IC卡城市公交收费机系统设计方案.docx

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IC卡城市公交收费机系统设计方案

方

案

书

启点感应卡公交收费系统

方案编号：

SZQD20100807

提供单位：

深圳市启点创新科技有限公司

单位地址：

深圳市宝安区龙华民治塘水围工业区B栋

公司简介

深圳启点创新科技有限公司专业致力于IC/ID卡智能化和生物识别技术应用领域的尖端科技产品，为客户提供智能化消费、考勤、公交、门禁、水控等“一卡通”全面的应用解决方案。

主要成熟产品有感应卡公交系统、考勤系统、消费系统、门禁系统、收费系统、水控系统、指纹考勤系统、物业管理等系统的软硬件产品。

广泛应用于企业、机关、厂矿、校园、小区、城市公交一卡通的智能化建设。

目前已成功为全国几百家大型企业、厂矿、教育院校、酒店、餐饮公司、公交集团等客户构建了餐饮娱乐消费、食堂售饭、业务收费、考勤管理、门禁管理、节水控制等智能化管理系统；秉承“专注客户利益，打造优秀品牌”的宗旨，“启点”的产品项目和服务得到客户广泛认可。

非接触式IC卡公交管理系统是“启点”智能管理“一卡通”的一部分，它是以计算机管理为核心、以非接触式IC卡为信息载体、全新智能收费管理系统。

凭着多年来客户对本公司IC消费产品的信赖，应市场的需求，本公司隆重推出IC卡公交管理系统（该软件与别的公交系统软件不同之处是其灵巧，且方便，功能强大且不失实用），已于2005年面向全国推广。

“启点”非接触式IC卡公交收费系统是当前最先进的公交收费管理系统。

它采用了射频识别这一尖端技术，并结合现代管理方法设计而成。

具有免接触、无损耗、技术先进、系统扩展性好、无需维护、投资一步到位等优点，是公交单位提高管理水平，实现电控化的最佳选择。

广泛应用于城市公交、企事业单位用车收费、学校专用车收费、小区专用车收费等。

消费者只需持一张经过授权的IC卡感应读卡，即可完成消费的支付过程；而系统在后台强大的软环境和完善的硬件基础上完成信息加工处理工作，统一进行IC卡的发行、授权、充值等工作，并可查询、统计、清算、报表、打印各类消费信息及其它相关业务信息。

实现实时管控、节约资源、科学管理的目的，进而达到提高工作效率、优化服务质量、加速资金回笼、增加经济收益、巩固员工关系、提高对外影响、减轻政府压力的企业管理效果。

1.系统效益分析

·

★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。

★减少公交企业亏损，减少依赖政府补贴。

★不同身份享受不同优惠。

用IC卡最终替代月票及钱币方式，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。

★及时掌握客流情况，科学合理调度而创造效益。

★可以节省无人售票点钞工作人员的费用。

。

★广告费收入，IC卡面可印广告，抵消IC卡的部分成本。

★可以预收票款，增加企业周转资金。

★有效制止了假币的流通。

2社会效益：

★提高公共交通的服务档次，符合建设国际城市的目标。

目前我们所选用的系统，香港、澳门在九五年才小规模使用，西欧、澳大利亚等国也是

近年才使用，与国际先进水平同步。

★方便市民，减少社会现金流通量。

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。

★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。

由于收费速度提高，车辆缩短

运行时间，等于节省乘车时间。

★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。

★非接触式IC卡美观大方，携带方便，不易破损，可长久保存。

★庞大可持续开发空间。

系统设计的依据和标准

“启点”公交收费管理系统依据以下的规范和标准进行设计——

《中国金融集成电路（IC）卡规范》

《中国金融集成电路（IC）卡应用规范》

《商用密码管理条例》

《建设事业IC卡应用技术规范》

CJ／T3087-1999建设部标准《城市公共汽电车收费设备——电子收费机应用技术条件》

ISO/IEC14443非接触式IC卡国际标准

GB6833—2（3、4、5）－87电子测量仪器电磁兼容性试验规范

《全国IC卡应用发展规划》——国家金卡工程办公室

第一章系统总体设计

一、系统总体概述

1.系统使用卡片类型

（1）CPU卡

CPU卡芯片通俗地讲就是指芯片内含有一个微处理器，它的功能相当于一台微型计算机。

人们经常使用的集成电路卡（IC卡）上的金属片就是CPU卡芯片。

CPU卡可适用于金融、保险、交警、政府行业等多个领域，具有用户空间大、读取速度快、支持一卡多用等特点，并已经通过中国人民银行和国家商秘委的认证。

CPU卡从外型上来说和普通IC卡，射频卡并无差异，但是性能上有巨大提升，安全性和普通IC卡比，提高很多，通常CPU卡内含有随机数发生器，硬件DES,3DES加密算法等，配合操作系统即片上OS,也称COS,可以达到金融级别的安全等级。

（2）非接触IC卡

IC卡（IntegratedCircuitCard，集成电路卡），有些国家和地区也称智能卡（smartcard）、智慧卡（intelligentcard）、微电路卡（microcircuitcard）或微芯片卡等。

它是将一个微电子芯片嵌入符合ISO7816标准的卡基中，做成卡片形式。

IC卡读写器是IC卡与应用系统间的桥梁，在ISO国际标准中称之为接口设备IFD（InterfaceDevice）。

IFD内CPU通过一个接口电路与IC卡相连并进行通信。

IC卡接口电路是IC卡读写器中至关重要的部分，根据实际应用系统的不同，可选择并行通信、半双工串行通信和I2C通信等不同的IC卡读写芯片。

非接触式IC卡又称射频卡

2.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

●老人卡、优惠卡：

适用于老年人或享受其它优惠政策人群使用

“管理卡”包括：

乘务卡、参数设置卡、采集卡、调度卡、测试卡

3.系统总体结构

4.公交IC卡系统业务流程

★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。

6.IC卡管理中心系统结构图

★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乘客和员工的个人信息存储到IC卡中，对每张消费IC卡进行充值、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手持数据采集器或GPRS/CDMA数据无线传输把乘客的刷卡记录上传到公交刷卡消费管理系统中。

5.售卡充值点系统流程图

售卡充值点分为联网售卡充值点和脱机售卡充值点。

★联网售卡充值点可完成购卡、充值、退卡、补卡、挂失、解挂等工作。

这是因为联网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。

联网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充值。

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。

这是因为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。

第2章系统功能设计

一、管理模式：

根据公共汽车公司的现状，我公司建议系统采用三层运作管理模式——

★在公交公司建立统一的系统管理中心

★每台汽车安装专用的车载收费终端

★采用数据采集设备将车载机的数据定时下载拿到管理中心，并建立一定数量的发卡、

充值点，建立移动充值点采用转账机为乘客进行充值。

2、票制与卡类设置

1.收费模式（一票制收费/分段收费）：

根据公交的实际情况，公交的IC卡收费模式将采用一票制、多票制同时并存的方式。

★一票制收费

对于一票制收费系统，系统在启动前，公交车载机内设有级别的收费金额标准（发行卡片时对卡片进行设置），乘客无论在那里上车，缴纳的乘车费用相同。

乘客在进行消费时，将卡片在设备前的感应区晃动一下卡，车载机感应到卡片后，首先对卡片的合法性进行验证，验证通过后对卡片进行扣费，上述操作完成，车载机完成了对乘客卡的收费，乘客可以搭乘公车。

车载机存储所有的在一个工作日内发生的交易记录，在指定时间内，将所有的交易记录通过采集器送到服务器后台。

★分段收费

对分段多票制收费模式，可以采用以下几种方式之一：

①公交收费机+司机键盘方式：

为司机配备一个专用键盘用于设置“公交收费机”的扣费金额。

键盘与“公交收费机”通过物理线路连接，“公交收费机”的扣费金额需要更改时，司机通过键盘控制。

【弊端】加大了司机工作量并对业务知识要求较高，无法监管乘客的实际乘车总站点，无法避免恶意逃站行为。

②手持POS机方式：

这种方式下，要求有专门的售票员操作，售票员采用“手持式POS机”按乘客的实际乘车距离计算金额进行按需刷卡售票。

【弊端】增加人员编制，对售票员的业务知识要求较高。

2.公交卡类型

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、学生卡、、老人卡、员工卡、管理卡等。

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。

种类

名称

功能需求

乘客卡

普

通

卡

★乘客在购买普通卡时，如果登记了身份证，该卡可以凭身份证进行挂失等服务操作，否则不予挂失。

卡金额不足，可到任意充值点充值。

★挂失功能可由公交公司规定是否开启应用。

乘客卡

学

生

卡

★在校学生本人专用。

学生优惠卡只能由学生凭学生证购买。

该卡只限于本人使用，不可代人，不可挂失。

开户时，可根据学生的学年制来限定刷卡时间。

★例如设置2008年06月30日为实效日期，若非经过再次授权，乘客过期刷卡时公交收费机会作出报警。

乘客卡

老

人

卡

★只限本人使用，不可带人使用。

该卡是一种面向社会发行的优惠卡，初次申请时，本人需持老人优待证、身份证、本市户口本，在公交公司指定的地点办理。

老人卡是只限本人使用，不可代人刷卡。

老人卡使用时有语音及声光提示，具有严格的时间限制，每半年在公交公司指定的地点进行有效性核查、充值，超过有效期的老人卡将视为黑卡处理。

管

理

卡

乘

务

卡

★乘车、加油、考勤等功能

参数设置卡

★用于设置分公司、车号等，启动车载机的通讯状态

采集卡

★用于采集数据时的身份确认，授权启动车载机通讯

调度

卡

★供调度员使用，可设置线路号和该线路票价、票种权限

测试

卡

★用于保障软硬件及基础功能正常运行，可测试车载机测试车载机软硬件、显示及提示音等功能，不记录数据

管理卡

★用于各种管理卡的初始化授权

三、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。

四、售卡充值、乘客查询及乘客服务功能

1.售卡充值功能

发卡充值点IC卡读写设备为非接触式。

发卡充值操作必须使由内部工作人员操作，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。

2.乘客查询功能

乘客可在充值点的余额查询机上查询余额。

另外乘客每次在公交刷卡机上消费时，公交

刷卡机上也会显示卡内余额

五、数据采集汇总功能

1.手持数据采集机功能

1）采集或补采集车载机消费数据。

2）下载黑名单记录。

3）自动校对车载机时钟。

2.GPRS/CDMA无线传送数据采集功能：

1）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。

2）自动下载黑名单到车载收费机。

3）自动校对无线数据采集机时钟。

六、IC卡管理中心系统功能

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XX的用户不通过系统而直接访问数据库。

7.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。

第三章系统逻辑设计

一、发卡子系统

初始化的工作就是对卡片内的存储空间按照公交IC卡收费系统的设计进行划分，然后将系统密钥按照一定的算法进行变换写入卡内，从而使这张卡片能够在公交IC卡收费系统中使用。

卡片初始化时通过系统密钥对卡片各个扇区进行加密，写入卡片的信息有城市代码、卡类型等。

卡片初始化操作在IC卡管理中心完成。

初始化完成之后，卡片数据直接存入中心数据库中的发卡表中。

卡信息包括发卡时间，卡号，城市代码，卡类，有效期等。

二、售卡充值子系统

售卡充值点共有以下几类数据：

售卡数据、充值数据、年检数据、退卡数据、补卡数据、挂失数据、解挂数据等。

售卡充值点售卡，产生售卡数据，售卡数据先保存于充值点的本地数据库的售卡表中。

每天售卡充值工作结束，进行数据上传，将售卡数据传送到中心服务器的中心数据库中,并存放在中心售卡表。

每个售卡充值点在每天下班都要结算,结算时把要将当天的售卡信息上传到中心数据库的结算表中。

售卡充值点分为联机点、脱机点及移动充值点。

所谓联机点，是指售卡充值计算机和中心服务器通过网络联接，它一般设在与管理中心距离较近的地方，同时作为乘客服务中心。

脱机售卡充值点是指：

售卡充值点的计算机和中心服务器平时没有固定联接，只在数据上传时进行拨号联接。

移动充值点是指在售卡充值点充值,产生充值数据,并保存于充值点的本地数据库的充值表中。

每天售卡充值工作结束，进行数据上传,将充值数据传送到中心服务器的中心数据库中。

每个售卡充值点在每天下午都要结算,结算时将当天的充值信息上传到中心数据库的结算表中。

年检由售卡充值点进行操作，产生年检数据，先存于售卡充值点中的本地库的年检表中，每天下班后把数据上传到中心数据库的中心年检表中。

每天每个售卡充值点都要从中心下载黑名单，从中心的黑名单表中导出黑名单数据，传送到每个售卡充值点并导入售卡充值点本地库的黑名单表中。

由于联机售卡充值点通过网络与中心服务器直接联接，所以联机售卡充值点可以直接访问中心数据库，并进行以下操作：

挂失：

乘客卡丢失，乘客提出挂失申请，根据乘客购卡时提供的身份证明，可以查询出乘客卡的卡号，然后对该卡进行挂失，产生黑名单记录存于黑名单表中。

退卡：

乘客提出退卡申请，办理乘客卡退卡，产生一条退卡记录和一条黑名单记录。

分别存于退卡表和黑名单表中。

补卡：

卡丢失或损坏，乘客提出补卡申请，为乘客办理补卡，产生一条补卡记录存于补卡表中。

三、数据采集系统

标准版本的公交系统，乘客的刷卡后，刷卡记录保存在公交刷卡机内，需要工作人员用手持数据采集机将数据采集出来，再把数据采集器与电脑连接上传数据

数据采集器的功能包括以下方面：

◆数据上传：

将采集到的车载机消费交易数据、司机上、下班等记录上传到PC机上。

◆黑名单下载：

将黑名单下载到数据采集机中。

第四章系统主要设备介绍

1“启点”IC卡车载收费机/余额查询机

▲产品型号：

QDGJ-6（液晶/数码管显示）

▲尺寸（cm）：

12.8x18.5x6.8

▲读卡距离：

IC卡<5cm

▲读卡时间：

<0.1秒

▲通信接口：

RS232

▲传送速率：

19200BPS

▲工作温度：

-10℃～50℃

▲工作湿度：

<80%

▲工作电压：

DC12V/500mA（外接）

▲储存容量：

30000～100000条记录

▲可选GPS/GPRS功能模块

【主要用途】：

▲用途①：

IC卡刷卡收费

▲用途②：

IC卡余额查询

【功能特点】：

专门为公交系统打造的车辆终端设备。

按照ISO14443、ISO7816标准，以灵活、方便、接口齐全，严格按卡片格式、交易流程、密钥认证（3DES），SAM卡加密并留有完整的接口，底层函数、通信协议而制作的车载终端。

▲整个系统可脱离计算机独立运行，每次操作的情况均有详细记载。

▲数据存储可靠、存储量大。

采用特殊的EEPROM存储芯片,无流失，存储时间可达10年以上。

▲卡片使用寿命长，数据可靠，与同类产品相比性价比高,使用特定的加密措施，使用非法卡自动报警。

▲采用全封闭设计，安全稳定，适合于各种环境使用。

▲收费方式灵活，通过开户人员的等级不同可以进行不同的打折消费。

▲显示清晰、明亮，信息简单、明了，对不同的状态能够显示不同的信息。

▲多种语音播报功能自主选择，个性化语音提示可按要求设计修改。

▲软件操作简单，方便易学，可根据需要打印出各种收支及消费报表。

▲下载流水数据，手持采集器与采集卡自由选择，数据稳定、简便实用。

▲可扩展支持PSAM卡管理。

▲对黑名单的管理和存储，至少有300000条黑名单数量。

。

▲采用手持POS采集器作为主要采集方式。

安装说明：

通过电源线与“车载稳压电源”连接。

安装于公交车辆乘客登车口，以专用配件固定于公交车扶手、投币箱或仪表板上。

2“启点”IC卡公交手持POS机/公交数据采集器

【性能参数】：

▲产品型号：

QDGJ-SC

▲尺寸（cm）：

14.6x6.1x2.3

▲读卡距离：

IC卡<5cm

▲读卡时间：

<0.1秒

▲通信接口：

RS232

▲传送速率：

19200BPS

▲工作温度：

-10℃～50℃

▲工作湿度：

<80%

▲工作电压：

DC7.2V/500mA（内置）

▲储存容量：

100000条记录

【主要用途】：

①公交POS机：

用于IC卡移动刷卡收费。

②数据采集器：

通过“USB转RS232数据线”将公交数据采集至“管理主机”上。

【功能特点】：

▲POS机外形设计美观大方，功能强大，操作简便，手感良好。

▲用于城市公交分段收费系统的前端设备或其它系统的不定值移动收费，集授权、发卡、充值、查询、统计、采集、功能设置为一体。

▲收费机的智能管理能手。

产品价格：

RMB：

元/台

3“启点”IC发卡机

【性能参数】：

▲产品型号：

QDGJ-FK

▲外形尺寸：

12.2cmX8.8cmX2.3cm

▲读卡距离：

IC卡<10cm

▲打卡速度：

<0.2秒

▲通信接口：

RS232

▲外接电源：

6V

▲工作环境：

-10℃～50℃

▲传送速率：

19200BPS

【主要用途】：

▲用于IC卡的授权、充值、发放。

【功能特点】：

▲快速读取IC卡片资料，修改IC卡的卡号，存储信息等对IC卡片的操作。

安装说明：

通过数据线与“管理主机”连接。

产品价格：

RMB：

元/台

4“启点”IC卡增款机

▲产品型号：

QDGJ-ZK

▲外形尺寸：

27.7cmX17.8cmX8.7cm

▲读卡距离：

IC卡<5cm

▲打卡速度：

<0.1秒

▲通信接口：

RS232或RS485

▲外接电源：

DC12V/1200MA

▲存储容量：

16000多条记录

▲工作环境：

-10℃～50℃

▲后备电池：

待机时间5小时

▲传送速率：

19200BPS

【主要用途】：

▲用于IC卡增款充值，可置于各营业网点脱机使用。

【功能特点】：

▲用于任何公交加款管理，配合IC感应卡使用。

▲采用RS485网络通讯，使数据的准确性达到100%。

▲比计算机加款更方便，更快捷，加款速度与刷卡消费速度一样。

产品价格：

RMB：

元/台

5“启点”车载稳压电源

▲产品型号：

QDGJ-CZDY

▲外形尺寸：

14cmX9.3cmX2.8cm

▲外接电源：

输入DC8～38V输出DC12V

▲工作环境：

-10℃～50℃

【主要用途】：

▲用于“IC卡车载收费机”的电源供应。

【功能特点】：

▲专用DC对DC稳压电源,由8-48V车载特殊电压转换成12V稳定电压,并有过电压保护。

安装说明：

从车辆电瓶取电，通过电源线与“IC卡车载收费机”连接进行稳压供电。

安装于电瓶仓或仪表板内。

6“启点”IC卡

▲产品型号：

QDGJ-IC

▲外形尺寸：

8.6cmX5.5cmX0.08cm

▲频率：

13.56MH

▲读卡距离：

<10cm

▲打卡速度：

<0.1秒

▲容量：

8K位EEPROM

▲通信速率：

106KBPS

▲工作温度：

-40℃~50℃

▲工作湿度：

90%

采用非接触式Mifare1卡，启点电子公司生产的非接触式卡完全符合IC卡公交收费系统的所有技术要求和其它要求，它是基于飞利浦MIifare1MF1ICS50（简称M1）芯片封装而成的。

很适宜应用于电子钱包、公路收费系统和公共汽车自动售票系统。

【功能特点】：

▲非接触式IC卡。

▲可储存资料，包括卡号、金额等。

▲16个扇区，每个扇区4块，每块16个字节,以块为存取单位

▲每个扇区有独立的一组密码及访问控制

▲每张卡有唯一序列号，为32位

▲具有防冲突机制，支持多卡操作

▲数据保存期为10年，支持10万次改写，无限次读取

7“启点”USB转RS232数据线

▲产品型号：

QDGJ-SJX

▲尺寸：

长度1.2～3.5m可选

【主要用途】：

▲用于“公交数据采集器”与“公交收费机”、“公交数据采集器”与“管理主机”数据传输。

【功能特点】：

▲轻松实现计算机USB接口到通用串口之间的转换

▲为没有串口的计算机提供快速的通道

▲等于将传统的串口设备变成了即插即用的USB设备

▲安装简便,无需外接电源及物理驱动器

▲适合有USB端口的计算机或者笔记本

▲支持USB1.0/1.1规范,兼容USB2.0规范,支持全速传输模式12MBPS

▲支持Win98、98SE、Me、2000、XP、MacOS8.6或更高版本

8“启点”公交收费管理软件

▲产品型号：

QDGJ-RJ

【主要用途及功能特点】：

▲由公交系