IC卡自助加油机的设计与实现

2022-09-11

传统的石油零售为有人服务的现金结算方式, 这种销售方式存在许多的不足, 比如现金携带和结算不方便, 销售人力成本高等。随着电子支付技术的迅速发展, 加油电子支付系统引入到石油零售中, 包括加油IC卡支付, 银行卡支付等。电子支付的使用, 使得石油零售自助化成为一种可能和趋势, 特别是在国内人力成本不断增长的环境中, 自助加油系统的设计已成为一个迫切的需求。本文详细分析了IC卡自助加油机的设计需求, 并设计了系统, 实现了自助加油机的全部功能, 市场运营达到了预期的效果。

1 相关技术介绍

1.1 IC卡

I C卡直译名称是集成电路卡, 因其在卡片中包含了集成电路芯片而得名, 在国内也经常被称作智能卡, 英文名称为Smart Card, Integrated Circuit Card或Chip Card。IC卡从发明到现在虽然只有30多年的历史, 但由于IC卡能够将具有存储、加密及数据处理能力的集成电路芯片镶嵌于塑料基片中, 成为一种成熟的高技术产品, 从而大大提高了人们生活和工作的现代化程度, 这使得IC卡能够在全世界范围内的各个行业迅速普及。

1.2 加油系统

加油系统是加油站的核心运转设备, 在加油站中担负着加油、计量、帐物处理和数据分析的责任。世界上第一台加油站诞生到现在, 已经有上百年的历史了, 加油系统业也从最开始的简单的机械式加油机逐步发展到现在的电脑加油机, IC卡加油系统。技术含量在逐步提高, 单台加油机的加油枪数也从最初的单枪机发展到双枪、四枪、八枪机, 以及大流量加油机等多功能、服务于多领域的高技术含量设备。现在的IC卡加油系统, 不但可以支持本机构所发行的专用加油卡, 而且今后还可以支持金融机构发行的银行卡。

2 IC卡自助加油机设计

2.1 需求设计

做为一款自助加油机, 应具有5个方面的要求, 清晰的图文操作导引应具有醒目的自助加油标识具有标准的操作步骤图例提供操作步骤提示指示灯。

丰富的语音帮助提示:具有操作步骤语音提示功能;具有语音帮助按键, 提供实时语音帮助信息简单的操作步骤:应有友好的人机交互界面, 可以清晰地显示自助加油过程, 引导客户自助操作;简化的IC卡加油操作步骤;油枪使用下插式、自动枪开关, 方便用户使用。

交易安全:使用高安全性的I C卡加油系统实现自助交易;提供小票打印功能, 留存交易凭证;在线交易, 要求自助交易时须后台管控在线。

操作安全:自助加油机必须具备安全防范要求, 加油机整体设计要考虑到有一定抗拒恶意破坏及暴力破坏的预防能力。包括:需具备紧急切断功能、应具备在遭到外界攻击时具备锁机等功能;加油机具有油枪自封、自跳、自动停机功能;加油机应带有传感器和控制系统的加油枪, 当油枪不插入油箱口时无法出油;加油机油枪必须具备可靠、良好的导静电能力, 防止人体静电带来的危险。

2.2 方案设计

基于自助加油机的设计需求我们制定以下设计方案:我们把整个加油过程简化5个标准加油步骤: (1) 插入IC卡; (2) 抬枪加油; (3) 加油中; (4) 加油结束挂枪; (5) 取出IC卡。设计加油5步骤的操作提示标准图文贴面, 贴于加油机操作面, 用于导引用户自助加油操作。设计指示灯控制电路, 指示加油操作流程和当前操作步骤。设计语音控制电路和播放电路, 录制操作帮助提示音。设计帮助按钮, 并录制帮助提示信息。设计急停按钮, 在加油机故障和紧急情况时能够快速停机。设计小票打印机, 打印凭证。按键功能优化设计, 利于自助操作, 锁定设置功能。增加LCD显示操作过程提示信息。修改IC卡加油流程, 限制离线交易。采用带位置传感器的自封油枪, 确保不误喷油。自助加油机都装备有拉断阀, 在被异常破坏时会自动切断油路。设计静电释放区域, 并采用金属键盘, 防止静电危害。

2.3 设计实现

2.3.1 IC卡自助加油操作过程提示贴面设计

在整个贴面设计中, 包含有I C卡自助加油机标识, 自助操作图文提示, 操作指示灯提示, 语音帮助按钮提示和卡操作提示。贴面位于主操作区, 便于用户操作导引, 见图1示。

2.3.2 语音提示设计

语音帮助信息分为主动帮助和被动帮助, 主动帮助, 为在加油操作过程中下一个步骤的动作提示, 起到操作导引作用, 它和指示灯显示同步;被动帮助, 是指在操作中, 遇到问题或没有听清楚主动帮助信息时, 由用户按下帮助按钮, 收听帮助信息。

主动帮助信息比较简短, 按5个操作步骤分为:等待插卡状态:播放“欢迎光临, 请插入加油IC卡”;插卡:播放“请抬枪加油”;抬枪:播放“加油中, 请等待”;结束加油:播放“加油结束, 请挂枪”;挂枪:播放“请拿好您的加油卡, 欢迎您再次光临”

被动帮助信息比较详细, 并涵盖两方面内容:当前操作步骤和下一步操作方法;可能出现的操作问题和排除方法。

2.3.3 键盘设计

自助加油IC卡键盘设计采用金属键盘, 16键值, 4×4排列, 其定义和布局如图2示。

2.3.4 急停按钮设计

如发生紧急或危险情况时, 用户可按紧急按钮切断加油机电源, 防止事故发生, 紧急按钮设计安装于自助加油操作面醒目位置。

2.3.5 静电释放设计

在加油站环境中, 静电防护非常重要。IC卡自助加油机静电防护设计分为主动释放防护和被动释放防护。

主动释放:在加油机操作面的醒目位置, 设计一手掌形状的静电释放区, 专用于操作人员静电释放, 见图4所示。

被动释放:采用在金属键盘金属面设计静电释放电路, 确保用户在开始操作时再次释放静电。

2.3.6 IC卡软件设计

加油功能设计。IC卡自助软件设计为自助加油模式和服务模式, 默认为自助加油模式, 通过密码可以进入服务模式切换。

自助加油模式:用户使用, 可以实现自助加油操作, 同时设置用户键盘操作限制和离线交易限制。

服务模式:操作员使用, 开放所有IC卡功能, 允许进行油机参数设置、变更、维护诊断和进行非自助加油操作等。

人机交互设计。采用了128×64的LCD显示屏, 设计了友好的人机交互界面和丰富的操作帮助提示信息, 如图5所示。

IC卡操作设计。完全按照加油IC卡操作规范要求进行软件设计, 并通过银行卡检测中心PBOC2.0认证。

IC卡操作流程见图6。

产品应用图片见图7。

3 结语

通过本项目的成功研制和投放市场, 经过一段时间的运营, 系统运行稳定, IC卡自助加油机使用方便、安全, 达到了预期的设计目标。

摘要:自助加油是石油零售行业的一种发展趋势, IC卡自助加油是中国石油行业很好的零售自助化解决方案。本文分析了IC卡自助加油机的设计需求, 完成了系统的方案设计, 实现了系统详细设计, 满足了所有自助加油功能技术指标要求, 实际运营结果表明其达到了预期的效果。

关键词:IC卡,石油零售,自助加油,IC卡自助加油机

参考文献

[1] 李永清.接触式IC卡接口原理与不同实现方式对比[J].单片机与嵌入式系统应用, 2004 (8) .

[2] 李先利, 王杰.张家为CPU卡技术及其发展趋势[J].重庆工业高等专科学校学报, 2003 (2) .

[3] 孙克辉, 盛利元, 黄德详.逻辑加密型IC卡安全性能分析[J].微电子技术, 2002 (1) .

[4] 中国国石化, 中国农业银行.中国石化加油集成电路应用规范[S].

[5] 中国石化.中国石化加油 (IC) 卡工程卡机联动加油机功能描述[R].

[6] 徐爱钧.IAR EWARM嵌入式系统编程与实践[M].北京航空航天大学出版社.

[7] 叶宏材.嵌入式工业用控制器及自动控制系统设计[M].清华大学出版.