(wù)流程，包括：卡片檔案管理、充售管理、數(shù)據(jù)回收管理、系統(tǒng)監(jiān)控與管理、清算管理、結(jié)算與劃撥管理、客戶服務(wù)管理以及統(tǒng)計(jì)分析與查詢等功能，這些功能支持“一卡通”公司開展各項(xiàng)業(yè)務(wù)活動

　　“一級平臺”中的行業(yè)接口按照應(yīng)用單位行業(yè)劃分，每一種行業(yè)接口都可以支持多個(gè)獨(dú)立公司和代理銀行網(wǎng)點(diǎn)，其中“小額消費(fèi)接口”還可支持超市、商場、報(bào)亭等各種規(guī)模的商戶開展“一卡通”消費(fèi)。

　　系統(tǒng)“二級平臺”支持各應(yīng)用單位開展“一卡通”業(yè)務(wù)，配合“一級平臺”進(jìn)行資金清分和結(jié)算，提供消費(fèi)數(shù)據(jù)信息，為應(yīng)用單位在運(yùn)營決策提供準(zhǔn)確的數(shù)字依據(jù)，以降低成本、提高效率、提升服務(wù)質(zhì)量。

　　“二級平臺”中對應(yīng)的公交、出租等應(yīng)用單位具有較復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)，因此相應(yīng)的信息需求和信息處理過程都較復(fù)雜。系統(tǒng)針對這些行業(yè)企業(yè)提供了“三級平臺”，負(fù)責(zé)公交分公司、出租車公司車隊(duì)和個(gè)人等結(jié)算單位的消費(fèi)數(shù)據(jù)采集回收以及營運(yùn)收入的分配劃撥等業(yè)務(wù)。

　　系統(tǒng)“用戶平臺”為廣大市民提供了豐富的“一卡通”消費(fèi)環(huán)境，通過這一平臺可以完成IC卡與各類機(jī)具的信息交換，實(shí)現(xiàn)“一卡在手，生活無憂”。

　　另外，系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)直接為市民提供Web查詢服務(wù)，可以完成在線業(yè)務(wù)咨詢、業(yè)務(wù)受理和信息查詢功能，提升系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。涉及Web查詢的數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用軟件相對獨(dú)立，以保證系統(tǒng)的信息安全。

　　四、運(yùn)行環(huán)境

　　系統(tǒng)以客戶機(jī)/事務(wù)處理/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器三層體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，采用交易中間件控制交易的請求(由客戶機(jī)發(fā)起)和處理(由服務(wù)器完成)。采用三層結(jié)構(gòu)能更好地平衡客戶機(jī)和服務(wù)器上的負(fù)載，減少網(wǎng)絡(luò)通訊和競爭，有利于提高系統(tǒng)交易的吞吐量;在連接的客戶機(jī)數(shù)量較多時(shí)，三層結(jié)構(gòu)將占用較少的數(shù)據(jù)庫連接數(shù)，可降低主機(jī)的資源消耗;在業(yè)務(wù)處理邏輯發(fā)生變化時(shí)，能夠以較小的代價(jià)方便地對系統(tǒng)進(jìn)行修改。

　　為了滿足系統(tǒng)開放性原則，應(yīng)選用符合SQL標(biāo)準(zhǔn)、支持“客戶機(jī)/服務(wù)器”體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)以市場流行的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為主，并盡可能采用同種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，以較好支持?jǐn)?shù)據(jù)分布處理。

　　五、應(yīng)用范圍

　　主要涉及在城市居民生活的各個(gè)領(lǐng)域的支付和身份認(rèn)證，能夠完成公用事業(yè)的預(yù)收費(fèi)，交通、社保、醫(yī)療、旅游、小額支付等多個(gè)領(lǐng)域的快速結(jié)算和支付，保證各領(lǐng)域的身份認(rèn)證和信息存儲查詢，城市一卡通比較成熟的應(yīng)用列舉如下：

　　公共交通收費(fèi)：公交、地鐵、輕軌、出租、路橋等收費(fèi);

　　公用事業(yè)收費(fèi)：水、電、氣、有線電視、電信收費(fèi);

　　商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)小額收費(fèi)：停車場、超市、茶樓、咖啡店等特約商戶劃卡收費(fèi)

　　旅游消費(fèi)：代替門票、旅游積分;

　　加油、加氣：油氣收費(fèi)、稅控管理。

　　六、系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

　　1、系統(tǒng)成熟安全可靠;

　　2、采用遵循《建設(shè)事業(yè)CPU卡COS技術(shù)要求》的非接觸CPU卡;

　　3、采用國家建設(shè)部密鑰管理系統(tǒng)，確保系統(tǒng)安全可靠;

　　4、IC卡讀寫機(jī)具、城市一卡通管理系統(tǒng)的各級應(yīng)用軟件全部由華捷公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)自行研制開發(fā)，具有合法的自主知識產(chǎn)權(quán);

　　5、系統(tǒng)軟、硬件平臺(服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信線路、數(shù)據(jù)庫、中間件等)全部采用雙機(jī)熱備方式配置、實(shí)施;

　　6、系統(tǒng)選用超大規(guī)模的主流數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，應(yīng)用軟件開發(fā)采用三層結(jié)構(gòu)模型，即客戶機(jī)/中間件/服務(wù)器模式;

　　7、采用數(shù)據(jù)增量備份技術(shù)，實(shí)現(xiàn)單位時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)增量備份;

　　8、系統(tǒng)具有開放性、標(biāo)準(zhǔn)性、先進(jìn)性、實(shí)用性和可擴(kuò)性好等技術(shù)特點(diǎn);

　　9、用戶界面友好，易于操作使用，便于推廣應(yīng)用;

　　10、保留區(qū)域互通和全國互通的接口;

　　11、其他消費(fèi)領(lǐng)域的模塊化子單元，可拓展;

　　七、結(jié)論

　　要全面實(shí)現(xiàn)CPU卡城市一卡通系統(tǒng)，在架構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)具備層次式體系結(jié)構(gòu)及其清晰的數(shù)據(jù)處理流程，為滿足投資的長期效應(yīng)以及系統(tǒng)功能不斷擴(kuò)展的需求，系統(tǒng)必須具備開放性和標(biāo)準(zhǔn)性，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要遵循國際及國家通用的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，并將規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化貫穿于系統(tǒng)開發(fā)及建設(shè)的每一個(gè)階段中;同時(shí)在項(xiàng)目推進(jìn)上應(yīng)從實(shí)際情況出發(fā)，以發(fā)展需求為依據(jù)，總體規(guī)劃、分步實(shí)施，確保系統(tǒng)高度集成、總體優(yōu)化、安全可靠、穩(wěn)步推進(jìn)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]楊震野..IC卡技術(shù)及其應(yīng)用[Z].科學(xué)出版社，2006.

　　[2]建設(shè)事業(yè)非接觸式CPU卡芯片技術(shù)要求[J].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

　　[3]深圳市凱晟科技有限公司：http://www.chinaiccard.com/.

　　[4]劉守義.智能卡技術(shù)[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2004.

　　[5]沈健.智慧城市:城市品質(zhì)新思維[M].人民郵電出版社，2012.