富全公交非接触式IC卡收费系统.docx
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富全公交非接触式IC卡收费系统
富全公交非接触式IC卡收费系统
方
案
书
目录
第一章系统概述4
1．1系统概述5
1．2系统效益分析5
1、2、1经济效益预测5
１．3系统组成概述6
1．4各组成部分说明7
（１）乘客卡（非接触式IC卡）7
（２）车载机7
（３）发卡器8
（４）充值点8
（５）数据采集器、采集卡8
（６）客户端、服务端管理系统，具体组成如下：
8
第二章 MIFARE感应式IC卡9
2.1MIFARE感应式IC卡简介10
2.1.1通讯安全10
2.1．2MIFARE的内存结构与存取控制10
2.1.3MIFARE读写模块与感应卡的密码校对11
2.1.4读写速度及距离:
11
2.1.5硬件及接口11
2.1.6防冲撞功能12
2.1.7MIFARE卡综述12
2.2MIFARE技术参数表13
第三章 系统详细设计目标14
3．１ ＩＣ卡技术要求15
３．1．1 ＩＣ卡的分类15
３．1．２ 生产厂家15
３．1．３ 技术参数15
３．1．４初始化授权15
3．２车载机15
３．２．１车载机组成15
３．２．２车载机硬件设计目标15
３．２．３车载机软件设计目标16
3．3客户端系统16
3．4数据采集终端17
３．4．１系统组成17
３．4．２采集器功能要求17
3．5公交管理系统18
３．5．１客户端软件18
３．5．２数据采集系统18
３．5．3客户端导入管理系统19
３．5．4数据管理系统19
３．5．5财务报表管理系统19
３．5．6消费统计报表系统19
第四章IC卡发行、充值20
4.1IC卡发行21
1.IC卡的初始化及发行21
2.IC卡充值21
附录一系统硬件配置21
富全公交收费系统23
一、设备及配套软件：
23
二、管理中心系统软件23
三、网络工程23
四、系统软件平台23
五、系统工程安装调试费用23
六、到货时间根据公交公司的具体要求确定。
23
七、项目负责人：
23
第一章系统概述
1．1系统概述
城市公交的“无人售票”系统经过多年的运作，在管理上已日趋完善，但新的课题又呈现在我们的面前。
“零钞不够”，这是实行无人售票以来乘客与公交公司之间最大的矛盾。
“无人售票”对车辆的承运速度和业务管理无疑起了很大的促进作用，但是由于“不设找赎”，对身上没有足够零钞的乘客来讲，肯定是增加了经济负担，这正是推行“无人售票”之后，乘客最大意见之处。
“无人售票”需要完善，另外随着经济环境的变化，取消月票，也是势在必行。
非接触式IC卡技术的推出为实现城市公交自动收费提供了现代技术的支持。
1．2系统效益分析
1、2、1经济效益预测
（1）加快乘客上车速度，减少车辆停站时间,加速车辆周转等于减少车辆。
（2）用IC卡取代月票，按次收费，交易双方公平合理。
既保留月票原来的方便性，又可以减少企业在月票上的亏损。
学生票采用IC卡后依然给予优惠。
公交经营性亏损的一个重要因素就是月票。
长期的计划经济，一直把公交企业作为福利型企业。
随着社会主义市场经济的建立，月票将向方便乘客、略有优惠的方向发展。
用IC卡逐步替代月票，最终取代月票，消除福利月票的种种弊病，对促进管理，加强经济改革，打破大锅饭具有重要的意义，并为最终减少公交企业亏损，减少依赖政府补贴创造前提。
（3）及时掌握客流情况，科学合理调度而创造效益。
（4）可以节省无人售票点钞工作人员的费用。
。
（5）广告费收入，储值票面可印广告，抵消储票卡的部分成本。
（6）可以预收票款，增加企业周转资金。
1．2．2社会效益
（1）可以提高公共交通的服务档次，符合建设国际城市的目标。
（2）可以方便市民，减少社会现金流通量。
现在由于市面上缺少零钱，乘车购物很不方便，使用IC卡后，一卡在手，可以乘坐所有公共汽车。
IC卡的使用将来还可以推广到小巴、出租汽车、地铁、购物商场等处，一张卡可以在各处使用。
（3）可以提高车辆运行效率，节省乘车时间。
采用非接触式ＩＣ卡，完成一次收费过程仅需一秒钟时间，比插入式ＩＣ卡和磁卡（约３秒）及投币（约５秒）的速度大大提高。
由于收费速度提高，车辆缩短运行时间，等于节省乘车时间。
（4）收费及统计全面自动化管理，有效堵塞漏洞，杜绝可能发生的管理人员贪污及假票现象。
（5）非接触式IC卡美观大方，携带方便，不易破损，可长久保存。
（6）非接触式IC卡有庞大的内存空间，可预留为其它方面领域开发应用。
实现一卡多用的新管理模式。
如大型企业内部营运系统，员工的乘车卡还可用于考勤、门禁、售饭系统等。
１．3系统组成概述
IC卡公交系统，对车辆而言就是在原投币无人售票系统基础上，加装车载机及其辅助设施，完成对乘客的售票、验票及乘车数据收集工作。
ＩＣ卡公交系统由各部件组成的系统框图如下：
ＩＣ卡公交系统由各部件组成的系统框图
1．4各组成部分说明
（１）乘客卡（非接触式IC卡）
这是票值的载体。
根据票务管理的要求，可以分为学生卡、老人卡、普通卡等多种方式。
A、一个是按金额消费
B、一个是按次数消费
（２）车载机
这是非接触式IC卡的读写装置。
乘客上车时，将有效的IC卡以正常速度（不能过快或过慢，以防止因抖动而引起误操作），放置在读写区的表面上面约0-10CM的感应范围内（最佳感应距离约为5CM左右），稍作停顿（约0.3秒），车载机发出“嘀”的声音，绿灯亮，显示卡内余额，车载机已经完成扣款的全过程。
对月卡可作扣除使用次数等操作。
（３）发卡器
用于初始化卡片，在客户端发行卡片。
（４）充值点
用于为乘客提供销售，充值，退卡等服务。
充值点终端由操作员凭合法操作员卡进入系统进行操作，对每一笔充值或退卡业务有明细的记录，并且记录有校验密码防止非法删除或改写交易记录，交易记录可通过拨号网络上传到服务端。
（５）数据采集器、采集卡
主要负责采集车载机内的原始数据。
（６）客户端、服务端管理系统，具体组成如下：
1．特殊卡制作系统
主要用于空白卡初始化以及通用授权卡、票价设定管理卡、票价设定卡、数据采集卡、等特殊卡的制作。
2．乘客卡发行系统
主要是对刚刚购买入库的ＩＣ卡进行初始化，使其变成公交公司的授权格式，防止非法伪造。
3．数据采集器系统
主要用于接受数据采集机采集的原始数据并进行数据汇总，保证所有数据安全正确地返回到服务端系统。
4．客户端数据导入系统
接收充值点终端上传的原始数据，并进行汇总统计。
5．数据管理系统
管理原始数据，对数据进行备份、恢复、维护，输出各管理阶层所需的报表，并可查询各种原始记录。
6．财务报表管理系统
对原始数据进行处理，查询各种财务统计报表。
如各线路营运收入及客流量统计报表。
7、设定采集器、车载机的机号及时间
第二章 MIFARE感应式IC卡
2.1MIFARE感应式IC卡简介
2.1.1通讯安全
MIFARE系统的读写模块（MCM）与感应卡之间采用相似的鉴别算法建立通讯，并使用随机数对通迅数据进行加密。
该鉴别算法称为三次传递鉴证（ThreePassAuthentication）。
符合国际标准ISO9798－2。
如下图所示：
（1）感应卡产生并发送随机数RB给读卡器。
（2）读卡器将RB与密匙、读卡器序列号及随机数RA结合形成TokenAB发送给感应卡。
（3）感应卡解读TokenAB，判断读卡器的合法性。
（4）感应卡将RA、RB、密匙及芯片号相结合产生TokenAB发给读写器。
（5）读写器解读TokenAB，判别感应卡的合法性。
2.1．2MIFARE的内存结构与存取控制
MIFARE感应卡的内存划分为多个扇区（SECTOR）。
每个扇区分为四个数据块（BLOCK），每个块有16个字节。
每个扇区的第四块称为该扇区的扇区尾（SECTORTRAILER），扇区尾内定义了该扇区的两个密码KEYA和KEYB，以及每个块的存取权限。
例如可定义扇区中某一数据块的存取权限为：
读操作
写操作
加值操作
扣值操作
KEYA/B
KEYB
KEYB
KEYA/B
即对该数据块进行读操作或扣值操作可使用密码KEYA或KEYB，对该数据块进行写操作或加值操作则必须使用密码KEYB。
可见该存取权限的设置比较适合电子钱包系统。
由于可使用两个不同的密码，在POS终端上只需保存密码KEYA就可对保存金额的数据块进行读操作及扣值操作，而无须保存进行写操作及加值操作的密码KEYB。
这就防止了从POS机上非法窃取加值密码。
2.1.3MIFARE读写模块与感应卡的密码校对
MIFARE读写模块的内部有一个密码存储器，可保存三套读写密码。
应用程序可在密码存储器中选一个密码与感应卡中一个扇区的密码进行校对，从而获得对该扇区的存取权限，如下图所示：
密码存储器对应用程序来说是可写但不可读的。
MIFARE模块的密码下载是由应用程序直接写入的。
应用程序写入密码之前必须向MCM模块提供传送密码（TRANSPORTKEY）.
MCM中的密码存储器可由专用的电源输入端供电，使模块不工作时，仍可保存密码存储器中的内容。
2.1.4读写速度及距离:
MIFARE系统采用13.56MHz的近距离非接触式IC卡的通讯频率标准,读写距离为：
0－10厘米的范围。
2.1.5硬件及接口
MIFARE的读写模块外型尺寸为100mmX54mmX19mm,是采用+5V和+12V双电源供电。
MIFARE读写模块与监控计算机之间采用符合单片机外部总线标准的并行总线标准，读写过程可由监控程序逐步控制。
MIFARE可提供更灵活的控制方式。
抗干扰性能方面,并行总线的接口方式抗干扰性较差,受干扰后不易效验。
值得指出的是：
MIFARE由于采用外部总线接口,读写数据和系统密码都是通过总线传递,这就造成系统安全的隐患。
2.1.6防冲撞功能
MIFARE的防冲撞功能即是指在多卡同时进入读写设备的读写范围内时,读写设备可一一对卡进行处理。
MIFARE的防冲撞功能的设置在客流量大时可加快读卡检票的速度,但容易造成漏读卡的情况,不易监管,容易造成纷争。
2.1.7MIFARE卡综述
综上所述，MIFARE感应卡系统向开发商提供了一套较为开放的安全体系。
系统的安全性主要控制在系统密码上，所以系统开发商对密码的生成、传递、下载及使用等环节可作严格的加密处理，保证系统的安全性。
2.2MIFARE技术参数表
项目
MIFARE
应用存储空间
1KBytesEEprom,分成16个数据区,每区48Bytes的数据存储,以及16Bytes的安全数据
（密钥和访问条件）
操作频率
13.56HMz
通讯速率
19600BPS
通迅方式及特点
与监控计算机之间采用符合单片机外部总线标准的并行总线标准，读写过程可由监控程序逐步控制，并行总线的接口方式
存储单元读寿命
无限
存储单元写寿命
100000次
数据保存期
10年
操作距离（-3℃-23℃）
使用规定指标天线和读写器,操作距离0-7.5cm。
数据完整性校验
按位编码校验,且有计位校验
通信校验
16位CRC（每一个数据校验）
多卡操作防冲突
禁止随机读写卡数据破坏,即使在同一时间出现多张卡,对每张卡都做处理。
通讯安全认证
ISO/IEODIS9798-2三重认证
传输过程的加密
防止反运算的数据加密
芯片序列号
5字节只读数据,由芯片制造商设置
存储分区
文件分成16区,每区可使用不同的密码,最多可支持16种应用
密钥结构
对于扣款/储值、读和写都有不同的密钥
KEY长度
48位（Bits）长度
第三章 系统详细设计目标
3．１ ＩＣ卡技术要求
３．1．1 ＩＣ卡的分类
“非接触式IC卡储值票系统”中使用的ＩＣ卡分为各级别卡等。
用于乘坐公共汽车的ＩＣ卡，又分为成人卡、老人卡、普通卡等。
３．1．２ 生产厂家
IC卡由PHILIPS-MIFARE制成。
３．1．３ 技术参数
1外形尺寸按ISO信用卡尺寸标准，也可做成各种形状、尺寸的卡。
2２５６Ｘ８bitsEEPROM以上
3数据保持10年
4可写10万次，可读无限次
5不带电源
6非接触式读写数据传输率在100K以上
7带加密控制逻辑及通讯逻辑
8卡与读写器之间的通讯，采用国际上通用的DES或RSA保密交叉算法,使其具有极高的保密性能。
３．1．４初始化授权
公交公司在取得空白的非接触式IC卡后，对卡进行初始化处理。
初始化处理后，任定读写器密码及存取权限。
这样，IC卡只有在本公司的车载机、发售卡系统的设备和其授权消费点能进行读写工作。
IC卡有严格有效的保密功能，能防止被非法复制。
3．２车载机
３．２．１车载机组成
车载机使用装有MCM模块的KENLUCK-MIFAIR读写器，标准读写距离为10厘米内（最佳读写距离约为５厘米）。
３．２．２车载机硬件设计目标
车载机要求全密封、防尘、防水、防震和防电磁干扰。
具体要求：
汽车启动时电火花离车载机４０公分以外，不干扰其正常工作，预防汽车电源波动对车载机工作的影响。
输入电压为１２Ｖ，并有过电压保护。
车载机外观应小巧结实，方便在现有的钱箱上安装，且能防尘、防水、防震、防盗。
车载机的允许出错率小于1/10万使用次数。
车载机与卡的读写有效距离约为0-10厘米（最佳读写距离约为5厘米）。
车载机数据库容量为16000条记录。
车载机数据输出接口要求采用快速、可靠、牢固的连接头，考虑防尘、防水，尽量封密。
车载机内储存的数据要求停电时仍能保持数据完整。
车载机用数码管、灯光和声音来发出各种提示，应显示清晰、声音不能过低。
车载机面板上设置两个按键，用于查看机内数据。
３．２．３车载机软件设计目标
车载机软件指固化在车载机EEPROM中的程序。
车载机内存放的数据有：
（１）车载机号（固化在机内）
（２）时钟芯片
（３）票价
（４）优惠百分比（100表示没有优惠）
（５）乘车数据 其内容包括：
卡号、日期、时间、交易金额等
3．3客户端系统
是指IC卡的发行和充值的终端设备。
发卡、充值点可以通过移动磁盘拷贝数据到服务端或网络远程到服务端直接将数据写入服务器数据库中。
发卡、充值点终端软件详细性能如下：
1．本程序在结算中心的对外充值电脑及远程的发卡、充值点上使用。
2．本程序将指定的面额加上卡上的余额写入ＩＣ卡。
3．可发行金额卡或次数卡，
4．可以输入充值金额，也可充值次数。
5．可按条件查询打印充值操作记录信息。
可选择的条件：
起止时间段、卡号范围、操作员、卡类、充值机号、充值额范围。
既可以是上述某一个条件，也可以是多个条件组合。
查询出的结果既可以在屏幕上显示出来，也可以送打印机打印。
查询、打印时可在表尾加入简单的汇总信息，如充值卡个数、充值总金额。
6．需要操作员卡和密码才能进入本系统，同时具有超级密码管理功能。
3．4数据采集终端
３．4．１系统组成
由数据采集卡和数据采集器组成。
结算中心工作人员持数据采集卡（非接触式IC卡）打开车载机，刷卡将数据采集完成；将车载机连接数据采集器将数据读入机内。
数据采集完,采集机自动对车载机进行时间校对。
３．4．２采集器功能要求
采集器将车载机的数据采集出来,并拿到服务端电脑下载。
它主要有如下功能
（1）正常状态：
显示时间、Power亮、Status1亮、Status2灭。
（2）统计：
按“统计”键；显示消费的笔数、Power亮、Status1亮、Status2亮。
（3）采集数据：
按“数据采集”键；显示Ed—01、Power亮、Status1灭、Status2亮；采集成功Power亮、Status1亮、Status2亮,过3s后回到正常状态。
（4）上传时间：
按“统计”+“统计”进入Ed—0A、Power亮、Status1灭、Status2亮，然后按“数据采集”进行上传时间：
显示Ed—05；上传成功Power亮、Status1亮、Status2亮3s后退出；否则退出。
（5）清除数据：
按“统计”Power亮、Status1亮、Status2亮；然后按“数据采集”进行清除数据：
显示Ed—03、Power亮、Status1灭、Status2亮；清除数据成功Power亮、Status1亮、Status2亮；过3s后回到正常状态
（6）上传级别：
按“统计”+“统计”+“统计”进入Ed—0b、Power亮、Status1灭、Status2亮，然后按“数据采集”进行上传级别显示Ed—02；上传级别成功Power亮、Status1灭、Status2灭3；过3s后回到正常状态。
（7）和PC进行通讯：
和PC进行通讯显示ED—04。
3．5公交管理系统
公交管理系统是整个系统的首脑，它由服务器（电脑）、工作站（电脑）、发卡器（发卡、充值）、服务端软件（用于打印各类报表）、客户端软件（用于发卡、充值及注销）等硬件组成。
整个系统可分成以下六个子系统，具体分述如下：
３．5．１客户端软件
用于发卡，充值，退卡。
３．5．２数据采集系统
该子系统包括终端机、相应的软件包。
１、完成采集器数据到前台电脑的传输。
２、显示传输进来的数据信息，如车载机号、日期及汇总数，校验。
３、采集器上的数据传至服务端软件
４、将数据送入后台数据库。
５、数据送入后台数据库时不能重复、不能遗漏。
６、送入后台之前的数据以加密方式存放，防止人为恶意修改。
７、完成对采集器的初始化工作。
８、完成采集器的相关管理，如采集器机号。
９、完成采集器初始化信息的管理
３．5．3客户端导入管理系统
该系统接收客户端的发卡、充值的原始数据，并进行汇总统计，检查充值数据是否被非法修改，保证数据的正确性和完整性。
３．5．4数据管理系统
管理原始数据，对数据进行备份、恢复、维护，输出各管理阶层所需的报表，并可查询各种原始记录。
３．5．5财务报表管理系统
对原始数据进行处理，查询各种财务部门需要的各种统计报表。
可根据用户的实际需求进行定制开发.
３．5．6消费统计报表系统
对原始数据进行处理，查询各种营运统计报表。
如各线路营运收入及客流量，进行营运分析。
可根据用户的实际需求进行定制开发.
第四章IC卡发行、充值
4.1IC卡发行
IC卡发行的主要工作是对新卡进行初始化授权，新卡初始化是指对卡的内部文件进行初始化、输入卡的发行商的密码等相关资料，使卡成为可合法使用的储值票或月票的过程。
IC卡的发行过程是防止卡被非法伪造的重要环节。
1.IC卡的初始化及发行
基本信息包括有：
卡号、发行日期、卡类、卡的认证码。
卡号:
由发行中心对所发的每张卡作唯一编号，卡号应预留以后“一卡通”发展的足够空间。
发行日期：
对卡进行初始化的日期。
卡类：
定义车票的种类或持卡人的身份类别。
如学生卡、老人卡、员工卡、月卡等。
卡的认证码：
用于识别卡的真伪。
认证码由卡号、发行日期版本号、卡类等基本信息以及唯一芯片号通过加密运算后得到。
加密算法建议采用RSA算法（非对称加密算法），RSA算法是采用两种相关变换进行加密的技术，一种是公开变换（由公共密钥定义）;另一种是私有变换（由私有密钥定义）。
这两种变换具有以下属性：
即私有变换不能通过给定的公开变换导出。
发行方用私有密钥对卡的基本信息进行加密变换得出认证码，其他终端可通过公共密钥对基本信息和认证码进行验证，判别卡的真伪，但不能用公共密钥生成任何一张合法的卡。
由于唯一芯片号是认证码运算的一部分，而唯一芯片号是由芯片制造商保证其唯一性，且不可更改的，因此将认证码及其他基本信息复制到另一张卡上也是无效的。
在设备中，公共密钥及其认证算法是保存在SAM（安全存贮模块）中。
2.IC卡充值
充值其内容包括：
充值日期、充值金额、充值后余额、或卡的有效期。
卡的有效期定义卡的有效使用时间，过期的卡被禁止使用。
卡的有效期在每次充值时得以延长，延长期限可根据充值的金额而定。
乘客也可在有效期将至时、要求延长有效期。
附录一系统硬件配置
A车载设备
车载机
车载机汽车电源
B采集系统
1 数据采集器
2 数据采集卡
3 配有单机线下载
C中心管理系统
① 服务器（电脑）
② 工作站（电脑）
③ 发卡器（发卡、充值）
④ 服务端软件（用于打印各类报表）
5 客户端软件（用于发卡、充值及注销）
6 网络设备
D卡片类型
① 普通卡
② 各类级别卡
富全公交收费系统
一、设备及配套软件：
车载机：
车载机汽车电源：
MIFARE非接触IC卡：
数据采集器：
发卡器：
二、管理中心系统软件
服务与客户端系统软件
三、网络工程
PC服务器自备
PC工作站自备
网络集线器：
100MSWITCH-HUB自备
网络工程详细方案及费用待定自备。
四、系统软件平台
网络操作系统平台：
WINDOWS-NT4.0
数据库平台：
MicrosoftSQLServer2000
五、系统工程安装调试费用
我公司提供机具尺寸，由贵单位自行解决。
六、到货时间根据公交公司的具体要求确定。
七、项目负责人：
升级会员 