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目前，煤氣和天然氣作為主要的能源進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)，傳統的人工抄表計費方式存在著(zhù)效率低下、計費人員工作量增大等缺點(diǎn)，越來(lái)越無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展，IC卡預付費燃氣表作為燃氣計費的主要手段在眾多城市中相繼應用。預付費技術(shù)在燃氣計費中的應用主要針對在燃氣計費收費中出現的用戶(hù)拖欠燃氣費、人工統計出錯率高、計費人員與用戶(hù)出現糾紛等問(wèn)題。IC卡預付費燃氣表的應用不僅能夠很好地解決上述問(wèn)題，而且還具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 有效地收集用戶(hù)信息，為企業(yè)發(fā)展提供了良好的支持。(2)方便用戶(hù)繳費，為普及燃氣使用提供了良好的支持。(3)減輕了燃氣公司資金周轉負擔，杜絕了計費人員與現金直接接觸的現象，幫助燃氣公司提高燃氣銷(xiāo)售的管理水平。因此，IC卡預付費燃氣表已經(jīng)成為燃氣計費的主要手段之一。 自動(dòng)計費功能是IC卡燃氣表的核心功能之一。因此，預付費系統是IC卡燃氣表的重要組成部分。然而，在目前眾多預付費系統中還存在著(zhù)諸多問(wèn)題，如：計費系統擁有各自的規范，沒(méi)有提供統一的接口，使得系統之間的數據無(wú)法共享；很少提供系統二次開(kāi)發(fā)接口，使得系統無(wú)法升級，以滿(mǎn)足用戶(hù)需求等。 基于以上系統中出現的問(wèn)題，本文設計了一個(gè)預付費系統，并進(jìn)行了初步的實(shí)驗驗證。經(jīng)實(shí)驗結果表明，該系統能夠初步地解決了以上問(wèn)題。 1 系統的功能 根據IC卡燃氣表應用的現狀，IC卡燃氣表預付費系統可分解為以下功能： (1)流量計費：從計量傳感器中獲得燃氣流量，并結合燃氣單位價(jià)格計算燃氣價(jià)格，再通過(guò)讀卡設備更新IC卡中的金額。 (2)流量控制：從讀卡器中獲得用戶(hù)的插卡信息及IC卡內的金額信息，以判斷是否開(kāi)啟或關(guān)閉控制閥門(mén)以及提醒用戶(hù)充值后繼續使用。 (3)自動(dòng)報警及預警：燃氣發(fā)生泄漏、電源供電不足、燃氣表?yè)p壞或被打開(kāi)時(shí)，關(guān)閉閥門(mén)并提示用戶(hù)申請工作人員上門(mén)檢修、或更換電池、燃氣表。 (4)IC卡驗證：通過(guò)讀卡器讀入用戶(hù)信息并進(jìn)行本地驗證，若卡與用戶(hù)信息不符或插入的IC卡與讀卡器不匹配，則將系統鎖定。 (5)網(wǎng)絡(luò )管理：將IC卡中的信息通過(guò)Interact進(jìn)行定時(shí)傳送，不僅能夠確保服務(wù)器與IC卡燃氣表中的數據在一定程度上一致，而且也能夠便于數據的統計。 (6)信息提示：通過(guò)燃氣表的顯示設備將IC卡的余額、燃氣表狀態(tài)及其他狀態(tài)信息通過(guò)顯示設備顯示給用戶(hù)。 2 IC卡燃氣表控制系統的設計 由于以往的IC卡燃氣表成本較高，使得IC卡燃氣表的普及速度較慢，然而如何在確保IC卡燃氣表成本較低的情況下滿(mǎn)足預付費系統對硬件需求成為了目前的難點(diǎn)。IC卡燃氣表在設計上應當減少用戶(hù)以往從終端中獲取IC卡信息的煩瑣性，讓客戶(hù)及時(shí)了解IC卡的余額、IC卡狀態(tài)及燃氣表狀態(tài)等信息，體現更人性化的服務(wù)。 本文給出了一種IC卡燃氣表的控制系統的結構，能夠滿(mǎn)足預付費系統對硬件需求且成本較低(如圖1所示)。該系統微處理器采用ARM9的 EP9315芯片，由Cirrus Logic公司出品，基于A(yíng)RM920T內核，內帶MMU、16 kB的指令cache、16 kB的數據cache、Maverick Crunch數學(xué)協(xié)處理器；主頻高達200 MHz。EP9315芯片克服了同類(lèi)產(chǎn)品的內核資源有限的缺點(diǎn)，能夠提供較高的處理能力，可輕松實(shí)現音頻、視頻等多媒體功能；存儲器采用NOR FLASH32M字節存儲器(2片INTEL E28F128 FLASH芯片組成32位接口)，能夠提供較大的存儲單元；音頻接口采用IIS接口芯片UDAl341。以上硬件設備不僅能夠滿(mǎn)足預付費系統的運行，而且能夠支持嵌入式操作系統，為系統的升級及移植提供良好的硬件平臺。 3 系統結構設計 根據IC卡燃氣表預付費系統的總體功能，應采用一戶(hù)一表制，不僅有利于IC卡燃氣表的管理，而且也減少了預付費系統開(kāi)發(fā)的成本，并且可以將IC 卡燃氣表進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，例如，可利用其硬件性?xún)r(jià)比高的優(yōu)勢，在現有燃氣表功能的基礎上增加多媒體等附加功能。由于燃氣用戶(hù)較多、且分布較廣、不集中，采用實(shí)時(shí)數據網(wǎng)絡(luò )傳輸會(huì )造成服務(wù)器壓力負載較大，帶來(lái)設備更換或系統升級的問(wèn)題。根據IC卡燃氣表的實(shí)際應用情況，采用三層網(wǎng)絡(luò )體系結構，第一層為IC卡燃氣表，通過(guò)Internet與子應用服務(wù)器連接；第二層為子應用服務(wù)器；第三層為中心應用服務(wù)器、數據庫服務(wù)器，通過(guò)Internet防火墻與子應用服務(wù)器連接。系統結構如圖2所示。 三層網(wǎng)絡(luò )體系結構擁有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)IC卡燃氣表設備可靈活管理。燃氣作為主要日常主要能源，普及使用的速度較快，當燃氣表新增速度較快時(shí)，頻繁更新數量龐大的用戶(hù)數據時(shí)，會(huì )增加系統負擔，不利于IC卡燃氣表的擴展使用。因此，當IC卡燃氣表增加時(shí)，可先將用戶(hù)的開(kāi)戶(hù)信息添加至子應用服務(wù)器中，再由子應用服務(wù)器將開(kāi)戶(hù)信息上傳至中心應用服務(wù)器中。這樣不僅可以確保數據安全，也可降低中心應用服務(wù)器的負載，更有利于燃氣公司業(yè)務(wù)的擴展。 (2)便于系統升級。子應用服務(wù)器減少了IC卡燃氣表設備與服務(wù)器之間的物理距離，便于服務(wù)器對終端設備的控制。隨著(zhù)IC卡燃氣表設備的不斷增加，相應的增加子應用服務(wù)器的數量以應對業(yè)務(wù)量的增加。 (3)便于網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)的開(kāi)展。隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和應用，可對系統進(jìn)行升級，增加網(wǎng)絡(luò )服務(wù)功能。系統可增加網(wǎng)絡(luò )繳費和短信提醒等業(yè)務(wù)。注冊用戶(hù)可通過(guò)網(wǎng)上銀行對帳戶(hù)進(jìn)行充值，中心應用服務(wù)器將更新后的用戶(hù)信息發(fā)送至該終端所在的子應用服務(wù)器，由子應用服務(wù)器對該IC卡燃氣表發(fā)送寫(xiě)命令，由IC卡燃氣表更新用戶(hù)的IC卡信息，充值后可由中心應用服務(wù)器通過(guò)短信網(wǎng)關(guān)為用戶(hù)發(fā)送充值成功的信息。用戶(hù)也可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)查詢(xún)帳戶(hù)信息，查詢(xún)的內容可包括IC卡余額、用戶(hù)基本信息、消費及充值記錄等。 預付費系統包括服務(wù)器管控系統及IC卡燃氣表管控系統。服務(wù)器管控系統是在中心應用服務(wù)器的基礎上，通過(guò)通信控制器對子應用服務(wù)器及終端進(jìn)行管理及控制，并對IC卡用戶(hù)信息進(jìn)行管理、統計、分析。IC卡燃氣表管控系統是在IC卡燃氣表現有功能的基礎上，實(shí)現對IC卡燃氣表的控制與管理，對IC卡識別器、電源、存儲器、閥門(mén)等進(jìn)行有效控制，并對IC卡燃氣表中存儲的數據進(jìn)行初步地統計、整理、分析，再通過(guò)通信控制器將IC卡信息進(jìn)行上傳。 IC卡燃氣表預付費系統工作流程為： (1)用戶(hù)將IC卡插入IC卡燃氣表中，系統將驗證IC卡的合法性，若出現IC卡損壞、無(wú)法識別、錯卡等情況，則系統將IC卡燃氣表進(jìn)行鎖定，并通過(guò)顯示設備及音頻信息通知用戶(hù)；若IC卡通過(guò)合法性驗證后，則對IC卡金額進(jìn)行判斷，若小于最小單位燃氣所對應的金額，則將IC卡燃氣表鎖定，并通過(guò)顯示設備將IC卡余額顯示，同時(shí)用音頻提示用戶(hù)充值；若IC卡中金額大于最小單位燃氣使用金額，則將IC卡燃氣表開(kāi)啟，打開(kāi)燃氣閥門(mén)。并啟動(dòng)電壓測試、計量傳感等設備對IC卡燃氣表進(jìn)行監控；在使用時(shí)，當IC卡中金額低于預警數值時(shí)通過(guò)顯示設備及音頻提示用戶(hù)充值，當IC卡中金額為零時(shí)，則關(guān)閉燃氣閥門(mén)，再次通過(guò)顯示設備及音頻提示用戶(hù)充值，并關(guān)閉IC卡燃氣表。 (2)根據IC卡燃氣表中的燃氣計量設備獲取的燃氣量及換算后的金額等數據進(jìn)行存儲，將IC卡中的信息進(jìn)行更新，并將燃氣量、IC卡信息、系統時(shí)間等數據通過(guò)通信控制器上傳至子應用服務(wù)器中。 (3)子應用服務(wù)器將IC卡燃氣表中數據進(jìn)行存儲后根據系統時(shí)間再將數據上傳至中心應用服務(wù)器中。 4 實(shí)驗 4．1 實(shí)驗環(huán)境 根據現有條件，硬件環(huán)境：PC機1臺(CPU：Pentium D2．8 G，內存1．5 Gb，硬盤(pán)160 Gb)作為數據庫服務(wù)器，PC機1臺(CPU AMD3000+，內存1．5 Gb以上，硬盤(pán)160 Gb)作為中心應用服務(wù)器，低端PC機2臺(CPU Pentium4 1．6 G，內存1 Gb，硬盤(pán)80 Gb以上)作為子應用服務(wù)器。IC卡燃氣表10個(gè)。 軟件及開(kāi)發(fā)工具：WindowsXP Professional，RedHat Linux4企業(yè)版，Oracle10g企業(yè)版，Rational Rose2003，Office2003，JDKl．5，Eclipse3．3，Tomcat6．O等。 4．2 實(shí)驗結果 將中心應用服務(wù)器、數據庫服務(wù)器、服務(wù)器群、子應用服務(wù)器和IC卡燃氣表通過(guò)Internet連接，每個(gè)子應用服務(wù)器首先連接2個(gè)IC卡燃氣表，將預付費系統移植到IC卡燃氣表中后進(jìn)行群集測試。實(shí)驗結果表明，該系統能夠正常運行，并且能夠初步地實(shí)現系統預期的功能。當每個(gè)子應用服務(wù)器連接到 5個(gè)IC卡燃氣表時(shí)，且終端數據上傳時(shí)間間隔較短時(shí)，子應用服務(wù)器的數據處理壓力就會(huì )過(guò)大。若終端數據上傳時(shí)間間隔較長(cháng)，則不利于服務(wù)器中數據的一致性。因此，實(shí)際應用的數據上傳間隔時(shí)間可根據硬件設備的選擇來(lái)確定。 5 結束語(yǔ) IC卡燃氣表的應用是燃氣公司信息化的重要一環(huán)，能夠大大減少人員的工作量、減少抄表人員的配備、降低統計出錯率、有利于資金的流動(dòng)等，從而間接地提高燃氣公司管理的水平并逐步降低燃氣公司的成本。IC卡燃氣表作為用戶(hù)日常生活密切相關(guān)的產(chǎn)品為用戶(hù)提供服務(wù)，也是燃氣公司為用戶(hù)提供服務(wù)的平臺之一，因此，IC卡燃氣表的應用受到了業(yè)內的廣泛關(guān)注。智能IC卡燃氣表成為了IC卡燃氣表未來(lái)發(fā)展方向之一，智能IC卡燃氣表不僅能夠為用戶(hù)提供更安全可靠的服務(wù)，也能夠為用戶(hù)提供一個(gè)人機交互的平臺，為用戶(hù)提供的信息不僅限于簡(jiǎn)單的IC卡余額、IC卡燃氣表的狀態(tài)等信息，而是將音頻、視頻等多媒體信息提供給用戶(hù)，用戶(hù)還能通過(guò)終端設備進(jìn)行充值、開(kāi)戶(hù)、消戶(hù)等業(yè)務(wù)的辦理�？梢�(jiàn)，隨著(zhù)硬件設備成本的逐漸降低，IC卡燃氣表的普及便會(huì )是個(gè)必然的趨勢；隨著(zhù)智能技術(shù)的不斷發(fā)展，智能IC卡燃氣表的應用也會(huì )很快到來(lái)。本文根據目前IC卡燃氣表應用的現狀及存在的問(wèn)題，設計了一個(gè)預付費系統，給出了IC卡燃氣表的硬件結構，分析了預付費系統的體系結構，并進(jìn)行了初步的實(shí)驗驗證。下一步工作將進(jìn)行更大范圍的實(shí)驗，并逐步對軟件及硬件進(jìn)行不斷地優(yōu)化。 |
