IC卡表应用现状及其发展趋势.doc

IC卡表应用现状及其发展趋势摘要：本文主要介绍了IC卡表的分类和运行管理模式，并对国内存在的几种抄表收费管理模式进行了分析比较，给出了在计量表计中使用IC卡技术比较适合我国国情的结论。同时对IC卡技术的发展进行了描述，重点介绍了CPU智能卡以及嵌入式安全模块ESAM在IC卡表中的应用特点。随着IC卡技术的不断发展以及国内相关行业服务意识的提高，在与居民用户日常生活相关的计量表计中使用IC卡技术已经得到了迅速的推广和广泛的应用。目前在电表、水表、燃气表以及暖气热力表中都已经开始采用IC卡作为抄表收费、控制以及数据管理的媒介，使得IC卡表已经成为当前国内应用技术发展的一个亮点。IC卡电表是在电能计量仪表中加入IC卡及负荷开关控制等功能模块，用以完成电量抄收和电量结算的新型电表。IC卡水表是在用水量计量仪表中加入IC卡及阀门开关控制等功能模块，用以完成用水量抄收和用水量结算的新型水表。IC卡燃气表是在燃气量计量仪表中加入IC卡及阀门开关控制等功能模块，用以完成对燃气量抄收和燃气量结算的新型气表。1、IC卡表的分类： 按行业分类：IC卡电表、IC卡水表、IC卡气表、IC卡热力表按表结构分类：机电一体式、全电子式按用户类型分类：工业卡表、民用卡表按缴费方式分类：IC卡预付费表、IC卡付费表2、IC卡表管理模式：3、IC卡表一般操作流程： 管理部门为用户安装IC卡表。 IC卡表管理系统软件登录用户信息，完成新用户开户。 管理部门通过读写器为用户制作用户卡，写入必要的运行参数信息。 用户将用户卡插入自己的IC卡表，将运行参数信息传入IC卡表，同时将IC卡表内数据返写到用户卡。 当满足一定条件时，IC卡表闭合控制开关，允许用户使用相应的能源（水、电、气、热）。条件不满足时，IC卡表断开控制开关，不允许用户使用相应的能源。 用户持用户卡到管理部门缴费充值，IC卡表管理系统通过IC卡读写器将IC卡表返写信息读入系统进行结算分析，同时将新的运行参数传递到用户卡。 用户再次将用户卡插入IC卡电表，获得相应能源的继续使用权。 4、收费管理方式： 预付费方式：用户先到管理部门缴纳费用，才能取得一定数量的相应能源的使用权，通过用户卡输入IC卡表 付费方式：用户可以先获得一定数量的相应能源的使用权，通过用户卡将使用信息带回管理部门进行结算缴费。 紧急赊欠状态方式：当控制开关切断用户使用相应能源后，如果用户不能立即去管理部门缴纳费用，可以用某种方式闭合控制开关，暂时恢复相应能源的使用权。 5、现行抄表收费管理模式： 人工抄表收费方式：为用户安装普通计量仪表，按固定的时间由管理人员上门抄表 和收费。需要管理人员多，工作量大；优点是计量仪表成本低，采用付费方式容易被用户接受，基本不存在用户能源被切断问题。自动抄表收费方式：为用户安装具有通讯能力的计量仪表，通过通讯网络系统自动 完成用户计量仪表的数据抄收，再通过金融网点方式以自动或人工方式完成缴费。这种方式技术难度高，通讯网络建设及维护成本大；优点是自动化程度高，节省人力，并很容易实现系统的实时监控。IC卡收费方式：为用户安装具有IC卡接口的计量仪表，通过IC卡作为传输介质， 在用户和管理部门之间传输信息，自动实现计量仪表的抄收以及缴费工作。这种方式成本较高，信息传输不及时，同时让用户充当了信息通道的角色，未体现管理部门服务的宗旨。优点是实现了抄表、收费、控制的三位一体，彻底杜绝了欠费现象的发生，管理人员和管理费用少。6、目前收费管理模式的使用状况：发达国家：以人工或自动抄表收费方式为主。原因是金融业高度发达，发生欠费的 情况较少，同时管理部门有资金实力可以建立抄表网络系统，具有较强的自动化管理水平。发展中国家：正从人工抄表收费方式向IC卡收费方式过渡。原因是人口众多，人工 管理方式已逐渐无法管理，而管理部门还不具备资金和技术实力推行网络化的自动抄表收费管理系统，金融业的发展已经初具规模，IC卡收费方式恰好成为最佳选择。欠发达国家：由于没有系统的收费管理模式，只能采用人工抄收方式，在较为发达 的城市或小区，具备推行IC卡收费方式或局域自动抄表收费的可能性。7、国内收费管理模式发展状况： 行业管理方式：从水、电、气、热行业管理部门的管理模式来看，人工抄表收费模 式仍占较大比例。资金较为充裕的行业如电力部门已广泛推广IC卡收费方式和自动抄表收费方式，并且对自动抄表收费方式给予了较大程度的关注；资金不充裕的行业目前正逐步着手推广IC卡收费管理方式。物业小区管理方式：从提高效率、节省人力、提高服务质量的前提出发，主要采用 一卡通方案（即水/电/气/热全部或部分实现一卡通）或与楼宇自动化布线统一考虑采用局部自动抄表收费系统进行管理。新建小区基本上没有人工抄表收费方式。8、结论： 在未来的三到五年内，在国内和人口较多的发展中国家推广IC卡表收费管理方案是可行的，应该具有较为良好的市场前景。9、目前IC卡表发展状态： 95年之前：以各种钥匙方式存在的电可擦除存储芯片（EEPROM）或一般存储卡， 以93C46和24C01为主，主要在物业小区使用。9599年：以存储卡和逻辑加密卡为介质，使用范围从单纯物业小区扩展到行业管 理部门，尤其以电力部门较为突出，出现了以城市为单位大范围使用IC卡表的状态。同时IC卡水表和IC卡气表开始发展。98至今：出现了以CPU卡和ESAM模块方式为加密介质的IC卡表，首先由北京 供电局在北京市全面推广，目前其他省市也开始推广，IC卡电表进入成熟期。同时IC卡水表和IC卡气表逐渐进入高速发展期，并逐渐向CPU卡和ESAM模块方式过渡。一卡通的概念开始出现并引起国家行业管理部门（建设部）的关注，正在酝酿起草一卡通管理规范。10、选用CPU卡和ESAM模块的技术依据： 安全性：CPU卡采用密钥管理机制，认证过程通过加密算法运算动态进行，在实际 应用中被破译和攻击的可能性很小；在IC卡表中安装ESAM模块后，安全性由IC卡片和ESAM模块进行相互认证，与IC卡表内的微控制器无关。这样就能实现系统的管理性只与发卡方或管理方有关，而与生产厂家无关。兼容性：CPU卡信息传输方式遵循ISO7816-3国际标准，这样芯片升级时不需要对 IC卡表内的微控制器程序进行改动，这是存储卡和逻辑加密卡所不能作到的。可扩展性：由于CPU卡采用文件方式对数据进行存储，用密钥进行管理，这样很容 易实现一卡多用的方案，作到水、电、气、热表一卡通。规范性：采用CPU卡的COS操作系统一般都满足金融卡规范，如TIMECOS符合 中国人民银行金融卡规范。这样就可以很方便地实现收费管理与金融系统的接轨。11、IC卡表工作原理图： 计量模块：（1）机电式： 从机械式仪表的计度器圆盘采样，将计度器圆盘的转动 转换为电脉冲信号。（2）电子式： 直接由电子集成电路完成数据的采集、计量并转换为电脉冲信号。LED/LCD显示模块：用来显示IC卡表的计量数据和工作状态。 实时时钟：用来记录时钟和日历，协助微控制器完成多种费率的计量以及按日、周、 月的数据统计。IC卡接口：用于IC卡表与IC卡片进行数据交换和安全认证工作。 ESAM模块：用于存放IC卡表内的计量和状态数据并与IC卡进行系统的密钥安全 认证工作，是IC卡表数据完全的核心器件。负荷控制开关：用于控制用户的水、电、气、热供应的开关，可由IC卡表输出控制 信号对其进行闭合或断开操作。电源模块：用于向IC卡表提供电源供应。对于单相IC卡电表直接由交流转换供电， 多费率IC卡电表以及水表、气表和热表由电池提供能源。12、IC卡表的基本功能（以IC卡电表为例）： 智能控制功能：IC卡电表采用脉冲采样方式自动计量用户电量，当用户购电量用完 时，自动切断用户用电。预报警功能：当用户IC卡电表中所剩电量小于报警电量时，能够给予用户报警提示， 以便用户尽快购电。电量返读功能：用户每次将电卡插入IC卡电表后，IC卡电表将自动把剩余电量等 信息回写到电卡中，以供售电管理系统查询。安全保护功能：采用CPU卡作为购电卡，在IC卡电表内安装有SAM模块，与CPU 卡相互做密钥认证，具有高度安全性，严格保证一户一表一卡，每次购电卡只一次输入有效。补卡功能：当用户购电卡丢失时，可以通过售电网络为用户补发电卡。 检查功能：售电网络可以发行检查卡，定期对用户IC卡电表运行情况进行检查。 通讯功能：售电部门可以通过建立一定的数据通讯信道，对居民使用的IC卡电表中 的所有数据及时进行抄收。电量冻结功能：售电部门可以通过数据通讯信道对IC卡电表下发电量冻结指令，并 将冻结电量数据抄回进行线损统计和电费核算。负荷统计功能：售电部门可以通过数据通讯信道对IC卡电表下发负荷冻结指令，IC 卡电表能够根据指令计算用户某一时刻的功率并加以冻结传输给售电部门进行居民用电负荷分析。13、北京供电局电卡表方案特点介绍：彻底实现了表计生产和表计运营管理的分离。 实现了银行交易和供电局业务管理的分离。 使用CPU卡符合ISO7816标准，便于今后版本升级和统一IC卡的读写机具。 使用嵌入式ESAM模块方案，采用分散密钥管理，彻底保障了系统的安全性。 卡片规范符合中国人民银行PBOC规范，可以和金融行业形成一卡多用以及实现联名发卡。 建立了完善的密钥发行管理体系，制订了详细的密钥管理规章制度。 发行了不记名卡，允许用户采用多渠道购电，用户还可以通过银行网络实现城市内异地售电。 14、北京供电局售电管理系统介绍：供电局营业中心密钥管理流程 营业中心由专人以特定程序通过专用设备生成密钥总控卡一张，并妥善管理 营业中心由专人以特定程序通过专用设备用密钥总控卡生成SAM模块发行卡、用户卡发行卡、PSAM卡发行卡、修改主密钥卡发行卡、不记名卡发行卡各一张，并分别交专人管理 根据使用需要，营业中心由专人持PSAM卡发行卡制作一批PSAM卡交银行发放给各储蓄网点使用 根据使用需要，营业中心由专人持SAM模块发行卡初始化SAM模块、持修改主密钥卡发行卡制作一批修改主密钥卡供电表生产厂家使用 根据市场需要，营业中心由专人持不记名卡发行卡制作不记名卡在市场上发行 供电分局管理中心业务流程 用户IC卡电能表安装完毕后根据安装单开始报装业务，在售电系统中登录用户电表信息及用户信息，给用户分配户号，设置相应的电价 将当天开户的信息进行数据打包操作，并将打包后的数据上传给营业中心 打印当日开户信息，制作用户开户单，并随用户卡发放给用户 接收每天从营业中心传回的用户购电交易数据并整理统计生成各种业务报表 故障表处理、电量增补扣减处理、换表及过户处理 在供电分局管理中心所处理的业务中，与制卡、售电等实际操作流程严格划开，只进行与供电系统电费营业相关的业务。供电局营业中心业务流程 负责各级密钥的管理与使用，为IC卡电能表生产厂家提供修改主密钥卡及SAM模块，为银行系统提供PSAM卡，为各供电分局管理中心提供初始化的用户卡 每日将供电分局管理中心上传数据进行打包处理并传给银行主机 每日将银行主机传来的购电交易数据进行解包处理并下发供电分局管理中心 对每日传递的数据进行监控及各种汇总分析处理，负责系统的安全运行 银行储蓄网点业务流程 负责为用户进行购电写卡交易，并将购电交易上传银行主机。交易过程中，储蓄网点终端通过POS机完成对用户购电卡的读写及安全认证工作。 负责为用户进行补卡交易操作 负责将用户购电卡中的返写数据上传银行主机 所有的购电业务均在银行储蓄网点完成，与供电局的业务管