IC卡式水表及應(yīng)用淺談

　　摘要：隨著城市供水事業(yè)的不斷發(fā)展和查表到戶工程的不斷推進(jìn)，以及國家“金卡工程”的不斷發(fā)展，卡式水表也隨之誕生了。目前社會(huì)上廣泛流行的卡式水表有：非智能型存儲(chǔ)卡和邏輯加密卡水表，個(gè)別廠家也開發(fā)研制了智能卡水表。而這些產(chǎn)品通常被人們通稱為“IC卡水表”。為改變傳統(tǒng)的查表收費(fèi)方式，一些城市供水企業(yè)已開始研究小規(guī)模試用并逐步推廣應(yīng)用各種形式的“IC卡水表”。

　　隨著城市供水事業(yè)的不斷發(fā)展和查表到戶工程的不斷推進(jìn)，以及國家“金卡工程”的不斷發(fā)展，卡式水表也隨之誕生了。目前社會(huì)上廣泛流行的卡式水表有：非智能型存儲(chǔ)卡和邏輯加密卡水表，個(gè)別廠家也開發(fā)研制了智能卡水表。而這些產(chǎn)品通常被人們通稱為“IC卡水表”。為改變傳統(tǒng)的查表收費(fèi)方式，一些城市供水企業(yè)已開始研究小規(guī)模試用并逐步推廣應(yīng)用各種形式的“IC卡水表”。

　　本文根據(jù)目前卡式水表現(xiàn)狀，以及我公司多年研制“IC卡水表”的經(jīng)驗(yàn)，就“IC卡水表”作一淺談，僅供參考。

　　一、問題的提出

　　隨著改革開放和社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國家“金卡工程”的不斷推進(jìn)，傳統(tǒng)的用水觀念發(fā)生了很大改變，同時(shí)也對供水企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量提出了更高的要求。如何實(shí)現(xiàn)既不擾民，又能保證查表到戶和供水企業(yè)能按時(shí)、準(zhǔn)確回收水費(fèi)，為用戶提供更完善的服務(wù)，成了各供水企業(yè)急待解決的問題。于是供水企業(yè)和商家都想到了卡式水表。

　　應(yīng)用卡式水表所要達(dá)到的目的是：建立安全、可靠、準(zhǔn)確、方便用戶的城市供水收費(fèi)系統(tǒng)。而要達(dá)此目的，決非單靠卡式水表就能解決的，這就要求我們對IC卡和卡式水表系統(tǒng)的概念有深入的了解。目前應(yīng)用的IC卡包括：非智能型存儲(chǔ)卡、邏輯加密卡、智能卡;卡式水表系統(tǒng)從功能上劃分包括：密鑰管理系統(tǒng)、開戶發(fā)卡系統(tǒng)、卡表終端子系統(tǒng)、用戶信息管理子系統(tǒng)和運(yùn)營管理子系統(tǒng)等五個(gè)子系統(tǒng)。

　　二、金卡工程簡介

　　“金卡工程”是1993年提出的，是以計(jì)算機(jī)、通信等現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并以銀行卡為介質(zhì)，用電子信息轉(zhuǎn)帳形式實(shí)現(xiàn)貨幣流通，跨系統(tǒng)和跨地區(qū)的社會(huì)系統(tǒng)工程。

　　國家對“金卡工程”的實(shí)施，明確提出要以“高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范化、國際化”為指導(dǎo)方針，堅(jiān)持“產(chǎn)業(yè)結(jié)合，近遠(yuǎn)期結(jié)合”的原則，強(qiáng)調(diào)“統(tǒng)籌兼顧、重點(diǎn)突破、逐步推廣、整體普及”。國務(wù)院辦公會(huì)議批準(zhǔn)的“金卡工程總體方案”中明確強(qiáng)調(diào)：我國的金融交易卡“從防偽及技術(shù)發(fā)展考慮，以 IC卡為主?！钡闹笇?dǎo)思想，同時(shí)強(qiáng)調(diào)“鑒于智能卡的優(yōu)越性，應(yīng)注意向智能卡方向引導(dǎo)”，“爭取較多的業(yè)務(wù)項(xiàng)目應(yīng)用智能卡，并做好向智能卡全面過渡的準(zhǔn)備。”

　　隨著“金卡工程”的逐步實(shí)施，影響和改變著各行各業(yè)及人們的傳統(tǒng)觀念，未來將是“一卡在手，走遍天下”。

　　三、IC卡知識(shí)

　　非智能型存儲(chǔ)卡、邏輯加密卡、智能卡，這三種卡雖然統(tǒng)稱為IC卡。但在技術(shù)成分、安全性、可靠性、可維護(hù)性、可兼容性、可擴(kuò)展性及金融系統(tǒng)的可支持性上有著本質(zhì)上的區(qū)別和差異。

　　(一)存儲(chǔ)卡和邏輯加密卡屬非智能IC卡技術(shù)與智能卡技術(shù)相比較存在較大的技術(shù)隱患

　　1.非智能IC卡安全性較差。甚至沒有任何安全保護(hù)，卡內(nèi)數(shù)據(jù)與卡式水表內(nèi)的數(shù)據(jù)很容易被篡改和偽造。

　　非智能IC卡表無法解決研制單位和使用單位的安全脫鉤技術(shù)問題。使用單位的卡表安全從技術(shù)上無法脫離對研制單位的依賴(即：研制單位根本不能把鑰匙完全徹底地交給使用單位)這將有可能給應(yīng)用部門的經(jīng)濟(jì)利益造成極大的威脅。

　　由于上述原因，最終可能造成水費(fèi)的嚴(yán)重流失，使設(shè)備形同虛設(shè)。

　　2.非智能IC卡讀寫可靠性較差。其自身無法判斷卡內(nèi)的數(shù)據(jù)的讀寫和存儲(chǔ)是否正確，在用戶插拔卡不規(guī)范或其他不確定因素下可能造成數(shù)據(jù)混亂，造成不必要的用戶糾紛和較大量的維護(hù)工作。

　　3.非智能IC卡可兼容性和可擴(kuò)展性差。其技術(shù)平臺(tái)是限于某個(gè)半導(dǎo)體廠商的特定型號(hào)的半導(dǎo)體芯片技術(shù)，同一廠商的不同型號(hào)的芯片技術(shù)也互不兼容，不同廠商的芯片技術(shù)更是互不兼容。這就使得非智能IC卡表技術(shù)只能局限于某個(gè)半導(dǎo)體廠商的特定型號(hào)的半導(dǎo)體芯片技術(shù)。而從當(dāng)前國際IC卡技術(shù)發(fā)展趨勢看，非智能IC卡技術(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)已趨于萎縮，一旦該廠商停止生產(chǎn)該種產(chǎn)品，將給應(yīng)用單位造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

　　(二)智能卡

　　智能卡是一種智能型的IC卡，又稱CPU卡或微處理器卡、智慧卡。

　　智能卡芯片具有微型計(jì)算機(jī)軟硬件配置，如：CPU、 RAM、 ROM、EEPROM、COS操作系統(tǒng)，同時(shí)還具有用于信息安全保護(hù)的加密器、隨機(jī)數(shù)發(fā)生器及物理攻擊自毀電路。而非智能IC卡的芯片上只有一個(gè)簡單的存儲(chǔ)器邏輯電路。因此，從可靠性和安全性而言，智能卡具有天生的優(yōu)勢。

　　智能卡芯片內(nèi)的物理資源由儲(chǔ)存在 ROM內(nèi)的芯片操作系統(tǒng)(COS)來進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度，我們可以根據(jù)具體的應(yīng)用要求設(shè)計(jì)卡片的應(yīng)用規(guī)則和規(guī)范，建立卡片的安全系統(tǒng)，并通過芯片操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能卡的具體應(yīng)用功能。因而，智能卡具有靈活性較強(qiáng)的、開放式的應(yīng)用設(shè)計(jì)平臺(tái)。

　　智能卡芯片操作系統(tǒng)包括四大功能：

　　1、卡片與外界通訊管理。負(fù)責(zé)外界卡終端和卡片的通訊協(xié)議處理、通訊檢錯(cuò)處理和糾錯(cuò)處理，保證卡片讀寫傳輸數(shù)據(jù)正確可靠;

　　2、信息存儲(chǔ)文件管理。為用戶提供靈活、方便、多種格式的信息存儲(chǔ)文件管理，以適應(yīng)多種應(yīng)用需求;

　　3、信息使用安全管理。使應(yīng)用單位可以根據(jù)自身應(yīng)用需求對卡內(nèi)信息進(jìn)行靈活的權(quán)限分割、權(quán)限設(shè)置和權(quán)限認(rèn)證設(shè)計(jì)，從而建立信息防火墻，抵御外界邏輯攻擊;

　　4、命令解釋執(zhí)行管理。為應(yīng)用設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)提供驅(qū)動(dòng)管道。

　　國內(nèi)外目前有大量的智能卡技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用規(guī)范，包括國際通用標(biāo)ISO7816、歐洲 EMV標(biāo)準(zhǔn)、中國人民銀行金融卡標(biāo)準(zhǔn)、中國建設(shè)部IC卡應(yīng)用技術(shù)規(guī)范等。這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用規(guī)范為智能卡推廣和應(yīng)用的通用性、兼容性、可擴(kuò)展性提供了必要的技術(shù)保證和依據(jù)。因此，智能卡在我國及世界已逐步成為主流被廣泛應(yīng)用，如：中國人民銀行金融卡、國家金稅工程�增值稅發(fā)票防偽稅控系統(tǒng)、海關(guān)總署加工貿(mào)易異地備案報(bào)關(guān)智能卡管理系統(tǒng)、北京市智能卡電表預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)、北京市交通違規(guī)處理智能卡管理系統(tǒng)等。

　　(三)TM卡

　　TM卡是美國達(dá)拉斯( DALLAS)公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，其工作原理與IC卡沒有本質(zhì)其別，只是外形和讀卡機(jī)具的不同。有存儲(chǔ)卡、邏輯加密卡。存儲(chǔ)卡和邏輯加密卡在飯店門鎖上應(yīng)用較多，其他行業(yè)也有應(yīng)用。由于目前世界上只有美國達(dá)拉斯( DALLAS)公司生產(chǎn)這一產(chǎn)品，尚無國際通用標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用單位必須依靠該公司的技術(shù)平臺(tái)，進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，應(yīng)此在應(yīng)用上有較大的局限性。我國金融機(jī)構(gòu)尚未對TM卡進(jìn)行認(rèn)證，而我國金融機(jī)構(gòu)已對10～12家IC卡中的智能卡產(chǎn)品進(jìn)行了認(rèn)證，并已在我國被廣泛推廣應(yīng)用。

　　三、卡式水表系統(tǒng)

　　卡式水表的技術(shù)應(yīng)用是一項(xiàng)基于卡應(yīng)用技術(shù)平臺(tái)建立起來的科學(xué)技術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。

　　在卡式水表應(yīng)用過程中首先應(yīng)考慮系統(tǒng)的最終目的，包括系統(tǒng)規(guī)模、安全性、可靠性、可維護(hù)性、可擴(kuò)展性、通用性和兼容性。依據(jù)上述條件認(rèn)真選擇卡的類型。最后是選擇經(jīng)濟(jì)適用的表具。

　　(一)應(yīng)用系統(tǒng)的建立和選型

　　卡式水表應(yīng)用系統(tǒng)從功能上分為五個(gè)子系統(tǒng)：密鑰管理系統(tǒng)、開戶發(fā)卡和售水管理子系統(tǒng)、卡表終端子系統(tǒng)、用戶信息管理系統(tǒng)和運(yùn)營管理系統(tǒng)。

　　城市卡式水表應(yīng)用系統(tǒng)包括：計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、卡、POS機(jī)、卡表、通信網(wǎng)絡(luò)( DDN/X.25/F.R)及設(shè)備應(yīng)用系統(tǒng)程序軟件等。

　　物業(yè)小區(qū)卡式水表應(yīng)用系統(tǒng)包括：計(jì)算機(jī)、 POS機(jī)、卡和卡表等。

　　由于各地供水行業(yè)的具體情況的不同，為避免盲目上項(xiàng)目帶來不必要的經(jīng)濟(jì)損失，在應(yīng)用卡式水表和系統(tǒng)建立時(shí)，主要應(yīng)注意以下工作：

　　1.可行性研究和論證;

　　2.進(jìn)行業(yè)務(wù)管理調(diào)研分析，規(guī)范業(yè)務(wù)管理模式，制訂應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，提出技術(shù)總體方案;

　　3.建立供水企業(yè)內(nèi)部信息系統(tǒng)，為項(xiàng)目實(shí)施提供后臺(tái)管理技術(shù)平臺(tái);

　　4.商榷與代理銀行的合作模式和技術(shù)接口;

　　5.確定試點(diǎn)地區(qū)和方案，提出試點(diǎn)管理規(guī)范;

　　6.建立供水企業(yè)內(nèi)部密鑰管理系統(tǒng)，生成總控密鑰，發(fā)行總控卡;配置應(yīng)用種子密鑰并生成密鑰母卡;

　　7.進(jìn)行前期試點(diǎn)實(shí)施工作，總結(jié)試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，不斷完善系統(tǒng)和管理規(guī)范;8.根據(jù)試點(diǎn)實(shí)施情況和技術(shù)成熟情況，決定試點(diǎn)推廣工作安排。

　　在項(xiàng)目選型時(shí)應(yīng)注意到：

　　1.選擇符合多項(xiàng)國內(nèi)外技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用規(guī)范，特別是國際通用標(biāo)準(zhǔn) ISO7816、歐洲 EMV標(biāo)準(zhǔn)、中國人民銀行金融卡標(biāo)準(zhǔn)、中國建設(shè)部IC卡應(yīng)用技術(shù)規(guī)范，并符合統(tǒng)一規(guī)劃要求，支持統(tǒng)一技術(shù)平臺(tái)，從而保證系統(tǒng)安全可靠、通用性和兼容性強(qiáng)，易于推廣、擴(kuò)展和升級(應(yīng)特別注意物業(yè)小區(qū)系統(tǒng)向城市系統(tǒng)的升級);

　　2.整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)始終只受控于供水企業(yè)，具有極高的安全性，從而保證供水企業(yè)和用戶的利益不受損害;

　　3.采用銀行交易標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，保證購水?dāng)?shù)據(jù)安全可靠，支持多種售水模式和一卡多表、一卡多用，方便用戶，提高服務(wù)水平;

　　4.便于供水企業(yè)加強(qiáng)運(yùn)營管理，提高管理水平，并為科學(xué)決策提供依據(jù);

　　5.系統(tǒng)維護(hù)方便，以及后期應(yīng)用維護(hù)費(fèi)用低。

　　(二)卡式水表的選型

　　卡式水表的構(gòu)成主要分為以下幾部分：基表、數(shù)據(jù)傳感器、控制閥門、控制器(包括：控制電路、液晶顯示屏、卡座、電池)等。

　　在卡式水表(以下簡稱：機(jī)具)選型的過程中主要應(yīng)從以下己方面考慮：

　　1.機(jī)具所采用的卡型是否符合系統(tǒng)要求和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用規(guī)范;

　　2.基表是否計(jì)量準(zhǔn)確、可靠;

　　3.數(shù)據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)傳輸是否可靠，基表和控制器之間數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確無誤;

　　4.閥門和基表造成的水頭損失不應(yīng)過大，要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范;

　　5.閥門開合是否可靠;

　　6.控制電路和機(jī)具整體的抗干擾性、抗攻擊性和抗入侵性是否良好;

　　7.發(fā)生不規(guī)范插拔卡時(shí)是否會(huì)發(fā)生據(jù)數(shù)丟失，或造成數(shù)據(jù)混亂;

　　8.能否配合系統(tǒng)的升級和擴(kuò)展;

　　9.機(jī)具的整體功耗是否小;

　　10.機(jī)具的可維護(hù)性是否良好。

　　四、卡式表具的發(fā)展趨勢展望

　　隨著國家“金卡工程”和“一卡通”的不斷推進(jìn)，各行各業(yè)對IC卡，特別是“智能卡”的認(rèn)識(shí)也不斷深入。由于“智能卡”有著先天的優(yōu)勢，具有較強(qiáng)大的功能和安全性、可靠性、可擴(kuò)展性、通用性、兼容性。因此已被更廣泛地應(yīng)用，并成為主流。而其他形式的IC卡，因其本身的局限性(如：安全性較差、可靠性較差、可兼容性和可擴(kuò)展性差、以及應(yīng)用單位始終不能完全擺脫對生產(chǎn)廠家的依賴，容易造成壟斷、并將給從實(shí)驗(yàn)區(qū)向大規(guī)模應(yīng)用升級造成困難，甚至造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。)， 已呈現(xiàn)出萎縮的趨勢。可以相信通過各行各業(yè)的不懈努力，以及政府的協(xié)調(diào)，在不遠(yuǎn)的將來我們會(huì)看到市民手持一張“智能卡”完成各種金融交易和交納各種費(fèi)用。

　　參考資料：

　　《IC卡的技術(shù)與應(yīng)用》電子工業(yè)出版社

　　《智能卡水表預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)城市解決總體方案》北京市來自水集團(tuán)有限責(zé)任公司水表廠

　　《IC卡冷水水表》北京市來自水集團(tuán)有限責(zé)任公司水表廠企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)