IC卡技術“一卡通”系統(tǒng)實際應用的設計

文章出處：http://xianjuhong.com 作者：國建筑電氣   人氣： 發(fā)表時間：2011年09月15日

隨著IC卡技術應用的不斷發(fā)展，特別是可讀寫的非接觸IC卡技術的發(fā)展，使得“一卡通”應用的范圍擴展到了更廣的弱電領域。但一味地追求新技術和“一卡通”的理念實現(xiàn)，并不能給實際應用帶來成功，反而會造成資金的浪費，造成整個系統(tǒng)的不穩(wěn)定。本文以一旅游度假村的弱電系統(tǒng)的“智能卡”系統(tǒng)的設計來闡述在實際工程應用中“一卡通”系統(tǒng)設計的合理性。 

　　國內某處旅游度假村，占地十幾萬平方米。內部包括：主題公園、賓館酒店、度假別墅、租車租船等多項旅游服務項目，涉及綜合布線系統(tǒng)、計算機網絡系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、衛(wèi)星及有線電視系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、酒店管理系統(tǒng)、智能門鎖系統(tǒng)、停車場管理系統(tǒng)、智能卡消費管理系統(tǒng)等。作為該旅游度假村的各項收費管理系統(tǒng)，最理想的便是“一卡通”的系統(tǒng)。該卡具有： 
     
    （１）酒店的門鎖鑰匙功能； 
    （２）酒店內娛樂消費功能； 
    （３）度假別墅的鑰匙功能； 
    （４）租車、租船的付費功能； 
    （５）主題公園內各種消費的付費功能； 
    （６）停車場進出及付費的功能等。 
    　　 
    走遍全度假村無須攜帶現(xiàn)金和金屬鑰匙，一切通行、消費均以“卡”實現(xiàn)。實現(xiàn)這樣的“一卡通”系統(tǒng)在前幾年可能有一定的難度，但在目前IC卡的技術條件下已是可以實現(xiàn)的。目前的“一卡通”技術在旅游度假村的工程實踐，是否合適及必要，實現(xiàn)后的系統(tǒng)是否穩(wěn)定，則是弱電設計工程師所必須考慮的，這也是整個弱電系統(tǒng)工程能否成功實現(xiàn)的可能性、可靠性的基礎。 
     
    1 系統(tǒng)需求分析 
    　　 
    作為旅游度假村對“一卡通”基本的需求是上面所提到的6項。但針對這些項目是否要采用“一卡通”及“一卡”走遍全村的系統(tǒng)解決方案，則要視各個系統(tǒng)的實際需求、各個系統(tǒng)的主流設備的技術程度以及各個系統(tǒng)的網絡關聯(lián)技術（針對“一卡通”的應用的各個系統(tǒng)的網絡連接）而定。具體分析如下： 
     
    1.1 酒店客房及度假別墅的房門的鑰匙 
    　　 
    酒店客房及度假別墅的房門的鑰匙，需要使用IC卡來代替金屬鑰匙。通過IC卡的發(fā)卡系統(tǒng)設定要開的鎖，以及有效使用時間（根據(jù)客人所交款的情況和預定的天數(shù)）。開鎖的數(shù)據(jù)可以自動記錄在鎖內的存儲器中，并不需要在線實時了解門鎖的開閉情況，只需在需要時通過比較簡單的方法讀取鎖內數(shù)據(jù)，如手持采集器或手提PC機通過RS232接口等。對于實際的酒店的門鎖管理這些功能已足夠用。在線的實時監(jiān)控門鎖的情況（開、閉）以及哪張卡進入的數(shù)據(jù)的實時記錄，（酒店的門鎖只有一到二張的IC卡的進入，沒有門禁系統(tǒng)的多卡進單門的情況）同時數(shù)據(jù)備份到后臺數(shù)據(jù)庫中。這些現(xiàn)代在線式門禁的概念及功能在酒店及別墅房門的鑰匙的管理上已沒有多大的必要。 
     
    1.2 酒店內的娛樂消費 
    　　 
    酒店內的娛樂消費，需要使用IC卡來代替現(xiàn)金付費的形式。通過酒店內的消費讀卡機讀取客人的IC卡，核對該卡的有效性后，通過后臺的數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)庫該卡的金額進行扣減來實現(xiàn)客人的刷卡付費形式的消費。這種方式刷卡消費實質上有兩種模式，一是刷卡消費的消費機或消費工作站通過網絡到后臺SQL數(shù)據(jù)庫中進行扣減的同時也將IC卡內相同金額的數(shù)據(jù)（可讀寫卡）進行扣減（先執(zhí)行扣減IC卡的操作，對于后臺數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)若遇到網絡繁忙時可留在現(xiàn)場的消費機和消費工作站中，過后再發(fā)給服務器的數(shù)據(jù)庫）。二是刷卡消費時消費工作站并不改變IC卡的內容（只讀卡），而是通過網絡核查該卡的有效性，再從后臺數(shù)據(jù)庫中扣減所消費的金額。 
    　　 
    在管理上第一方案比較合理，所對應的是可讀寫的IC卡技術，第二種方案對應的是只讀卡的IC卡技術。但接觸式的IC卡所應用的酒店娛樂消費管理軟件由于其較長的應用時間因而比非接觸式的IC酒店管理軟件要成熟、穩(wěn)定。對于度假村的酒店消費從實際需求的角度上看，所有接觸式只讀式IC卡的刷卡消費系統(tǒng)可以滿足需要。 
     
    1.3 租船、租車、主題公園的各種消費 
    　　 
    租船、租車、主題公園的各種消費，均是使用IC卡在遠離后臺服務器的消費機或消費工作站上進行不付現(xiàn)金的刷卡消費。這些消費點的消費終端遠離后臺中心服務器的SQL數(shù)據(jù)庫，并通過遠距離的總線或計算機網絡實現(xiàn)連接和數(shù)據(jù)交換。由于距離和網絡的原因，實現(xiàn)實時的后臺數(shù)據(jù)交換對網絡的要求較高，所以在這種IC卡的應用中采取刷卡既扣減卡內的金額并同時在消費機上和消費工作站或者（POS）消費工作站上存儲數(shù)據(jù)，在計算機網絡后臺的SQL數(shù)據(jù)庫與消費工作站所進行的數(shù)據(jù)交換可根據(jù)網絡的空閑間隙非同步進行。對于這種遠距離的刷卡消費，目前可讀寫的非接觸IC卡的技術應用比較多，而接觸式可讀寫的IC卡前幾年有過一些應用，由于非接觸IC卡的發(fā)展逐步地失去了市場，所以相關的設備少有廠家生產。由于存在遠距離的數(shù)據(jù)通訊問題，采用只讀式IC卡必須與后臺SQL數(shù)據(jù)庫聯(lián)系方能確認消費，這樣會有讓客人等待的可能存在（這在酒店里消費不一樣，可刷卡后不能馬上結算，要等服務員給送回去。 
    　　 
    在度假村的租船、租車、主題公園的各種消費則是馬上要實時交割的，否則要讓后面的人等待）。所以根據(jù)這樣的需求，該系統(tǒng)采用非接觸式的可讀寫的IC卡系統(tǒng)及相關的消費管理軟件比較合適。 
     
    1.4 停車場進出及付費 
    　　 
    停車場IC管理系統(tǒng)的發(fā)展也是一條由接觸式的磁卡到接觸式的IC卡直至目前的非接觸式的長距離IC卡的過程。由于停車場的刷卡距離較遠（從司機到車外的擋車桿前的讀卡箱上的讀卡機），用接觸卡是不方便的，而且刷卡的環(huán)境比上述的幾個系統(tǒng)的條件要差，所以對長距離的非接觸式IC的需求最強。根據(jù)這一基本的要求，該系統(tǒng)采用非接觸式的只讀式中、長距離IC系統(tǒng)及相關的停車場管理軟件比較合適。 

綜上所述，根據(jù)適用性、經濟性的原則，對度假村的各個智能卡系統(tǒng)需求分析，在不考慮“一卡通”集成的情況下，各系統(tǒng)的情況如下： 
     
    （1）酒店門鎖使用接觸式IC卡（非在線式）的解決方案； 
    （2）酒店內娛樂、消費以接觸式IC卡（在線式）的解決方案為佳且已經長期應用于酒店管理系統(tǒng)中； 
    （3）度假別墅的門鎖鑰匙使用接觸式IC卡（非在線式）的系統(tǒng)來實現(xiàn)； 
    （4）租車、租船的消費采用非接觸式的可讀寫IC卡（在線式）的解決方案； 
    （5）主題公園內消費系統(tǒng)亦同（４）方案； 
    （6）停車場進出及付費以采用非接觸的中、長距離的只讀IC卡的系統(tǒng)為佳。 
     
    2 “一卡通”系統(tǒng)的分析 
    　　 
    組合以上的6個管理系統(tǒng)，若采用“一卡通”則需要將各個系統(tǒng)向一個方向靠攏，要滿足最高的分系統(tǒng)要求，均使用可讀寫的非接觸式IC卡。在系統(tǒng)（1）、（3）、（6）的讀卡機采用只讀式讀卡機，在系統(tǒng)（2）、（4）、（5）的讀卡機采用可讀寫式的讀卡機。對（2）、（4）、（5）、（6）采用在線式的系統(tǒng)以及后臺服務器和SQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。需調整（1）、（2）、（3）的設備檔次，并需編寫相應的酒店管理軟件與之相配合，這樣的系統(tǒng)設計方案在理論上是可行的。但在實際的工程應用上將要遇到各系統(tǒng)集成后的一系列工作穩(wěn)定性的問題和新的酒店管理軟件在實際使用中與管理結合時的修改的工作，再就是由此所帶來的整個系統(tǒng)的成本提高。 
    　　 
    各子系統(tǒng)的集成目前的方式大多采用將工作站工作于一Windows NT的工作平臺上，使用TCP/IP的協(xié)議，服務器運行系統(tǒng)集成軟件和SQL數(shù)據(jù)庫，各工作站共同享用服務器SQL數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)；各工作站使用RS232串口的轉換成RS485或RS422總線與各前端的控制器、消費機進行通訊；控制器與讀卡機采用門禁標準的WEIGAND通訊接口進行通訊；讀卡機、消費機內的讀卡機采用高頻無線電與IC卡進行通訊，如此組成“一卡通”的系統(tǒng)集成結構。 
    　　 
    IC卡的數(shù)據(jù)通過高頻無線電傳送到讀卡機和消費機；讀卡機通過WEIGAND通訊接口傳送到控制器；消費機、控制器將數(shù)據(jù)通過RS485、RS422總線傳給子系統(tǒng)管理工作站；管理工作站通過以太網與服務器的SQL數(shù)據(jù)庫聯(lián)接。這樣完成從IC卡內的數(shù)據(jù)向數(shù)據(jù)庫的傳送。反之SQL數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)也按同樣的路徑向下傳送到可讀寫的非接觸的IC卡上，以完成一個完整的數(shù)據(jù)通訊（開關門、進出停車場、付款等活動）。 
    　　 
    在這一系列的通訊過程中，IC卡與讀卡機的高頻無線電通訊、讀卡機與控制器的WEIGAND格式的數(shù)據(jù)通訊、工作站與服務器之間的以太網的通訊均有國際上通用的通訊協(xié)議可使用，并可使用現(xiàn)成的國際大公司的標準產品。而對于一個通訊環(huán)節(jié)：消費機、控制器與管理工作站的總線通訊不是很統(tǒng)一。 
    　　 
    雖然目前國際上有大公司的產品及一整套解決方案，由于價格的原因國內大多采用標準的消費機、控制器與自主開發(fā)的總線通訊接口和通訊協(xié)議及系統(tǒng)管理軟件來實現(xiàn)系統(tǒng)的整合。這個總線上的通訊可靠性成為系統(tǒng)穩(wěn)定的一個關鍵。 
    　　 
    在酒店管理方面，前幾年基于接觸式IC卡的酒店門鎖及消費管理的酒店管理軟件已經過了時間的考驗。目前少有廠家推出非接觸式的IC卡酒店門鎖（成本是主要原因）及相配合的酒店管理軟件系統(tǒng)，這樣使得產品的選擇余地很小。 
     
    3 務實地選擇智能卡系統(tǒng) 
    　　 
    基于上節(jié)的分析，對酒店門鎖、別墅門鎖的管理遠沒有提高到要求在線式和讀寫IC卡內數(shù)據(jù)的時候，為實現(xiàn)“一卡通”的應用，花錢將度假村內數(shù)量最大的門鎖進行非接觸式IC卡應用的改造，便顯得投資效力不高?？紤]到整個系統(tǒng)的實效性和可靠性，有二種方案可供選擇。 
    　　 
    首先，不一味追求“一卡通”的實現(xiàn)。對于酒店、度假村別墅的門鎖系統(tǒng)，仍然采用接觸式的IC（只讀式、非在線式）系統(tǒng)，配合多年應用下來的酒店管理系統(tǒng)。對于主題公園、租車、租船、停車場等采用非接觸式的IC卡在線系統(tǒng)。針對酒店的消費管理系統(tǒng)則可視消費管理軟件的功能及成熟情況在接觸式和非接觸式IC卡系統(tǒng)中選擇。換言之雖不是“一卡通”，雖然對外說起來不是很響亮，但就系統(tǒng)的成熟性和經濟性較真正的“一卡通”要實在得多。 
    　　 
    同時，技術核心還是“二卡通”，只是特制一批將接觸式IC卡和非接觸式IC卡做在一體的智能卡（停車場的長距離刷卡功能不能制作，因長距離的有源卡的厚度的原因），以實現(xiàn)表面上的一卡走遍全度假村的概念。 
     
    4 結束語 
    　　 
    工程設計不同于科研開發(fā)和科學實驗，使用者所要的是成熟可靠的產品而不是新技術、新概念的實驗平臺。這就使得工程設計人員多從使用者的角度上來設計規(guī)劃系統(tǒng)，以達到滿足管理的實際需求，以此為第一目標來進行系統(tǒng)設計。