加油卡管理系统的设计与实现.docx

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1、武汉理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）设计的目的及意义集成电路卡（Integrated Circuit Cards,简称IC卡），是一种将存储有大 量信息的芯片附着在基本介质上的一种卡。其特点是体积小、存储容量大、安全 性高、使用方便等。智能卡目前已经成为了一门新兴的技术产业，并以其强大的 生命力飞速向前发展，这主要是在于它具有的独特的特点和优点。随着智能卡技 术的发展，越来越多的行业中都能见到智能卡的应用。在成品油销售行业中的应 用便是众多应用之一。使用智能卡加油不仅可以节省加油时间、免除携带现金和 找零的麻烦，还可以帮助企业用户进行用油管理，使管

2、理者掌握每辆车的加油记 录。更重要的是还可以提高客户对销售企业品牌的忠诚度，加强对品牌的认同， 提供客户增值服务，协助完成企业的销售目标。本文就是在这种前提下，应用智 能卡技术、分布式数据库技术、单片机技术、网络技术等开发出的加油卡管理系 统。通过本系统的应用，可以实现企业内部加油一卡通，实现企业对实际用油情 况的统计分析，加强企业的精细化管理，适应时代的新需求、新需要。1.1 目前加油卡系统国内外现状研究2. 1国外加油卡系统的现状（1）加油卡系统的行业应用在国外，加油卡的应用兴起于80年代，伴随着计算机网络技术、通讯技术 和油机技术的高速发展，加油卡系统在商业利益的驱动下也得到了迅速的发展

3、。 目前，埃索（ES0S）公司的加油卡系统在英国覆盖人口总数70%以上的地区和3%0 以上的高速公路，拥有1700多座加油站，是英国最大的网络油品公司。DCI公 司的油卡系统分布在爱尔兰、英国和欧洲，在爱尔兰拥有140多座加油站，在英 国有400多座加油站，是欧洲最大的网络油品公司。DCI公司利用其加油卡系统 可实时调整油品价格，保持竞争力，并能够实现对当日报表的汇总，保证了公司 经营决策的准确性。由于其加油卡能在整个欧洲范围内使用，对于旅行者来说是1绪论1.1 课题的背景、目的及意义集成电路卡(Integrated Circuit Cards,简称IC卡),是一种将存储有大量信 息的芯片附着

4、在基本介质上的一种卡。其特点是体积小、存储容量大、安全性高、 使用方便等。智能卡目前已经成为了一门新兴的技术产业，并以其强大的生命力 飞速向前发展，这主要是在于它具有的独特的特点和优点。随着智能卡技术的发 展，越来越多的行业中都能见到智能卡的应用。在成品油销售行业中的应用便是 众多应用之一。使用智能卡加油不仅可以节省加油时间、免除携带现金和找零的 麻烦，还可以帮助企业用户进行用油管理，使管理者掌握每辆车的加油记录。更 重要的是还可以提高客户对销售企业品牌的忠诚度，加强对品牌的认同，提供客 户增值服务，协助完成企业的销售目标。本文就是在这种前提下，应用智能卡技 术、数据库技术、单片机技术、网络技

5、术等开发出的一套成品油智能卡联网加油 系统。通过本系统的应用，可以实现企业内部加油一卡通，实现企业对实际用油 情况的统计分析，加强企业的精细化管理，适应时代的新需求、新需要。1.2 目前加油卡系统国内外现状研究国外加油卡系统的现状(1)加油卡系统的行业应用在国外，加油卡的应用兴起于80年代，伴随着计算机网络技术、通讯技术 和油机技术的高速发展，加油卡系统在商业利益的驱动下也得到了迅速的发展。 目前，埃索(ESOS)公司的加油卡系统在英国覆盖人口总数70%以上的地区和3%0 以上的高速公路，拥有1700多座加油站，是英国最大的网络油品公司。DCI公 司的油卡系统分布在爱尔兰、英国和欧洲，在爱尔兰

6、拥有140多座加油站，在英 国有400多座加油站，是欧洲最大的网络油品公司。DCI公司利用其加油卡系统 可实时调整油品价格，保持竞争力，并能够实现对当日报表的汇总，保证了公司 经营决策的准确性。由于其加油卡能在整个欧洲范围内使用，对于旅行者来说是 十分方便。(2)信用卡系统的广泛应用并进而取代加油卡是在所难免的信用卡系统由发卡机构、刷卡终端、远程数据通讯系统、财务结算系统等几 部分组成。经过近百年的发展，信用卡系统已经遍布全球，形成了完善可靠的网 络体系。目前国外较大的信用卡国际性组织有威士国际组织、万事达国际组织、 美国运通国际股份有限公司、大来信用证有限公司、CJB日本国际信用卡公司。 这

7、些组织发行的信用卡在世界各地均有使用。国外的加油站除了为车辆加油之外 还具有商场和休闲场所，信用卡的统一结算性能势必包括了加油费用的结算;同 时加油站本质上也是商品销售点，使用信用卡结算成为必然。但信用卡的使用受 发卡机构的终端网络分布范围的限制，所以在欠发达国家和地区主要集中在城市 使用。由此可以看出，与加油卡相比信用卡应用于加油站付费更有优势，主要在于: 信用卡的普及范围广泛;信用卡系统完善成熟;采用信用卡可以省去建立加油 卡系统的巨额投资;采用现有的信用卡系统可以免去加油卡系统的维护费用和财 务结算费用;信用卡可以满足持卡人的多种消费用途，更利于推广。1.2.1 国内加油卡系统的现状(1

8、)国内加油卡发展过程我国加油卡系统的发展集中在90年代后期，发展的起点比较高，一般均采 用银企合作的方式进行。据不完全统计，全国有20余个地区(市)级以上的石油 公司建立了加油卡系统，规模较大的几家是:北京石油公司、上海石油公司、云 南石油公司、山东石油公司、大庆石油管理局。同时由于我国加油站归属行业分 散，许多企业也自行建立了加油卡系统。(2)加油站刷卡计费终端技术还需突破加油站计费刷卡终端专用硬件设备工业级产品的研制，因投入大，没有大的 进展。现有使用的硬件设备大多为商业级，在加油站环境中的耐久性和稳定性存 在不足。加油卡系统均不能利用现有的银行信用卡我国加油卡系统虽然采用了银企合作的方式

9、，但没有合理利用现有的银行信 用卡系统，投资较高，同时银行信用卡也不能在加油卡系统中使用，这就为持卡 人带来了不便。无统一的行业标准从目前各省市投入使用的加油卡系统来看，不同地区、行业、公司之间缺乏 统一标准，加油卡互不通用，这为加油卡的流通设置了障碍。1.3 课题研究内容及组织结构设计的基本内容包括：学习、掌握与加油卡管理系统相关的理论与技术；进 行加油卡管理系统的总体设计；完成加油卡管理系统运行环境的搭建；完成系统 的数据库及相应应用软件的设计与实现；进行加油卡管理系统的仿真实验。论文的组织结构如下：第1章 绪论。绪论部分介绍了加油卡管理系统的发展现状，以及本文的目 的和意义。第2章 加油

10、卡管理系统的研究基础。本章介绍了 IC卡技术，数据库的特点、 分类和体系结构以及.NET框架。第3章加油卡管理系统的总体方案设计。主要介绍了加油卡管理系统的构 成和总体设计方案。第4章加油卡管理系统部分模块设计与实现。介绍了本系统卡结构的设计、 数据卡的设计以及系统组成模块各功能的设计和实现。第5章系统数据安全性设计与实现。介绍了本系统数据安全性方面采用的 技术和方法。第6章总结与展望。本章对论文的主要工作进行总结。1.4 本章小结本章通过分析国内外IC卡技术发展现状及IC卡加油系统的现状，结合一些 大型工矿企业，油田企业需求的分析，提出了针对大型企业使用智能卡储值加油, 实现企业内部加油一卡

11、通的总体目标。这一目标的实现可以极大的提高生产效率 和管理水平。逐渐实现和国内外成品油销售先进技术接轨。2加油卡管理系统的关键技术2.1 IC卡技术2. 11 IC卡简介IC卡（集成电路卡）是继磁卡之后出现的又一种新型信息工具。IC卡在有些 国家和地区也称智能卡、智慧卡、微电路卡或微芯片卡等。它是将一个微电子芯 片嵌入符合IS07816标准的卡基中，做成卡片形式；己经十分广泛地应用于包括 金融、交通、社保等很多领域。IC卡读写器是IC卡与应用系统间的桥梁，在ISO 国际标准中称之为接口设备IFDo IFD内的CPU通过一个接口电路与IC卡相连并 进行通信。IC卡接口电路是IC卡读写器中至关重要

12、的部分，根据实际应用系统 的不同，可选择并行通信、半双工串行通信和12c通信等不同的IC卡读写芯片。2. 1.2 RFID卡的主要技术射频识别RFID技术是一种利用电磁波进行信号传输的识别方法，被识别的物 体本身应具有电磁波的接收和发送装置2。射频识别IC卡是一种使用电磁波和 非触点来与终端通信的IC卡。使用此卡时，不需要把卡片插入到特定读写器插 槽之中。一般来说，通信距离在几厘米至1米范围内。射频识别卡使用得较多， 而且发展潜力较大。射频识别IC卡有主动式和被动式之分。主动式卡是指卡片 需要主动靠近读卡器，用户需要将卡在读卡器上晃过才完成交易；被动式卡不用 出示卡片，只要走过读卡器的范围，即

13、可完成交易。目前世界上最先进的非接触IC卡就采用了独特的RFD技术。2. 2分布式数据库技术分布式数据库系统是物理上分散而逻辑上集中的数据库系统。分布式数据库 系统使计算机网络将地理位置分散而管理和控制又需要集中的多个逻辑单位连 接起来，共同组成一个统一的数据库系统3。因此，分布式数据库系统可以看 成是计算机网络与数据库系统的有机结合。2. 2.1分布式数据库的特点一个完善的分布式数据库系统应该具有如下特点：(1)分布性:数据存储在由计算机网络连接的地理上分散的多个地点，而不是 存储在一个地方。逻辑整体性:数据虽然在物理上分散在各个站点中，但在逻辑上却构成一 个整体，由一个分布式数据库管理系统

14、统一管理。站点自治性:各地点上的数据由本地的DBMS管理，具有自治处理能完成 本地点的应用。数据分布透明性:用户不必关心数据是如何被逻辑分片的，数据及段是否 被复制及复制副本的个数，数据及其片段的物理位置分布的细节以及部场地上数 据库支持哪种数据模型。(5)集中与自制相结合的控制机制:分布式数据库系统常常采用集中和相结合 的控制机制。局部的DBMS可以独立管理局部数据库，同时系统又设有集中控制 机制，协调各局部DBMS的工作。(6)存在一定的数据冗余:尽量减少冗余度是集中式数据库系统的目标而在分 布式数据库中，为了提高系统的可靠性、可用性和改善系统性能，适数据冗余是 必须的。2. 2. 2分布

15、式数据库系统的分类按照局部数据库管理系统的数据模型分类，分布式数据库系统可以分为同构 型DDBS和异构型DDBS。如果各个站点上的数据库的数据模型都是同一个数据 的，则称该数据库系统是同构型DDBS,如SDD-1, POREL等;如果各站点上库的 数据模型的类型是各不相同的，则称该分布式数据库系统是异构型DDBS如 MULTI BASE, DDTS等。按照分布式数据库控制系统的类型分类，分布式数据库 可以分为全局控制集中型DDBS、全局控制分散型DDBS和全局控制可变型DDBSo 如果分布式数据库系统中的全局数据字典位于一个中心站点，由中心站点完成全 局事务的协调和局部数据库转换等所有控制功能

16、，则称该DDBS为全局控制集中 型DDBS;如果全局控制机制和全局数据字典分散在网络的各个站点上，且每个站 点都可以完成全局事务的协调和局部数据库转换，每个站点既是全局事务的参与 者又是全局事务的协调者，则称该DDBS为全局控制分散型DDBS:全局控制可变 型DDBS是介于前两种类型之间的DDBS,根据应用的需要，站点被分为主站点 和辅助站点两组，主站点包含全局控制机制和全局数据字典，辅助站点则不包含 全局控制机制和全局数据字典。2. 2. 3分布式数据库系统的体系结构和组成成分分布式数据库是分布式数据库系统中各站点上数据库的逻辑集合5。与集 中式数据库一样，分布式数据库也是由两部分组成。一部

17、分是应用数据库，即关 于应用所需要的数据的集合，它是分布式数据库的主体。另一部分是数据字典， 即关于数据库中数据结构的定义以及全局数据的分片、分布的描述。2.3 .NET FRAMEWORK.NET Framework是支持生成和运行下一代应用程序和XML Web services的内 部Windows组件。.NET Framework旨在实现下列目标：提供一个一致的面向对象的编程环境，而无论对象代码是在本地存储和执 行，还是在本地执行但在Internet上分布，或者是在远程执行的。提供一个将软件部署和版本控制冲突最小化的代码执行环境。提供一个可提高代码（包括由未知的或不完全受信任的第三方创建

18、的代码）执 行安全性的代码执行环境。提供一个可消除脚本环境或解释环境的性能问题的代码执行环境。使开发人 员的经验在面对类型大不相同的应用程序（如基于Windows的应用程序和基于 Web的应用程序）时保持一致。按照工业标准生成所有通信，以确保基于的代码可与任何其他代码集成。.NET Framework具有两个主要组件:公共语言运行库和.NET Framework类库。 公共语言运行库是.NET Framework的基础6。可以将公共语言运行库看作一个在 执行时管理代码的代理，它提供内存管理、线程管理和远程处理等核心服务，并 且还强制实施严格的类型安全以及可提高安全性和可靠性的其他形式的代码准

19、确性。这类似Java的虚拟机。事实上，代码管理的概念是公共语言运行库的基 本原则。以公共语言运行库为目标的代码称为托管代码，而不以公共语言运行库 为目标的代码称为非托管代码。.NET Framework的另一个主要组件是类库，它是一个综合性的面向对象的可 重用类型集合，可以使用它开发多种应用程序，这些应用程序包括传统的命令行 或图形用户界面（GUI）应用程序，也包括基于ASRNET所提供的最新创新的应用程 序（如 Web 窗体和 XML Web services）o4本章小结本章介绍了 IC和RFID卡的主要技术，分布式数据库系统的特点、分类和体 系结构和.NET Frameworko3加油卡

20、管理系统的总体方案设计经现场论证后，本系统采用智能卡技术，卡内存金额，用户将钱存入公司财 务帐户内、输卡（金额卡），分卡（金额卡），用户持卡到加油站加油的总体方案。 通过卡单位代码、卡类别等信息实现企业对用油情况的管理。3.1总体方案设计根据油田企业内部各单位对油品管理的需求，结合成品油销售企业的内部管 理要求，设计本系统主要包括以下模块：（1）系统管理模块（2）业务销售模块（3）储值模块（4）加油站销售模块以上主要模块结合各种硬件和网络就构成了一个较为完善的加油卡管理系 统，如图3.1所示。图3.1系统总体方案设计系统管理模块系统管理模块由系统管理软件、加油站配置管理软件、卡初始化软件、统计

21、 查询分析软件、加油卡挂失软件组成。系统管理软件实现的主要功能有，加 油站建立、储值点建立、储值点用户建立、卡应用序号设置、发卡号段管理、操 作员卡写卡等。加油站配置管理软件主要功能有，加油站加油枪数量、各加油枪 油品、各加油枪所能使用卡的类型、写加油机PSAM卡等。卡初始化软件实现新 旧卡洗卡、初始化功能。统计查询分析软件主要功能是提供各种统计查询分析报 表、向加油站下发油价、密度等。加油卡挂失软件的功能是对加油卡进行挂失。3. 1.2业务销售模块业务销售模块由业务销售调拨软件和财务审核软件组成。完成的功能是单位 用油计划调拨和用油单位的组织维护工作，该软件可根据用油单位的性质设定单 位的月

22、用油计划，并据此为上限开具用油调拨单，财务根据交款情况对调拨单进 行审核，审核通过的调拨单方可进行储值。主要包括的功能有，单位代码建立与 维护、单位用油计划维护、自用油调拨、零售油调拨、其他调拨、统计报表等功1.3储值模块储值模块主要包括大卡储值软件和加油卡分卡软件。其中管理模式采用的是 按照单位管理，单位之间存在隶属级别关系，每月统计单位的实际加油量开具发 票。单位对加油卡的管理使用的是大卡、小卡两种类别，大卡中储值较多不能在 加油站加油，但可以在充值中心向小卡分卡8。小卡是在加油站可以实际加油 的卡。这样，每次给小卡储值多少，给哪张卡储值，用户可以自主进行管理。主 要的功能有大卡储值、小卡

23、储值、重置加油卡密码、解锁灰卡、查询储值加油记 录、打印各种报表、补办加油卡等功能。2. 1.4加油站销售模块主要有：(1)卡机联动部分功能，包括：用集散控制方案，确保生产正常进行；操 作简单；有完善的显示功能；有键盘操作功能；有防透支功能；通讯功能；完备 的自诊断功能、并采取相应的处理措施；具有识别非本系统卡，挂失卡和故障 卡的功能并给出相应显示；加油机计量系统出现故障时，能自动关闭，避免只加 油不记数现象的发生；能自动识别出由于加油机计数装置颤抖而造成错误计数； 安全保密功能；防止篡改功能。（2）站端监控计算机的功能：端监控管理计算机可带32条加油枪，采集各加油机加油信息，并在显示屏 上显

24、示，监控加油站各加油机工作状况；对现金购油用户，加油员用IC卡通过 监控管理计算机在室内即可控制加油机付油；站端监控计算机通过光纤向网络中 心传送加油数据、非法拔卡、日报表等信息，接受数据中心发布的油价、挂失卡 号、密度、校时等信息，并将息传送至各加油机，进行设置。还可以根据数据中 心的配置设置每条加油枪可以使用什么类型的加油卡、什么时期购买的加油卡 等。3. 2开发工具的选择本系统各个终端运行在Win 7环境下，采用C+Builder 6.0作为开发工具， 结合数据库技术、IC卡技术对加油卡管理系统进行设计和开发。C+Builder是由 Borland公司继Delphi之后又推出的一款高性能

25、可视化集成开发工具。C+Builder 具有快速的可视化的开发环境。C+Builder内置了 100多个完全封装了 Windows 公用特性且具有完全可扩展性（包括全面支持ActiveX控件）的可重用控件； C+Builder具有一个专业C+开发环境所能提供的全部功能：快速、高效、灵活 的编译器优化，逐步连接，CPU透视，命令行工具等。它实现了可视化的编程环 境和功能强大的编程语言（C+）的完美结合。数据库平台选用的是微软公司的SQL Server2008, SQL Server 2008提供了公 司可依靠的技术和能力来接受不断发展的对于管理数据和给用户发送全面的洞 察的挑战。具有在关键领域方

26、面的显著的优势使得公司可以运行他们最关键任务 的应用程序，同时降低了管理数据基础设施和发送观察和信息给所有用户的成 本。这个数据库平台有以下特点：可信任的一一使得公司可以以很高的安全性、可靠性和可扩展性来运行他们 最关键任务的应用程序。高效的一一使得公司可以降低开发和管理他们的数据基础设施的时间和成 本。智能的一一提供了一个全面的平台，可以在你的用户需要的时候给他发送观 察和信息。3. 3系统硬件方案设计3. 3. 1硬件总体方案根据系统总体方案，实现系统管理模块、业务销售模块、储值模块、加油站 销售模块中的各种硬件设备，通过基于光纤网络的虚拟专用网连接在一起，以达 到“内部加油一卡通”的总体

27、目标。硬件的连接主要由数据中心的各种网络设备，如服务器、路由器、通信电缆、 各终端计算机构成。储值模块由计算机、IC卡读写设备、指纹识别设备、软件加 密设备、打印机等硬件设备构成。加油站销售模块主要由站端监控计算机、IC 卡读写设备、打印机、通信柜、卡机联动部分等硬件设备构成。3. 3. 2智能卡选型IC卡加油系统中使用的是CPU卡，内部容量是8K。CPU卡，也称智能卡， 卡内的集成电路中带有微处理器CPU、存储单元(包括随机存储器RAM、程序 存储器ROM (FLASH)、用户数据存储器EEPROM)以及芯片操作系统COS,如图 3.3所示。装有COS的CPU卡相当于一台微型计算机，不仅具有

28、数据存储功能， 同时具有命令处理和数据安全保护等功能。图3. 3智能卡内部结构本系统中使用的是双界面IC卡。一般的智能卡只能在接触式环境使用，应 用环境大受限制。双界面卡可以实现一个智能卡芯片，两种通讯方式：接触式和 非接触式。在具备传统智能卡的优势外，还同时具备接触式卡和非接触式卡的优 势。油机端使用的是非接触式操作，这样避免了北方外部环境恶劣，风沙大对读 卡卡头的损害，延长了设备的使用寿命10。在储值过程中使用的是接触式读写 操作，这样可以避免卡数量众多，互相产生干扰，增强对卡操作的稳定性，还能 保证系统的安全性。相关参数如下：技术指标：(1)微处理器：16位保密控制器；十分方便。(2)信

29、用卡系统的广泛应用并进而取代加油卡是在所难免的信用卡系统由发卡机构、刷卡终端、远程数据通讯系统、财务结算系统等几 部分组成。经过近百年的发展，信用卡系统已经遍布全球，形成了完善可靠的网 络体系。目前国外较大的信用卡国际性组织有威士国际组织、万事达国际组织、 美国运通国际股份有限公司、大来信用证有限公司、CJB日本国际信用卡公司。 这些组织发行的信用卡在世界各地均有使用。国外的加油站除了为车辆加油之外 还具有商场和休闲场所，信用卡的统一结算性能势必包括了加油费用的结算；同 时加油站本质上也是商品销售点，使用信用卡结算成为必然。但信用卡的使用受 发卡机构的终端网络分布范围的限制，所以在欠发达国家和

30、地区主要集中在城市 使用。由此可以看出，与加油卡相比信用卡应用于加油站付费更有优势，主要在于:信用卡的普及范围广泛;信用卡系统完善成熟;采用信用卡可以省去建立加 油卡系统的巨额投资;采用现有的信用卡系统可以免去加油卡系统的维护费用和 财务结算费用;信用卡可以满足持卡人的多种消费用途，更利于推广。国内加油卡系统的现状(1)国内加油卡发展过程我国加油卡系统的发展集中在90年代后期，发展的起点比较高，一般均采 用银企合作的方式进行。据不完全统计，全国有20余个地区(市)级以上的石油 公司建立了加油卡系统，规模较大的几家是:北京石油公司、上海石油公司、云 南石油公司、山东石油公司、大庆石油管理局。同时

31、由于我国加油站归属行业分 散，许多企业也自行建立了加油卡系统。(2)加油站刷卡计费终端技术还需突破加油站计费刷卡终端专用硬件设备工业级产品的研制，因投入大，没有大的 进展。现有使用的硬件设备大多为商业级，在加油站环境中的耐久性和稳定性存 在不足。(3)加油卡系统均不能利用现有的银行信用卡我国加油卡系统虽然采用了银企合作的方式，但没有合理利用现有的银行信(2)时钟频率：外部时钟：17.5MHZ缺省为3.57MHZ,内部时钟可达到 15MHZ；(3) EEPROM 容量:8K、16K；(4)EEPROM寿命：写50万次，读基本无限制；(5)数据保存时间：10年以上；(6)工作电压:；(7)工作温度

32、：-25度一+85度；(8)工作湿度：10%90%不凝结；(9) APDU长度：APDU的最大长度为180以上字节。功能指标：(1)标准：完全符合 ISO/IEC 14443 1/W；(2)协议:支持ISO/IEC 14443-4的T=CL通信协议；(3)非接触通讯：支持Type A or Type B；(4)容量:8Kbytes (可选 4/16Kbytes)；(5)规范：支持PBOC2.0的电子存折/电子钱包/借贷记应用；可支持社保 卡规范、中石油加油卡规范、中石化加油卡规范、国际上的非接触支付标准8；(6)硬件DES处理器；(7)符合ISO/IEC 14443中描述的防冲突机制；(8)支

33、持防插拔处理和数据断电保护机制。性能参数：(1)运算速度保存时间最短10年；(2)最少擦写次数10万次；(3)通讯速率：Type A 下 106KBps, Type B 下最大为 848KBps；(4)标准PBOC电子钱包消费交易时间可控制在150ms以内(用户卡上的 数据传输与处理时间)；(5)读写距离：0-10cm；(6)兼容性考虑，与标准的Type A和Type B的读写设备完全兼容；(7)温度：-25 度 to+70 度。3. 4本章小结本章提出了加油卡管理系统的总体设计方案，系统软、硬件均采用模块化结 构设计，充分考虑了企业管理和企业内控等需求及油田的特点，系统具有扩充和 升级的方便

34、性和灵活性，提供了标准、通用的信息接口，并能与原有各部门的管 理系统相兼容，避免了重复投资。4加油卡管理系统关键模块设计与实现智能卡内部文件结构设计CPU卡是智能卡，是安全数据的载体，数据怎样存储在卡中，才能够保证数 据的安全性，又能利用有限的卡资源，将数据井然有序地存储在CPU卡中，同 时外界又能够对数据进行快速访问，是一个非常重要的问题。在ISO/7816-49中规定了 CPU卡中数据的逻辑组织结构，要求以文件的形式 存储数据，文件是以层次的结构来组织的。CPU卡文件系统提供给外界的逻辑组 织结构是被标准化的，但在卡内部的物理组织和实现是没有被标准化的。为了有 效的组织和管理卡片中的文件，

35、并对新的应用保留扩充增加的空间。因此在设计 文件系统前需要仔细研究，才能更好的设计卡片中的文件结构。根据ISO/ICE7816 标准，CPU卡操作系统在逻辑上必须支持两种类型的文件结构，专用文件 DF（Dedicated File）和基本文件（Elementary File）ll0 DF文件好比是一本书的目录, 包含DF本身的控制信息，同时还是其它DF和EF的母体。加油卡卡内文件结构设计在加油卡卡片文件结构中主要有以下文件：（1）环境目录文件，结构见表4.1,在该卡片中卡片主控密钥“ DQ University, 片上用于使用安全信息改写应用环境目录文件内容的主密钥值为： （卡片上的密钥不分散

36、）。表4.1应用环境目录文件结构（2）加油应用目录文件ADF,文件结构见表4.2,此目录文件用于加油应用，该文件标识（SFI）01（十进制）文件类型变长线性文件大小文件存取控制读二自由改写=需要安全信息数据元加油应用AID=A0 00 00 00 03 “PETR0DAQ”目录下建立应用中所需各类基本文件EFo表4. 2加油应用文件结构文件存取控制建立文件=需要安全权限应用锁定二需要安全信息应用解锁-需要安全信息AID=A0 00 00 00 03 “PETR0HD”（3）加油应用的持卡人基本数据文件，文件结构及存储内容含义见表4.3, 此文件为加油应用下基本文件，用来在卡CPU卡中存储持卡人

37、的基本信息，比 如，持卡人姓名、车号、卡类别、油品、身份证号码等。表4. 3持卡人基本数据文件结构文件标识（SFI）22（十进制）/16H文件类型透明文件大小50文件存取控制读二自由改写=需要 安全信息续表字节数据元长度/测试值1油品代码1/002结算方式（0金额，1实物）1/003是否定点加油（00是，01否）1/904是否采用默认密码1/005-6单位代码01 017-10加油站代码（区号1、站号1）4/1000000111加油卡类型01/02 （油田自用/零售）12-21车号10/黑 E12345622-31持卡人姓名32持卡人证件类型1/0133-42持卡人证件号码10/2222222

38、222222222243 - 46用户使用的卡号10/22222222222222222（4）加油应用的公共应用基本数据文件，文件结构见表4.4,此文件为基本 文件，用来存储有关加油卡的一些公共信息，如发卡方标识、卡序列号、有效期 等信息。表4. 4公共应用基本数据文件结构文件标识（SFI）2了（十进制）/15H文件类型透明文件大小30文件存取控制读二自由改写=需要 安全信息字节数据元长度/测试值1-8发卡方标识（用于对交易密钥密 钥的第一次分散）8/00000000000000009应用类型标识二0x111/1110应用版本=011/0111-18应用序列号08/00 00 00 00 00

39、 00 00 0119-22应用启用H期4/2008081223-26应用有效日期4/2009081227-30备用4/00 00 00 00（5）应用的备用信息数据文件，也是加油应用下的基本文件，用来保存备 用信息，文件结构及含义见表4.5。表4. 5备用信息数据文件结构文件标识（SFI）28（十进制）/1制文件类型透明文件大小20文件存取控制读二自由改写:需要 安全信息字节数据元氏度/测试值1-20备用20/0000000000（6）加油应用交易明细文件，文件结构见表4.6,此文件是在加油应用下的基本文件，用来循环存储加油交易记录，可以保存近期10笔交易记录。表4. 6交易明细文件结构文件

40、标识（SFI）24（十进制）18H文件类型循环文件存取控制读二自由改写=禁止记录个数10（7）钱包文件，该文件用于系统验证，验证是否属于本系统内加油卡，具 体文件结构见表4.7o表4. 7钱包文件结构文件标识（SFI）02（十进制）02H文件类型钱包文件存取控制读二自由使用=自由（8）卡片内部数据元在卡中建立交易密钥文件，包括圈存密钥、圈提密钥、TAC密钥等，建立个 人密码，建立管理密钥，包括应用主控密钥、应用维护密钥、密码解锁密钥、密 码重装密钥、灰处理密钥、内部认证密钥等。4. 2系统数据库设计方案在数据中心采用SQL Server 2008数据库平台，系统中所有终端通过虚拟专 用网络与数

41、据库服务器通信。4. 2.1数据库设计方案根据系统的总体方案的需要，IC卡加油管理系统使用SQL Server 2008数据 库平台，在此平台中建立一个数据库实例，名字为“ICJNFO”。在其中建立系统 各终端所需数据表。IC卡系统各个应用终端根据安全认证级别对数据库中相应的 表进行读写操作。系统对数据库的各种操作的实现多数采用存储过程的方式，这 样就可以利用数据库平台的特点最大程度的保持数据的完整性和一致性，降低开 发难度，提高系统的运行速度和效率12。而且对于某些功能的升级只需修改数 据库中的存储过程，减少了更新程序版本带来的工作量。4. 2. 2数据库表结构的设计根据本系统的软件设计方案

42、，在分布式数据库平台SQLServer2008中建立需 要的数据表。本系统中涉及的数据表、视图40余个，这里不一一列出，只重点 介绍其中几个。（1）加油卡基本信息表加油卡基本信息表（结构见表4.8）,是用来存储持卡人基本信息的，主要保 存持卡人的卡号、所属加油站站号、持卡人的车号、加油卡油品，加油卡卡号， 卡序列号、中心号、建卡时间、持卡人身份证号码等信息。应用程序中当新办加 油卡时，办卡成功后将持卡人基本信息保存在此表中。表中的数据不得删除，各 终端可以通过应用程序查询此表，在终端显示出已办IC卡的各种信息。表4. 8加油卡基本信息表结构表名称Newic字段名称数据类型是否索引字段默认值备注

43、id整型（int）是系统默认记录唯一号card_num整型（int）是无卡序列号user_cardnumint否无用户卡号（8位）station_numint)否无卡属加油站ch_num字符型（varchar长度9个字符）杏无车号card_class字节（1个字节）春无卡类别yp字节（1个字节）否无油品zxh字节（1个字节）否无卡所属区域代码dw_code整型（int）丕 白无单位代码jk_time时间日期型否无建卡时间kbz字节（1个字节）否无卡当前状态标志0：正常卡，1挂失卡，2：报废卡id_cardnum字符型（18）否无身份证号card_name字符型（20）否无持卡人姓名Verify

44、_signTinyint否无审核状态标志Qs_dateDatetime否无卡有效期起始时间Jz_dateDatetime否无卡有效期截止时间（2）储值记录表储值记录表（结构见表4.9）,该表和每一个储值终端一一对应，表名称和终 端代码是对应的，即每个储值终端只能将储值记录存储到自己终端所对应的表 中。这样可以提高操作速度，减少对同一个表的访问量13。储值终端用此表来 保存加油卡的储值信息，包括加油卡卡号、持卡人姓名、车号、加油卡的类别、 油品、储值金额、储值金额来源、储值前卡内余额、储值后卡内余额、TAC码、 储值时间、审核标志等信息。表4. 9储值记录表结构表名称saveadd_xxx字段名

45、称数据类型是否索引字段默认值备注id整型（int）是（唯一索引）系统默认记录唯一号card_num整型（int）否无卡序列号User_cardnum整形（int）看无加油卡卡号ch_num字符型（verchar长度9个字符）否无车号card_class字节（1个字节）否无卡类别yp字节（1个字节）否无油品号zxh字节（1个字节）否无卡所属区位号dw_code整型（int）否无单位代码zyl整型否无当次储值金额knyl_b整型看无卡内储值前金额knyl_a整型否无卡内储值后金额store_date时间日期型否无储值时间op_code整型（int）否无操作员代码op_name字符型（20）否无操作

46、员姓名s_num整型（int）否无储值来源tac字符型（32）否无Tac码etc整型(int)否无交易序号point_code整型（int）否无储值点代码add_signTinyint否无储值标志0：正常初值1：挂失补办2、退油Verify_signTinyint否无审核状态标志（3）油品对应表结构见表4.10,每一张加油卡对应一种油品，比如93#、97#、-10#柴油等, 油品随着炼油技术的发展，油品不断变化，为了应用程序的向后兼容，用户自己就可以修改应用程序中所需的油品，因此我们设计了油品对应表，即油品代码和 油品名称对应表。在用户使用的过程中如果需要改变系统中的油品，只需由管理 员用应用程序更改此表即可，增强了程序的可扩展性，延长了软件的运行周期。表4. 10油品表结构表名称Oil_type字段名称数据类型是否索引字段默认值备注Oil_code整型（int）是（唯索弓1）无油品代码oil_name字符型（20）否无油品名称