1 系統(tǒng)的功能
    根據(jù)IC卡燃?xì)獗響?yīng)用的現(xiàn)狀，IC卡燃?xì)獗眍A(yù)付費(fèi)系統(tǒng)可分解為以下功能：
    (1)流量計(jì)費(fèi)：從計(jì)量傳感器中獲得燃?xì)饬髁?，并結(jié)合燃?xì)鈫挝粌r格計(jì)算燃?xì)鈨r格,，再通過讀卡設(shè)備更新IC卡中的金額。
    (2)流量控制：從讀卡器中獲得用戶的插卡信息及IC卡內(nèi)的金額信息,，以判斷是否開啟或關(guān)閉控制閥門以及提醒用戶充值后繼續(xù)使用,。
    (3)自動報(bào)警及預(yù)警：燃?xì)獍l(fā)生泄漏、電源供電不足,、燃?xì)獗頁p壞或被打開時,，關(guān)閉閥門并提示用戶申請工作人員上門檢修、或更換電池,、燃?xì)獗怼?br />     (4)IC卡驗(yàn)證：通過讀卡器讀入用戶信息并進(jìn)行本地驗(yàn)證,，若卡與用戶信息不符或插入的IC卡與讀卡器不匹配，則將系統(tǒng)鎖定,。
    (5)網(wǎng)絡(luò)管理：將IC卡中的信息通過Interact進(jìn)行定時傳送,，不僅能夠確保服務(wù)器與IC卡燃?xì)獗碇械臄?shù)據(jù)在一定程度上一致，而且也能夠便于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì),。
    (6)信息提示：通過燃?xì)獗淼娘@示設(shè)備將IC卡的余額,、燃?xì)獗頎顟B(tài)及其他狀態(tài)信息通過顯示設(shè)備顯示給用戶。

2 IC卡燃?xì)獗砜刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)
    由于以往的IC卡燃?xì)獗沓杀据^高,，使得IC卡燃?xì)獗淼钠占八俣容^慢,，然而如何在確保IC卡燃?xì)獗沓杀据^低的情況下滿足預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)對硬件需求成為了目前的難點(diǎn)。IC卡燃?xì)獗碓谠O(shè)計(jì)上應(yīng)當(dāng)減少用戶以往從終端中獲取IC卡信息的煩瑣性,，讓客戶及時了解IC卡的余額,、IC卡狀態(tài)及燃?xì)獗頎顟B(tài)等信息，體現(xiàn)更人性化的服務(wù),。
    本文給出了一種IC卡燃?xì)獗淼目刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu),，能夠滿足預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)對硬件需求且成本較低(如圖1所示)。該系統(tǒng)微處理器采用ARM9的EP9315芯片,，由Cirrus Logic公司出品,，基于ARM920T內(nèi)核，內(nèi)帶MMU,、16 kB的指令cache,、16 kB的數(shù)據(jù)cache、Maverick Crunch數(shù)學(xué)協(xié)處理器,；主頻高達(dá)200 MHz,。EP9315芯片克服了同類產(chǎn)品的內(nèi)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(xiàn)音頻,、視頻等多媒體功能,；存儲器采用NOR Flash32M字節(jié)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(shè)備不僅能夠滿足預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)的運(yùn)行，而且能夠支持嵌入式操作系統(tǒng),，為系統(tǒng)的升級及移植提供良好的硬件平臺,。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    根據(jù)IC卡燃?xì)獗眍A(yù)付費(fèi)系統(tǒng)的總體功能，應(yīng)采用一戶一表制,，不僅有利于IC卡燃?xì)獗淼墓芾?，而且也減少了預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)開發(fā)的成本，并且可以將IC卡燃?xì)獗磉M(jìn)行二次開發(fā),，例如,，可利用其硬件性價比高的優(yōu)勢，在現(xiàn)有燃?xì)獗砉δ艿幕A(chǔ)上增加多媒體等附加功能,。由于燃?xì)庥脩糨^多,、且分布較廣、不集中,，采用實(shí)時數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸會造成服務(wù)器壓力負(fù)載較大,，帶來設(shè)備更換或系統(tǒng)升級的問題。根據(jù)IC卡燃?xì)獗淼膶?shí)際應(yīng)用情況,，采用三層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),，第一層為IC卡燃?xì)獗恚ㄟ^Internet與子應(yīng)用服務(wù)器連接,；第二層為子應(yīng)用服務(wù)器,；第三層為中心應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,，通過Internet防火墻與子應(yīng)用服務(wù)器連接。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示,。
    三層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)擁有以下優(yōu)點(diǎn)：
    (1)IC卡燃?xì)獗碓O(shè)備可靈活管理,。燃?xì)庾鳛橹饕粘Ｖ饕茉矗占笆褂玫乃俣容^快,，當(dāng)燃?xì)獗硇略鏊俣容^快時,，頻繁更新數(shù)量龐大的用戶數(shù)據(jù)時，會增加系統(tǒng)負(fù)擔(dān),，不利于IC卡燃?xì)獗淼臄U(kuò)展使用,。因此，當(dāng)IC卡燃?xì)獗碓黾訒r，可先將用戶的開戶信息添加至子應(yīng)用服務(wù)器中,，再由子應(yīng)用服務(wù)器將開戶信息上傳至中心應(yīng)用服務(wù)器中,。這樣不僅可以確保數(shù)據(jù)安全，也可降低中心應(yīng)用服務(wù)器的負(fù)載,，更有利于燃?xì)夤緲I(yè)務(wù)的擴(kuò)展,。
    (2)便于系統(tǒng)升級。子應(yīng)用服務(wù)器減少了IC卡燃?xì)獗碓O(shè)備與服務(wù)器之間的物理距離,，便于服務(wù)器對終端設(shè)備的控制,。隨著IC卡燃?xì)獗碓O(shè)備的不斷增加，相應(yīng)的增加子應(yīng)用服務(wù)器的數(shù)量以應(yīng)對業(yè)務(wù)量的增加,。
    (3)便于網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的開展,。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用，可對系統(tǒng)進(jìn)行升級,，增加網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能,。系統(tǒng)可增加網(wǎng)絡(luò)繳費(fèi)和短信提醒等業(yè)務(wù)。注冊用戶可通過網(wǎng)上銀行對帳戶進(jìn)行充值,，中心應(yīng)用服務(wù)器將更新后的用戶信息發(fā)送至該終端所在的子應(yīng)用服務(wù)器,，由子應(yīng)用服務(wù)器對該IC卡燃?xì)獗戆l(fā)送寫命令，由IC卡燃?xì)獗砀掠脩舻腎C卡信息,，充值后可由中心應(yīng)用服務(wù)器通過短信網(wǎng)關(guān)為用戶發(fā)送充值成功的信息,。用戶也可通過互聯(lián)網(wǎng)查詢帳戶信息，查詢的內(nèi)容可包括IC卡余額,、用戶基本信息,、消費(fèi)及充值記錄等。
    預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)包括服務(wù)器管控系統(tǒng)及IC卡燃?xì)獗砉芸叵到y(tǒng),。服務(wù)器管控系統(tǒng)是在中心應(yīng)用服務(wù)器的基礎(chǔ)上,，通過通信控制器對子應(yīng)用服務(wù)器及終端進(jìn)行管理及控制，并對IC卡用戶信息進(jìn)行管理,、統(tǒng)計(jì),、分析。IC卡燃?xì)獗砉芸叵到y(tǒng)是在IC卡燃?xì)獗憩F(xiàn)有功能的基礎(chǔ)上,，實(shí)現(xiàn)對IC卡燃?xì)獗淼目刂婆c管理,，對IC卡識別器、電源,、存儲器,、閥門等進(jìn)行有效控制，并對IC卡燃?xì)獗碇写鎯Φ臄?shù)據(jù)進(jìn)行初步地統(tǒng)計(jì),、整理,、分析,，再通過通信控制器將IC卡信息進(jìn)行上傳。
    IC卡燃?xì)獗眍A(yù)付費(fèi)系統(tǒng)工作流程為：
    (1)用戶將IC卡插入IC卡燃?xì)獗碇?，系統(tǒng)將驗(yàn)證IC卡的合法性,，若出現(xiàn)IC卡損壞、無法識別,、錯卡等情況,，則系統(tǒng)將IC卡燃?xì)獗磉M(jìn)行鎖定，并通過顯示設(shè)備及音頻信息通知用戶,；若IC卡通過合法性驗(yàn)證后,，則對IC卡金額進(jìn)行判斷，若小于最小單位燃?xì)馑鶎?yīng)的金額,，則將IC卡燃?xì)獗礞i定,，并通過顯示設(shè)備將IC卡余額顯示，同時用音頻提示用戶充值,；若IC卡中金額大于最小單位燃?xì)馐褂媒痤~,，則將IC卡燃?xì)獗黹_啟，打開燃?xì)忾y門,。并啟動電壓測試,、計(jì)量傳感等設(shè)備對IC卡燃?xì)獗磉M(jìn)行監(jiān)控；在使用時,，當(dāng)IC卡中金額低于預(yù)警數(shù)值時通過顯示設(shè)備及音頻提示用戶充值,，當(dāng)IC卡中金額為零時，則關(guān)閉燃?xì)忾y門,，再次通過顯示設(shè)備及音頻提示用戶充值,，并關(guān)閉IC卡燃?xì)獗怼?br />     (2)根據(jù)IC卡燃?xì)獗碇械娜細(xì)庥?jì)量設(shè)備獲取的燃?xì)饬考皳Q算后的金額等數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，將IC卡中的信息進(jìn)行更新,，并將燃?xì)饬?、IC卡信息、系統(tǒng)時間等數(shù)據(jù)通過通信控制器上傳至子應(yīng)用服務(wù)器中,。
    (3)子應(yīng)用服務(wù)器將IC卡燃?xì)獗碇袛?shù)據(jù)進(jìn)行存儲后根據(jù)系統(tǒng)時間再將數(shù)據(jù)上傳至中心應(yīng)用服務(wù)器中,。

4 實(shí)驗(yàn)
4．1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境
    根據(jù)現(xiàn)有條件，硬件環(huán)境：PC機(jī)1臺(CPU：Pentium D2．8 G,，內(nèi)存1．5 Gb,，硬盤160 Gb)作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，PC機(jī)1臺(CPU AMD3000+,，內(nèi)存1．5 Gb以上，硬盤160 Gb)作為中心應(yīng)用服務(wù)器,，低端PC機(jī)2臺(CPU Pentium4 1．6 G,，內(nèi)存1 Gb，硬盤80 Gb以上)作為子應(yīng)用服務(wù)器。IC卡燃?xì)獗?0個,。
    軟件及開發(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(yàn)結(jié)果
    將中心應(yīng)用服務(wù)器,、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,、服務(wù)器群、子應(yīng)用服務(wù)器和IC卡燃?xì)獗硗ㄟ^Internet連接,，每個子應(yīng)用服務(wù)器首先連接2個IC卡燃?xì)獗?，將預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)移植到IC卡燃?xì)獗碇泻筮M(jìn)行群集測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,，該系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行,，并且能夠初步地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)預(yù)期的功能。當(dāng)每個子應(yīng)用服務(wù)器連接到5個IC卡燃?xì)獗頃r,，且終端數(shù)據(jù)上傳時間間隔較短時,，子應(yīng)用服務(wù)器的數(shù)據(jù)處理壓力就會過大。若終端數(shù)據(jù)上傳時間間隔較長,，則不利于服務(wù)器中數(shù)據(jù)的一致性,。因此，實(shí)際應(yīng)用的數(shù)據(jù)上傳間隔時間可根據(jù)硬件設(shè)備的選擇來確定,。

5 結(jié)束語
    IC卡燃?xì)獗淼膽?yīng)用是燃?xì)夤拘畔⒒闹匾画h(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(tǒng)計(jì)出錯率,、有利于資金的流動等，從而間接地提高燃?xì)夤竟芾淼乃讲⒅鸩浇档腿細(xì)夤镜某杀?。IC卡燃?xì)獗碜鳛橛脩羧粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)的產(chǎn)品為用戶提供服務(wù),，也是燃?xì)夤緸橛脩籼峁┓?wù)的平臺之一，因此,，IC卡燃?xì)獗淼膽?yīng)用受到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注,。智能IC卡燃?xì)獗沓蔀榱薎C卡燃?xì)獗砦磥戆l(fā)展方向之一，智能IC卡燃?xì)獗聿粌H能夠?yàn)橛脩籼峁└踩煽康姆?wù),，也能夠?yàn)橛脩籼峁┮粋€人機(jī)交互的平臺,，為用戶提供的信息不僅限于簡單的IC卡余額,、IC卡燃?xì)獗淼臓顟B(tài)等信息，而是將音頻,、視頻等多媒體信息提供給用戶,，用戶還能通過終端設(shè)備進(jìn)行充值、開戶,、消戶等業(yè)務(wù)的辦理,。可見,，隨著硬件設(shè)備成本的逐漸降低,，IC卡燃?xì)獗淼钠占氨銜莻€必然的趨勢；隨著智能技術(shù)的不斷發(fā)展,，智能IC卡燃?xì)獗淼膽?yīng)用也會很快到來,。本文根據(jù)目前IC卡燃?xì)獗響?yīng)用的現(xiàn)狀及存在的問題，設(shè)計(jì)了一個預(yù)付費(fèi)系統(tǒng),，給出了IC卡燃?xì)獗淼挠布Y(jié)構(gòu),，分析了預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,。下一步工作將進(jìn)行更大范圍的實(shí)驗(yàn),，并逐步對軟件及硬件進(jìn)行不斷地優(yōu)化。