IC卡式水表及應用淺談

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

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

　　本文根據目前卡式水表現狀，以及我公司多年研制“IC卡水表”的經驗，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主義市場經濟的不斷發展，國家“金卡工程”的不斷推進，傳統的用水觀念發生了很大改變，同時也對供水企業的服務質量提出了更高的要求。如何實現既不擾民，又能保證查表到戶和供水企業能按時、準確回收水費，為用戶提供更完善的服務，成了各供水企業急待解決的問題。于是供水企業和商家都想到了卡式水表。

　　應用卡式水表所要達到的目的是：建立安全、可靠、準確、方便用戶的城市供水收費系統。而要達此目的，決非單靠卡式水表就能解決的，這就要求我們對IC卡和卡式水表系統的概念有深入的了解。目前應用的IC卡包括：非智能型存儲卡、邏輯加密卡、智能卡;卡式水表系統從功能上劃分包括：密鑰管理系統、開戶發卡系統、卡表終端子系統、用戶信息管理子系統和運營管理子系統等五個子系統。

　　二、金卡工程簡介

　　“金卡工程”是1993年提出的，是以計算機、通信等現代化科學技術為基礎，通過計算機網絡系統，并以銀行卡為介質，用電子信息轉帳形式實現貨幣流通，跨系統和跨地區的社會系統工程。

　　國家對“金卡工程”的實施，明確提出要以“高起點、高標準、規范化、國際化”為指導方針，堅持“產業結合，近遠期結合”的原則，強調“統籌兼顧、重點突破、逐步推廣、整體普及”。國務院辦公會議批準的“金卡工程總體方案”中明確強調：我國的金融交易卡“從防偽及技術發展考慮，以 IC卡為主。”的指導思想，同時強調“鑒于智能卡的優越性，應注意向智能卡方向引導”，“爭取較多的業務項目應用智能卡，并做好向智能卡全面過渡的準備。”

　　隨著“金卡工程”的逐步實施，影響和改變著各行各業及人們的傳統觀念，未來將是“一卡在手，走遍天下”。

　　三、IC卡知識

　　非智能型存儲卡、邏輯加密卡、智能卡，這三種卡雖然統稱為IC卡。但在技術成分、安全性、可靠性、可維護性、可兼容性、可擴展性及金融系統的可支持性上有著本質上的區別和差異。

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

　　1.非智能IC卡安全性較差。甚至沒有任何安全保護，卡內數據與卡式水表內的數據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問題。使用單位的卡表安全從技術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)這將有可能給應用部門的經濟利益造成極大的威脅。

　　由于上述原因，最終可能造成水費的嚴重流失，使設備形同虛設。

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

　　3.非智能IC卡可兼容性和可擴展性差。其技術平臺是限于某個半導體廠商的特定型號的半導體芯片技術，同一廠商的不同型號的芯片技術也互不兼容，不同廠商的芯片技術更是互不兼容。這就使得非智能IC卡表技術只能局限于某個半導體廠商的特定型號的半導體芯片技術。而從當前國際IC卡技術發展趨勢看，非智能IC卡技術產品的生產已趨于萎縮，一旦該廠商停止生產該種產品，將給應用單位造成嚴重的經濟損失。

　　(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算機軟硬件配置，如：CPU、 RAM、 ROM、EEPROM、COS操作系統，同時還具有用于信息安全保護的加密器、隨機數發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簡單的存儲器邏輯電路。因此，從可靠性和安全性而言，智能卡具有天生的優勢。

　　智能卡芯片內的物理資源由儲存在 ROM內的芯片操作系統(COS)來進行統一管理和調度，我們可以根據具體的應用要求設計卡片的應用規則和規范，建立卡片的安全系統，并通過芯片操作系統實現智能卡的具體應用功能。因而，智能卡具有靈活性較強的、開放式的應用設計平臺。

　　智能卡芯片操作系統包括四大功能：

　　1、卡片與外界通訊管理。負責外界卡終端和卡片的通訊協議處理、通訊檢錯處理和糾錯處理，保證卡片讀寫傳輸數據正確可靠;

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

　　3、信息使用安全管理。使應用單位可以根據自身應用需求對卡內信息進行靈活的權限分割、權限設置和權限認證設計，從而建立信息防火墻，抵御外界邏輯攻擊;

　　4、命令解釋執行管理。為應用設計能實現提供驅動管道。

　　國內外目前有大量的智能卡技術標準和應用規范，包括國際通用標ISO7816、歐洲 EMV標準、中國人民銀行金融卡標準、中國建設部IC卡應用技術規范等。這些技術標準和應用規范為智能卡推廣和應用的通用性、兼容性、可擴展性提供了必要的技術保證和依據。因此，智能卡在我國及世界已逐步成為主流被廣泛應用，如：中國人民銀行金融卡、國家金稅工程�增值稅發票防偽稅控系統、海關總署加工貿易異地備案報關智能卡管理系統、北京市智能卡電表預付費系統、北京市交通違規處理智能卡管理系統等。

　　(三)TM卡

　　TM卡是美國達拉斯( DALLAS)公司生產的產品，其工作原理與IC卡沒有本質其別，只是外形和讀卡機具的不同。有存儲卡、邏輯加密卡。存儲卡和邏輯加密卡在飯店門鎖上應用較多，其他行業也有應用。由于目前世界上只有美國達拉斯( DALLAS)公司生產這一產品，尚無國際通用標準，應用單位必須依靠該公司的技術平臺，進行應用開發，應此在應用上有較大的局限性。我國金融機構尚未對TM卡進行認證，而我國金融機構已對10～12家IC卡中的智能卡產品進行了認證，并已在我國被廣泛推廣應用。

　　三、卡式水表系統

　　卡式水表的技術應用是一項基于卡應用技術平臺建立起來的科學技術系統的應用，是一項系統工程。

　　在卡式水表應用過程中首先應考慮系統的最終目的，包括系統規模、安全性、可靠性、可維護性、可擴展性、通用性和兼容性。依據上述條件認真選擇卡的類型。最后是選擇經濟適用的表具。

　　(一)應用系統的建立和選型

　　卡式水表應用系統從功能上分為五個子系統：密鑰管理系統、開戶發卡和售水管理子系統、卡表終端子系統、用戶信息管理系統和運營管理系統。

　　城市卡式水表應用系統包括：計算機、服務器、卡、POS機、卡表、通信網絡( DDN/X.25/F.R)及設備應用系統程序軟件等。

　　物業小區卡式水表應用系統包括：計算機、 POS機、卡和卡表等。

　　由于各地供水行業的具體情況的不同，為避免盲目上項目帶來不必要的經濟損失，在應用卡式水表和系統建立時，主要應注意以下工作：

　　1.可行性研究和論證;

　　2.進行業務管理調研分析，規范業務管理模式，制訂應用標準和技術規范，提出技術總體方案;

　　3.建立供水企業內部信息系統，為項目實施提供后臺管理技術平臺;

　　4.商榷與代理銀行的合作模式和技術接口;

　　5.確定試點地區和方案，提出試點管理規范;

　　6.建立供水企業內部密鑰管理系統，生成總控密鑰，發行總控卡;配置應用種子密鑰并生成密鑰母卡;

　　7.進行前期試點實施工作，總結試點經驗，不斷完善系統和管理規范;8.根據試點實施情況和技術成熟情況，決定試點推廣工作安排。

　　在項目選型時應注意到：

　　1.選擇符合多項國內外技術標準和應用規范，特別是國際通用標準 ISO7816、歐洲 EMV標準、中國人民銀行金融卡標準、中國建設部IC卡應用技術規范，并符合統一規劃要求，支持統一技術平臺，從而保證系統安全可靠、通用性和兼容性強，易于推廣、擴展和升級(應特別注意物業小區系統向城市系統的升級);

　　2.整個系統應始終只受控于供水企業，具有極高的安全性，從而保證供水企業和用戶的利益不受損害;

　　3.采用銀行交易標準技術，保證購水數據安全可靠，支持多種售水模式和一卡多表、一卡多用，方便用戶，提高服務水平;

　　4.便于供水企業加強運營管理，提高管理水平，并為科學決策提供依據;

　　5.系統維護方便，以及后期應用維護費用低。

　　(二)卡式水表的選型

　　卡式水表的構成主要分為以下幾部分：基表、數據傳感器、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：機具)選型的過程中主要應從以下己方面考慮：

　　1.機具所采用的卡型是否符合系統要求和相關技術標準和應用規范;

　　2.基表是否計量準確、可靠;

　　3.數據傳感器的數據傳輸是否可靠，基表和控制器之間數據是否準確無誤;

　　4.閥門和基表造成的水頭損失不應過大，要符合相關標準和技術規范;

　　5.閥門開合是否可靠;

　　6.控制電路和機具整體的抗干擾性、抗攻擊性和抗入侵性是否良好;

　　7.發生不規范插拔卡時是否會發生據數丟失，或造成數據混亂;

　　8.能否配合系統的升級和擴展;

　　9.機具的整體功耗是否小;

　　10.機具的可維護性是否良好。

　　四、卡式表具的發展趨勢展望

　　隨著國家“金卡工程”和“一卡通”的不斷推進，各行各業對IC卡，特別是“智能卡”的認識也不斷深入。由于“智能卡”有著先天的優勢，具有較強大的功能和安全性、可靠性、可擴展性、通用性、兼容性。因此已被更廣泛地應用，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、可兼容性和可擴展性差、以及應用單位始終不能完全擺脫對生產廠家的依賴，容易造成壟斷、并將給從實驗區向大規模應用升級造成困難，甚至造成不必要的經濟損失。)， 已呈現出萎縮的趨勢。可以相信通過各行各業的不懈努力，以及政府的協調，在不遠的將來我們會看到市民手持一張“智能卡”完成各種金融交易和交納各種費用。

　　參考資料：

　　《IC卡的技術與應用》電子工業出版社

　　《智能卡水表預付費系統城市解決總體方案》北京市來自水集團有限責任公司水表廠

　　《IC卡冷水水表》北京市來自水集團有限責任公司水表廠企業標準