IC卡燃气表应用探讨

来源：中国一卡通网作者：郑州市燃气监测中心胡绪美邓立三发布时间：2006-12-12 11:25:26 字体:[大中小]

摘要：IC卡燃气表是近十几年发展起来的新型燃气表，一般由计量传感器电路、微功耗单片机、微功耗阀门、电压测试电路、防窃气电路、流量监测等部分组成。具有精确记数功能、功能卡传输媒介功能、阀门自动处理功能、非法操作处理功能、欠压处理功能、掉电处理功能、数据下载功能、数据显示与声音提示功能等。

一、推广IC卡技术的意义

　　随着世界计算机技术和信息技术的发展，全球的信息时代已来临，各国都在高科技领域制订适合自己的发展道路，我国政府正在致力于国民经济信息化的建设，以“金卡工程”为代表的信息化应用工程使我们加速向全球经济一体化迈进。

　　作为金卡工程的代表，IC技术无疑是当今世界最优秀应用技术。它从早期的投币式，过渡到磁卡式，直到现在的IC卡式。IC卡即智能卡，又称集成电路卡，它将一个集成电路芯片镶嵌于塑料基片中，封装成卡的形式，其外形与覆盖磁条的磁卡相似，开发IC卡技术的主要目的是实现现金支付和存兑的电子化、减少现金的流通量、实现电子商务、实现公用事业预付费等。IC卡的概念是20世纪70年代初提出来的，最初应用于金融、交通、医疗、身份证明等多个行业，它将微电子技术和计算机技术结合在一起，大大提高了人们生活和工作的现代化程度。后来，IC卡技术的应用逐步拓展，由过去的金融卡发展到今天的非金融卡，如各种事务管理、安全管理、职工考勤、水电气的预付费等，其影响是前所未有的，全球发卡数量超过10亿张，我国也已超过1亿张。

　　IC卡燃气表是近十几年发展起来的新型燃气表，一般由计量传感器电路、微功耗单片机、微功耗阀门、电压测试电路、防窃气电路、流量监测等部分组成。具有精确记数功能、功能卡传输媒介功能、阀门自动处理功能、非法操作处理功能、欠压处理功能、掉电处理功能、数据下载功能、数据显示与声音提示功能等。经过广大IC卡生产厂家多年的技术改进和革新，IC卡技术日益成熟，应用也越来越普及。IC卡燃气表基本解决了气费收费难的问题，同时，随着时代的进步、居民民主意识的增强、生活水平的提高，也要求改变过去落后的上门抄表收费问题，IC卡技术的推广应用，从根本上解决了上述问题，兼顾了企业和用户的利益。对燃气企业来说：一是解决了入户抄表难的问题；二是解决了催费收费难的问题；三是解决了企业和用户的纠纷问题。对用户来说：一是消除了抄表人员的打扰和时间预约问题；二是用气自由；三是消除了地方性收费方式的约束限制。既方便了用户，也减轻了企业负担和诸多难题，简化了操作程序，促进了社会发展，提高了人民群众的生活质量，降低了企业的经济成本，IC卡燃气表是今后的发展方向。

　　二、IC燃气表技术状况分析

　　虽然IC卡燃气表具有一系列优点，解决了许多实际问题，但是，IC卡燃气表的发展并不顺利，一些早期使用IC卡燃气表的燃气企业，由于产品质量不过关，给企业带来了巨大的经济损失，计量输差几乎全部由此产生，也使得多数燃气公司对此望而却步，或心有余悸；也造成多数IC卡表生产单位步履维艰，四面楚歌。

　　目前，国内IC卡燃气表生产厂家较多，估计将超过100家，生产规模大小不一，产品质量参差不齐，技术水平和研究方向也存在较大差异。因此，在选用过程中，燃气企业必须选择适合当地使用的、具有先进技术性能的IC卡燃气表，同时必须综合考虑仪表的技术指标、安全性能、售后服务等因素，否则，可能因选型不当，仪表故障率高而造成较大经济损失。

　　国家建设部为加强IC卡技术的应用管理，促进建设事业IC卡应用工作健康、规范、有序、安全、高效地发展，归口领导IC卡应用试点及推广，制订全国建设事业IC卡应用的总体规划和政策法规，特成立建设部IC卡应用管理领导小组，对全国建设事业IC卡应用工作实行归口管理，建设部IC卡应用管理领导小组办公室（简称IC卡办）负责日常管理工作。

　　为加强IC卡燃气表的质量管理、统一标准，提高燃气行业经营管理水平，促进燃气收费系统的现代化管理，国家也制定了相应的行业标准，即CJ/T112-2000《IC卡家用膜式燃气表》，它是在GB/T6968-1997《膜式煤气表》的基础上，增加了预付费控制器有关技术要求，并遵循有关电子产品的标准要求。

　　作为新技术的推广，不同厂家的IC卡燃气表技术是存在较大差异的，大家工作的重点都是致力于解决智能卡的安全问题，其方案千差万别，但是，问题的有效解决无疑是产品成熟的主要标志。IC卡技术需要解决的主要技术问题：

　　1、影响IC卡安全的基本问题

　　智能卡和接口设备之间的信息交换：这些信息可以被截取分析，从而可被复制或插入假信号；

　　伪造智能卡的出现：伪造智能卡与接口设备之间的信息，使接口设备无法判断出是合法的还是伪造的；

　　操作人员的作弊行为：私下的泄露密钥和人为非法修改信息等；

　　用户的非法攻击：通过各种手段对设备的关键部位进行攻击。　

　　2、安全措施

　　对持卡人、卡、接口设备的合法性互相检验；

　　重要数据加密后传送；

　　检验数据的完整性；

　　卡和接口设备中设置安全区，对于任何不合规范的操作，将自动禁止卡的进一步操作；

　　操作人员的责任与道德规范；

　　设置黑名单。

　　3、密钥与认证：

　　对持卡人、卡、接口设备之间的相互认证以及数据的加密，均可采用DES和RSA两种密码算法中的一种；与加密有关的还有解密和密钥管理（密钥的生成、分配、保管、销毁等）；对传输的信息进行加密，以防被窃取、更改；对存储的信息进行加密保护，使得只有掌握密钥的人才可以读取信息。

　　为防止信息被篡改、伪造或过后否认，对传输的信息进行加密认证是必要的。

　　以上讨论的问题是在接口设备完整、成熟、具有强大的抗攻击性能的前提下进行的，设备自身的技术落后、设计缺陷或器件失效等引起的一系列问题除外。

　　IC卡燃气表的硬件部分包括：

　　基表：燃气流量的原始计量

　　控制阀：通过信号控制阀门的关闭与开启

　　控制器：包括CPU、读写卡接口、显示、计数等辅助部件，是IC卡燃气表的核心设备，具有控制、显示、报警等功能

　　IC卡卡片：记录购气量，传递数据信息

　　销售管理系统：包括计算机、打印机、读写卡器、系统软件、应用软件等，是必不可少的部分，完整的售气管理系统可以实现交费售气管理、数据查询、用户管理等。

　　IC卡卡片作为信息载体，通过IC卡实现信息传递，使用户现场的IC卡燃气表同燃气公司的IC卡燃气表销售管理系统建立联系，实现燃气使用的预付费管理，控制器通过对基表的流量信号检测，来控制阀门的动作，以达到燃气用户预付费使用天然气的目的。

　　以下是典型IC卡燃气表工作原理图
安装于用户室内

IC卡燃气表系统工作原理图

　　三、实际使用中存在的问题

　　IC卡燃气表在我公司使用已有6年的时间，到目前为止，IC卡用户超过到6万户。在使用的初期，由于存在一系列问题，如：控制器计数乱码、电磁阀失控、无法输气、传感器存在较大误差、电池失效、元器件故障率高等问题，以及在管理上存在的一些漏洞，使得IC卡技术应用之初便出师不利，为公司工程安装和燃气销售带来一定的工作负荷和难度。当然，随着时间的推移，技术的进步，产品质量的提高，售后服务的完善，许多问题大都已解决。目前，我们认为，以下几个问题是当前IC卡燃气表中普遍存在的问题。

　　1、兼容问题

　　目前，在全市数万IC卡用户中，我们所使用的IC卡燃气表有两家，但由于两家的IC卡售气系统不兼容，造成日常管理较为混乱，重复设置销售网点，居民用户有时不了解情况，常常感到购气不方便，因此，我们一直建议两家能够实现互相兼容，方便用户。

　　2、电池问题

　　由于IC卡燃气表安装位置不好，一般处于高温高湿环境中，一般电池自然漏电严重，常常造成电解液腐蚀电路板和电子元件，影响仪表正常工作，同时也影响用户的正常用气。

　　3、阀门问题

　　阀门是控制仪表的关键部件，但是，阀门的内漏、失灵、功耗大，易引起仪表出现故障，受到外界攻击，使仪表无法正常工作，这是IC卡燃气表的一个薄弱环节。

　　4、攻击性问题

　　由于IC卡表具有预付费的优点，可以免去入户抄表，但是，不排除一些用户会对IC卡表进行尝试攻击，以达到不交费的目的，因此，仪表的抗攻击性能显得尤为重要。我们在对仪表检测时，非常重视对抗攻击性能的测试，保证燃气公司利益不受侵害。

　　5、卡片发放管理问题

　　卡片的制造、发放、管理、服务等一系列工作，关系到燃气企业的经济利益，必须严格管理，尤其对生产卡、清零卡、测试卡等非用户卡的管理，关系到仪表生产厂家和燃气销售单位、仪表检测单位的管理。易存在一定漏洞，需严格管理。

　　6、系统安全性问题

　　IC卡表除了抗攻击性问题的物理安全性之外，还有其他逻辑安全性问题，如工作人员的素质和安全意识，密码密钥管理的安全等。

　　7、一卡多用问题

　　现在，许多城市都在开展“一卡通”、“金卡工程”等工作，就是希望有一张IC卡就可以办完所有的事，因此，不但要做到同一种IC卡表之间能互相使用，还要做到不同厂家IC卡表之间通用，以及水、电、气、暖、公交、电信等等都可以互相通用，真正实现“一卡通”。

　　四、发展趋势与我们的对策

　　目前，IC卡表在我国的应用还处于初级阶段，但是，随着国家“金卡工程”的全面开展，IC卡应用领域迅速扩大，各行各业独自发卡的情况越来越多，彼此自成系统互不通用（包括卡和读写卡器），同时持卡人手中的各种卡也越来越多，产生诸多不便，也造成大量资源浪费，因此，未来的发展趋势将是“一卡多用”，象计算机一样普及到千家万户，统一协议，资源共享，互通互联。

　　当然，一卡多用要涉及到不同部门、不同行业之间的合作和利益分配问题，因此协调与管理更加重要，实现一卡多用、一卡通用一定要通过国家IC卡办和各级地方政府主管部门的积极参与和领导，组织协调这一宏伟的系统工程，到那时，IC卡燃气表才会真正得到飞速发展。

　　针对我们燃气行业，IC卡燃气表的使用时间还不太长，今后还有更长的路要走，我们必须扬长避短，不断开拓进取，加快科技进步和技术革新，对目前存在的各种问题，进行分析研究，制定长远规划，坚定不移地支持IC卡新技术、新工艺的应用推广工作。我们不能因为暂时的困难和挫折就放弃对先进科技的追求，不能因为现在的缺陷而阻止IC卡技术的发展。IC卡表是当前的新生事物，是技术进步的具体体现，当然，此类仪表尽管还存在这样那样的缺点、问题，但是，并不影响它的普及应用，相信在未来的时间里，IC卡燃气表会克服其缺陷，象普通家用煤气表一样，进入千家万户。

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