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贵州大学硕士论文基于0 p r s 的煤炭税费征收和销售管理系统 摘要 长期以来，煤炭采掘行业产量难以核实，计量不准确，税务部门很难掌握其 生产情况，税务部门在加强煤炭行业税收征管方面尽管采取了多种措施，但是煤 炭行业税收管理中的问题仍没得到根本的解决。 本文从销售现场出发，分析了煤炭税费征收和销售管理系统的现状，提出了 切实可行的方案。通过中国移动通信公司构建的g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i o s e r v i c e ，通用分组无线电业务) 网络，建立一个从各煤矿到煤炭监管部门的信 息通道，通过非接触式射频卡( r fi c ) 存储发票验证信息，通过各个销售现场 分布存储和管理中心服务器集中存储相结合，使煤管部门实时掌握各个煤矿煤炭 的动态销售数据，达到对煤矿煤炭销售实时、动态的管理目的，并使系统具有较 强的可靠性和容灾能力。本系统将税费的征收集中起来，实现征收流程的简化， 并通过数据的分布存储达到更好的监督力度。 本文还设计开发了r f i c 卡读卡器，并对s q ls e r v e r 2 0 0 0 数据库管理系统、 r s 一2 3 2 串行通讯技术、t c p i p 网络编程技术、v b 可视化编程工具进行了研究和探 讨。 关键字：g p r sd t u ，w i n s o c k ，r fi c ，读卡器，管理系统 图书分类号：t p 3 1 5 贵州大学硕士论文萋于g p r s 的煤炭税费征收和销售管理系统 s u m m a r y t h ey i e l do ft h ec o a ld i g g i n gi sh a r dt oc a l c u l a t et oi n d e e da c t u a l l y ， t h et a xm a r l a g e m e n ts e c t i o ni sh a r dt oc o n t r o lc o a lm i n e v a r i o u sm e t h o d s i sa d o p t e dt ot h et a xa d m i n i s t r a t i o nb yt h es e c t i o ni nt h ea s p e c t so f s t r e n g t h e n i n gc o a lp r o f e s s i o nr e v e n u e ，b u tt h ep r o b l e ms t i l ld i d n tg e t r o o to fr e s o l v e t h i sp a p e ra n a l y z e st h ec o a lt a xf e ei m p o s i t i o na n ds a l et om a n a g e t h ep r e s e n tc o n d i t i o no fs y s t e mf r o ms a l e ，t a k eo u ta na c t u a l l yv i a b l e p r o j e c t t h en e t w o r ks e t su pt h r o u g hc h i n am 0 b i l eg p r s ( g e n e r a lp a c k e t r a d i os e r v i c e ) ：i tb u i l d su pa ni n f o r m a t i o nc h a n n e lf r o mm a n a g e m e n t s e c t i o nt oe v e r yc o a lm i n e 。s a v e si d e n t i f ya n dv e r i f i c a t i o ni n f o r m a t i o n t h r o u g hr a d i of r e q u e n c yc a r d ( r fi o t h ed a t as a v e so nt h ec o a lm i n es c e n e a n dm a n a g e m e n tc e n t e rt o g e t h e r a n dm a k e sc o a lt u b es e c t i o ns o l i dh o u r c o n t r o le a c hc o a lm i n ec o a lo fd y n a m i cs t a t es a l ed a t a ，a t t a i nt ot h ec o a l m i n ec o a ls e l ls o l i dh o u r ，d y n a m i cs t a t eo fm a n a g e m e n tp u r p o s e , a n dm a k e t h es y s t e mh a v es t r o n g e ra n dd e p e n d a b l ea n da n t i d i s a s t e ra b i l i t y t h i s s y s t e mc o n c e n t r a t e st h ei m p o s i t i o no ft a xf e e ，c a r r y i n go u ta s i m p l i f i c a t i o no fc o l l e c t i n gt h ep r o c e s s ，a n dt h r o u g had a t ad i s t r i b u t e s a v i n ga t t a i f lb e t t e rd i r e c ts t r e n g t h t h i sp a p e rs t i l lh a ss o m es t u d i e si nm a n a g i n gs y s t e m ，c o m m u n i c a t i o n t e c h n i q u e 。r s 一2 3 2s e r i a lp o r tp r o g r a r m i n g ，a n ds q ls e r v e r2 0 0 0d a t a b a s e s k e y w o r d ：g p r sd t u ，w i n s o c k ，r fi c ，c a r dr e a d e r ，m a n a g es y s t e m 贵州大学硕士论文 原创陛声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究曾做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人 完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 壶燃丝 日 期： ! q i ! 生! 旦 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解贵州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权贵州大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编八有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：亟l 玺生导师签名期：! q ! ! 生i 旦 贵州大学硕士论文基于g p r s 的煤炭税费征收和销售管理系统 第一章前言 煤炭工业在贵州省产业结构中占有极其重要的位置，其生产、销售的高效管 理，不仅对煤炭产业本身，而且对于以煤为主要原材料的下游产业如电力、钢铁、 水泥等冶金、化工行业都有着重大影晌，关系到责髑省工业经济的正常运行和“西 电东送”战略的实施。 ， 长期以来，煤炭采掘行业产量难以核实，计量不准确，税务部门很难掌握其 生产情况税务部门在加强煤炭行业税收征管方面尽管采取了多种措施，但是煤 炭行业税收管理中的问题仍没得到根本的解决，煤矿企业偷逃税款的现象比较严 重，煤炭行业已成为税务管理的一个难点。据国内某产煤大省有关部门的调查报 告显示：某省“小煤窑”一年偷逃的国家税款保守估计也在亿元以上。煤矿企业 税收到底为什么这么难管，主要存在以下三大原因：l 、煤炭行业生产经营情况 复杂，税务机关不易控管。煤炭生产属地下作业，生产时间、工人数量、产量难 以监控；各种煤矿矿井深度不一，材料耗用与产量存在诸多不可比因素，多数煤 矿全靠人工推算，误差较大。不自2 作为准确核定产量的依据。2 、财务核算不健 全，征税依据取证难。煤炭生产行业除少数国有、集体企业外，大多为个体经营， 账务不健全，较难准确掌握煤矿销售情况。3 、煤矿企业尤其是小煤矿业主纳税 意识不强。煤矿企业尤其是小煤矿业主普遍缺乏纳税意识，不能主动、全面申报。 总是想方设法逃避纳税。 贵州省煤炭产量的7 0 是由中小煤矿来承担的，各地对煤矿的税费普遍采用 预收方式即各个煤矿业主到上级煤管部门预交一定额度税费，由煤管部门估计 煤矿豹要求开出不弼西额的定额发票。各煤矿在正常生产时，每天平均的销售量 都在1 5 0 1 7 0 万吨左右，开票工作量十分巨大，且无法预知实际销售情况，小 面额的票较少，无法准确开具发票。同时在煤炭销售过程中，煤炭的装载量不可 能很准确。此方式存在各种问题：首先是无法预知煤炭销售情况：其次是由于发 票与装载量不能完全相符而导致煤矿和国家的税费损失；再次，还会让某些不法 份子有机可乘，使得国家的税费流失；最后，现有的管理方式也不便于稽查部门 和监管部门进行监管。 1 1 方案提出 针对煤矿税费征收和管理过程中存在的问题，利用先进的计算机、通信及网 络技术，建立“煤炭税费征收和管理系统”，实行煤矿生产和销售管理联网实时 监测，使各级煤炭监管部门能及时、准确地掌握各煤矿生产及销售情况，对提高 贵州大学硕士论文基于g p r s 的煤炭税费征收和销售管理系统 煤矿监测能力，杜绝煤炭销售过程中出现的税费流失，减少企业和国家的经济损 失是十分必要的。本系统实施后，各级监管部门在授权的情况下可以实时了解每 个煤矿详细、精确的销售量，不仅可有效减少税费流失，而且还可规范煤矿的生 产和销售，给各级监管部门的决策提供真实有效的原始数据。 本课题是贵州省信息产业厅技术创新项目。系统通过中国移动通信公司构建 的g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ，通用分组无线电业务) 网络，建立 一个从各煤矿到煤炭监管部门的信息通道，使煤管部门实时掌握各个煤矿煤炭的 动态销售数据，达到对煤矿煤炭销售实时、动态的管理目的。本系统将税费的征 收集中起来，实现征收流程的简化，并透过数据的分布存储达到更好的监督力度。 如将瓦斯监测等安全设备接入本系统，使系统实现远程生产安全监管功能。 1 2 研究现状 国内煤矿应用的研究主要集中在“煤矿安全监控系统”方面，例如瓦斯等有 害气体的监测报警系统，井下人员探测定位系统。主要是利用传感器采集有害 气体含量或人员位置信息，通过有线( 电缆或光缆) 方式传送给缝面智能控制设 备，由智能控制设备通过有线( 电话线、宽带网) ，一般是无线( s m s 、g p r s 、c d 姒) 等方式传送给相关负责人或管理监控中心，从而达到对煤矿安全实时监管的目 的。此类系统方案比较成熟。 在煤矿销售和税收管理方面的相关研究比较少，也是比较难解决的方面。由 于煤矿产量不易计算，煤炭品质不易评定等原因，造成虚报产量、偷漏税款的事 情屡见不鲜。这方面的研究成果主要是“”：“煤矿生产监管系统”，即在煤矿的出 煤井口安装称重设备和数据处理。黑匣子”，精确称量每次的煤炭产量，将煤炭 产量数据信息通过g p r s 网络发送到税务机关监控系统，从而实现监控煤矿产量 的目的。此种方案的优点是：可以给监管部门提供详细的原始的重量信息；明显 缺点是：系统仅仅采集重量信息，无法区分煤炭的级别信息，无法区别煤矸石等。 不可避免的与实际销售数据存在偏差。例如，系统无法判断这一吨煤炭的单价， 也无法确定这车煤炭的售价，更不能准确计算应缴税费信息。 “煤炭税费征收和管理系统”与“煤矿安全监控系统”并不存在冲突，相反， 这两种系统存在互补关系，“煤炭税费征收和管理系统”可以方便的将“煤炭安 全监控系统”按入其中，两个系统共同使用一套智能控制设备( i p c ) ，同一套网 络传输设备( g p r sd t u ) 。从而组成“煤矿税费征收和安全监管系统”。 “基于g p r s 的煤炭税费征收和管理系统”从现场开具销售发票入手，准确 的记录煤矿每一笔原始销售记录。从而避免了“煤矿生产监管系统”中以生产定 税收的弊端，实行按实际销售收税。利用中国移动公司强大的g p r s 网络构成通 贵州大学硕士论文基于g p r s 的煤炭税费征收和销售管理系统 信网啪，该网络具有速率高、覆盖全、永远在线、按流量收费的优点，大大节省 了网络建设和维护成本。 煤炭税费征收和管理系统关键在于利用g p r s 移动通信网。目前除g p r s 方式 外，远程监控的应用中还有多种通讯方式m 1 ： ( 1 ) 利用电话网有线拨号的通讯方式： ( 2 ) 利用超短波无线电台的通讯方式： ( 3 ) 利用g s m 短信的通讯方式。 利用电话网有线拨号进行远程监控的前提是需要有内部或公共电话网的覆 盖。在数据采集分站数目较多时，这种系统就必须采用轮巡的方式接收数据。当 对系统的监控实时性有一定要求时，有线拨号的方式就无能为力了。在本系统中， 由于煤矿和监管部门的距离较远，而且交通不便，煤矿并没有电话线结束，所以 此种方式只能作为备用通信方式。 采用超短波无线电台的技术已经发展多年，也是目前应用较多的远程监控方 式。但是相比g p r s ，电台通讯更容易受到传输距离和周边环境的影响，一般2 0 w 的电台有效通信距离约2 0 k m ，而一旦遇有比较高的障碍物，通讯距离更会大大缩 短。另外，采用这种方式的维护费用很高，设备在雷雨天气中容易损坏。建设和 维护的高支出也使得这种方式不是最佳选择。 目前，在一些远程监控的应用中也有采用g s m 短信业务的方式，但是短信在 短信服务中心繁忙时很容易发生阻塞，数据延迟时问可能会长达数小时，这对实 时性要求较高的监控系统有很大影响。另外，短信费用也是一个不得不考虑的问 题：假使每个煤矿仅以每5 分钟一次的速度发送数据，按每条短信0 1 元计算，一 个月费用就达到了1 2 x 0 1 2 4 x3 0 = 8 6 4 元。仅仅维持一个煤矿就需较高的通讯 费用，如果远程联网的煤矿数目达到几十、上百个，系统对实时性又有较高要求 时，短信方式就无法满足需要，并且费用难以想象的。 和上述通讯方式相比，g p r s 方式的网络覆盖和维护都由中国移动承担，维护 成本很低，覆盖范围以目前中国移动公司的网络覆盖情况来看，除个别偏僻地区 外基本能够覆盖。用户的g p r s 远程通信网络的建设周期很短，目前g p r s 终端的价 格也处于比较合理的范围。g p r s 采用按流量的方式计费，还提供数据包月服务， 可以迸一步降低运行费用。总之，从各方面比较，g p r s 都是相当有优势的一种通 讯方式。在客户端数目较多、地域分布较广同时又对系统实时性有一定要求的场 合下，g p r s 是目前唯一适合的通讯方式。 g p r s 应用在远程通信上具有一定优势，但g p r s 属于一种无线传输系统，它具 有无线传输系统的所有特点。通过g p r s 进行远程监控时是不能忽略这些特点的， 针对通讯性能的下降必须采取必要的措施。在后面的章节将专门讨论这个问题。 贯州大学硕士论文基于g p r s 的煤炭税费征收和销售管理系统 第二章系统需求分析与总体设计 2 1 系统运行流程 税费征收的具体过程分成以下几个步骤n ”： 1 、煤管局为每个煤矿管理一个账号，煤矿向指定的账号中预存一定税费， 煤管局在煤矿存入税费后，发给煤矿若干射频i c 卡( 在缴费过程中，通过i c 卡 来存储验证信息和煤矿信息) 。在煤矿账号中的税费不足或i c 卡不足时，系统提 示煤矿管理人员向账号中续存税费或向煤管局申请新的i c 卡。 2 、司机买煤时，先将空载车辆在煤矿或指定的电子衡上过秤，并领取一张 射频i c 卡，该卡记录此车牌号、皮重等信息，同时将该信息发送至管理中心服 务器。 3 、司机在煤矿装载煤炭之后，再次在电子衡上过秤，并根据结果减去车辆 的皮重得出的最终煤炭重量。系统将最终结果通过g p r s 网络发送到管理中心服 务器，同时也将相应信息写入到i c 卡中。如果不能及时发送，则进行暂存，并 在网络恢复后及时发送暂存信息。将存储信息的射频i c 卡给与司机，以备煤检 站的检查。 4 、管理中心服务器接收到煤矿销售数据后，根据缴费规则计算应缴费用， 并从相应账户扣除。并将处理结果发送回煤矿现场g p r sd t u 设备，现场计算机 根据回应结果执行相应操作( 如正常则打印发票，即将欠费则提示续缴并打印发 票) 。同时将接收信息和处理信息存储在管理中心服务器的数据库中。 5 、运煤车辆到达煤检站时，由煤检站再次进行过秤，此时煤检站的计算机 通过过秤结果和司机所持射频i c 卡的数据进行验证，并与管理中心服务器所存 数据进行确认，如相符则放行，否则执行相应处罚，相应处理结果都传送至管理 中心服务器进行保存。 6 、煤管局等管理部门通过相应软件连接管理中心服务器，经过系统的授权 验证后可访问经授权的数据。数据可能为：各个煤矿销售数据，煤矿缴费数据， 煤矿预存税费使用情况，煤矿处罚情况等。 2 2 系统的结构 贵，i f 大学硕士论文基于g p r s 的煤炭税劈征收和销售管理系统 煤矿现场方面，由现场工控机采集磅秤的秤重数据，采集射频i c 卡存储的 凰凰凰 小耐 g p r s0 1 1 j 煤矿现场 煤管局 像检站 管理中心服务器 基于g p r s 的煤炭税费征收和管理系统结构图 车辆信息。根据煤炭级别计算出售价，并将数据通过g p r sd t u 发送到管理中心 服务器，同时在现场打印销售发票。 煤检站方面，通过i n t e r n e t ，根据检查车辆的i c 卡、车牌等信息向管理中 心服务器查询该车煤炭的原始销售信息。可以根据现场秤重结果与原始销售数据 是否相符来判断煤矿是否有偷漏税款的行为。同时煤检站将检验结果通过 i n t e r n e t 发送至管理中心服务器。 煤管局等管理部门，通过i n t e r n e t ，在系统授权范围内查看某个煤矿、某 个地区的销售情况和税收情况“”。 2 3 系统目标 系统实施后可以达到一下目标： l 、可以按照要求查询到所管辖所有企业任何时间的销售情况，并可实时查 询到每张发票的销售重量、煤炭登记等，也可根据“煤矿名称”、“业主名称”等 关键性字眼、字段查询到企业的详细资料和销售情况。 2 、系统在研发工艺上设置饲“管理情报”的概念。设有自动报警的功能。 把预警情况分为“人为”和“非人为”两大类二十二种情况。遇到“非人为因 素”或故意破坏、恶意断电、重击等人为破坏时，报警信息都会自动以中文提示 的方式告知管理人员。 3 ，重点监控模块该模块主要是为了执行机关对一些出现特殊情况的煤矿进 行重点监控管理。征收人员可通过平时的销售情况，作为评估价的基础 贵州大学硕士论文萋于g p r s 的煤炭税费征收和销售管理系统 4 、开票模块功能可以方便执法人员在数据采集后合理编排，制定各种票据 的输出。 5 、目标考核模块通过监控获得的有效数据，纳入电脑后进行考核，实现对 煤矿管理的全程监控。 责州大学硕士论文基于g p r s 的煤炭税费征收和销售管理系统 第三章系统技术方案 系统主要由4 个子系统和通信网络组成。分别是煤矿现场子系统、管理中心 服务器子系统、煤检站子系统、监管部门子系统和g p r s 无线通讯网络。 煤矿现场子系统硬件设备主要包括：电子衡、工控计算机( i p c ) 、g p r sd t u 无线传输模块、射频i c 读卡器、发票打印机等； 管理中心服务器子系统硬件主要包括：管理中心服务器、i n t e r n e t 路由器 等； 煤检站子系统硬件设备主要包括：电子衡、工控计算机( i p c ) 或笔记本电 脑、射频i c 读卡器、g p r sd t u 无线传输模块、打印机等。 3 1 射频l c 读卡器 目前经常用到的i c 卡有两种m 1 ：接触式和非接触式的i c 卡。接触式的i c 卡通过机械触点从读写器获取电源和交换数据；非接触式i c 卡通过线圈射频感 应从读写器获取电源和交换数据，所以又称射频卡。接触式i c 卡具有存储量大， 保密功能强等优点，可实现一卡多用。但是，这类卡的读写操作速度较慢，每次 读写时必须将卡正确地插入读写器中才能完成数据交换，次数多了容易造成读卡 器的损坏和i c 卡触点的污损，以致接触不良，影响使用寿命。 非接触i c 卡又称射频卡( r f i c 卡，r a d i of r e q u e n c y ) ，它不向外引出触点 而是将具有微处理器的集成电路芯片和天线封装与塑料基片之中，因此具有免接 触、使用寿命长、使用方便，防水、防尘适应各种恶劣环境等优点。读卡器采用 磁感应技术，通过无线方式对卡片中的信息进行读写。随着射频技术的发展，射 频i c 卡以其廉价、方便、快速、准确等特点作为公共安全中的身份识别得到越 来越广泛的应用。 射频i c 卡读写器以射频识别技术为核心】。目前，读写器内主要使用了1 片m i f a r e 卡专用的读写处理芯片埘眦微芯片，其功能包括调制、解调、产 生射频信号、安全管理和防碰撞机制。内部结构分为射频区和接口区：射频区内 含调制解调器和电源供电电路，直接与天线连接；接口区与单片机相连，还具有 与射频区相连的收发器、1 6 字节的数据缓冲器、存放6 4 对传输密钥的r o m 、存 放3 套密钥的只写存储器以及进行三次认证和数据加密的密码机、处理防碰撞的 防碰撞模块和主控单元。这是与射频i c 卡实现无线通信的核心模块，也是读写 器读写m i f a r e 卡的关键接口芯片。读写器工作时，不断地向外发出一组固定频 贵州大学硕士论文基于g p r s 的煤炭税费征收和销售管理系统 率的电磁波( 1 3 6 姗z ) ，当有i c 卡靠近时，卡片内有一个l c 串联谐振电路，其 频率与读写器的发射频率相同，这样在电磁波的激励下，l c 谐振电路产生共振， 从而使电容充电有了电荷。在这个电容另一端，接有一个单向导电的电子泵，将 电容内的电荷送到另一个电容内存储。当电容器充电达到2 v 时，此电容就作为 电源为卡片上的其他电路提供工作电压，此时i c 卡将卡内数据发射出去或接收 读写器发出的数据并保存。 此读卡器通过串口或是u s 8 接口与p c 机相连。下位机的电路部分是由f m i t 0 2 射频芯片和a t 8 9 c 5 2 芯片和天线及相关的器件构成的，程序由汇编或是c 语言进 行开发设计。 3 i 1f m l 7 0 2 概述 e 口1 7 0 2 是复旦微电子股份有限公司设计的基于i s 0 1 4 4 4 3 标准的非接触卡读 卡机专用芯片，采用0 6 微米c m o se e p r o m 工艺，支持1 3 5 6 m h z 频率下的t y p e a 非接触通信协议，支持多种加密算法，兼容p h i l i p s 的m fr c 5 0 0 读卡机芯片。 该产品具有以下特点： 一高集成度的模拟电路，只需最少量的外围线路 一操作距离可达l o c m 一内部带有加密单元 一支持六种接口模式 一包含5 1 2 b y t e 的e e p r o m 一包含6 4 b y t e 的f i f o 一数字电路具有t t l c m o s 两种电压工作模式 一软件控制p o w e rd o w n 模式 一支持m i f a r e 标准的三重认证算法 f m l 7 0 2 的存储结构： 每张i c 卡有唯一的3 2 位序列号，其工作频率为1 3 5 6 m h z ，存储容量为8 1 9 2 i 位字长，采用e e p r o i 作为存储介质，整个结构划分为1 6 个扇区( s e c t o r ) ，编为 扇区o 1 5 。每个扇区有4 个块( b l o c k ) ，分别为块0 、块1 、块2 和块3 。每个块 包含1 6 个字节，这样一个扇区共有1 6 b * 4 = 6 4 b 。全部存储空间共有6 4 个块，分 别编号为o 6 3 ，如图所示。f m l 7 0 2 的6 4 个块中，s e c t o r o 的b l o c k o 用于存储 该张智能卡的序列号和生产厂商的标志信息，这部分内容是在智能卡出厂时就被 固化好了的，因此该块是只读的，不可以被修改。f m i t 0 2 卡片每个扇区的b l o c k o 、 b l o c k l 和b l o c k 2 用于保存数据，b l o c k 3 用于对该扇区的控制，被称为控制块。 贵州大掌硕士论文基于( p i t s 的煤炭税费征收和销售管理系统 在这1 6 个字节中，包括了密码 a 、存取控制和密码b ，块的存 _ 区。 储结构如图所示。 缺口 魔区1 5块l 块2 块3 序列号( 只谴) 密码a 存取控制密码b 密码a 存取柠制密码b 密码a 存取控制密码b f t i t t 0 2 的存德结均 1 51 4 1 3 1 21 1 l o9 8 765 4f 321o k e yb a c c e s s k e ya b i t s 3 1 2i c 卡的安全性 各个b l o c k 的存储控制佛分布 敷据块o 数据块i 投馆块2 敷据块3 散据块4 敷据块5 蕺据块6 数据块7 蕺嚣次 数据块6 l 数据块6 2 数据块6 3 主要从防冲突机制、选卡、三重认证方面考虑4 1 。 防冲突机制是指在读写器操作的范围内有多张卡片时，检测所有卡片的序列 号以便对各张卡片进行区分，并根据控制命令选中其中的一张卡片，进行下一步 操作，该过程会返回被选卡的序列号。未被选中的卡片会进入空闲状态等待下一 次选卡操作。 选卡是读写器根据控制逻辑选中一张卡片，得到其序列号，同时返回其容量 代码。 三重认证，选定要处理的卡片之后，读写器就确定要访问的扇区号，并对该 扇区的密码进行密码校验。校验方式使用三次认证令牌机制，如果密码通过认证， 就可以通过加密流进行相互通信了。 o i 2 3 o 2 3块块块块块块块块 责州大学硕士论文基于g p p s 的煤炭税贾征收和销售管理系统 3 1 3i c 读卡器硬件结构设计 终端的硬件电路原理图如图所示”。a t 8 9 c 5 2 是a t m e l 公司生产的低电压性 能的c m o s8 位单片机，片内含8 kb y t e s 的e p r o m 和2 5 6b y t e 的随机存储器r a m ， 指令系统与标准的m c s 一5 1 指令系统兼容，片内8 位处理器和f l a s h 存储单元。 采用时钟芯片d s l 3 0 2 由于h t 8 9 c 5 2 有限的f l a s h 存储单元，系统在处理数据 时，会大大影响速度的，扩展存储又是必要的，本系统选择a t m e l 公司的另一款 芯片a t 4 5 d 0 8 1 b 用作存储的扩展，它是一种串行接口的闪速存储器，容量为8 惦， 分为4 0 9 6 页，每页2 6 4 b y t e s 。在与a t 8 9 c 5 2 连接时是通过片选信号岱和串行输 入引脚s i ，输出引脚s o ，串行时钟输入引脚s c k 即可让其进行数据的存储与读 出。 3 1 4i c 卡读卡器软件设计 上位机部分的程序设计在后面的章 节讨论，这里主要讨论下位机程序的设 计，包括读卡器部分、串口通信部分的 程序设计。采集器的主程序是由单片机 来初始化并进行掉电数据保护读卡 时，a t 8 9 c 5 2 串口工作在“9 6 0 0 ，n ，8 ， 1 ”工作方式下，使用查询方式与f m l 7 0 2 进行数据交换，程序中使串口工作于方 式1 ，通过控制定时器t 1 溢出率将波特 率设置在9 6 0 0 b i t s ，并关闭串口中断， 使用c 语言进行编写程序，读卡的程序 流程图如图7 所示，下匿一段程序是读 卡器部分下位机的主程序： v o i dm a i n 0 f i n i t i a l i z e s y s t e m ( ) ：程序中用到的各个子函数 w h i l e ( 1 ) 各端口程序初始化完成 开始进行与上位机的通信 贵州大学硕士论文基于g p r s 的煤炭税费征收和销售管理系统 c o m s t a r t ( ) ：和上位机的握手子函数 t v o i dc o m s t a r t ( ) s t a t u s = r e c e _ b u f i + 2 3 一c o m c o m m a n d i ：接收上位机发的握手信号 r e c eb u f o = o x a a r e c eb u f 1 = o x 5 5 ；放 到缓冲区中的内容 p a = & r e c eb u f o ； a n s w e r o k ( p a2 ) ： 读卡器的程序流程图 3 2g p r s 通信网络与g p r s 通信设备 g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ，通用分组无线电业务) 的建设是在 现有g s “网络上增加s g s n ( s e r v i n gg p r ss u p p o r tn o d e ) 和g g s n ( g a t e w a yg p r s s u p p o r tn o d e ) 两种数据交换结点，对于g s m 原有的通信设备，只需软件更新或 增加些连接接口 z o o g p r s 网络可以提供高达1 1 5 k b p s 的接口传输速率接入i n t e r n e t 速度快，支 持i p 协议和x 2 5 协议。相比g s m ，g p r s 采用分组交换模式，对无线信道资源的 利用率较高，接入i n t e r n e t 速度快。g p r s 可使若干移动用户可以同时共享一个 无线信道，个移动用户也可以同时使用多个无线信道。实际上不进行数据传输 操作的用户仅占很小一部分网络资源。这样，用户的呼叫建立时白j 大大缩短，几 乎可以做到“永远在线”( a l w a y so n l i n e ) 。g p r s 的缺点在于调制方式和3 g 相 比存在一定差距。g p r s 由于分组较多，传输过程中可能有部分数据丢失导致转 贵州大学硕士论文基于g p r s 的煤炭税费征收和销售管理系统 接时延。另外，g p r s 运营商中国移动公司是以传输的数据量多少而不是连接网 络的时间为基准进行计费。从而使每个用户的服务成本更低，但它无法区分信息 内容，无论收到任何信息，g p r s 都会计入费用“” 移动通讯的无线传输环境与网际网络的有线传输环境存在很大的差异。原因 主要是无线电波容易受到周边环境的影响，诸如多重路径、路径衰减、屏蔽效应 等于扰，都可能造成g p r s 终端在某些通讯死角无法收到讯号，总之，无线通讯环 境具有以下特点：长时间与变异性的延迟效应：低速的与变异性的频宽：较差的联 机稳定性：较差不可预测的连结性。因此无线通讯网路上的传输频宽与资料延迟 时间的数值。都不同于有线网络，这也就是在实际的数据传输中，g p r s 的实际传 输速率远不能达到其理论标称值的部分原因。 由于上述特点属于无线网络自身的特性，当数据传输需要通过空中接口时就 不可避免的会遇到这些问题，因此无法从根本上改变这种情况，只能通过软硬件 各方面增强其抗干扰的能力来改善传输性能。 针对无线传输的特性，采用网际网络中普遍应用的t c p 通讯协议不太适合。 t c p 协议采用握手的运作方式进行通讯，而无线网络是一种低频宽、高延迟和错 。误率的传输环境，数据包在其中往返的时阊原本就大大高于有线网络，如果仍然 采用t c p 这种需要握手的协议，就增加了数据包延迟的机会，容易使后续数据包 产生阻塞。另一个问题在于t c p 数据包会根据其协议规定增加若干校验位，这就 增加了整包的资料长度，不利于以流量计费的g p r s 网络。t c p 协议规定一旦探测 到网络发生数据包丢失就认为是网络发生了拥塞，然后自动减缓数据包发送速 率。这种机制确实适合于有线网络，但在无线网络中数据包丢失一般是由于发生 了位错误以及短暂的因语音通信抢占信道而网络拥塞，传输层协议应该仍然维 持同样的传输速率，重新传输遗失的资料，这样传输性能才不至于下降。 u d p 和t c p 是完全不同的传输方式。u d p 协议属于非连接与非可靠的协议， 因而传输前不用像t c p 习g 样建立s e s s i o n ，也不会检验数据包传输的排列顺序和检 验数据包是否遗失。u d p 协议的特点是数据包长度非常短，运作速度很快，类似 流线式的不断发出u d p 数据包。u d p 数据包的表头只包含发送端口，接收端口，因 而u d p 数据包的资料长度小于t c p 数据包，这对于以流量计费的g p r s 网络又是一个 优势，因而目前w a p 的协议架构也比较倾向于u d p 。 由于u d p 协议简单的特性，较t c p 协议更适合传输在低频宽与高延迟的无线信 道，而可以获得较高的实时性和通讯性能。但是u d p 协议是不检验返回的响应数 据包的，因此g p r s 终端在登陆服务器时的注册信息以及在传输中实现自动断线监 测等功能裁会比较困难。为了解决这个矛盾，系统在o s l 模型的应用层做一个简 单的确认机制，如果在规定时间内没有应答，就认为超时，这个规定时间可以根 贵州大学硕士论文基于g p r s 的煤炭税费征收和销售管理系统 据网络状况进行设置，使系统具有一定的监测机制又不至于下降传输的网络性 能。 要使g p r s 能够满足工业远程数据监控的要求，还离不开网络运营商提供网络 优化。由于g p r s 以g s m 作为其承载网，和g s m 共用相同的基站和频谱资源，i l p g p r s 是利用g s m 网络的空闲资源来提供服务的。g p r s 占用的无线信道资源有专用 p d c h ( 静态分组数据业务信道) 与随机的p d c h 。由于目前语音业务优先于数据业 务，如果小区内没有保留专门的p d c h ，当话音业务繁忙时就会没有g p r s 服务，正 在进行的g p r s 业务也将停止，将发生预清空时间，在p c u 中等待传送的数据将会 被丢弃，就会造成终端处发生断线。 除此之外，小区重选、编码方式以及上下行链路临时块流( t b f ) 建立失败等 都可能影响g p r s 无线数据传输的质量，解决这些问题主要需f h g p r s 运营商对其网 络设备做必要的优化。随着基于g p r s 的远程数据监控应用的不断增多，g p r s 运营 商( 主要是中国移动) 已经越来越重视起上述问题，同时对网络优化的经验也越来 越丰富，可以针对目前的应用较好的支持。 3 2 1s a r 0 3 1 3 0 pg p r sd t u 无线传输模块 本系统采用s a r 0 3 1 3 0 pg p r sd t u 无线传输模块实现系统的互联互通，该模 块是系统的关键通讯模块。”。 s a r 0 3 1 3 0 pg p r sd t u 无线传输设备原理框图 s a r 0 3 1 3 0 pg p r si ) t u 是基于移动通信网络，针对工业监控、交通管理、金 贵州大学硕士论文基于g p r s 的煤炭税费征收和销售管理系统 融等行业的数据通信的应用开发的。与数据中心的接口设备一起提供透明数据传 输通道，组成用户专用数据网络。 s a r 0 3 1 3 0 pg p r sd t u 支持9 0 0 1 8 0 0 1 9 0 0 姗z ，采用s i e m e n sm c 3 5 i m c 3 9 i 模 块，提供标准的r s 一2 3 2 4 2 2 标准接口，工业标准设计，可直接与下位机设备透明 通讯。3 1 3 0 p 功能强大，用途广泛，可以使非i p 系统通过串口轻松实现g p r s 网络 和i n t e r n e t 接入，并提供安全、透明的传输信道。 s a r 0 3 1 3 0 pg p r sd t u 主要针对电力系统自动化、工业监控、交通管理、气象、 金融、环保监测、煤矿、油田、证券等行业的应用，利用中国移动通信公司无处 不在的g p r s 网络平台实现数据信息的透明传输，同时考虑到各应用部门组网方面 的需要，在网络结构上可实现虚拟数据专用网，为用户提供高速、永远在线、透 明数据传输的虚拟专用数据通信网络。 s a r 0 3 1 3 0 pg p r sd t u 技术指标如下： 支持双频g s m g p r s ；标准的a t 命令界面；符合e t s ig s mp h a s e2 + 标准；数 据终端永远在线；支持a 5 l a 5 5 加密算法；透明数据传输与协议转换；支持虚 拟数据专用网a p n ；支持多数据中心i 支持点对点、点对多点、多点对多点对等； 短消息数据备用通道；s t k 卡特殊功能配置；提供r s 一2 3 2 4 2 2 标准串口；波特率 3 0 0 11 5 ，2 0 0 b i t s s ；支持图形界面远程配置与维护；自诊断与串口告警输出； e m c 抗干扰设计，适合电磁恶劣环境应用；适应低温和高温工作环境；支持短信、 语音、数据等唤醒方式；支持2 双动态域名备份；提供s o c k e t 和动态库软件等接 口方式；提供t r o t 、t t r n 、l n g t 、l o n g 、t i n t 、t r n s 、t c s t 等可选工作模式；三 重软硬件看门狗；提供二次开发软件平台。 3 3 工控计算机( 1 p c ) 基于p c 总线的工业计算机，因其价格适中、质量高、产量大、软、硬件资 源丰富，已被广大的技术人员所熟悉和认可，这正是工业计算机热的基础。其主 要的组成部份为工业机箱、无源底板及可插入其上的各种板卡组成如c p u 卡、i 0 卡等。并采取全钢机壳、机卡压条过滤网，双正压风扇等设计及e m c ( e l e c t r o m a g n e t i cc o m p a t i b i l i t y ) 技术以解决工业现场的电磁干扰、震动、灰尘、高 低温等问题。 之所以选用工控机是因为其具有以下优点：， 1 、高可靠性：工业p c 具有在粉尘、烟雾、高低温、潮湿、震动、腐蚀和 快速诊断和可维护性，其m t t r ( m e a nt i m et or e p a i r ) 一般为5 m i n ，m t t f1 0 万小时以上，而普通p c 的m t t f 仅为1 0 0 0 0 1 5 0 0 0 小时。 2 、实时性：工业p c 对工业生产过程进行实时在线检测与控制，对工作状况 贵州太掌硕士论文基于g p r s 的煤炭税费征收和销售管理系统 的变化给予快速响应，及时进行采集和输出调节，( 看门狗功能这是普通p c 所不 具有的) 遇险自复位，保证系统的正常运行。 3 、扩充性：工业p c 由于采用底板+ c p u 卡结构，因而具有很强的输入输出 功能，最多可扩充2 0 个板卡，能与工业现场的各种外设、板卡如车道控制器、 视频监控系统、车辆检测仪等相连，以完成各种任务。 4 、软硬件兼容性：能同时利用i s a 与p c i 及p i c m g 资源，并支持各种操作 系统，多种编程语言，多任务操作系统，充分利用商用p c 所积累的软、硬件资源。 5 、系统监测和自复位：如今，看家狗电路已成为工业p c 设计不可缺少的一 部分。它能在系统出现故障时迅速报警。并在无人干预的情况下，使系统自动恢复 运行。 3 4 数字式模块化电子衡 数字式模块化电子汽车衡是由数字式秤重传感器、数字式秤重显示控制器、 模块化承重台、通讯模块等设备组成。数字技术提升了电子汽车衡的品质，使其 调试方便，使用安全，维护简单，通讯便捷，智能化程度高，抗干扰力更强，传 输距离更远”1 。 数字式电子汽车衡具有以下特点： l 、数字化通讯技术 采用r s 4 8 5 总线技术，实现信号的远距离传输，传输距离不小于1 0 0 0 米； 输出数字信号达3 - 4 v ，抗干扰能力强，同时提高了系统防雷击能力； 总线结构便于多个秤重传感器的应用，在同一个系统中最多可按3 2 只秤重传 感器。 2 、智能化技术 防止利用简单电路改变秤量信号大小作弊； 可根据软件指令更改传感器特性参数。 故障自动诊断，出错信息代码提示功能。 3 、数字化校准技术 使衡器偏载( 四角) 校准一次自动完成： 可以根据需要修改衡器的量程系数和零点数值、使每只传感器的系数和零点参 数一致。 3 5 系统安全方案设计 、 第一级“”：安全的网络接入层使用移动公司分配的专f # g a p n 进行无线网络 责州大掌硕士论文基于g p r s 的煤炭税费征收和销售管理系统 接入；分配特定的手机号：手机主叫号在移动g s m 交换机生成，已经进行了加密， 资深的网络黑客也是很难伪造手机号的。移动在网络侧h l r 网元给手机号和a p n 做了绑定，只有属于行业的手机号才能访问专用a p n 。黑客拿着其他手机号的g p r s 终端根本无法呼叫专门的a p n 第二级：安全的终端认证数据中心可以给每个g p r s 终端分配特有的用户i d 和密码，交换机资深黑客即使伪造了合法的手机号，但是数据中心分配给g p r s 终端的用户i d 和密码没有，依然与数据中心建立不了连接； 第三级：安全的防火墙过滤； 第四