基于城市一卡通管理平臺(tái)的數(shù)字化城市公共交通子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
【摘要】 隨著信息化技術(shù)的發(fā)展和信息化系統(tǒng)的普及，我國(guó)也進(jìn)入了數(shù)字化城市建設(shè)和發(fā)展的新高潮。在此背景下，國(guó)家規(guī)劃局開(kāi)始實(shí)施“金卡工程”——城市一卡通的建設(shè)工作。城市一卡通以建立全方位、全覆蓋的數(shù)字化城市為發(fā)展目標(biāo)，到2006年已經(jīng)進(jìn)行到了第一期的末尾，基本實(shí)現(xiàn)大中型城市的“一卡通”便民系統(tǒng)，“城市一卡通”已經(jīng)成為城市數(shù)字化的一種標(biāo)志和潮流。其中“城市一卡通公共交通子系統(tǒng)”是數(shù)字化城市的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，也是“金卡工程”應(yīng)用和推廣的核心項(xiàng)目，公共交通子系統(tǒng)不僅僅在現(xiàn)代化城市建設(shè)中啟到中流砥柱的作用，而且也是未來(lái)城市交通管理的發(fā)展趨勢(shì)。金卡工程建設(shè)總體上遵循“統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)先行、層次推進(jìn)，整合資源、講究實(shí)效，強(qiáng)化管理、確保安全”的六十四字建設(shè)原則。城市交通統(tǒng)籌規(guī)劃部分針對(duì)本地的交通特點(diǎn)開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的一卡通公共交通子系統(tǒng)。本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)將方便城市市民出行，在原有簡(jiǎn)單的月片卡管理的基礎(chǔ)上，重新建設(shè)了一卡通平臺(tái)公共交通管理子系統(tǒng)，并且對(duì)于一卡通平臺(tái)公共交通管理子系統(tǒng)的卡片管理子系統(tǒng)、報(bào)表統(tǒng)計(jì)子系統(tǒng)、交易處理子系統(tǒng)、進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信和協(xié)議制定了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。為與一卡通平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一接口對(duì)接打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。論文從一卡通平臺(tái)公共交通管理子系統(tǒng)的需求入手，結(jié)合現(xiàn)存的業(yè)務(wù)流程對(duì)用戶(hù)的需求進(jìn)行了設(shè)計(jì)，完成了包括部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)表單在內(nèi)的系統(tǒng)功能的詳細(xì)設(shè)計(jì)。同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的部分功能進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，并基于“白盒測(cè)試”的思路對(duì)部分功能進(jìn)行了完整性的測(cè)試，一卡通平臺(tái)公共交通管理子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和實(shí)際應(yīng)用，不僅提高了公共交通系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，還加快了城市化建設(shè)，方便了市民的出行。
第 1 章 緒 論
1.1 背景簡(jiǎn)介
目前國(guó)外的公共交通一卡通系統(tǒng)已經(jīng)基本建立完善，在形式上其主要存在以下兩種應(yīng)用結(jié)構(gòu)，一是面向區(qū)域互通或是全國(guó)互通的純公共交通智能卡，能夠?qū)崿F(xiàn)跨地區(qū)，甚至跨國(guó)家的一卡多刷；一是與植入金融類(lèi)卡面，將金融卡的日常支付功能與公共交通卡的交通支付功能相綁定，實(shí)現(xiàn)“交通、購(gòu)物、存取”一體化。雖然國(guó)外尤其是歐洲的一卡通網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用上較為完善，但是在研究中我們也發(fā)現(xiàn)，國(guó)外在交通一卡通系統(tǒng)的安全防范等方面所作的研究還比較少，整個(gè)體系還不如國(guó)內(nèi)完善，這與國(guó)外銀行、金融網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)水平較高不無(wú)關(guān)系。
1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)將解決城市民出行苦難，提高了出行效率，降低出行成本，增強(qiáng)了數(shù)字化城市服務(wù)建設(shè)的活力。另外，一卡通平臺(tái)公共交通子系統(tǒng)較充分地考慮了城市本地民族風(fēng)俗習(xí)慣的特點(diǎn)，不僅功能全面，而且能夠滿(mǎn)足全區(qū)統(tǒng)一規(guī)范的要求，并在系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、構(gòu)件化程序設(shè)計(jì)、系統(tǒng)安全性和可維護(hù)性等關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)和實(shí)施上有其獨(dú)到之處。論文從一卡通平臺(tái)公共交通管理子系統(tǒng)的需求入手，結(jié)合現(xiàn)存的業(yè)務(wù)流程對(duì)用戶(hù)的需求進(jìn)行了設(shè)計(jì)，完成了包括部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)表單在內(nèi)的系統(tǒng)功能的詳細(xì)設(shè)計(jì)。同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的部分功能進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，并基于“白盒測(cè)試”的思路對(duì)部分功能進(jìn)行了完整性的測(cè)試。
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第 2 章 城市一卡通平臺(tái)公共交通子系統(tǒng)的整體架構(gòu)
2.1 城市一卡通平臺(tái)總體構(gòu)架
隨著城市信息化水平的不斷提高以及政府無(wú)紙化辦公的不斷推進(jìn)，越來(lái)越多的業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)工作從紙質(zhì)走向了電子化。醫(yī)保、社保、保險(xiǎn)、理財(cái)市民手工的各類(lèi)信息卡也越來(lái)越多，為方便市民出行、辦公，國(guó)家提出了跨平臺(tái)、跨系統(tǒng)甚至跨地域的城市一卡通建設(shè)規(guī)劃，即金卡工程。在工程中，要求多卡合一，打通各類(lèi)消費(fèi)卡片管理系統(tǒng)間的明顯界限，確保市民通過(guò)一張卡片既可以完成以往多張卡片才能完成的工作。一般而言一卡通系統(tǒng)包括公交卡、社�？�、醫(yī)�？�、門(mén)票卡、儲(chǔ)蓄卡、消費(fèi)卡等多種功能，其總體構(gòu)架如圖2-1 所示。
2.2 公共交通子系統(tǒng)的總體架構(gòu)
公共交通管理子系統(tǒng)是城市一卡通管理平臺(tái)的一個(gè)部分，運(yùn)行于城市一卡通管理公司，負(fù)責(zé)處理一卡通管理平臺(tái)中公交交通部分發(fā)生的一卡通消費(fèi)信息、系統(tǒng)信息等，同時(shí)還負(fù)有管理卡發(fā)行、公交賬戶(hù)激活和系統(tǒng)維護(hù)等職能。此外，公共交通子系統(tǒng)還將為一卡通管理平臺(tái)提供分中心結(jié)算和信息管理功能，并為其管轄范圍內(nèi)的小型公交公司提供查詢(xún)報(bào)表平臺(tái)，以提高營(yíng)運(yùn)單位的信息管理水平。一般而言，我們可以將公共交通管理子系統(tǒng)看作是整個(gè)系統(tǒng)的“中間件”，受“單獨(dú)賬戶(hù)”，即各類(lèi)子系統(tǒng)僅存儲(chǔ)其消費(fèi)記錄、賬戶(hù)余額、帳戶(hù)間金額不可共享，特性的制約，其一方面在公共交通管理子系統(tǒng)具有獨(dú)立的管理、維護(hù)、運(yùn)行權(quán)限，即需要下聯(lián)各個(gè)消費(fèi)機(jī)，采集、整理公交系統(tǒng)的消費(fèi)數(shù)據(jù)，一方面又需要向一卡通公司報(bào)備整個(gè)消費(fèi)記錄，是一個(gè)具有獨(dú)立運(yùn)算能力的子系統(tǒng)，系統(tǒng)邏輯架構(gòu)如圖 2-2所示。從圖2-2并結(jié)合“公交IC卡”的實(shí)際使用方式，可以看出公共交通管理子系統(tǒng)，不僅包括 “系統(tǒng)—系統(tǒng)”的鏈路模式，還有“終端—終端”、“終端設(shè)備—系統(tǒng)”等兩種連接模式。其中“終端—終端”的連接硬件設(shè)備廠商已經(jīng)通過(guò) RFID、NFC 等近距離無(wú)線傳輸模式進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，而“終端設(shè)備—系統(tǒng)”、“系統(tǒng)—系統(tǒng)”之間的連接方式，考慮到終端設(shè)備的分布性特點(diǎn)以及系統(tǒng)安全性的要求，在“終端設(shè)備—系統(tǒng)”的連接中，采用廣義局域網(wǎng)即因特網(wǎng)的模式得以實(shí)現(xiàn)，這種模式雖然使得數(shù)據(jù)運(yùn)行在一個(gè)相對(duì)不安全的公網(wǎng)上，但考慮到嵌入式單片機(jī)不易被入侵，數(shù)據(jù)格式相對(duì)穩(wěn)定等因素，其安全性和風(fēng)險(xiǎn)在一個(gè)相對(duì)可以接受的范圍內(nèi)，“系統(tǒng)—系統(tǒng)”之間的連接因安全性需求較高，而鏈路相對(duì)較少，采用局域網(wǎng)或?qū)Ｓ墟溌愤M(jìn)行連接。其整個(gè)網(wǎng)絡(luò)物理構(gòu)架如圖2-3所示。
3．城市一卡通平臺(tái)公共交通子系統(tǒng)需求分析 ...................... 11
3.1 功能需求概述 .......... 11
3.2 業(yè)務(wù)結(jié)算部分需求分析 .................. 12
3.3卡應(yīng)用管理需求分析 ............. 18
4．城市一卡通平臺(tái)公共交通管理子系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ........ 22
4.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 ................. 22
4.2 總控系統(tǒng) .................. 22
5．城市一卡通平臺(tái)公共交通管理子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) .................. 39
5.1 系統(tǒng)界面 .............. 39
5.2信息管理子系統(tǒng) ............ 41
第 5 章 城市一卡通平臺(tái)公共交通管理子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
5.1 系統(tǒng)界面
其中包括通訊傳輸、業(yè)務(wù)文件、清算、對(duì)賬、報(bào)表、信息管理、幫助等幾個(gè)部分。其中通訊傳輸模塊包括下發(fā)數(shù)據(jù)、上傳數(shù)據(jù)兩個(gè)按鈕；業(yè)務(wù)文件包括消費(fèi)數(shù)據(jù)處理、可疑明細(xì)處理、清算結(jié)果處理、明細(xì)調(diào)整、已清算文件清單查詢(xún)、補(bǔ)采發(fā)文件下發(fā)（上傳）等按鈕；清算包括按公交公司清算、按公交分公司清算、按公交車(chē)隊(duì)清算、按線路清算、按公交車(chē)清算、按司機(jī)清算等按鈕，執(zhí)行后將返回正常消費(fèi)筆數(shù)和金額，調(diào)整筆數(shù)和金額，可疑筆數(shù)和金額等當(dāng)日消費(fèi)帳務(wù)信息；對(duì)賬功能按鈕為單一按鈕，五下拉菜單，點(diǎn)擊后將自動(dòng)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果和上級(jí)單位下發(fā)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果之間的差異，并成對(duì)賬結(jié)果；報(bào)表功能具有查看、打印、導(dǎo)入、導(dǎo)出四個(gè)功能鍵，完成各類(lèi)報(bào)表的打印、導(dǎo)入、導(dǎo)出；信息管理包括分公司管理、線路車(chē)隊(duì)管理、設(shè)備信息管理、信息卡信息管理、網(wǎng)點(diǎn)信息管理、采集點(diǎn)信息管理、黑名單管理、中心代碼管理八個(gè)部分，其中每個(gè)功能又有查詢(xún)、刪除、編輯、修改（黑名單管理除外），四個(gè)功能鍵，用以完成信息的維護(hù)工作。
5.2 信息管理子系統(tǒng)
線路車(chē)隊(duì)管理在功能上要求，操作人員可以對(duì)這些信息進(jìn)行增加、編輯、刪除、查詢(xún)。在查詢(xún)中，根據(jù)查詢(xún)所輸入的各種信息，獲取車(chē)輛，線路，車(chē)隊(duì)信息，在結(jié)果界面中顯示，便于管理人員了解車(chē)輛，線路，車(chē)隊(duì)信息的詳細(xì)情況；在添加/編輯/刪除界面，點(diǎn)擊“添加”功能按鈕，彈出添加功能頁(yè)面，填寫(xiě)相關(guān)信息，進(jìn)行提交。“添加”結(jié)果會(huì)顯示在數(shù)據(jù)處理結(jié)果頁(yè)面中，在結(jié)果頁(yè)面列表中，篩選指定信息，單選，并點(diǎn)擊“編輯”功能按鈕，彈出修改功能頁(yè)面，填寫(xiě)車(chē)輛，線路，車(chē)隊(duì)信息，進(jìn)行提交，“編輯”結(jié)果會(huì)顯示在數(shù)據(jù)處理結(jié)果頁(yè)面中，在結(jié)果頁(yè)面列表中，核選指定信息，可多選，并點(diǎn)擊“刪除”功能按鈕，彈出提示對(duì)話框，進(jìn)行提交，“刪除”結(jié)果通過(guò)彈出對(duì)話框顯示；在數(shù)據(jù)處理結(jié)果界面，根據(jù)查詢(xún)/添加/編輯/刪除的操作，提供相應(yīng)的結(jié)果界面，以顯示當(dāng)操作的結(jié)果。
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第 6 章 結(jié)論與展望
當(dāng)然由于時(shí)間和作者的能力，系統(tǒng)離真正投入運(yùn)用還存在一定的距離。系統(tǒng)沒(méi)有對(duì)安全性作太多的考慮，還需要不斷完善。系統(tǒng)的頁(yè)面做了少許美化。大部分時(shí)間都放在了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)上，對(duì)頁(yè)面沒(méi)花太多心思。 目前本系統(tǒng)的建設(shè)己經(jīng)基本完成，但由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足和掌握的資料不夠全面等各方面原因，以至于關(guān)于系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)存在一定的片面性和局限性，對(duì)本系統(tǒng)的研究還需要不斷地補(bǔ)充完善，今后的主要工作有： （1）提高系統(tǒng)的高效性，以保證系統(tǒng)的準(zhǔn)確高效，而真正體現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)用性 （2）針對(duì)一卡通項(xiàng)目的管理模式要不斷改進(jìn)和完善，包括對(duì)用戶(hù)的職責(zé)和權(quán)限的管理，和適應(yīng)用戶(hù)與項(xiàng)目等管理對(duì)象的不斷發(fā)展變化，管理模式也不能一成不變，要不斷對(duì)現(xiàn)有模式進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估并加以改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的健壯性和可擴(kuò)展性。
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