IC卡式水表及应用浅谈

　　摘要：随着城市供水事业的不断发展和查表到户工程的不断推进，以及国家“金卡工程”的不断发展，卡式水表也随之诞生了。目前社会上广泛流行的卡式水表有：非智能型存储卡和逻辑加密卡水表，个别厂家也开发研制了智能卡水表。而这些产品通常被人们通称为“IC卡水表”。为改变传统的查表收费方式，一些城市供水企业已开始研究小规模试用并逐步推广应用各种形式的“IC卡水表”。

　　随着城市供水事业的不断发展和查表到户工程的不断推进，以及国家“金卡工程”的不断发展，卡式水表也随之诞生了。目前社会上广泛流行的卡式水表有：非智能型存储卡和逻辑加密卡水表，个别厂家也开发研制了智能卡水表。而这些产品通常被人们通称为“IC卡水表”。为改变传统的查表收费方式，一些城市供水企业已开始研究小规模试用并逐步推广应用各种形式的“IC卡水表”。

　　本文根据目前卡式水表现状，以及我公司多年研制“IC卡水表”的经验，就“IC卡水表”作一浅谈，仅供参考。

　　一、问题的提出

　　随着改革开放和社会主义市场经济的不断发展，国家“金卡工程”的不断推进，传统的用水观念发生了很大改变，同时也对供水企业的服务质量提出了更高的要求。如何实现既不扰民，又能保证查表到户和供水企业能按时、准确回收水费，为用户提供更完善的服务，成了各供水企业急待解决的问题。于是供水企业和商家都想到了卡式水表。

　　应用卡式水表所要达到的目的是：建立安全、可靠、准确、方便用户的城市供水收费系统。而要达此目的，决非单靠卡式水表就能解决的，这就要求我们对IC卡和卡式水表系统的概念有深入的了解。目前应用的IC卡包括：非智能型存储卡、逻辑加密卡、智能卡;卡式水表系统从功能上划分包括：密钥管理系统、开户发卡系统、卡表终端子系统、用户信息管理子系统和运营管理子系统等五个子系统。

　　二、金卡工程简介

　　“金卡工程”是1993年提出的，是以计算机、通信等现代化科学技术为基础，通过计算机网络系统，并以银行卡为介质，用电子信息转帐形式实现货币流通，跨系统和跨地区的社会系统工程。

　　国家对“金卡工程”的实施，明确提出要以“高起点、高标准、规范化、国际化”为指导方针，坚持“产业结合，近远期结合”的原则，强调“统筹兼顾、重点突破、逐步推广、整体普及”。国务院办公会议批准的“金卡工程总体方案”中明确强调：我国的金融交易卡“从防伪及技术发展考虑，以 IC卡为主。”的指导思想，同时强调“鉴于智能卡的优越性，应注意向智能卡方向引导”，“争取较多的业务项目应用智能卡，并做好向智能卡全面过渡的准备。”

　　随着“金卡工程”的逐步实施，影响和改变着各行各业及人们的传统观念，未来将是“一卡在手，走遍天下”。

　　三、IC卡知识

　　非智能型存储卡、逻辑加密卡、智能卡，这三种卡虽然统称为IC卡。但在技术成分、安全性、可靠性、可维护性、可兼容性、可扩展性及金融系统的可支持性上有着本质上的区别和差异。

　　(一)存储卡和逻辑加密卡属非智能IC卡技术与智能卡技术相比较存在较大的技术隐患

　　1.非智能IC卡安全性较差。甚至没有任何安全保护，卡内数据与卡式水表内的数据很容易被篡改和伪造。

　　非智能IC卡表无法解决研制单位和使用单位的安全脱钩技术问题。使用单位的卡表安全从技术上无法脱离对研制单位的依赖(即：研制单位根本不能把钥匙完全彻底地交给使用单位)这将有可能给应用部门的经济利益造成极大的威胁。

　　由于上述原因，最终可能造成水费的严重流失，使设备形同虚设。

　　2.非智能IC卡读写可靠性较差。其自身无法判断卡内的数据的读写和存储是否正确，在用户插拔卡不规范或其他不确定因素下可能造成数据混乱，造成不必要的用户纠纷和较大量的维护工作。

　　3.非智能IC卡可兼容性和可扩展性差。其技术平台是限于某个半导体厂商的特定型号的半导体芯片技术，同一厂商的不同型号的芯片技术也互不兼容，不同厂商的芯片技术更是互不兼容。这就使得非智能IC卡表技术只能局限于某个半导体厂商的特定型号的半导体芯片技术。而从当前国际IC卡技术发展趋势看，非智能IC卡技术产品的生产已趋于萎缩，一旦该厂商停止生产该种产品，将给应用单位造成严重的经济损失。

　　(二)智能卡

　　智能卡是一种智能型的IC卡，又称CPU卡或微处理器卡、智慧卡。

　　智能卡芯片具有微型计算机软硬件配置，如：CPU、 RAM、 ROM、EEPROM、COS操作系统，同时还具有用于信息安全保护的加密器、随机数发生器及物理攻击自毁电路。而非智能IC卡的芯片上只有一个简单的存储器逻辑电路。因此，从可靠性和安全性而言，智能卡具有天生的优势。

　　智能卡芯片内的物理资源由储存在 ROM内的芯片操作系统(COS)来进行统一管理和调度，我们可以根据具体的应用要求设计卡片的应用规则和规范，建立卡片的安全系统，并通过芯片操作系统实现智能卡的具体应用功能。因而，智能卡具有灵活性较强的、开放式的应用设计平台。

　　智能卡芯片操作系统包括四大功能：

　　1、卡片与外界通讯管理。负责外界卡终端和卡片的通讯协议处理、通讯检错处理和纠错处理，保证卡片读写传输数据正确可靠;

　　2、信息存储文件管理。为用户提供灵活、方便、多种格式的信息存储文件管理，以适应多种应用需求;

　　3、信息使用安全管理。使应用单位可以根据自身应用需求对卡内信息进行灵活的权限分割、权限设置和权限认证设计，从而建立信息防火墙，抵御外界逻辑攻击;

　　4、命令解释执行管理。为应用设计能实现提供驱动管道。

　　国内外目前有大量的智能卡技术标准和应用规范，包括国际通用标ISO7816、欧洲 EMV标准、中国人民银行金融卡标准、中国建设部IC卡应用技术规范等。这些技术标准和应用规范为智能卡推广和应用的通用性、兼容性、可扩展性提供了必要的技术保证和依据。因此，智能卡在我国及世界已逐步成为主流被广泛应用，如：中国人民银行金融卡、国家金税工程�增值税发票防伪税控系统、海关总署加工贸易异地备案报关智能卡管理系统、北京市智能卡电表预付费系统、北京市交通违规处理智能卡管理系统等。

　　(三)TM卡

　　TM卡是美国达拉斯( DALLAS)公司生产的产品，其工作原理与IC卡没有本质其别，只是外形和读卡机具的不同。有存储卡、逻辑加密卡。存储卡和逻辑加密卡在饭店门锁上应用较多，其他行业也有应用。由于目前世界上只有美国达拉斯( DALLAS)公司生产这一产品，尚无国际通用标准，应用单位必须依靠该公司的技术平台，进行应用开发，应此在应用上有较大的局限性。我国金融机构尚未对TM卡进行认证，而我国金融机构已对10～12家IC卡中的智能卡产品进行了认证，并已在我国被广泛推广应用。

　　三、卡式水表系统

　　卡式水表的技术应用是一项基于卡应用技术平台建立起来的科学技术系统的应用，是一项系统工程。

　　在卡式水表应用过程中首先应考虑系统的最终目的，包括系统规模、安全性、可靠性、可维护性、可扩展性、通用性和兼容性。依据上述条件认真选择卡的类型。最后是选择经济适用的表具。

　　(一)应用系统的建立和选型

　　卡式水表应用系统从功能上分为五个子系统：密钥管理系统、开户发卡和售水管理子系统、卡表终端子系统、用户信息管理系统和运营管理系统。

　　城市卡式水表应用系统包括：计算机、服务器、卡、POS机、卡表、通信网络( DDN/X.25/F.R)及设备应用系统程序软件等。

　　物业小区卡式水表应用系统包括：计算机、 POS机、卡和卡表等。

　　由于各地供水行业的具体情况的不同，为避免盲目上项目带来不必要的经济损失，在应用卡式水表和系统建立时，主要应注意以下工作：

　　1.可行性研究和论证;

　　2.进行业务管理调研分析，规范业务管理模式，制订应用标准和技术规范，提出技术总体方案;

　　3.建立供水企业内部信息系统，为项目实施提供后台管理技术平台;

　　4.商榷与代理银行的合作模式和技术接口;

　　5.确定试点地区和方案，提出试点管理规范;

　　6.建立供水企业内部密钥管理系统，生成总控密钥，发行总控卡;配置应用种子密钥并生成密钥母卡;

　　7.进行前期试点实施工作，总结试点经验，不断完善系统和管理规范;8.根据试点实施情况和技术成熟情况，决定试点推广工作安排。

　　在项目选型时应注意到：

　　1.选择符合多项国内外技术标准和应用规范，特别是国际通用标准 ISO7816、欧洲 EMV标准、中国人民银行金融卡标准、中国建设部IC卡应用技术规范，并符合统一规划要求，支持统一技术平台，从而保证系统安全可靠、通用性和兼容性强，易于推广、扩展和升级(应特别注意物业小区系统向城市系统的升级);

　　2.整个系统应始终只受控于供水企业，具有极高的安全性，从而保证供水企业和用户的利益不受损害;

　　3.采用银行交易标准技术，保证购水数据安全可靠，支持多种售水模式和一卡多表、一卡多用，方便用户，提高服务水平;

　　4.便于供水企业加强运营管理，提高管理水平，并为科学决策提供依据;

　　5.系统维护方便，以及后期应用维护费用低。

　　(二)卡式水表的选型

　　卡式水表的构成主要分为以下几部分：基表、数据传感器、控制阀门、控制器(包括：控制电路、液晶显示屏、卡座、电池)等。

　　在卡式水表(以下简称：机具)选型的过程中主要应从以下己方面考虑：

　　1.机具所采用的卡型是否符合系统要求和相关技术标准和应用规范;

　　2.基表是否计量准确、可靠;

　　3.数据传感器的数据传输是否可靠，基表和控制器之间数据是否准确无误;

　　4.阀门和基表造成的水头损失不应过大，要符合相关标准和技术规范;

　　5.阀门开合是否可靠;

　　6.控制电路和机具整体的抗干扰性、抗攻击性和抗入侵性是否良好;

　　7.发生不规范插拔卡时是否会发生据数丢失，或造成数据混乱;

　　8.能否配合系统的升级和扩展;

　　9.机具的整体功耗是否小;

　　10.机具的可维护性是否良好。

　　四、卡式表具的发展趋势展望

　　随着国家“金卡工程”和“一卡通”的不断推进，各行各业对IC卡，特别是“智能卡”的认识也不断深入。由于“智能卡”有着先天的优势，具有较强大的功能和安全性、可靠性、可扩展性、通用性、兼容性。因此已被更广泛地应用，并成为主流。而其他形式的IC卡，因其本身的局限性(如：安全性较差、可靠性较差、可兼容性和可扩展性差、以及应用单位始终不能完全摆脱对生产厂家的依赖，容易造成垄断、并将给从实验区向大规模应用升级造成困难，甚至造成不必要的经济损失。)， 已呈现出萎缩的趋势。可以相信通过各行各业的不懈努力，以及政府的协调，在不远的将来我们会看到市民手持一张“智能卡”完成各种金融交易和交纳各种费用。

　　参考资料：

　　《IC卡的技术与应用》电子工业出版社

　　《智能卡水表预付费系统城市解决总体方案》北京市来自水集团有限责任公司水表厂

　　《IC卡冷水水表》北京市来自水集团有限责任公司水表厂企业标准