现代化城市一卡通分步实现方案详细解析

    一、概述 

    随着各地经济建设的高速发展，信息化建设和城市管理现代化越来越摆到重要的议事日程，而计算机及网络技术和IC卡技术的广泛应用，又为此提供了可能，据不完全统计，截止2002年年底，我国已有700个地级以上城市实现了城市公共交通的IC卡收费，19个以上的省会城市实现了社会保障体系和医保体系的IC卡管理，累计发行交通卡1717万张，社会保障卡（医保卡）3780万张。这些城市的成功实践，初步实现了“一卡在手，出门无忧”。 

    建设数字化城市是城市通卡工程项目的奋斗目标，IC卡作为信息的载体和接口，在“城市通卡”工程项目中，通过向市民发行用于城市生活的IC卡，建立城市公共事业管理基础信息的采集平台。将市民每日的生活信息和消费信息、生活需求和生活的偏爱，通过使用IC卡进行数字化记录，反映到城市的相关的信息系统中，为城市信息的综合管理提供必要的数据与分析，依托城市IC卡系统平台全面开展电子商务。有了这些信息，辅以其他手段，如：查询、发表统计，间接测算、决策分析等方法，所得到的信息相当真实、可靠，具有真实的时间和及时性，大量的信息每日汇总，勾画出城市的生活脉络，为城市中的个人消费、企业经营及城市管理者的活动决策，提供了多方面有力的分析基础和指导依据。 

    二、城市一卡通的应用范围 

    建议规划的一卡通，主要涉及在城市居民生活的各个领域的支付、身份认证和社会保障功能实现，能够完成公用事业的预收费，金融、旅游等多个领域的快速结算和支付，在有条件的城市还能够实现小区和停车场等领域的应用、以及基本社会保障功能的实现等。目前技术上可以实现的比较成熟的数字化城市一卡通应用领域列举如下： 

    城市交通：公交、地铁、轻轨、轮渡、出租、高速公路等收费； 

    城市公共事业：水、电、气、路桥收费、停车场收费等； 

    金融应用：圈存、圈提、消费、取现、转帐等；旅游消费：代替门票、旅游积分进行收费；社会保障：医疗保险、民政、公安、公积金、劳动和社会保障等 

    城市管理：工商、税务、土地、城建、电力等 

    三、感应式IC卡系统优点 

    （一）智能控制：感应式IC卡系统采用权限管理、智能控制的方式，实现了现代企业管理的目的。对于各个读写器，只要给予下载相应的权限，则每一类卡就呈现出不同的级别和功能，实现了持卡人相对应的各类权限和对持卡人权限的限制。 

    （二）树立全新的娱乐业管理形象：现代化的高科技产品的使用，一定会使娱乐业管理形象和知名度得到很大的提高。采用感应式IC卡管理系统，无论从产品的造型方面，还是自动控制系统所具有的先进性及管理的科学性，都将给企业管理树立起良好的形象，使企业管理成为科学管理的楷模。 

    （三）防伪性高：因为IC卡保密性极高，每张卡均有世界唯一的序号，它的加密功能一般电脑花上十年的时间也解开不了，所以不容易仿造，防伪性极高。（见感应式IC卡简介） 

    （四）耐用可靠，使用方便：本系统采用的IC卡，为无源的非接触式的IC卡，卡内有线圈作数据传递和接收能源用，全部密封，所以防尘，防水，防污，适用于多尘，潮湿等恶劣环境。不用磁头读写，不存在磨损磁头或受干扰，或因磁头积尘而失效等现象。免刷卡动作，感应速度快，使用方便。（五）易维护性：系统易学易懂，使用方便，简单，非计算机专业员一经培训就可方便地使用该后台管理系统。  

    四、城市一卡通系统运营模式 

    城市一卡通的运营模式可以采用多种形式，各地可以根据自己的实际情况进行相应的建设。我们在研究了城市公用以及行业IC卡应用特点的基础上提出了城市一卡通的运营模式： 

    “城市一卡通”系统为市民提供了多个行业的收费服务，需要建立覆盖全市的服务网点，提供租卡、充值、挂失、销户、换卡、回收、查询和数据采集等多种服务业务。并将交易数据传输给IC卡管理中心，以实现IC卡管理中心的统一清算，从而保证资金的一致性和准确性。 

    （一）IC卡管理中心：负责整个城市的一卡通项目的IC卡管理、资金清算、客户管理和系统管理。并对运营中产生的各种资金进行统一清分，以协调和保证各方的利益。IC卡管理中心一般由城市管理部门统一建立。 

    （二）联机营业网点：负责实时联机完成各个运营方（包括：公交、公用事业、社保、医疗、旅游等），对IC卡进行充值等业务，同时将相关的交易信息发送到IC卡管理中心。联机营业网点可以由各个运营方根据行业经营的特点自行设置，也可以借助银行网点由城市统一规划设置，总体的原则是要方便市民应用，便于管理。 

    （三）数据采集网点：负责批量地将消费者在消费点进行消费的数据传送到IC卡管理中心，这需要根据各行业的经营方式，灵活的设置和管理。 

    五、城市一卡通系统总体结构 

    从资金清算的行政管理角度看，我们将采用“二级管理机构”，即“IC卡管理中心”和“联机营业网点”或“数据采集网点”。二级管理结构有利于保证金的一致性和完整性。 

    从应用系统设计角度看，我们采用“三层应用结构”，既在后台中心系统数据库服务器和前台客户机系统之间增加一个“应用服务器”，通常称为“中间件服务器”，安装在“城市一卡通清算及管理中心”。三层应用结构有利于系统的安全性、可靠性和可扩充性。 

    六、系统组成和基本功能 

    城市一卡通是一个庞大的系统工程，基本系统组成和功能介绍如下： 

    （一）前台联机充值系统：IC销售、充值的系统，为市民提供租卡、充值、挂失、销户、换卡、回收、查询等多种服务业务。除了卡信息查询外，其他业务都需要实时联机进行。 

    （二）前台脱机采集系统：下载消费终端的消费信息，上传至管理中心进行相应的处理；公交消费终端的交易信息通过本系统传输给数据中心进行资金清算；公用事业收费（水、电、燃气）的抽检信息通过本系统传输给数据中心进行核对；数据中心的黑名单信息和时钟信息通过本系统传输给手持POS机。 

    （三）后台数据处理系统：后台数据处理系统实现对每日的联机交易业务信息和消费信息进行处理，并提供数据中心的日常维护。 

    （四）帐务清分系统：实现所有运营公司的数据清分、帐务处理、帐务查询、日终处理等功能。 

    （五）管理信息系统：管理信息系统实现“城市一卡通”系统中的所有信息管理。通过实时数据分析，建立更加合理的运营组织模式，提高工作效率，降低运营成本。 

    （六）消费网点系统：用户持卡到消费网点进行消费，购买相应的产品或服务。消费网点完成相应的消费功能，记录用户的消费交易明细，通过采集设备上传到数据中心进行处理。消费网点通过内部的安全模块，保证交易的安全可靠。 

    在城市一卡通系统中，IC卡的联机交易系统和帐务系统可以与银行合作组建，其它系统需要由市政府的公用事业局或相关运营单位共同完成。 

    七、系统特点 

    扩展性：“城市一卡通”整体解决方案既可独立应用于公交领域，也可应用于公交、水、电、燃气多应用，并可扩展到公用事业收费、社保、 

    医疗、金融消费等各个领域，为多应用预留了充分的扩展空间。 

    灵活性：可根据用户具体需求选择不同类型、标准的IC卡和配套机具。 

    安全性：采用基于金融规范的体系结构、加密数据传输、系统授权管理多种措施来实现系统的高度安全可靠。 

    独立性：参与系统各方之间资金清算相互独立，互不干扰，从而保护了各方的利益。 

    八、效益分析 

    （一）经济效益： 

    提高市政和运营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； 

    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； 

    采用预收费的方式，达到了资金沉淀的目的； 

    IC卡表面的封装广告和冠名权为运营公司带来直接的收益； 

    （二）社会效益： 

    提高城市的市政以及各行业的信息化管理水平 

    响应国家促进城市信息化建设的号召，提升当地的城市面貌，为城市的发展带来新的商机 

    改善市政秩序，为市民做实事，提升政府的形象 

    促进国家金卡工程进程 

    九、基本建设原则 

    目前，我国的一些大中城市已经先后进行了城市智能卡应用系统工程项目的建设，随着这些项目的实施，有不少问题也随之而来，那就是盲目上马、各自为政、重复建设、互不兼顾、多重发卡以及乱收费等问题。这样，不仅不能实现真正意义上的信息化建设，而且给市民的生活也带来了诸多不便。 

    为此，国家建设部IC卡应用管理领导小组办公室制定了相关的政策、法规，坚持对IC卡应用的开发实行“统一规划、统一标准、统一制造、统一发卡、统一管理”五统一原则，同时，实行严格的市场准入制度，对项目承包单位的资质和设备的性能也提出了很高的要求。 

    我们根据建设部的要求也制定了智能卡项目实施的原则： 

    统筹规划、分步实施； 

    统一标准、统一要求； 

    统一发卡、一卡多用； 

    简单实用、安全可靠； 

    技术先进、经济合理； 

    多方参与、利益兼顾； 

    先试点、后推广。 

    通过“城市通卡”建设实现数字化城市，提升城市管理水平，企业运作水平及市民的生活质量。我们愿为国内的“城市通卡”系统工程建设贡献自己卓越的产品，为数字化城市的实现尽一份力。 

    城市一卡通公交子系统简介 

    系统概述 

    随着社会经济地不断发展，城市公共交通在城市建设中的作用日益显得重要，旧的收费方式明显跟不上时代的步伐，而且公交公司面临假票、残币、逃票等众多的社会问题，公交公司也必须面临扭亏为盈，开发新的赢利模式的局面。引入以高科技的手段来促进公交行业在新的形势下的变革已是当前公交行业在竞争日趋激烈环境下的共识。而ＩＣ卡的应用已深入到各行各业，技术也日趋成熟，利用ＩＣ卡来改变现有的收费模式已成为当前理想的解决方案，各地纷纷推广公交ＩＣ卡已经说明了一切。公交ＩＣ卡已成为我国ＩＣ卡应用的主要行业，影响非小。 

    1．系统效益分析 

    1．1经济效益预测 

    (1)加快乘客上车速度，减少车辆停站时间,加速车辆周转等于减少车辆。 

    (2)用IC卡储值票取代月票，月票限次使用，交易双方公平合理。既保留月票原来的方便性，又可以减少企业在月票上的亏损。学生票采用储值票后依然给予优惠。公交经营性亏损的一个重要因素就是月票。长期的计划经济，一直把公交企业作为福利型企业。随着社会主义市场经济的建立，月票将向方便乘客、略有优惠的方向发展。用IC卡逐步替代月票，最终取代月票，消除福利月票的种种弊病，对促进管理，加强经济改革，打破大锅饭具有重要的意义，并为最终减少公交企业亏损，减少依赖政府补贴创造前提。以厦门公交为例，虽然采用了IC卡电子月票取代原来的月票，但是仍然采用福利性月票的优惠方式，造成月票卡发行越多，亏损越多的局面。 

    (3)及时掌握客流情况，科学合理调度而创造效益。 

    (4)可以节省无人售票点钞工作人员的费用。如果有50％的乘客使用储值票，可节省一半点钞员。以深圳市公共汽车公司为例，九五年扩大无人售票后,点钞员近２００人，减少１００人每年可节省综合费用约３００万元。 

    (5)广告费收入，储值票面可印广告，抵消储票卡的部分成本。 

    (6)可以预收票款，巨额的沈积资金增加企业资金的周转。 

    (7)减轻公交投币的假币残钞之痛。 

    为糊弄无人售票公交车驾驶员，一些市民居然将一元钱撕成两半用，还有的市民把游戏币当作硬币丢进了投币箱的事情在每个城市都有发生。 

    据统计，深圳巴士集团有100条大巴线共2600多台大巴，21条中巴线共478台中巴。据深圳巴士集团日前透露，从2003年至今的，车上投币箱收到的假币累计总额超过6000万元，年均2000万元，每天超过4万元，这其中包括1元假硬币、伪造的人民币、蒙混过关的游戏币或铁牌以及残币，给该公司带来了较大的损失。 

    (8)为学生票及老人票等优惠票向政府申请补贴提供数据依据。 

    1．2社会效益 

    (1)可以提高公共交通的服务档次，符合建设国际城市的目标。目前我们拟选用的系统，香港、澳门在九五年才小规模使用，西欧、澳大利亚等国也是近年才使用，与国际先进水平同步。 

    (2)可以方便市民，减少社会现金流通量。现在由于市面上缺少零钱，乘车购物很不方便，使用储值票后，一卡在手，可以乘坐所有公共汽车。IC卡储值票的使用将来还可以推广到小巴、出租汽车、地铁、购物商场等处，一张卡可以在各处使用。 

    (3)可以提高车辆运行效率，节省乘车时间。采用非接触式ＩＣ卡储值票，完成一次收费过程仅需0.5秒钟时间，比插入式ＩＣ卡和磁卡（约３秒）及投币（约５秒）的速度大大提高。由于收费速度提高，车辆缩短运行时间，等于节省乘车时间。 

    (4)收费及统计全面自动化管理，有效堵塞漏洞，杜绝可能发生的管理人员贪污及假票现象。 

    (5)非接触式IC卡美观大方，携带方便，不易破损，可长久保存。 

    (6)非接触式IC卡有庞大的内存空间，可预留为其它方面领域开发应用。实现一卡多用的新管理模式，最终实现城市一卡通。 

    成本投入及成本回收分析 

    使用本系统可以减少投资风险，先付款，后消费，用别人的资金赚钱，锁定消费人群，发卡后即时有回报。 

    假定某城市投入200辆车的刷卡收费系统，发卡量100000张 

    设备成本投入： 

    1.200台车载收费机200X3000=600000元 

    2.10台发卡/充值机10X2500=25000元 

    3.10台手持数据采集器10X2000=20000元 

    4.10台余额查询机10X1000=10000元 

    5.管理软件（BS结构个性化版）1X60000=600000元 

    6.Windows2000以上操作系统（用户自备，根据市价预算） 

    7.MSSQL2000以上数据库软件（用户自备，根据市价预算） 

    8.电源线及附件200X50=10000元 

    9.感应式IC卡（储值卡）100000X8=800000元 

    10.管理电脑3X3500=10500元 

    11．网络服务器1X6000=6000元（自购） 

    12.报表打印机1X1500=1500元（自购） 

    13．安装费用：200X150＝30000元< 

    系统设备投入资金共约：￥1661650元（约170万） 

    系统发卡投入使用后成本回收计算： 

    1．卡片押金：100000张x20元（假设押金收20元）=2000000元 

    2．充值金额：100000张x50元（假设平均每人充值50元）=5000000元 

    3．每天用卡：30000人x1元/人次（假设）=30000元/每天 

    4．每天充值：10000人x50元/人次（假设）=500000元/每天 

    5．每天减少假币烂币：5000元/每天 

    6．可以节省点钞人员：若干名 

    7．每天增加收入，用卡方便，无需到处找零钱，每天都增加乘客若干人。因无零钱时多投金额无法找赎，部分乘客会选择其它车辆乘坐。 

    8．电脑化管理，减少结算及点钞人员,堵截贪污舞弊现象发生。 

    9．部分乘客购卡后，离开当地、收藏等使得部分资金变成不动产。投入使用时间越长，沉淀资金越多。 

    成本回收:卡片押金+充值金额-每天用卡+每天充值 

    =2000000+5000000-30000元/每天+50000元/每天 

    =7020000元（约700万元） 

    发卡账号基本能长久保持约800万的沉淀资金,可以用来投资盈利。 

    发卡量越多，沉淀资金越多。 

    以上数据只供用户参考，不代表所有客户应用的实际操作数据，数据如有出入，请结合贵企业实际经营管理情况考虑。 

    公交IC卡系统开发目标 

    第一阶段，建立公交车IC卡收费系统，并通过该系统建立IC卡拓展的相关功能，如管理卡（员工卡、考勤卡等）、电子路单签单等系统，可利 

    用无线网络通道和internet网络自动将收费等数据信息传送记录到中心服务器中，形成实时的公交营运数据信息，供后台信息处理和管理。 

    第二阶段，当卡的发行量达到一定程度后，可开发本地区的小额消费等系统，真正实现交通卡、小额消费卡、市民卡等卡的“成市一卡通”。 

    第三阶段，3G等技术广泛应用后实现智能营运调度管理、智能站牌信息、车内视频或图像监控，建立辅助管理系统，实现信息管理智能化。 

    城市一卡通系统网络主要组成框图 

    1．组成直观图：公交车刷卡收费系统主要有五个部分组成：车辆上刷卡设备、发卡充值系统、数据采集系统、后台结算系统和乘车卡 

    2．车载刷卡收费机 

    01数据安全：必须经过初始化的U盘才可被POS认可； 

    02、使用方便：用U盘可随时采集交易记录 

    03、通过U盘可设置参数，下载黑白名单 

    04、有线通讯：RS232/485可选，BPS可选9600/19200； 

    05、支持用功能卡进行如下操作：A、下载消费时段、下载黑名单、下载扇区、调整时间、显示最后30条交易明细记录，显示每天的交易总额 

    06、消费模式：有定额消费（后台下载）、自由消费（按键），开机默认定额消费模式，刷操作卡转换自由消费。 

    07、消费限额：可对每天最大消费限额和每段消费次数的权限设置； 

    08、系统发卡量：可达100万张； 

    09、记录存储容量：最大可存储4万条； 

    10、可以进行消费分组，指定不同分组的用户卡在相应的消费机消费； 

    11、容错性：有误操作退款功能； 

    12、校准时钟：可离线（按键或用功能卡）/在线校准时钟； 

    13、实时性：通过RS232/485可实时上传交易记录； 

    14、具有ISP功能：可通过RS232/485在线升级POS机； 

    15、可作充值机使用。 

    16、内置万年历时钟，钮扣电池。 

    17、敏感部件有良好的抗干扰屏蔽。 

    18、四级防震设计 

    参数： 

    01、工作环境：-20℃～50℃；湿度：10%～90%； 

    02、工作频率：13.56MHz 

    03、卡操作距离：≥40MM 

    04、卡读写时间：小于0.3秒； 

    05、通讯方式：RS485/RS232，波特率9600bps、19200bps 

    06、供电电压：AC220V,50HZ。带后备电池 

    车载机收费机功能 

    01、车载机硬件功能 

    车载机外壳全密封、防尘、防水；防震和防电磁干扰。具体要求：汽车启动时电火花离车载机40公分以外，不干扰其正常工作，预防汽车电源 

    波动对车载机工作的影响。 

    输入电压分为12V和24V两种，并有过电压保护。 

    车载机外观小巧结实，方便在现有的钱箱上安装，且能防尘、防水、防震、防盗。 

    车载机的允许出错率小于1/10万使用次数。 

    车载机与卡的读写有效距离约为5厘米。 

    车载机数据输出接口要求采用快速、可靠、牢固的连接头，考虑防尘、防水，尽量封密。 

    车载机内储存的数据停电时仍能保持数据完整。 

    车载机用数码管、灯光和声音来发出各种提示/语音提示，应显示清晰、声音不能过低。 

    车载机面板上设置两个按键，用于查看机内数据。 

    车载机根据输入电压分为两种型号：12V和24V，不同型号的电源输入口应不同芯，以防插错烧毁车载机。 

    车载机面板上贴有铭牌，指示机号及所用电源电压。 

    3．发卡充值系统 

    本方案采用32位CPU台式MODEM拨号发卡充值机，它内嵌高速Modem通讯模块和通信协议，支持符合Mifare、ISO14443TypeA/B标准的多厂家 

    非接触式IC卡等。配备专有的远程程序更新软件，使用户能够远程下载更新应用软件，大大节省网络的维护和管理成本，提高网络运营效率。 

    ZKX530-MRC采用双SAM卡设计，能同时为多个行业和不同应用提供安全认证服务，节省设备投资、便于维护和管理。ZKX530-MRC支持2个RS-232接口和一个并行打印机接口，用于扩展多个串口设备和打印机等，是一种用途广泛、具有很高性 

    4．代办点手持式母卡授权充值系统 

    系统考虑部分地方没有固定充值点，乘客充值不方便，影响公交车的乘客量，可以利用街道的大量特约商户代理充值。既方便乘客充值，又减少前期充值点的建设投资，公交公司只需按折扣价将充值母卡销售给特约商户，商户再销售给乘客，商户赚取合理的手续费。 

    具体流程如下：代理商户到公交公司办理代充值手续，租用或购买一个手持充值机，一张充值母卡，即可实现代理充值功能。例如：商户购买一张5000元的母卡后，将母卡的5000元金额存入手持充值机，母卡的5000元金额存入手持充值机后，母卡上的金额自动清零。手持充值机内就储到5000元的充值金额。假如有一乘客来充值200元，商户在手持充值机上输入200元，按确定后将IC卡放在读卡区上读卡即可充入200元。手持机上的余额只剩4800元可用，并生成交易明细记录储存在手持充值机里，以备数据采集查询用。当手持充值机的余额用完时，需要将充值母卡拿到公交公司交款充值后，并存入手持充值机即可再进行充值操作。充值者也可以通过手持充值机查询卡上余额。 

    5．乘车IC卡 

    城市一卡通小额消费子系统简介 

    城市一卡通小额消费子系统组成部分 

    1．组成直观图：小额消费刷卡收费系统主要有五个部分组成：消费刷卡设备、发卡充值系统、数据采集系统、后台结算系统和消费卡采用Mifare1非接触式IC卡，使用频率高，符合ISO14443A国际标准，具有严格的保密性和兼容性，满足不同用户系统功能的扩充； 

    ○各台消费机可独自实现计次消费、菜单消费、计额消费和累计查询功能，同一系统可同时实现定额、不定额及菜单消费；可灵活设定每次消费限额、每台机器最大消费限额等； 

    ●可设置每张卡片的每天消费限额，防止用户卡丢失后被恶意消费。当消费累计额超过限额时需输入个人密码后方可继续消费；可设置各种消费方式：刷卡消费；刷卡+个人密码消费； 

    ○可设置各餐次的消费时间，何时启用、停止消费机的工作； 

    ●可在每台消费机上查询累计的消费金额和当天消费金额，并驱动微型打印机打印出小票，以便用户对帐； 

    ○可设置10个消费时段及每张卡片在时段内的消费次数； 

    ●具有本单位独立开户功能和卡片识别功能，非本单位刷卡报警，挂失报警，注销卡报警； 

    ○每台窗口机可存储16000笔消费记录，最大开户100万张； 

    ●采用双面2×6LED显示，刷卡消费一目了然，正反两面双键盘，正面采用机械式按键使操作轻松自如； 

    ○窗口机自带后备电源（选配件），停电仍可正常工作； 

    ●通讯方式RS232/485，联网数量最大可达到999台; 

    ○使用本公司的加款机后可实现自动加款、转帐、卡内金额查询； 

    ●增加圈存机可实现同银行卡之间的转帐，实现银校一卡通、银企一卡通；广泛应用于学校、企业、酒店、会所、商场、远程消费等; 

    ○具有订餐功能，窗口收费机仅允许已订餐的卡消费；配置了订餐机食堂可根据订餐数据合理安排膳食，能有效避免膳食浪费或不足。 

    ●ESF－22可外接微型打印机，方便立即打印交易情况。 

    技术指标: 

    ★外形尺寸：26.1×2.2×16.8cm 

    ★工作电压：220V 

    ★工作温度：0℃~70℃ 

    ★通讯方式：RS232/485 

    ★卡片：Mifare1IC卡 

    ★读卡距离：5至10厘米