大讀寫(xiě)器在AFC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

廖禹閎+張聰+張崢嶸+吳志剛

摘 要：隨著各個(gè)城市軌道交通行業(yè)建設(shè)規(guī)模日益龐大，AFC設(shè)備的性能和使用體驗(yàn)要求越來(lái)越高，票卡處理業(yè)務(wù)內(nèi)置的大讀寫(xiě)器應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。本文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)讀寫(xiě)器和大讀寫(xiě)器的工作模式進(jìn)行簡(jiǎn)要對(duì)比分析，探討大讀寫(xiě)器設(shè)計(jì)與應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)，一定程度上為軌道交通AFC系統(tǒng)讀寫(xiě)器選型提供參考。

關(guān)鍵詞：AFC系統(tǒng) 大讀寫(xiě)器 軌道交通

中圖分類號(hào)：TP332 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼中：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）07（c）-0152-02

Abstract：With the construction of various urban rail transit industry has become increasingly large， AFC equipment performance and use experience is getting higher and higher， ticket card processing business built-in large reader applications are more and more widely. This paper analyzes the advantages and disadvantages of the design and application of large reader and writer， and provides some reference for the selection of AFC system for rail transit.

Key Words：AFC system； Business built-in Reader； Mass Transit

1 概述

讀寫(xiě)器在軌道交通自動(dòng)售檢票（Automatic Fare Collection，AFC）系統(tǒng)中有著舉足輕重的地位和作用。作為票卡交互的部件，其基本功能是對(duì)票卡的讀、寫(xiě)處理，完成設(shè)備與票卡的讀寫(xiě)接口。其按功能模塊分由RF驅(qū)動(dòng)模塊、SAM驅(qū)動(dòng)模塊、硬件驅(qū)動(dòng)模塊、通訊處理模塊等組成。AFC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)讀卡器應(yīng)用日趨廣泛，為了適應(yīng)乘客的豐富需求，其性能以及功能的進(jìn)一步完善與進(jìn)步是大勢(shì)所趨[1]。

讀寫(xiě)器在功能上需實(shí)現(xiàn)以下六個(gè)功能：實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)器與票卡之間的通信，主要包括對(duì)票卡數(shù)據(jù)的訪問(wèn)和讀寫(xiě)功能；為票卡提供所需的工作能量；實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)器與主控設(shè)備（上位機(jī)）之間的交互通信；實(shí)現(xiàn)票卡的讀寫(xiě)；具備能夠存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的功能（日志、交易數(shù)據(jù)、參數(shù)文件存儲(chǔ)）；具有防沖突機(jī)制（尋卡多卡判定）。

從軟件應(yīng)用層面，讀寫(xiě)器從傳統(tǒng)讀寫(xiě)器模式逐步發(fā)展為大讀寫(xiě)器模式。兩者的本質(zhì)區(qū)別是大讀寫(xiě)器中封裝了完整的票卡業(yè)務(wù)處理程序，而傳統(tǒng)讀寫(xiě)器的票卡處理封裝在AFC設(shè)備主控程序中。這些票卡業(yè)務(wù)包括：票種、票價(jià)表等各類票卡參數(shù)的使用；車票數(shù)據(jù)讀取、分析；售、補(bǔ)、充、進(jìn)出站等各類票卡業(yè)務(wù)處理邏輯；執(zhí)行各類票卡業(yè)務(wù)并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的交易數(shù)據(jù)。

本文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)讀寫(xiě)器和大讀寫(xiě)器的工作模式進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)大讀寫(xiě)器的優(yōu)缺點(diǎn)以及設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行闡述。

2 工作模式分析

（1）傳統(tǒng)讀寫(xiě)器工作模式

傳統(tǒng)讀寫(xiě)器軟件結(jié)構(gòu)由AFC設(shè)備應(yīng)用軟件、應(yīng)用程序接口（API）和讀寫(xiě)器底層軟件組成，票卡交易處理需要讀寫(xiě)器和API配合完成，與主控設(shè)備通過(guò)將API加載到主控設(shè)備的程序中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，主控設(shè)備程序僅與API通信，不與讀寫(xiě)器直接通信。其工作模式如圖1圖2所示。

（2）大讀寫(xiě)器工作模式

大讀寫(xiě)器采用被動(dòng)工作模式。對(duì)各類業(yè)務(wù)處理模塊進(jìn)行封裝，提供相應(yīng)的通訊報(bào)文給AFC設(shè)備調(diào)用，主控設(shè)備通過(guò)RS232串口與讀寫(xiě)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，主控設(shè)備通過(guò)調(diào)用讀寫(xiě)器相應(yīng)接口完成票卡業(yè)務(wù)處理，票卡讀寫(xiě)、數(shù)據(jù)記錄等工作由讀寫(xiě)器獨(dú)立完成，完成后返回執(zhí)行狀態(tài)值，主控設(shè)備根據(jù)讀寫(xiě)器返回值完成通行邏輯處理及行政業(yè)務(wù)處理。其工作模式如圖3所示。

3 大讀寫(xiě)器應(yīng)用分析

目前國(guó)內(nèi)已有較多城市地鐵AFC系統(tǒng)采用大讀寫(xiě)器，如哈爾冰、天津、長(zhǎng)沙、南京、廣州等城市。但各城市采用的大讀寫(xiě)器也有區(qū)別，廣州地鐵采用具有嵌入式Linux系統(tǒng)的大讀寫(xiě)器，以便能在AFC系統(tǒng)建設(shè)及運(yùn)營(yíng)維護(hù)中增強(qiáng)自主性和可擴(kuò)展性。也有部分城市地鐵選用無(wú)操作系統(tǒng)大讀寫(xiě)器，二者區(qū)別在于：有操作系統(tǒng)的大讀寫(xiě)器無(wú)需單獨(dú)開(kāi)發(fā)讀寫(xiě)器底層驅(qū)動(dòng)程序，可直接調(diào)用系統(tǒng)API函數(shù)壓縮處理文件和操作文本文件，可節(jié)省大量軟件開(kāi)發(fā)時(shí)間和讀寫(xiě)器內(nèi)部存儲(chǔ)空間；無(wú)操作系統(tǒng)讀寫(xiě)器需開(kāi)發(fā)者開(kāi)發(fā)底層驅(qū)動(dòng)，且不能對(duì)文件做壓縮處理，暫不支持大量日志記錄和備份交易數(shù)據(jù)。因此，有操作系統(tǒng)的大讀寫(xiě)器具有良好的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，并可降低開(kāi)發(fā)者工作量，縮短建設(shè)工期。

大讀寫(xiě)器的采用可減少交易流程中讀寫(xiě)器與設(shè)備計(jì)算機(jī)間的通信，提高票卡交易速度；降低票卡處理與AFC設(shè)備的耦合度，方便票卡處理流程的升級(jí)改造。此外，交易內(nèi)置型IC 卡讀寫(xiě)器為實(shí)現(xiàn)票卡的安全處理提供了實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)[2]。

軌道交通AFC系統(tǒng)的票務(wù)處理是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生變動(dòng)（如新增票種、票卡介質(zhì)的更新、票卡結(jié)構(gòu)的變動(dòng)、票卡業(yè)務(wù)規(guī)則的變動(dòng)、票卡使用范圍的變動(dòng)），需要對(duì)讀寫(xiě)器程序進(jìn)行升級(jí)更新[3]。傳統(tǒng)讀寫(xiě)器票卡處理程序升級(jí)需同步修改上位機(jī)主控業(yè)務(wù)處理軟件、應(yīng)用程序接口（API）、讀寫(xiě)器底層軟件三部分，而且各線路AFC設(shè)備往往分屬于不同集成商不同時(shí)期的產(chǎn)品，需分別進(jìn)行軟件的修改和測(cè)試，以及線網(wǎng)設(shè)備兼容性測(cè)試，工作量較大，成本較高。大讀寫(xiě)器將票卡業(yè)務(wù)處理功能整合于讀寫(xiě)器內(nèi)部，統(tǒng)一了線網(wǎng)讀寫(xiě)器軟件和接口標(biāo)準(zhǔn)，不需集成商修改AFC主控設(shè)備程序，只需單獨(dú)測(cè)試讀寫(xiě)器軟件，然后以參數(shù)形式下發(fā)至讀寫(xiě)器升級(jí)即可，為讀寫(xiě)器測(cè)試升級(jí)工作帶來(lái)極大的便利。

從建設(shè)管理的角度來(lái)看，傳統(tǒng)讀寫(xiě)器按集成商特點(diǎn)各自開(kāi)發(fā)，由于各供應(yīng)商技術(shù)力量不一，讀寫(xiě)器接口標(biāo)準(zhǔn)不一，產(chǎn)品通用性不高，需要做大量測(cè)試來(lái)確保讀寫(xiě)器對(duì)各線票務(wù)規(guī)則處理一致。同時(shí)，由于每條線路均需要開(kāi)發(fā)讀寫(xiě)器，各線路設(shè)備供貨商都需掌握密鑰系統(tǒng)技術(shù)，增加了建設(shè)方密鑰的泄密風(fēng)險(xiǎn)。而采用大讀寫(xiě)器，建立線網(wǎng)統(tǒng)一的接口調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)器開(kāi)發(fā)統(tǒng)一調(diào)配，有效提高軟件開(kāi)發(fā)及測(cè)試效率，增強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)建設(shè)的掌控性和安全性。

在數(shù)據(jù)傳輸安全性方面，AFC設(shè)備主控與讀寫(xiě)器通過(guò)串口報(bào)文通訊，與傳統(tǒng)讀寫(xiě)器相比，減少了交互次數(shù)及交互數(shù)據(jù)量，提高了業(yè)務(wù)處理速度，而且票卡數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、安全密鑰、處理流程、交易數(shù)據(jù)生成、交易驗(yàn)證碼計(jì)算、交易審計(jì)數(shù)據(jù)生成等處理過(guò)程封裝在讀寫(xiě)器內(nèi)部，可避免敏感數(shù)據(jù)的外漏，作為獨(dú)立的票卡讀寫(xiě)設(shè)備，可通過(guò)交易記錄的日志文件交易數(shù)據(jù)進(jìn)行審計(jì)，有效保護(hù)核心數(shù)據(jù)的安全。

因此，選用大讀寫(xiě)器可有效防止供應(yīng)商形成技術(shù)壟斷，可快速響應(yīng)運(yùn)營(yíng)對(duì)票卡產(chǎn)品提出的新要求，降低建設(shè)和日常維護(hù)、升級(jí)的成本[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)讀寫(xiě)器與大讀寫(xiě)器對(duì)比分析，詮釋了二者優(yōu)缺點(diǎn)，大讀寫(xiě)器在建設(shè)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、數(shù)據(jù)安全方面的優(yōu)勢(shì)已得到業(yè)內(nèi)認(rèn)可，各城市軌道交通AFC系統(tǒng)選用大讀寫(xiě)器已取得了良好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 王媛媛，李麗芬，徐曄，等.城市軌道交通AFC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)讀卡器分析[J].軟件工程師，2014（6）：19-20.

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[3] 何鐵軍，宋亞娜，王健，等.AFC業(yè)務(wù)內(nèi)置型讀寫(xiě)器研究與應(yīng)用[J].都市快軌交通，2011（1）：104-108.

[4] 錢(qián)曙杰，張寧，何鐵軍，等.城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)專用讀寫(xiě)器研發(fā)[J].城市軌道交通研究，2016（11）：46-51.endprint