（管理科学与工程专业论文）面向城市信息化的城市通卡系统设计与研究.pdf

面向城市信息化的城市通卡系统设计与研究 摘要 城市信息化不仅是致力于信息产业自身的发展。更重要的是将信息技术应用 于改进和提高城市的社会、经济、文化生活水平的各个方面，提高城市的综合竞 争力，真正实现科技以人为本，为市民的生活带来真正的实惠和方便。城市通卡 系统是以i c 卡为载体，将高科技智能卡应用于众多行业部门，实现数据交换和 信息共享，从而建立起一个以小额支付为主的商业便民体系。 本文是以城市信患化建设作为大的背景，通过对鞍山城市通卡系统工程的实 地考察，以鞍山模式的城市通卡建设为参考，对城市通卡系统进行了详细的论述。 文章共分六个章节：第一章对城市信息化及智能卡在城市信息化中的应用做了总 体概述；第二章对城市通卡系统进行了概述分析，并从系统设计的角度对城市通 卡系统进行分析设计：第三章详细的阐述了城市通卡系统中各个应用子系统的具 体功能实现；第四章针对城市通卡的卡片选型问题进行了分析论述；第五章对城 市通卡系统在具体的工程实施过程中可能产生的一些问题进行了分析，并提供了 可能的解决方案。文章的附录中还以鞍山市城市通卡建设一期工程为实例，对城 市通卡系统建设的经济可行性进行了据实的分析。 面向城市信息化的城市通卡系统设计与研究 a b s t r a c t n o to n l yd o e st h ec i 够i n f o r m a t i z a t i o nc o n t f i b u t et o 也ed e v e l o p m e n t o fi n f o n l l a t i o ni n d u s 咄b u ta l s oa l l i e st h ei n f o n l l a t i o nt e c h n o l o g yt ot h e i m p r o v e m e n to fa l lt h ea s p e c t so ft h ec i t ) s u c ha st h es o c i e b t h e e c o n o m ya n dt h ec u l t u r e i tc a f le n h a l l c et h ec o m p e t i t i o np o w e ro f t h ec i t y ， r e n e c t i n gt h a tt h et e c h n o l o g yi so nt h eb a s i so fh u m a n s ，a n df a c i l i t a t e p e o p l e sl i v e s t h es y s t e mo f t h e “c i t ya l l i n - o n ec a r d ”，w h i c hi sb a s e do n t 1 1 ei cc a r d 印p l i e sm eh i g h - t e c hs m a r tc a r d si n t oa nk i n d so f i n d u s t r i e s r e a l i z e st h ed a t a e x c h a n g e a i l dt h es h a r eo ft h e i n f b 咖a t i o n a n d e v e n t u a l l ye s t a b l i s h e dac o n v e n i e n tb u s i n e s ss y s t e mo ft h es m a l l s u m p a y m e n t a c c o r d i n gt ot h en e l dr e s e a r c ho ft h ec 时a l l i n o n ec a r d ”p r o j e c t i na n s h a nc i t y ，t h i sp a p e rr e f e r st ot h ec i t y “a i l - i n - o n ec a r d ”o fa n s h a n m o d e ，a n ds t a t e st h ec i t y “a l l i n - o n ec a r d s y s t e md e s i g ni nd e t a i l t h e p 印e r 访c l u d e s s i x c h 印t e r s t h e f i r s t c h a p t e rg e n e r a l i z e s t h e c 时 i n f o n i l a t i z a t i o na n dt h ea p p l i c a t i o no ft h ec i t y “a l l i n - o n ec a r d ，i nt l l ec i t y i n f o m l a t i z a t i o n t h es e c o n dc h a p t e rm a i n l ya n a l y z e st h ec i t y a i l i n - o n e c a r d ”s y s t e ma n dd e s i g n s 协ec i 移“a l l i n - o n ec a r d s y s t e m 仔o mm ep o i m v i e wo f s y s t e md e s i g n 弧e 也i r dc h a p t e re x p a t i a t e so nh o wt or e a l i z et h e 如n c t i o no fa l lt h es u b s y s t e m si nt h es y s t e m 。t h ef o r t hc h a p t e rs t a t e st h e p r o b l e m so fc a r d s t y p es e l e c t i o ni nt h ec i t y “a l i i n o n ec 甜d a n dt h e 面向城市信息化的城市通卡系统设计与研究 l a s t c h a p t e ra n 硝y z e s s o m ep r o b l e m s ，w h i c h m a ye m e 唱e i nt h e i m p l e m e n to f 协ec i t ) ，“a 1 1 - i n o n ec a r d s y s t e ma i l dp u t sf o n v a r ds o m e f e a s i b l es u g g e s t i o n s t h ea p p e n d i xi n v o l v e sm ei n s t a n c eo ft h ec i t y “a l l i n o n ec a r d f i r s tp h a s ep r o j e c tj nm ea n s h a nc i t ya n da n a l y z e st 1 1 e e c o n o m i cf e a s i b i l i t yo f m e c i t y “a l l - i n o n ec a r d s y s t e m 南京邮电学院学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得南京邮电学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：到影 日期：丝叠兰 南京邮电学院学位论文使用授权声明 南京邮电学院、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留 本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权 南京邮电学院研究生部办理。 研究生签名：壹l 骂 导师签名 面向城市信息化的城市通卡系统设计与研究 第一章前言 1 1 城市信息化概述 1 1 1 什么是城市信息化1 城市信息化是指在市政府的统一组织下，以提高城市聚集能力，高起点融 入经济全球化为目标，运用现代信息技术，对市政的各个领域，包括基础设施 与功能建设，如交通、自来水、煤气、电力、通信、商业、金融、文教、卫生、 消防、公安等各个方面，进行数字化、网络化和智能化的全部过程。通过普遍 采用信息技术和电子信息设备，更有效的开发和利用信息资源，推动整个城市 经济发展和社会进步，从而使利用信息资源而创造的劳动价值在国民经济总值 中的比重逐步上升，直到占主导地位。 城市信息化是一个规模庞大、因素复杂的社会一经济一科学一技术相互作 用的真实系统工程，是一个复杂的社会转变过程，其中涉及到经济运作方式、 管理体制、法律法规、思想观念、生活娱乐等多方面广泛而深刻的变化。 城市信息化需要建设和完善信息通信基础设施体系、培养和发展信息产业 体系、促进和发展信息技术城市应用体系、建立和健全信息化法规政策等信息 化发展环境体系。为了分析的更清楚，可以将这些影响城市信息化的因素进一 步细化。在这里我们引入“维”这一人们观察事物角度的概念。用基础维、环 境维、应用维这三个维度来构建城市信息化的总体框架。信息技术、信息产业 和信息通信基础设施可以定义为基础维上的三个要素；根据应用对象的性质和 特点，将信息技术在城市中的应用分解为政务信息化、企业信息化、电子商务、 城市建设与管理信息化、公共领域信息化、社区信息化和家庭信息化作为应用 维上的七个要素；根据要素的类型将城市信息化发展环境分解为信息化组织体 系、信息化体制和机制、信息化投融资、信息化政策和法规、信息化标准和规 由于对城市信息化的定义目前还没有一个统一的定义笔者综台所查阅的各方资料做出这样的概括总结 面向城市信息化的城市通卡系统设计与研究 范、信息安全、信息化宣传、信息化人力资源作为环境维上的八个要素。 这样，我们即可以得到以基础维、应用维、环境维三个维度，1 8 个要素 构成的三维体系城市信息化总体框架，如下图所示： 家庭信息化 社区信息化 电子商务 企业信息化 公共领域信息化 城建管理信息化 政务信息化 应用维 组体 织制 体机 系制 环境维 磊嚣貅 信息通信基础设施 圈l l 城市信息化体系框架 本文所论述的城市通卡系统就是依托信息产业，充分发挥城市信息通信基 础设施的作用，将高科技含量的信息技术应用到公共领域信息化、政务信息化、 家庭信息化、社区信息化、电子商务等市民生活所接触的各领域中，以智能卡 做为信息化实现的载体，使市民的日常生活中的基本消费通过智能卡就可以完 成，力争达到“一卡在手，生活无忧”。城市通卡系统是一个涵盖众多部门机构 的庞大系统工程，因此，在工程项目的建设过程中，为了保证可以按计划顺利 实施，还要兼顾组织体制、政策法规、标准规范、融资投资、人员培训、宣传 教育等相关配套措施的跟进，为城市通卡系统的顺利建设运营创造良好的环境 氛围。可以说，城市通卡系统作为城市信息化中的一个重要部分，它的实施与 城市信息化体系1 8 个要素中的每一个都密切相关。 i 1 2 城市信息化的目标 城市信息化的目标主要是：“通过信息技术完善城市服务功能，提高城市管 理水平，提高城市环境质量，提高人民生活质量，并为领域信息化、企业信息 化和社会信息化的发展提供良好的环境”。 l 、提高城市服务功熊；通过信息化手段，提高城市的证照办理、税务办理、项 宣传培训人力资源信息安全标准规范政策法规融资投资 面向城市信息化的城市通卡系统设计与研究 目申报等政府服务功能，以及银行、保险、物流等丽业服务功能。 2 、提高城市管理功能：通过信息化手段，提高城市政策法规透明度，提高社会 治安管理水平，完善经济秩序治理，改善执法环境等。 3 、改善城市环境：通过信息化手段，降低交易成本，提高办事效率，改善企业 的经营环境，改善市民的生活、学习、就业、就医环境，提高城市的运行效 率。 城市信息化可以促进城市物质财富的快速流动，在流动中实现增值。城市 信息化可以通过数字化产品和网络化传输实现“零距离”，从而改变城市原有的 功能结构和空间结构，改变了人们的生产、生活方式。城市信息化可以提高城 市的服务和管理功能，提高城市的运行效率最终使得广大市民、企业和政府共 同受益。 1 1 3 城市信息化的意义 信息化与全球化都是全球信息化的结果，不仅由于信息流在全球范围的快 速流动带来了物资流、资金流和人才流的快速流动，缩短了生产周期，提高了 生产率，扩大生产规模，而且将区域、地区市场、包括成品和原料市场扩大为 全球市场，从而扩大了生产和销售的规模，产生了更多的效益。 现代城市在区域经济和社会发展中发挥着及其重要的作用，是人类信息化 发展的首要目标。当今世界经济全球化和信息化已经成为人类社会发展的总趋 势。信息化的程度和水平已经成为衡量一个城市经济社会发展综合实力和文明 程度的主要标志。发展城市信息化将极大地促进各领域信息化的最终实现。 l 、城市信息化是城市社会经济发展的驱动力。一方面可以利用信息技术改造传 统产业。推动传统产业结构的优化和升级，保持产业的可持续发展；另一方 面，可以通过信息技术的开发形成新的信息产业，提升接个经济结构的层次 和水平，增强经济素质，实现经济的持续发展。 2 、城市信息化的实现可以带动整个城市的工业水平的提高，即以信息化来带动 工业化，使得整个城市社会经济发生一个质的变化，信息技术的广泛应用会 极大提高整个社会的工业化水平，从而提高生产率，推动整个社会的发展。 3 、城市信息化完善了城市的基本功能系统信息的快速、方便的传递，决定着 面向城市信息化的城市通卡系统设计与研究 物质流、资金流和人流的畅通，扩大了与国内外的联系，对投资、生产管理 市场营销、交通运输、技术交流、紧急事故的处理起到了促进作用。 4 、城市信息化促进市民素质和生活质量的提高，加速实现生活的现代化。通过 远程教育、远程医疗、网上影院、网上旅游、网上购物等，使得市民受到终 身教育，享受高质、便捷的生活。 5 、城市信息化还带动了地区和国家的信息化，从而带动地区和国家的工业化和 现代化。 1 2 城市通卡 1 2 1 智能卡与城市信息化 在城市信息化建设中，社会公共领域信息化、城市社区信息化和家庭信息 化是广大市民最直接接触、最方便感受、最容易享受的，其中主要包括城市通 卡系统、社会保障服务信息系统、医疗信息服务系统、科技教育信息系统、旅 游娱乐信息系统、社区信息化服务系统等等，这些都与广大市民生活和切身利 益直接相关，同时也为市政府在规划和调整公共设施的分布等工作提供依据。 智能卡作为信息化管理的载体，在城市信息化中起着非常重要的作用，成为推 进社会公共领域信息化，特别是城市公用事业信息化的重要手段和应用方向。 智能卡( s m a r tc a r d ) 即i c 卡( i n t e g r a t e dc i r c u i tc a r d ) ，是将个专 用的集成电路芯片镶嵌于符合i s o7 8 1 6 标准的p a v ( 或是a b s 等) 塑料基片中， 封装成外形与磁卡类似的卡片形式。由于智能卡较之以往的识别卡具有可靠性 高、安全性好、存储量达、类型多等优点，智能卡的应用范围不再局限于早期 的通信领域，已经广泛的扩展到社会生活的各个领域，如金融财务、社会保险、 交通旅游、医疗卫生、政府行政、商品零售、休闲娱乐、学校管理等。按照应 用领域不同来区分，可将智能卡分为金融卡和非金融卡。金融卡可分为信用卡 和现金卡等，信用卡主要由银行发行和管理，持卡人用它作为消费的支付工具。 可以使用预先设定的透支额度资金；现金卡可用作电子钱包，不允许透支。非 金融卡往往出现在各种事物管理、安全管理等场所，如身份证明、健康记录和 职工考勤等。本文所论述的城市通卡是介于两者之间的一种新型智能卡应用模 面向城市信息化的城市通卡系统设计与研究 式，它不但可以实现金融卡的功能( 如小额消费) 而且还可以实现非金融卡的 功能( 如用于市民个人信息管理) 。 智能卡与我们的关系已经变得越来越密切，在市民日常生活中扮演着越来 越重要的角色。近年来，许多城市都确定了以智能i c 卡为基础的城市政府信息 系统、社会保障信息系统、交通管理信息系统、电子商务交易系统、远程教育 系统以及智能小区等方面的信息化示范工程和重点工程建设项目，并体现出了 各城市的特色。 城市通卡是建设事业普及性极强的i c 卡应用模式，是随着电子计算机技术 的高速发展，电子商务和电子货币支付手段的日益成熟而提出的新概念。它运 用了当今最先进的网络技术和通讯技术，通过建立跨行业、跨部门的清算体系 和管理体系实现一卡多用、信息共李，将城市公用事业各个行业统一起来，采 用一致的付费方式，方便市民消费、提高运营企业的工作效率，真正做到让科 技为民服务。在一定区域内，居民或是游客可持同一张i c 卡实现身份验证、流 动消费支付、存储各类信息等功能，达到“卡在手，生活无忧”的总体目标。 智能卡作为信息化管理载体，在城市信息化建设中发挥着十分重要的作用，城 市通卡工程也成为城市信息化建设的切入点。 致力于实现“一体化城市管理”的城市通卡系统能够完成公用事业的预收 费，实现金融、旅游、医疗等领域的快速结算和支付，保证各领域的身份认证 和信息存储查询。目前智能卡应用比较成熟的领域包括公共交通收费( 公交、 地铁、轻轨、轮渡、出租等收费) 、公用事业收费( 水、电、气、有线电视、电 信收费) 、金融应用( 圈存、圈提、消费、取现) 、旅游消费( 代替门票、旅游 积分) 、医疗( 治疗收费) 、社保( 五险管理、医保待遇、养老待遇) 、加油、加 气( 油气收费、税控管理) 等。 1 2 2 城市通卡与单行业应用的对比 与单行业的智能卡应用相比，城市通卡具有明显的优势： l 、单行业应用本身的投入较少，易于管理，操作和运作相对简单，但重复建设 造成资源的严重浪费。而城市通卡虽然一次性的投入较大，而且操作、管理 和运作也相对复杂，但关键一点是一卡多用，资源麸享，统一管理和资源分 面向城市信息化的城市通卡系统设计与研究 配。实施后从用户的生活、企业管理到城市建设都起到巨大的变革和深远的 影响，可以说是一场“变革”。 2 、随着i c 卡技术的发展，各地掀起电子商务及数字化城市建设的大潮。各行业 都将会在几年内应用i c 卡。若每个行业独立运作，用户手中至少要有7 、8 张卡，使用极不方便。从城市建设及规划角度讲，卡片及支撑卡片运行的软 硬件平台必定要重复建设，若有7 、8 个行业单独发卡，其建设投资比城市 通卡要多投入3 4 倍。 3 、单行业独立运作实行i c 卡收费，其运营成本与城市通卡相比，各行业的总 运营成本不但多，而且造成资源的分散管理，对整个城市的规划和资源的有 效管理造成瓶颈。 4 、城市通卡的建设需要资源整合，是站在城市信息化建设的通盘规划上的考 虑，其意义不仅仅是实施i c 卡收费系统，而是对整个城市的收费模式及公 共事业进行一场变革。 5 、国家金卡工程领导小组及建设部i c 卡领导小组一直倡导统发卡，一卡多 用的原则，因此，进行城市通卡的建设符合国家相关的政策法规。 l 。2 3 城市通卡系统的效益分析 实施城市通卡项目是实现数字化城市发展战略的大势所趋。通过建设通用 的收费平台，整合城市公共建设事业的资源，达到充分利用和发挥整体规模优 势，极大提高城市综合管理水平的效果。因此，城市通卡项目不仅仅要从各行 业的局部利益出发，而要从通卡项目的整体出发，只有这样才能实现通卡项目 的目标。 对于各行业的收益短期来讲，出较少的资金就可以建立一个大的系统平台， 同时通过i c 卡系统改变传统的收费体系，规范管理，提高效益；长期看，由于 城市通卡收费平台将城市公共事业的全部资源进行整合，有现金流的保证，因 此，一旦上市将给各行业带来更大的利益。 1 2 3 。l 城市通卡系统的社会效益分析 城市通卡系统是囊括市内公共交通、出租车、旅游门票、小额消费、公用 事业缴费、企业管理、物业管理等多行业的应用。本项目的实施符合国内、国 6 面向城市信息化的城市通卡系统设计与研究 际建设数字化城市的时代特点。推广城市通卡系统应用的社会效益在于： 1 、城市通卡项目通过进行通卡系统建设将整个城市发展成为数字化城市，有助 于提升城市形象。 2 、通过使用i c 卡收费，改变旧有的收费体制，显著提高企业的经济效益，减 轻政府对公共事业部门的补贴负担。 3 、i c 卡的应用，有助于冲破传统的贸易观念、经济观念和管理模式等陈旧思 想的约束，建立适合科学发展和社会进步的新思维方式。 4 、城市通卡系统的应用，可以简化办事程序，节约时间，减少劳动强度，为市 民日常生活带来极大方便。 5 、城市通卡系统实施，为政府、企业的管理者准确及时地提供了大量的基础资 料，为管理者的决策提供了科学依据，提高企业科学化管理水平。 6 、城市通卡系统建设，为城市的发展带来新的商业契机。 7 、城市通卡系统建设，促进国家金卡工程进程。 8 、收费制度的改革给行业带来显著的经济增长，市民用卡率的提高，通卡的交 易额会不断增大，通卡公司收取的管理服务费会越来越多，创造更大的经济 收益，实现良性循环。 1 2 3 2 城市通卡系统的经济效益分析 同时，城市通卡系统建设可为城市发展带来巨大的经济效益： 1 、数字化城市作为将来城市发展的必然方向，智能卡在各个行业中的应用也是 不可阻挡的趋势。高起点的建设城市通卡系统，可以减少单行业建设智能卡 系统所带来的重复建设的巨大经济损失，提高硬件设施资源的使用效率。 2 、建设城市通卡系统，使得各个应用行业系统可以高度整合的运行。精简了城 市通卡系统各业主公司一些不必要的机构冗余，简化了组织结构，减轻了这 些企业的劳动力成本，为企业节省了运行开支。 3 、提高应用通卡系统行业的业主公司的信息化管理水平，有利于提高工作效 率、降低运营成本。增加收入。如在公交公司，采用i c 卡票证可以加快乘 客上车速度、减少车辆停站时间。加速车辆周转；全部应用中节省点钞工作 人员的费用( 若5 0 的乘客使用i c 卡储值票，可节省一般点钞员) ；由于采 用i c 卡作为票证，减少印刷和纸张的费用；减少和杜绝假币、残币、不良 面向城市信息化的城市通卡系统设计与研究 员工偷盗等事件的发生，间接提高企业经济效益。 4 、对消费数据进行统计分析，为业主公司的运营决策提供准确的数字依据，改 善业主公司的运营效率；同时为城市管理者提供科学可靠的信息来源，为城 市规划管理提供依据：各应用行业单位共享通卡公司的收益，在市场环境下， 实现“利益共享”。 1 2 4 目前国内建设事业l c 卡建设情况 1 9 9 3 年以来，随着国家金卡工程的实施，国际上先进的i c 卡应用技术也 随之被引入我国建设领域，并逐步得到开发与应用，现在已经取得了初步成果。 建设事业i c 卡在各行业的应用均有了不同程度的扩展。主要包括：公共交通( 包 括轨道交通、出租车等) 、燃气、供水、供暖、数字社区、路桥收费、停车场管 理、公园景点等。其中公共交通、供水、燃气等领域的1 c 卡应用发展较快，已 经有9 0 个左右的城市建立了不同规模和水平的公交i c 卡应用系统，累积发卡 量2 0 0 0 余万张。已经有3 0 0 多个城市在供水、燃气领域实施了i c 卡应用，累 积安装i c 卡表具已经达到4 0 0 多万台，发卡量达到5 0 0 多万张。数字社区、路 桥收费、停车场管理等领域的建设事业i c 卡应用也有了初步的发展。 在建设事业i c 卡应用的初期，为了积累经验、探索规律，确定了上海、大 连、北京、成都、鞍山、昆明、哈尔滨、大庆及江西省等省市作为全国建设事 业i c 卡应用试点。 上海的交通一卡通工程自1 9 9 9 年1 2 月开通以来，已经在公共汽电车、出 租汽车、地铁等轨道交通、轮渡上实现了交通一卡通，目前已发卡7 0 0 万张。 大连2 0 0 1 年7 月一次性发行双界面c p u 卡“明珠卡”1 4 万张( 非月票卡) ，目 前已达到6 7 万张，这是国内首家采用双界面卡的城市，表明双界砸c p u 卡技术 已进入实用阶段。南京市于1 9 9 9 年9 月成立了南京市通用事业i c 卡有限公司， 该公司于2 0 0 1 年1 月1 日在南京公交领域正式推出公交i c 卡自动收费系统， 一次性发卡6 0 万张，创下了全国之最，得到了建设部领导、有关专家和社会的 充分肯定。2 0 0 2 年7 月1 日，该系统应用范围又拓展到轮渡领域。实现了刷卡 上轮渡。广州在公共汽电车及轮渡上实现了i c 卡应用，已发卡1 2 0 万张。江西 省房地产i c 卡应用信息系统于2 0 0 1 年9 月投入试运行，这是第一家在全省范 8 面向城市信息化的城市通卡系统设计与研究 围内建立的i c 卡应用系统，并将拓展到其它行业应用。北京的i c 卡水表安装 总量超过2 0 万台，哈尔滨和银川的i c 卡水表安装总量也分别达到6 万台。乌 鲁木齐的i c 卡燃气表安装总量超过1 5 万台，长春的i c 卡燃气表安装总量也达 到6 万多台。另外，重庆、昆明、沈阳、呼和浩特等城市也在抓紧i c 卡应用系 统建设。 经过几年的实践，建设事业i c 卡的应用形成了以下一些特点：一是在公共 交通领域实现了“一卡多用”；二是双界面c p u 卡已经在建设领域得到了具体应 用；三是实现了异地互通，如上海市和无锡市实现了公共交通i c 卡应用系统异 地互通；四是实现了跨行业的“一卡多用”，如在杭州实施的水、气、电一卡通 应用；五是强化了安全管理工作。为推动建设事业i c 卡的应用，保证应用系统 的安全性、可靠性、兼容性和通用性，己初步建立了一套严格的安全管理体系， 采用统一的安全技术解决方案和产品，实现城市内多行业、多领域的“一卡多 用”和不同城市间的互联互通。建设事业i c 卡密钥管理系统已在上海、广州、 北京、重庆等城市的公共交通领域得到应用。组织制定并颁布了建设事业i c 卡应用技术国家行业标准( 编号为c j t 1 6 6 2 0 0 2 ) ，使建设事业i c 卡应用有 章可循。 同时，国内各城市通卡项目建设过程中也遇到了些实施过程的难题是我们 不可回避的。如南京市交通一卡通系统建设的换卡问题，即原来的公交i c 卡( 一 种逻辑加密卡，俗称b 卡) ，是否应该由c p u 卡( a 卡) 取代，已经成为目前各 方争论的焦点。另外在城市通卡向各行业拓展的过程中，各行业之间存在的壁 垒和保护，也是城市通卡进一步发展所弱临的很大难题，这些都将是城市通卡 建设者接下来所要考虑的问题。 本文是以辽宁省鞍山市城市通卡工程建设项目为实际背景进行研究的。详 细论述了城市通卡系统的整体构建。鞍山市所实施的城市通卡工程是由鞍山市 公用事业局规划进行的，主要涉及到城市居民生活的各个领域的支付和身份认 证，能够完成公用事业的预付费、小额消费、旅游等多个领域的快速结算和支 付，在政府支持下还能够实现医疗、社保等领域的应用。 9 面向城市信息化的城市通卡系统设计与研究 第二章城市通卡系统设计 2 1 城市通卡系统建设的目标、指导思想和设计原则 2 1 1 城市通卡系统建设目标 城市通卡项目的建设目标是实现跨行业的一卡多用，多地使用，建设统 的收费平台，统一发卡、统一结算，满足未来数字城市的需求。 城市通卡项目是要把城市多个小额支付行业收费项目建设成为：以i c 卡作 为支付手段，以公共通讯网络为连结纽带，以计算机系统为信息处理方法的现 代化信息管理系统。将收费数据进行统一的清算管理，一方面方便市民以一张 i c 卡进行多项收费支付，全市通用；另一方面系统将各行业运营收付信息，准 确清算、划缴，保障各行业利益，提高各行业的工作效率和服务效率，最终为 城市宏观调控和城市建设提供科学的决策支持系统和现代化的管理手段。 2 1 。2 城市通卡系统建设指导思想 根据建设部相关指导文件，综合各城市在城市通卡系统建设过程中的一些 实践经验，我们认为各城市在城市通卡系统建设中要秉承以下的指导思想，并 可根据自身的实际情况再进一步的体现地方特色。 1 、保证系统的先进性和在国内同行业的领先地位，满足未来发展的需求。 2 、系统建设要贯彻经济实用、可靠先进的方针。 3 、先试点，后推广，总体规划、分步实施，安全可靠、稳步推进。 4 、充分保证系统的安全可靠性。 5 、系统的建设要符合国家建设部的标准规范，系统的设计应充分考虑扩容性、 开放性、可持续发展的观点。 6 、方便对广大市民的全面服务，维护持卡人和各应用业主的利益。 l o 面向城市信息化的城市通卡系统设计与研究 2 1 3 城市通卡系统设计原则 城市通卡系统是集计算机、通信、微电子技术、现代密码学、数据库管理 等高科技为一体的系统工程，是涉及行业领域多、覆盖面广、社会影响大的工 程项目。因此，整个项目应在市政府及相关部门的领导协调下以国家对金卡工 程提出的“统一规划、统一组织、统一实施、统一标准、统一发卡、统一清算” 为项目规划设计及建设实施的基本原则，并要符合建设部颁发的建设事业i c 卡应用技术行业标准。 l 、实用性原则；采用的技术路线和采用的产品应经过实践检验，被证明是成熟 可靠的，设计结果能满足客户的需求并行之有效。 2 、开放性原则：采用开放的标准、技术、结构、系统组件和用户接口，保证各 个分系统能够分阶段实施，并容易连接，互不影响。 3 、可靠性原则：设计结果稳定可靠，具有高岍b f ( 平均无故障时间) 和低m t b r ( 平均无故障率) ，提供容错设计，有故障检测和恢复手段。 4 、安全性原则：安全措施有效可信，能够在多个层次上实现安全访问控制。 5 、先进性原则：设计思想先进，软硬件设备先进，网络结构先进，开发工具先 进。 6 、可管理原则：系统能够被充分的管理起来，使系统处于有效的监控之下。 7 、商效性原则：性能指标高，软硬件性能充分发挥，资源利用率高。 8 、可扩展原则：能够在规模和性能鼯个方向上进行扩展，扩展余地较大。 9 、性价比原则：在技术和价格的平衡中，技术优先，兼顾价格。 在上述原则中，保障性能与保证安全是后台系统平台与网络系统设计的首 要任务。 2 2 城市通卡系统的总体结构设计 城市通卡系统设计涉及到多个因素，在系统总体设计中要重点考虑以下几 点：i c 卡收费、消费基本流程；各行业的现有运营模式和今后发展规划i 城市 通卡项目的应用模式、系统安全和管理运作上的特殊要求；当前的计算机技术 水平；项目的投资规模和系统的性价比；对原有资源的充分合理利用：从“城 面向城市信息化的城市通卡系统设计与研究 市一卡通”进一步向“数字城市”发展等。 2 2 i 城市通卡系统总体结构设计思路 本文所研究的城市通卡系统是参照鞍山模式的城市通卡系统，基本设计思 路是“一个中心、两类网点、三个系统”。( 1 ) 一个中心，即i c 卡管理清算中 心，它主要负责两方面的工作：统一的资金清算和整个系统管理。相对于终端 用户( 持卡人) 而言，i c 卡管理清算中心在两类网点后面，提供服务支持，作 为系统后台。( 2 ) 两类网点，即售卡充值网点和数据采集网点。售卡充值网点 主要负责为用户发卡充值和其他辅助i c 卡管理业务，与i c 卡管理清算中心之 间为联机或脱机交易。它直接面向终端用户( 持卡人) ，提供城市通卡的服务， 作为系统前台。数据采集网点实现用户消费、收费管理和信息收集等功能，与 i c 卡管理清算中心之间脱机交易，也作为系统前台。( 3 ) 三个系统分别是后台 中心系统、前台售卡充值系统和数据采集系统。后台中心系统运行在i c 卡管理 清算中心是整个系统的核心：售卡充值系统运行在售卡充值网点，面向终端用 户负责资金的流入；数据采集系统运行在数据采集网点，面向终端用户提供的 消费场所。三个系统之间采用“人字结构”相连接，实现i c 卡缴费、消费两条 流程，达到系统“城市通卡”的要求。为了满足城市通卡系统将来系统扩容， 增加其他行业应用的需要，在中心和网点之间设立行业分中心来对本行业的一 些信息进行汇总管理。 2 2 2 城市遗卡系统总体结构图 城市通卡系统是以i c 卡管理清算中心为系统中心来连接各行业分中心和 遍布全市各个售卡充值网点的。基于i c 卡业务的计算机网络系统，系统总体结 构如下图： 1 2 面向城市信息化的城市通卡系统设计与研究 圈2 一l 城市通卡系统总体结构 从总体上看，城市通卡系统可以分成四个层次：一级层次是i c 卡管理清算 中心，其中设置了交易清算系统和售卡充值系统；二级层次是在各行业资源方 建立的各行业管理分中心，完成各行业与i c 卡运营有关的信息管理和行业结 算；三级层次是各行业的数据采集点，完成各行业消费终端的数据采集和批量 上传到各行业分中心；四级层次是分布在全市的售卡( 租卡) 充值终端和各行 业为用户提供消费服务的消费终端，分别完成i c 卡的充值和消费服务。 2 2 3 城市通卡系统各部分功能 下面，我们对城市通卡系统中各组成部分的功能进行简单的概括介绍，具 体的功能分析将在第三章各应用系统中进行详细的论述。 2 2 3 1i c 卡管理清算中心 i c 卡管理清算中心作为整个系统的核心，其主要职能包括；i c 卡发行、卡 账户管理、资金清算、对售卡充值网点进行管理、与合作银行信息交互、与各 行业中心之间信息交互、密钥管理、设备授权管理等。 2 2 3 2 售卡充值网点 售卡充值网点分为联机售卡充值网点和脱机售卡充值网点两种。联机售卡 充值网点，可进行售卡、充值、挂失( 此功能的实现还有待进一步的论证) 、退 1 3 面向城市信息化的城市通卡系统设计与研究 卡、查询等所有业务，实时联机完成。联机售卡充值网点的实现可以由通卡公 司建设并管理的售卡充值网点来完成，也可以同银行合作，由银行中间业务代 理完成所有的业务：脱机售卡充值网点，可进行售卡、充值业务，脱机完成。 采用脱机充值设备，通过授权卡设置充值量来控制充值设备为用户卡充值。脱 机充值设备可以设在银行、商场、小卖部等。另外，系统还可以支持采用自助 充值机实现用户自助进行充值业务，支持采用圈存机实现银行卡对本小额支付 卡进行充值。售卡充值网点的交易数据实时、准实时或集中地上传到i c 卡管理 清算中心，由清算中心统一进行清算，通过银行根据各方达成的结算规则进行 资金划拨。 2 2 3 3 行业分中心 为了晟大限度的利用系统资源与简化管理和运营的成本，成立各行业分中 心。各行业分中心作为联系i c 卡管理清算中心和数据采集上传点的纽带，它只 进行本行业工作卡发卡及管理、按其自身权限进行本行业信息查询数据划拨、 本行业信息维护工作，其完成的主要功能有：基本信息管理、工作卡发放、行 业设备管理、行业数据统计分析、行业数据采集点管理。 2 2 3 4 数据采集网点 城市通卡的具体使用基本上是通过脱机交易实现验票消费并记录用户持卡 消费的信息。这些信息是最终各行业之间进行资金清算划拨的数据来源，同时 也是各应用行业用来分析统计运营信息的数据来源。上述信息的汇总需要通过 数据采集网点实现。 各行业应用模式不同数据的采集方式也不尽相同。既需要保证数据的安全 可靠性，又要符合各行业的运营特点。公交行业适合采用易于携带的红外采集 装置进行采集，一般每天采集一次，通过采集上传点的前置机利用i s d n 伊s t n 发送到公交分中心。出租行业可安装卫星定位系统，车辆的定位信息定时通过 移动g s m ( 全球移动通信系统) s m s ( 短报文消息服务) 传输给出租行业分中 心。用户持卡在出租车计价器的消费数据也可以同定位信息一起通过移动 g s m 、s m s 传输给出租行业分中心。其他行业根据消费数据量的大小，可采用 大容量的i c 卡进行采集，或数据采集器进行采集。一般每天采集一次，通过采 集上传点的前置机利用i s d 冲s t n 发送到各行业的分中心。 1 4 面向城市信息化的城市通卡系统设计与研究 2 2 4 城市通卡系统中信息流 在整个通卡系统的信息流可以分为两类，一类是以消费终端为源点的运营 信息流，类是以行业管理中心为源点的管理信息流。 运营信患流从消费终端( i c 卡用户) 开始，首先进入各行业分中心的后台 数据库，各行业的工作信息直接由行业分中心数据库汇总发送给i c 卡管理清算 中心；相关的消费信息、帐务信息由行业分中心负责进行统一的清算划拨，系 统中产生的交易数据再汇总到i c 卡管理清算中心，在该中心进行集中清算，清 算卡帐户、各行业应收款项、通卡公司利益，并通过结算银行系统实现自动转 帐，也可以采用传送日转帐报表的方式指示开户银行进行实际资金在通卡公司 和各行业单位之间的划转。 另一条源于行业管理中心的管理信息流，在系统开始运行的时候发传送给 通卡公司的i c 卡管理清算中心，在系统运行过程中当信息发生变化时候，由行 业分中心传送给通卡公司的i c 卡管理和清算中心进行信息更新。 消赘终端 ( 卡用户) 圈2 2 通卡系统信息流圈 面向城市信息化的城市通卡系统设计与研究 2 3 城市通卡系统业务关系 城市通卡系统由用户( 持卡人) 、应用业主、通卡公司和结算银行共同构成。 各方之间的业务关系如下图： 2 3 1 用户 电消费 供电公可 圈2 3 城市通卡系统业务关系示意圈 用户是使用i c 卡进行消费的市民。用户到任一售卡充值网点买卡( 或租卡) 充值后，就可以持卡乘公交车、乘出租车、缴水费、缴煤气费、购物等享受一 系列城市通卡提供的服务，系统会自动地将用户的消费信息记入系统相应的消 费项中，同时将消费金额从用户卡中扣除。用户使用i c 卡可在该系统的任一授 权消费终端上消费，避免了现金交易和找零的麻烦。充值时可到分布在全市的 任一个充值点充值，方便快捷、安全可靠。 1 6 面向城市信息化的城市通卡系统设计与研究 2 3 2 应用业主 公交公司、出租车公司、自来水公司、煤气公司、电业局、超市等是该系 统的应用业主，统一由公共事业局管理。对持卡人( 用户) 而然，他们是用户 的业主，城市通卡系统为这些业主提供服务。各用户业主的消费场所装有通卡 公司统一管理编号的消费终端( 如车载机、出租车i c 卡记价器、i c 卡计量表、 商场p o s 机等) ，用户用i c 卡消费后，通卡公司管理清算中心收集消费终端中 的消费数据，根据用户的消费记录进行清分结算，及时将备用户业主的营业收 入划到其帐户上。 用户业主分两类有金融电子钱包消费的用户业主和预收费的用户业主。电 子钱包消费的用户业主，如公交公司、出租车公司等消费反馈信息传送到通卡 公司i c 卡管理清算中心，这类用户由管理清算中心进行统一清分结算：预收费 的用户业主，如煤气、供水、供电公司等，由于目前使用的i c 卡计量表都不带 数据传送功能，而是将用户i c 卡上存用的消费量存入计量表用户消费时计量 表自动扣除，当计量表中存入的消费量为零时停止供应。通卡公司要与这些预 收费的用户业主商定结算规则，双方按商规则划帐。 2 3 3 通卡公司 通卡公司是由市政府或公用事业局授权建设城市通卡的发卡单位。它是城 市通卡系统项目的核心。 通卡公司下设i c 卡管理清算中心和售卡充值网点，负责统一发卡，并统一 安装、维护充值设备，对消费终端统一授权编码和信息维护；负责系统的密钥 生成、发行和管理；建立管理清算中心的计算机网络系统，负责系统的日常维 护和运行：建立个人卡帐户、各用户业主帐户和通卡公司帐户，负责每天的发 卡、充值、退卡数据的汇总，消费数据的核对和清分。另外向用户和业主提供 技术服务，负责协调各方的关系等。 通卡公司在银行开户，将用户的充值现金存入银行，同时将有消费返回的 用户消费数据和无消费返回的预收费数据进行统一清分结算，褥出各营业业主 的营业收入，对应用业主的营业收入进行划拨。 面向城市信息化的城市通卡系统设计与研究 2 3 4 合作银行 银行也是这一系统的参与实体，银行将根据城市通卡管理清算中心结算处 理提供的结算结果，与各结算子系统产生的报表进行对帐，并按照正确的结算 结果为各业主进行划拨，同时可以利用银行网点覆盖面广的优势，考虑由银行 代理卡的充值服务，并将卡的充值交易数据传送到城市通卡管理清算中心。 一般的城市通卡在选型时，为了增加通卡的使用范围和提供方砸拘程度， 都将银行卡的一些功能集成其中，带有银行的磁条。因此，卡片发放基本上都 是与合作银行共同完成。为了避免以后在管理上引发各类纷争，建议通卡公司 在与合作银行麸同发行卡片时，定要对卡片的管理制订出详细的管理规范。 做为鞍山城市通卡系统的合作银行，中信实业银行鞍山支行，他们承担着 鞍山城市通卡i c 卡卡片中磁条部分( 银行帐户) 相关应用的开发和支持，并制 订相应的使用规则和服务内容等条例。 2 4 城市通卡系统建设所遵循的标准与规范 按照建设部建设事业i c 卡工程项目建设的相关要求，城市通卡系统建设要 依据以下规范和标准来进行。 2 4 1 硬件选型、设计与安装符合的标准与规范 建设部对建设事业i c 卡工程项目中的硬件选型、设计、安装的标准和规范 做如下规范要求： l 、后台主机的交易处理能力采用国际通用的t p c 组织( t r a n s a c t i o n p r o c e s s i n gp e r f o 珈a n c ec o u n c i l ) 的标准测试值。 2 、网络产品采用符合国际标准化组织i s o ( i n t e r n a t i o n a lo r g a n i z a t i o nf o r s t a n d 驰d i z a t i o n ) 的开放系统互连参考模型o s i ( o p e ns y s t e m s i n t e r c o n n e c t i o n ) 标准的网络互联标准产品。 3 、局域网符合1 0 0 b a s e - t 技术规范，标准号i e e e 8 0 2 3 u 。 4 、网络管理标准：互联网工程任务组i e t f ( i n t e r n e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e )