基于CPU卡的多表一卡管理系統的研究
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近年來IC卡智能儀表在水、電、煤氣等行業的應用越來越廣泛，有效解決了抄表難、收費難等問題。但是IC卡智能儀表在應用中還存在不少亟待解決的問題：(1)大多IC卡表采用非加密型IC卡，易解密，不安全；(2)采用一表一卡管理方式，若有多塊表，則有多塊IC卡，容易拿錯或丟失；(3)從網絡銷售來考慮，用戶希望能夠在一家銷售點用一張卡完成售電、售水、售氣3項數據的操作。
簽于以上考慮，設計和開發了水、電、氣多表一卡管理系統，該系統以CPU卡安全技術為核心，實現水、電、氣表數據的智能化管理，達到多表一卡、先買后用的目的。
1 CPU卡技術
根據IC卡中所鑲嵌的集成電路不同可將IC卡分成：存儲卡，邏輯加密卡，CPU卡(智能卡)。
CPU卡是Ic卡中技術含量較高的一種，其內部結構如圖1所示。其中RAM 是CPU工作時存放命令參數、返回結果、安全狀態及臨時工作密鑰的區域，ROM 是存放CPU程序的區域，EEPROM 是存放用戶應用數據的區域，CPU及加密邏輯能保護EEPROM 中數據的安全，使外界不能用任何手段獲取EEPROM 中的數據。CPU卡中數據具有多種文件類型、密鑰種類和動態加密方法，數據的存儲是以文件的形式保存，數據讀取受到各級認證權限的控制，具有很高的安全性能。CPU卡使用壽命長、存儲容量大、易于實現一卡多用。CPU卡的文件結構為層次結構，其基本文件支持多種記錄結構，如支持線性定長結構、循環結構、計算結構、透明結構等。故本系統選用CPU 卡作為數據傳輸媒介，以CPU卡為基礎來開發多表一卡的軟、硬件系統。本文僅涉及到多表一卡的數據管理系統。
圖1CPU卡內部結構
2 基于CPU卡的多表一卡管理系統的設計
本系統采用CPU卡作為管理部門和用戶聯系的紐帶，有效地保證了整個用電、水、氣過程中資金流動的安全性。另外，CPU 卡的COS文件系統是一種樹型層次結構，訪問子目錄下的每一個工作EF(ElementaryFile)時，都需要各自的密碼和密鑰。
2．1系統硬件蛆成
系統硬件組成如圖2所示。
圖2系統組成
包括以下部分：
(1)計算機。是整個系統的核心，安裝有CPU卡發行軟件以及水、電、氣表計費管理軟件。
(2)PKEY密鑰認證卡。主要用來對CPU用戶卡進行身份驗證。
(3)IC卡讀寫器。利用Ic卡讀寫器和計費管理軟件可以對CPU卡進行安全認證和數據讀寫操作。
(4)用戶卡。是計費管理系統與用戶表進行數據交換的介質，由用戶持有。
(5)設置卡。由計費管理部門持有。設置卡有編程卡、清零卡、抄表卡。
(6)用戶表。完成用戶水、電、氣使用情況的計量以及控制。
2．2系統工作流程
系統工作流程如圖3所示。
圖3系統工作流程
待發行CPU 卡是由計費表生產廠家提供給計費管理部門的，計費管理部門在初始化發卡系統里設置自己的密鑰體系。根據這個密鑰體系通過初始化發卡系統，生成本計費管理部門所需使用的用戶卡、設置卡等。用戶卡和用戶ESAM卡是一一對應的。用戶卡發行后在計費管理系統里進行建檔立戶，并且進行第1次購水(電、氣)，然后交給用戶使用。ESAM 卡發行后直接安裝到計費表里使用。
設置卡發行后在計費管理系統里將其制作成其它的功能卡如：編程卡，清零卡，抄表卡。這些功能卡由計費管理部門持有。
2．3系統主要功能和特點
系統主要有數據管理、查詢統計及系統管理3大功能模塊組成。數據管理主要實現三表日常收費管理業務的需求，包括日常業務、建檔立戶、換卡、寫卡、清零、修改檔案、日報、月報等子模塊。查詢統計主要包括綜合查詢、故障查詢及各種統計子模塊；系統管理主要包括人員、權限管理及站點管理等。
該系統功能全面，操作簡單，操作員只需鍵入用戶的購賣量，系統就能自動完成數據庫更新、寫卡、發票、打印等一系列工作，效率很高。用戶表中的所有信息也可通過CPU卡方便快捷地寫到數據庫中，便于管理部門掌握各用戶的使用情況。另外，本系統其它功能如工具卡制作、報表打印、價格修改、表參數修改以及數據庫備份及恢復等都可方便地實現。
該系統的使用可以達到以下目的：(1)用CPU卡實現預付費，完成“先付費后使用”，持卡結算的理想管理模式，從根本上杜絕欠繳、遲繳、漏繳費的現象，使應收費用及時到位；(2)能夠提供集數據、文字、圖像為一體的，直觀、友好、操作方便的人機界面；(3)具備簡單快捷的查詢功能及美觀豐富的報表功能，既可使用戶準確了解水、電、氣的使用情況，也便于管理部門全面、及時了解情況，為其決策提供依據；(4)可以提高管理部門的管理水平和工作效率，使其管理工作規范化、科學化，提高服務質量和競爭力。
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