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基于IC卡技术的城市信息平台的建设

1.前言
　　随着信息时代的到来，城市居民对提高生活水平和政府服务质量的要求不断提高，这使得城市管理现代化的需要也越来越迫切。
　　城市的管理是一种十分复杂的综合性极强的管理活动，涉及的方面非常多，包括土地规划管理、人口管理、经济财政管理、基础设施能源水电气管理、交通管理、社会保健福利管理等等。这些方面并不都适合也不都需要纳入信息化平台，对于城市的管理层来说，他们需要信息化平台去做的，是将与城市居民生活息息相关的方方面面纳入一个统一的平台，既方便了城市居民的日常生活，又对城市的日常运作提供了科学的管理手段和第一手的原始数据。人口管理、社会保健福利管理需要保管大量居民的详细资料，水电气管理、交通管理需要方便的付费方式和消费数据的统计报表，如此大量的数据的采集、统计、查询工作成为现有城市管理方式的症结，而IC卡技术可以方便的实现这些工作并在此基础上构筑一个统一的城市信息化平台。事实上IC卡技术已经大量应用于与城市居民生活息息相关的方方面面，基于IC卡技术的城市信息化平台建设，已经成为城市建设的重要方向，也是实现数字化城市的基石。
2.城市管理对信息的需求
2.1 城市人口管理
　　目前我国的城市人口管理，主要是依靠政策法规的贯彻执行来实现的。同时，通过户籍制度和暂住证等方法来认证城市居民的身份、统计人口资料以及管理流动人口。
我国现有的身份证明证件如身份证、户口簿都是采用传统的纸介质，一方面无法表征相貌、住址等易变化的特性，常出现证件内容与实际不符的情况；另一方面由于证件内容没有入库，查询困难，导致难以准确认证持证人的身份。
2.2 水电气管理
　　目前我国城市水电气管理所面临的主要问题是，一方面供水供电的资源严重不足，人均水电气资源占有量与发达国家相差极大，另一方面又存在着水电气资源的普遍浪费情况。造成浪费的原因不仅仅是由于使用者的主观因素和相关设施的技术水平保养情况，还有城市配水配电的制度落后的因素。这其中的症结在于城市水电气的大量使用者散布在城市每个角落、经济水平个人素质参差不齐，使得管理收费都成为十分棘手的问题，管理者无法及时取得整个城市水电气消费的用量、分布等准确的第一手资料，水电气费用拖欠也成为公共事业收费的老大难问题。
2.3 交通管理
　　目前我国城市交通十分紧张，已经成为城市发展的最大制约因素。其原因是多方面的，如月票不限次使用的不合理收费制度；道路面积的增长远远落后于客运量及车流量的增长；城市交通线网布局不合理，机动车、非机动车、行人抢道而行，混合交通等等。
利用IC卡技术和统一的城市信息平台，不仅从根本上改变现有收费制度，变不记次月票为限次月票，杜绝假币，避免找零的麻烦，而且通过信息平台采集的乘客乘车记录，能够帮助城市公交系统建立起方便可靠的收费体系，以这些消费数据为原始资料整理统计出城市各地区各时间段的消费情况，供公交公司调配车辆及政府机构决策道路建设、规划城区建设、制定修改交通法规参考。
2.4 社会福利保障管理 　
福利保障管理主要包括老年人残疾人孤残儿童的救济照顾、城市劳动者的就业失业管理、医疗保健制度管理这几方面。
在老年人残疾人孤残儿童的救济照顾方面，我国目前主要通过政府拨款、慈善机构募捐、个人承担相结合的方式，由老人院、孤儿院等机构执行，同时发放老人证、残疾证等身份证明证件在社会消费场合给予优惠。在这一方面借助信息平台可以提供更加严格可靠的个人身份认证手段，将多个部门的认证信息统一存储在一张IC卡内，以此代替原本繁琐的手续。
　　在城市劳动者的就业失业管理方面，则是采用自主择业为主、制定最低生活保障线与就业教育并行的政策。在这方面上信息平台同样可以起到身份认证的作用，此外由于可以将具备公证效力的个人身份信息、受教育信息、就业履历存储起来，我们便可以向录人单位提供更加准确详尽的个人资料。
在医疗保健制度管理方面，当前不少城市都正处在改革阶段，政策不一，基本上是由单位与个人按比例或按限额分摊为主，另外以医疗保险制度为辅。信息平台在这一方面能够起到的作用主要是帮助解决医疗费用分摊、指定医院与非指定医院间转诊所带来的收费报销困难的问题。
3.当前IC卡技术发展概述
　　 IC卡全称集成电路卡（Integrated Circuit Card），又称智能卡（Smart Card），它是将一个集成电路芯片镶嵌于塑料基片中封装成卡的形式，用于储存和处理数据。
IC卡根据卡中所镶嵌的集成电路的不同可以分成三类：
存储器卡
卡中的集成电路为可编程只读存储器EEPROM。它不能处理信息，只能像磁卡一样存储信息，只是存储容量比磁卡更大而已。因此它存在着与磁卡一样的安全缺陷，只适用于没有任何安全保障的应用。
逻辑加密卡
卡中的集成电路具有加密逻辑和EEPROM，它保持了存储卡的价格优势。一般应用作电话卡、城市交通领域等储值消费。
CPU卡
　　卡中的集成电路包括中央处理器CPU、EEPROM、随机存储器RAM以及固化在只读存储器ROM中的片内操作系统COS（Chip Operating System），因此不仅能够存储信息还能对数据进行复杂的运算，从而可以实现数据的加密，有效地防止卡片伪造、数据截取，安全性有了显著提高。目前广泛应用于各种金融交易和其他安全性要求较高的场合如水电气收费。
IC卡根据与外界数据传送的形式来分，可以分为接触式卡与非接触式卡两种。接触式卡在IC芯片上有8个触点与外界接触，需要插入读卡器内才能通过触点传输数据。非接触式卡的集成电路不向外引出触点，除包括前述三种IC卡的电路外，还带有射频收发电路及其相关电路，只需接近读卡器至一定距离即可传输数据。近年来又新推出了兼有两种数据传送方式的双界面卡，即同时拥有外触点和射频收发电路，可适用于更加广泛的应用　
IC技术发展到现在已经成为一项相当成熟的技术，相当多的技术细节已经被国际标准化组织（ISO）和国际电子技术委员会（IEC）标准化。
　　目前IC卡的应用十分广泛，除了市政管理方面之外，在金融方面，IC卡除了直接作为信用卡使用外，还可以用作电子钱包支付较小数额的交易；在电信方面，IC卡可以用作电话储值卡代替磁卡及投币方式，还可以在移动通讯中作为SIM卡辨识用户身份及号码；在安全方面，IC卡可以用于门禁、考勤系统。现在IC卡的应用趋于多样化，在许多信息系统中都作为其中一部分发挥着作用。
　　 IC卡之所以获得如此广泛的应用，是因为它具有以下优点：
良好的机器读写性能便于人－机－卡之间的会话。
　　 IC卡是一种电路卡，它在机器读写性能上远优于磁卡和光卡，无需往复的机械动作即可完成人－机－卡之间的多次会话过程，使卡在应用时更容易进行操作与相互验证，给卡的应用开发者和使用者都带来了极大的便利。
良好的安全防范技术使卡能脱离网络使用。
IC卡采用了为国际上各开发者与使用者所共同认可的半导体密码存放与软件加密技术，它可以有效地阻止卡的非法复制与数据的篡改。应用设备可以在脱离网络的情况下，不需人工干预即可对IC卡进行鉴别，以确定该卡是否是本系统所许可的，是否可在该应用场合中使用等。通过持卡人输入PIN（个人标识号），与卡内一组密码比较，可以确认持卡人的身份。这些特点，使IC卡能成为传导媒体，再加上认证和数据加密等功能，使卡能脱离网络使用。
大容量的数据存储能力使IC卡成为数据载体。
　　在一个应用系统使用中，系统必需对所有持卡人建立一份身份与使用的档案。在磁卡系统中这组档案存放在中心数据库系统内，持卡人每次使用都必需通过终端以网络形式从数据库系统中提取与自己相关的档案。现在IC卡的存储能力增加了，持卡人的使用档案可以存放在IC卡中，终端设备无需联网即可得到使用者的相关信息，使用的灵活性大大增强了，交易的实时性也明显改善。
　　以上的三个特点的结合构成了IC卡应用的强大优势，它一方面降低了对网络的依赖程度提高了响应速度。另一方面它对发行商、应用商和持卡人三方面的利益提供了有效的保护手段，解决了以前难以解决的问题，为IC卡的广泛应用铺平了道路。
4.基于IC卡进行城市信息化平台建设 　　
基于IC卡技术的城市信息化平台并不能覆盖城市行政管理的每一方面，也不能在某一方面的管理中起到决定性的决策作用，它的定位应该是一层构建微观居民日常生活与宏观城市管理之间的平台，向下为居民提供更为方便更为现代化的生活方式，向上为管理层提供更加及时准确更加综合广泛的城市运转资料。
　　概括起来城市信息化平台所涉及的行业和领域主要在以下几方面：
1)在城市人口管理：我国正筹备实施推广第二代身份证方案，在原有的视读信息基础上采用IC技术存储信息，进行身份识别和认证。
2)在水电气管理：将采用预付费IC卡水表、IC卡电表和IC卡煤气表实现水电气收费。
3)交通管理：应用将覆盖地铁、公共汽车、出租车等城市各种交通领域，实现统一IC卡收费。
4)社会福利保健：劳社部目前已经专门制定了《社会保障（个人）卡规范》，将个人基本信息、就业信息、社保和医疗资料统一记载在IC卡上，实现医疗费用收取及划帐，劳动和社会保障、医疗保险、公安、民政、公积金管理等部门的联通。
　　综合上述城市信息化平台的功能，大致可以分为个人资料认证与各种市政服务收费两类，通过将这两类功能的各个管理部分进行整合和统一规划，将会免除城市居民生活在很多方面的不便，最大限度地减少现有人为认证与收费所带来的失误与漏洞，提高居民生活质量、政府服务质量，实现政府信息化和市民服务信息化。
　　基于IC卡技术的城市信息平台具体实现机理是在前端以IC卡为载体，在后端建成统一的城市信息平台，将各行业各部门连接成一体，彻底打破现存的信息孤岛。城市信息平台主要完成以下功能：
★ 卡管理：完成统一的制卡、发卡和卡片服务功能；
★ 信息管理：完成市民基础数据采集、比对、整理和存储功能；
★ 提供数据交换平台：实现各部门各行业的信息交换，保证整个系统信息的一致性和各子系统的互通互连。
★ 清算帐务管理：实现各种消费类信息的统一清算和清分，清算内容包括卡账户和各行业收入，系统会根据与各行业达成的划帐规则进行统一划帐。
★ 安全管理：包括统一的卡片密钥管理，应用系统和数据访问权限管理，系统关键数据和应用加解密管理，通信链路加密管理等。
由于各个城市的规模、资金等条件不一，其最终所实现的信息平台在物理结构上是不尽相同的，但是整个平台逻辑结构和信息流却是基本一致的。其系统逻辑结构和信息流图如下：
如上图所示：以城市信息平台为核心与IC卡服务系统、各业务管理子系统和消费子系统共同构成基于IC卡的城市信息网络平台。其中
★ IC卡服务子系统：主要完成IC卡服务功能（如卡片申领、挂失等）和市民基础信息采集，该子系统与城市信息平台IC卡管理中心和数据管理中心直接相连；
★ 各业务管理子系统：以IC卡为信息载体，完成与之相关的各项业务功能，该子系统通过数据交换平台与城市信息平台的数据管理中心和IC卡管理中心相连；
★ 消费子系统：提供各类消费场所，完成IC卡消费功能。各行业消费子系统通过行业中心与城市信息平台的清算中心和IC卡管理中心相连。
　　综合城市信息化平台信息内容，全部信息分为两类：一类是市民个人基础信息，它是整个系统正常运转的基础；另一类是与IC卡服务和业务相关的信息。
第一类信息流向是：
1.各行业将市民基础信息内容提供给城市信息平台，城市信息平台进行综合、整理并定义出市民基础信息内容，然后制成表格下发到各服务网点；
2.各网点将表格发给市民，由市民填写完毕经服务网点信息采集系统进行上传；
3.上传的市民信息在安全隔离区进行安全检测；
4.检测通过进入数据管理中心；
5.市民信息在数据管理中心与来源于各行业的市民信息进行比对，校验；
6.信息比对校验完毕存入市民基础信息库；
7.将市民基础信息通过数据交换平台广播给各行业。
第二类信息流主要包括如下三支，流向分别为：
1)卡片服务信息流：主要包括卡片申领、换卡、补卡、挂失和小额消费的充值信息等，该信息流经安全检测通过后直接进入系统的IC卡管理中心；
2)各行业业务信息流：行业业务信息流包括两部分。一部分是与IC卡相关的信息，这部分信息需要上传给信息平台数据管理中心，在进入数据管理中心前必须经过安全隔离区的安全检测；行业信息流的另一部分是各行业本身的业务数据，这部分信息可直接存储在各行业业务信息系统。这部分信息来源主要是社保、公安、民政等部门业务网点。
3)行业消费信息流：IC卡在各种联机或脱机消费网点设备上划卡消费，全部消费信息经各行业汇总后统一上传到城市信息平台，经安全认证后进入清算系统，进行统一清算，然后根据清算结果进行统一划帐。这部分信息来源是交通行业消费终端如车载机、计价器；小额消费终端、IC卡表等。
上述信息流将城市信息平台、IC卡服务系统、各行业业务系统和IC卡消费系统连成有机的整体，共同组成统一的城市信息网络平台，为实现数字城市和数字市民提供了一个基础平台。
5.总结
　　上面所述内容只是从技术上描述了基于IC卡技术的城市信息平台的框架。在城市信息化平台实现过程中，还需要解决许多非技术上的问题，如需要建立修改一些相关的政策法规，需要政府各部门之间的相互协作才能实现。正因为目前政府部门的条块分割才造成当前城市管理各部门建立各自单独应用系统的局面。但是我们应当看到，综合城市管理进行统一规划信息共享、资源共享，建立统一的城市信息化平台是社会发展的趋势，是科技发展的必然。本文提出综合性平台框架的现实意义就在于为现时的建设者展示一幅综合性平台的蓝图，使得他们在城市信息平台规划时能够考虑使自己的设计接近框架的设计，同时为其它应用预留空间与接口，避免日后的重复建设。