1 引 言
IC卡又稱智能卡、集成電路卡，它是一種將存儲有大量信息的芯片附著在基本介質(zhì)上的一種卡，其特點是體積小、存儲容量大、安全性高、使用方便等。IC卡經(jīng)歷了存儲器卡、邏輯加密卡到CPU卡的發(fā)展過程。目前，各類型的IC卡已廣泛應(yīng)用在社會的各個領(lǐng)域。
IC卡燃氣表是近十幾年發(fā)展起來的新型燃氣表氣，IC卡技術(shù)徹底改變了以前的抄表模式，即由抄表人員定期走家串戶抄寫每月燃氣數(shù)據(jù)。對用戶而言，保證了消費的安全性和合理性，免去了人工人戶抄表所帶來的諸多不便，而且提高企業(yè)經(jīng)營管理水平和資金周轉(zhuǎn)率，因而有越來越多的燃氣公司所采用。
2 應(yīng)用概況
過去我公司采取先用氣后收費的方式，在發(fā)展商業(yè)用戶時為降低經(jīng)營風(fēng)險而采用交納保證金的方法。因此，作為管道氣用戶，除了要交納工程費外，在通氣前還須繳納一定的用氣保證金，以致用戶在使用管道氣前已是負擔(dān)繁重，造成交者無奈，收者困難的局面。同時，商業(yè)用戶多為個體經(jīng)營，拖欠氣費的情況日益嚴(yán)重，公司每月必須派出專人上門催交，但是，部分用戶直至割管停氣前一刻才肯繳交所欠數(shù)月的氣費，浪費了不少人力和物力，給企業(yè)帶來了一定的經(jīng)濟損失。
針對上述情況，我們考察了周邊城市IC卡表使用現(xiàn)狀，結(jié)合本地的實際情況，于2000年12月決定先在商業(yè)用戶上使用某銘牌流量為G4的IC卡表。使用IC卡表后徹底解決保證金的問題，杜絕了拖欠氣費現(xiàn)象，用戶還可以更靈活地根據(jù)自己的資金狀況，隨時預(yù)購氣費。經(jīng)過幾年的實踐后，我們認為IC卡表確實可以吸納更多的商業(yè)用戶使用管道氣，而且給企業(yè)，特別是在收取氣費方面提供了有力的保障。
3 出現(xiàn)的問題和解決方法
雖然IC卡表具有一系列優(yōu)點，但由于技術(shù)還不成熟，在使用過程中出現(xiàn)如下問題。
(1)IC卡的問題
IC卡存儲了用戶所購買的用氣量，如果一旦IC卡被非法復(fù)制，必將給燃氣公司造成巨大的損失，所以沒有加密功能的一般存儲卡是不使用的；而且我們采用一表一卡制，給那些可能攻擊系統(tǒng)的專業(yè)人士，只有一只表被破壞的機會，每只表的密鑰系統(tǒng)都是建立在這只表編碼的基礎(chǔ)上。其中的原理是：IC卡中的用氣量一旦被正確讀人，燃氣表就會按照事先設(shè)計的程序，正確計算出下一次從IC卡中讀人數(shù)據(jù)的地址和數(shù)據(jù)格式，并寫入IC卡。下一次在購買用氣量時，燃氣公司的IC卡讀寫器會根據(jù)IC卡中的信息，將用戶所購買的用氣量按約定地址和格式寫入IC卡，而且卡上數(shù)據(jù)都是加密的，表的編碼也不以明文形式出現(xiàn)。通過對卡上數(shù)據(jù)改寫只能達到偶然的成功而且可能的密鑰破譯成功也只限于一只表。這樣既安全操作又方便，從而達到保密的目的。
(2)閥門問題
我們使用的IC卡燃氣表的閥門是電磁閥。對初次使用的18臺表進行檢測時，發(fā)現(xiàn)有三臺存在關(guān)閥不嚴(yán)的現(xiàn)象，即當(dāng)氣量用完后或電池失壓還會通氣。經(jīng)分析，產(chǎn)生的原因有：
①安裝氣表時，外界雜物進入電磁閥，卡在電磁閥的閥體與閥封間所致：
?、陔姶砰y彈簧彈力不足，導(dǎo)致電磁閥關(guān)閥時閥體與閥封間存在間隙。
為此，我們把檢測時發(fā)現(xiàn)的三臺及庫存的全部IC卡表的電磁閥彈簧進行更換，并清除了閥體內(nèi)的生料帶等雜物，避免了關(guān)閥不嚴(yán)的現(xiàn)象。
(3)顯示不一致問題
現(xiàn)使用的IC卡表大多數(shù)是機械與電子兩種并存的計數(shù)方式。機械方式的計量是靠燃氣基表的計數(shù)器，它顯示使用了的氣量，而電子方式的計量是靠計費器，它顯示的是剩余氣量。因為有兩種計數(shù)方式并存，在計量時就應(yīng)保持一致。但在實際使用中，我們發(fā)現(xiàn)有不一致的現(xiàn)象。
如用戶第一次購買了100m3氣，運行一段時間后，計費器顯示的剩余氣量為65．7m3，而計數(shù)器顯示的已用氣量為37．222m3，該戶點火通氣時記錄的基表底數(shù)是0．260m3。經(jīng)計算，由兩種計數(shù)方式所得的已用氣量不相同，它們竟相差了2．662m3，已超出了額定的誤差范圍值。我們在排除了人為的誤操作外(點火通氣測試正常后，未將計費器顯示的剩余氣量清零或在沒清除剩余氣量前記錄了基表底數(shù))，認為問題的原因出在IC卡表本身。經(jīng)過與廠家分析，得出的結(jié)論是由于IC卡表的最大流量設(shè)定錯誤，造成當(dāng)用戶超大流量使用時，即計數(shù)器走0．2m3時，計費器只減0．1m3且不會過流關(guān)閥。這樣，便出現(xiàn)了上述顯示不一致的現(xiàn)象。通過修改芯片內(nèi)的過流關(guān)閥閥值及延時參數(shù)后，顯示不一致的問題已基本解決。
(4)升降價問題
IC卡燃氣表是先交費后用氣的方式，用戶在使用過程中，不可避免會遇到氣價升降。特別是對商業(yè)用戶，他們每次購買的氣量往往較多，如用戶購氣后，氣價下降，用戶會有意見，而氣價上升，則對燃氣公司有影響。
為了適應(yīng)氣價變動的要求，減少供用氣雙方的風(fēng)險，我們要求在相配套的軟件管理系統(tǒng)上增加了氣價結(jié)算的功能。具體操作是：由抄表人員在升降價當(dāng)天把用戶的氣表讀數(shù)記錄下來，經(jīng)雙方核實后，把表上剩余氣量輸入管理系統(tǒng)，由電腦自動計算出應(yīng)補退的金額，待用戶下次再購氣時，因升降價產(chǎn)生的差額就直接在購氣金額中增減。這樣解決了因氣價變動帶來的影響，保證了供用氣雙方的利益。
4 存在的技術(shù)隱患
IC卡燃氣表在我公司使用已有四年多的時間，在使用的初期，由于存在一系列問題，如：控制計費器出錯、電磁閥失控、傳感器存在較大誤差、電池失效、元器件故障率高等問題，以及在管理上存在的一些漏洞，使得IC卡表應(yīng)用之初便出師不利，為公司工程安裝和燃氣銷售帶來一定的工作負荷和難度。我們認為，IC卡燃氣表中還存在著以下的幾個技術(shù)隱患。
(1)IC卡表抗干擾弱，特別在惡劣環(huán)境下使用，如商業(yè)用戶的飲食業(yè)，潮濕、高溫、油煙和蒸汽等對其芯片的侵蝕性大，往往造成IC卡插入表后，表不讀卡的現(xiàn)象。應(yīng)設(shè)計一體化的IC卡表，且閥體全密封，這樣才可以解決外界環(huán)境帶來的干擾。
(2)IC卡表使用的電磁閥技術(shù)指標(biāo)還達不到要求，可靠性能不高，會出現(xiàn)表內(nèi)還有足夠的氣量，但電磁閥卻誤關(guān)了閥門，造成用戶無法用氣，甚至表內(nèi)已無氣量，但仍可繼續(xù)用氣的現(xiàn)象。
(3)IC卡表的插卡口是完全開放的，用戶可使用多種方式攻擊卡口，造成控制系統(tǒng)失效，且難以取證認定，極易發(fā)生用氣糾紛?？梢圆捎梅墙佑|式IC卡，這樣沒有了外露觸點，抗攻擊性強，不怕臟污及濕氣，安全可靠。
(4)IC卡表普遍使用堿性電池，該電池供電不穩(wěn)定，使用壽命又短，容易造成無故關(guān)閥：而欠量關(guān)閥后，電池所提供的電壓無法打開閥門，導(dǎo)致用戶購氣后還是不能正常用氣。建議選用高性能長效鋰電池，且要能自動定時檢測電池電壓，當(dāng)電壓降至指定值時，自動關(guān)閉并發(fā)出警告
(5)IC卡是企業(yè)與用戶之間的媒體，用戶經(jīng)過計算機管理收費系統(tǒng)的終端(收費處)向卡充值，IC卡應(yīng)將用戶信息(當(dāng)前表內(nèi)剩余的氣量及電池電量等數(shù)據(jù))反饋給計算機管理收費系統(tǒng)。這樣不但能更好地解決了氣價升降價時帶來的抄表問題，而且使企業(yè)能實施對用戶消耗和表具管理。
(6)希望有了一張IC卡，就能做到同一種IC卡表之間互用，還要做到不同廠家IC卡表之間通用，甚至與水、電、氣、公交和電信等行業(yè)通用，真正實現(xiàn)“一卡通”。
5 結(jié)束語
目前，我國的IC卡表的開發(fā)還剛剛起步，質(zhì)量還參差不齊，技術(shù)水平和究方向也存在較大差異，只要我們對目前存在的各種問題，進行分析研究，制定長遠規(guī)劃和組織功關(guān)，堅定不移地支持IC卡新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用推廣工作，相信不久的將來，IC卡燃氣表會趨于完善，象普通氣表一樣進入千家萬戶。
參考文獻：
[1] 胡緒美，鄧立三．IC卡燃氣表應(yīng)用探討．
[2] 孟凡華．IC卡智能控制水表、煤氣表機具與系統(tǒng)．
[3] 建設(shè)事業(yè)比卡五年發(fā)展規(guī)劃．
IC卡又稱智能卡、集成電路卡，它是一種將存儲有大量信息的芯片附著在基本介質(zhì)上的一種卡，其特點是體積小、存儲容量大、安全性高、使用方便等。IC卡經(jīng)歷了存儲器卡、邏輯加密卡到CPU卡的發(fā)展過程。目前，各類型的IC卡已廣泛應(yīng)用在社會的各個領(lǐng)域。
IC卡燃氣表是近十幾年發(fā)展起來的新型燃氣表氣，IC卡技術(shù)徹底改變了以前的抄表模式，即由抄表人員定期走家串戶抄寫每月燃氣數(shù)據(jù)。對用戶而言，保證了消費的安全性和合理性，免去了人工人戶抄表所帶來的諸多不便，而且提高企業(yè)經(jīng)營管理水平和資金周轉(zhuǎn)率，因而有越來越多的燃氣公司所采用。
2 應(yīng)用概況
過去我公司采取先用氣后收費的方式，在發(fā)展商業(yè)用戶時為降低經(jīng)營風(fēng)險而采用交納保證金的方法。因此，作為管道氣用戶，除了要交納工程費外，在通氣前還須繳納一定的用氣保證金，以致用戶在使用管道氣前已是負擔(dān)繁重，造成交者無奈，收者困難的局面。同時，商業(yè)用戶多為個體經(jīng)營，拖欠氣費的情況日益嚴(yán)重，公司每月必須派出專人上門催交，但是，部分用戶直至割管停氣前一刻才肯繳交所欠數(shù)月的氣費，浪費了不少人力和物力，給企業(yè)帶來了一定的經(jīng)濟損失。
針對上述情況，我們考察了周邊城市IC卡表使用現(xiàn)狀，結(jié)合本地的實際情況，于2000年12月決定先在商業(yè)用戶上使用某銘牌流量為G4的IC卡表。使用IC卡表后徹底解決保證金的問題，杜絕了拖欠氣費現(xiàn)象，用戶還可以更靈活地根據(jù)自己的資金狀況，隨時預(yù)購氣費。經(jīng)過幾年的實踐后，我們認為IC卡表確實可以吸納更多的商業(yè)用戶使用管道氣，而且給企業(yè)，特別是在收取氣費方面提供了有力的保障。
3 出現(xiàn)的問題和解決方法
雖然IC卡表具有一系列優(yōu)點，但由于技術(shù)還不成熟，在使用過程中出現(xiàn)如下問題。
(1)IC卡的問題
IC卡存儲了用戶所購買的用氣量，如果一旦IC卡被非法復(fù)制，必將給燃氣公司造成巨大的損失，所以沒有加密功能的一般存儲卡是不使用的；而且我們采用一表一卡制，給那些可能攻擊系統(tǒng)的專業(yè)人士，只有一只表被破壞的機會，每只表的密鑰系統(tǒng)都是建立在這只表編碼的基礎(chǔ)上。其中的原理是：IC卡中的用氣量一旦被正確讀人，燃氣表就會按照事先設(shè)計的程序，正確計算出下一次從IC卡中讀人數(shù)據(jù)的地址和數(shù)據(jù)格式，并寫入IC卡。下一次在購買用氣量時，燃氣公司的IC卡讀寫器會根據(jù)IC卡中的信息，將用戶所購買的用氣量按約定地址和格式寫入IC卡，而且卡上數(shù)據(jù)都是加密的，表的編碼也不以明文形式出現(xiàn)。通過對卡上數(shù)據(jù)改寫只能達到偶然的成功而且可能的密鑰破譯成功也只限于一只表。這樣既安全操作又方便，從而達到保密的目的。
(2)閥門問題
我們使用的IC卡燃氣表的閥門是電磁閥。對初次使用的18臺表進行檢測時，發(fā)現(xiàn)有三臺存在關(guān)閥不嚴(yán)的現(xiàn)象，即當(dāng)氣量用完后或電池失壓還會通氣。經(jīng)分析，產(chǎn)生的原因有：
①安裝氣表時，外界雜物進入電磁閥，卡在電磁閥的閥體與閥封間所致：
?、陔姶砰y彈簧彈力不足，導(dǎo)致電磁閥關(guān)閥時閥體與閥封間存在間隙。
為此，我們把檢測時發(fā)現(xiàn)的三臺及庫存的全部IC卡表的電磁閥彈簧進行更換，并清除了閥體內(nèi)的生料帶等雜物，避免了關(guān)閥不嚴(yán)的現(xiàn)象。
(3)顯示不一致問題
現(xiàn)使用的IC卡表大多數(shù)是機械與電子兩種并存的計數(shù)方式。機械方式的計量是靠燃氣基表的計數(shù)器，它顯示使用了的氣量，而電子方式的計量是靠計費器，它顯示的是剩余氣量。因為有兩種計數(shù)方式并存，在計量時就應(yīng)保持一致。但在實際使用中，我們發(fā)現(xiàn)有不一致的現(xiàn)象。
如用戶第一次購買了100m3氣，運行一段時間后，計費器顯示的剩余氣量為65．7m3，而計數(shù)器顯示的已用氣量為37．222m3，該戶點火通氣時記錄的基表底數(shù)是0．260m3。經(jīng)計算，由兩種計數(shù)方式所得的已用氣量不相同，它們竟相差了2．662m3，已超出了額定的誤差范圍值。我們在排除了人為的誤操作外(點火通氣測試正常后，未將計費器顯示的剩余氣量清零或在沒清除剩余氣量前記錄了基表底數(shù))，認為問題的原因出在IC卡表本身。經(jīng)過與廠家分析，得出的結(jié)論是由于IC卡表的最大流量設(shè)定錯誤，造成當(dāng)用戶超大流量使用時，即計數(shù)器走0．2m3時，計費器只減0．1m3且不會過流關(guān)閥。這樣，便出現(xiàn)了上述顯示不一致的現(xiàn)象。通過修改芯片內(nèi)的過流關(guān)閥閥值及延時參數(shù)后，顯示不一致的問題已基本解決。
(4)升降價問題
IC卡燃氣表是先交費后用氣的方式，用戶在使用過程中，不可避免會遇到氣價升降。特別是對商業(yè)用戶，他們每次購買的氣量往往較多，如用戶購氣后，氣價下降，用戶會有意見，而氣價上升，則對燃氣公司有影響。
為了適應(yīng)氣價變動的要求，減少供用氣雙方的風(fēng)險，我們要求在相配套的軟件管理系統(tǒng)上增加了氣價結(jié)算的功能。具體操作是：由抄表人員在升降價當(dāng)天把用戶的氣表讀數(shù)記錄下來，經(jīng)雙方核實后，把表上剩余氣量輸入管理系統(tǒng)，由電腦自動計算出應(yīng)補退的金額，待用戶下次再購氣時，因升降價產(chǎn)生的差額就直接在購氣金額中增減。這樣解決了因氣價變動帶來的影響，保證了供用氣雙方的利益。
4 存在的技術(shù)隱患
IC卡燃氣表在我公司使用已有四年多的時間，在使用的初期，由于存在一系列問題，如：控制計費器出錯、電磁閥失控、傳感器存在較大誤差、電池失效、元器件故障率高等問題，以及在管理上存在的一些漏洞，使得IC卡表應(yīng)用之初便出師不利，為公司工程安裝和燃氣銷售帶來一定的工作負荷和難度。我們認為，IC卡燃氣表中還存在著以下的幾個技術(shù)隱患。
(1)IC卡表抗干擾弱，特別在惡劣環(huán)境下使用，如商業(yè)用戶的飲食業(yè)，潮濕、高溫、油煙和蒸汽等對其芯片的侵蝕性大，往往造成IC卡插入表后，表不讀卡的現(xiàn)象。應(yīng)設(shè)計一體化的IC卡表，且閥體全密封，這樣才可以解決外界環(huán)境帶來的干擾。
(2)IC卡表使用的電磁閥技術(shù)指標(biāo)還達不到要求，可靠性能不高，會出現(xiàn)表內(nèi)還有足夠的氣量，但電磁閥卻誤關(guān)了閥門，造成用戶無法用氣，甚至表內(nèi)已無氣量，但仍可繼續(xù)用氣的現(xiàn)象。
(3)IC卡表的插卡口是完全開放的，用戶可使用多種方式攻擊卡口，造成控制系統(tǒng)失效，且難以取證認定，極易發(fā)生用氣糾紛?？梢圆捎梅墙佑|式IC卡，這樣沒有了外露觸點，抗攻擊性強，不怕臟污及濕氣，安全可靠。
(4)IC卡表普遍使用堿性電池，該電池供電不穩(wěn)定，使用壽命又短，容易造成無故關(guān)閥：而欠量關(guān)閥后，電池所提供的電壓無法打開閥門，導(dǎo)致用戶購氣后還是不能正常用氣。建議選用高性能長效鋰電池，且要能自動定時檢測電池電壓，當(dāng)電壓降至指定值時，自動關(guān)閉并發(fā)出警告
(5)IC卡是企業(yè)與用戶之間的媒體，用戶經(jīng)過計算機管理收費系統(tǒng)的終端(收費處)向卡充值，IC卡應(yīng)將用戶信息(當(dāng)前表內(nèi)剩余的氣量及電池電量等數(shù)據(jù))反饋給計算機管理收費系統(tǒng)。這樣不但能更好地解決了氣價升降價時帶來的抄表問題，而且使企業(yè)能實施對用戶消耗和表具管理。
(6)希望有了一張IC卡，就能做到同一種IC卡表之間互用，還要做到不同廠家IC卡表之間通用，甚至與水、電、氣、公交和電信等行業(yè)通用，真正實現(xiàn)“一卡通”。
5 結(jié)束語
目前，我國的IC卡表的開發(fā)還剛剛起步，質(zhì)量還參差不齊，技術(shù)水平和究方向也存在較大差異，只要我們對目前存在的各種問題，進行分析研究，制定長遠規(guī)劃和組織功關(guān)，堅定不移地支持IC卡新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用推廣工作，相信不久的將來，IC卡燃氣表會趨于完善，象普通氣表一樣進入千家萬戶。
參考文獻：
[1] 胡緒美，鄧立三．IC卡燃氣表應(yīng)用探討．
[2] 孟凡華．IC卡智能控制水表、煤氣表機具與系統(tǒng)．
[3] 建設(shè)事業(yè)比卡五年發(fā)展規(guī)劃．
