專利名稱：加油機非接觸式ic卡卡機聯(lián)動控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬加油站智能信息管理領域，具體涉及一種可脫機工作、高可靠性的加油機非接觸式IC卡卡機聯(lián)動控制器。
背景技術：
隨著社會經濟的穩(wěn)步發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，石油成為與人們生活息息相關的一種戰(zhàn)略資源。不論是企事業(yè)單位對車輛用油的控制，還是石油銷售商、軍隊對加油站的管理都在由粗放型向集約型轉變。在信息技術風靡全球的今天，計算機技術無疑成為加油站規(guī)范管理、節(jié)約成本、提高效益的一種有效手段。
隨著我國國民經濟建設持續(xù)、穩(wěn)定、健康的發(fā)展和具有中國特色的社會主義市場經濟體制的不斷豐富與完善，各個行業(yè)都在積極使用現代化的管理手段，不斷地跟蹤新技術，不斷地改善服務質量，提高工作效率。為應對WTO和經濟全球化所帶來的越來越嚴峻的挑戰(zhàn)，對企事業(yè)單位的管理體系，無論是在行政職能、業(yè)務管理水平還是優(yōu)質服務上都提出更高的要求，只有建設一個科學的、全面的、高效的業(yè)務管理系統(tǒng)才是解決這一問題的必由之路。在激烈的市場競爭中，只有努力擴大資源、拓展市場，并積極采用先進的IT應用系統(tǒng)來提升自身的綜合實力，才是唯一的出路。
加油機信息管理系統(tǒng)是21世紀油料管理的發(fā)展趨勢，是信息技術(計算機技術、數據庫技術、自動化技術、智能卡技術、RFID電子標簽技術、通信和網絡技術等)在油料自動化、智能化管理中的應用。它利用當前得到迅猛發(fā)展的信息技術對油料銷售、油料配給等進行實時、高效、智能的監(jiān)控和管理，從而能極大地降低運行和管理成本、減少投入的浪費，以最低代價獲取最佳的效益效果，因此具有明顯的經濟、社會效益。
預計在近幾年內，隨著全國信息化步伐的加快，加油機信息管理系統(tǒng)將逐漸走向油料資源管理的第一線，并將在管理功能和管理層次方面邁上一個新臺階。
目前，我國的油料管理仍存在著一些問題(1)企事業(yè)單位內部用油仍以記賬方式為主近年來，隨著我國經濟的飛速發(fā)展，各種機動車的保有量也隨之急劇增加，機動車加油作為商品流通領域的重要服務行業(yè)，在人們的經濟生活和日常生活中占有越來越重要的位置。企事業(yè)單位的內部車輛加油管理也越來越得到管理部門的重視。現今，大多數企業(yè)仍然采用手工記賬的管理方式，這種方式誤差、漏洞較大，且報表統(tǒng)計工作量大，差錯較多。
(2)支付方式仍以現金、油票為主我國的加油行業(yè)雖然已有很大的發(fā)展，但其支付方式還是以傳統(tǒng)的現金、油票和記帳的方式為主，這種落后的現狀給消費者(市場流通)、配給者(企事業(yè)單位內部用油)帶來了諸多不便，也給管理上造成了很多困難，如工作效率低下、現金找零困難、偽造油票的現象時有發(fā)生，因油票的兌換、找零等問題也時常困擾著各石油公司和企事業(yè)單位的管理部門。
(3)內部用油浪費較嚴重能源是一種戰(zhàn)略性資源，是經濟增長和社會發(fā)展的極其重要的物質基礎。隨著國民經濟的快速增長和人民生活的不斷提高，對能源資源的需求也不斷增加，受能源供需矛盾的約束壓力，全面做好能源資源工作，建立資源節(jié)約型社會和長遠發(fā)展提供可靠的能源資源保證，就成為能源發(fā)展戰(zhàn)略的重大課題。合理適度使用能源，提高能源利用率是建設資源節(jié)約型社會的重要方面和根本保證。
如何從管理的層面最大限度的減少浪費以節(jié)約能源；如何解決傳統(tǒng)人工交易、記賬方式帶來的管理差錯和如何杜絕油料資源的管理漏洞；如何實現人員、車輛、油料的統(tǒng)一管理等等；都是擺在管理者面前的一大難題。
采用應用智能卡的加油機信息管理系統(tǒng)，以IC卡這一現代化支付工具取代傳統(tǒng)的現金、油票、記賬等結算方式，可有效解決傳統(tǒng)支付工具帶來的各種弊端。借助IC卡這種先進的技術手段，管理方式的現狀也同時可得以改善。電子支付和交易數據的自動采集，能大幅度提高加油站的管理水平和服務水平。IC卡的引入，還可實現人—車—油一體化的綜合信息管理，增強管理部門的決策能力，進一步提高工作效率、降低成本，增強核心競爭力和戰(zhàn)斗力。
目前加油站一般采用接觸式IC卡，此類應用最大的缺陷在于(1)IC卡與讀寫器之間的數據交換需要機械接觸，從而易造成各種讀寫故障。例如由于粗暴插卡、非卡外物插入，灰塵或油污導致接觸不良等原因造成的故障。(2)接觸式IC卡表面有裸露的芯片，易造成芯片脫落、靜電擊穿、彎曲、損壞等問題。(3)因易受灰塵或油污等污染而導致接觸不良，所以需定期維護。

發(fā)明內容
本實用新型的目的在于提出一種可脫機工作、可靠性高的加油機非接觸式IC卡卡機聯(lián)動控制器。
本實用新型提出的加油機非接觸式IC卡卡機聯(lián)動控制器，由數據通訊控制CPU 1、讀寫卡人機接口CPU 2、實時時鐘模塊3、數據存儲FLASH模塊4、計算機通訊模塊5、加油機通訊模塊6、鍵盤模塊7、顯示器8、讀寫卡控制模塊9、人機接口CPU通訊模塊10組成，其結構如圖1所示。其中，數據通訊控制CPU1通過地址數據總線與實時時鐘模塊3相聯(lián)，數據通訊控制CPU1通過IO端口與數據存儲FLASH模塊4相聯(lián)，數據通訊控制CPU1通過串行通訊口A與計算機通訊模塊5相聯(lián)，數據通訊控制CPU1通過串行通訊口B與加油機通訊模塊6相聯(lián)；加油機通訊模塊6通過RS485總線與人機接口CPU通訊模塊10相聯(lián)，讀寫卡人機接口CPU2通過串行通訊口與人機接口CPU通訊模塊10相聯(lián)；讀寫卡人機接口CPU2通過IO端口C與讀寫卡控制模塊9相聯(lián)，讀寫卡人機接口CPU2通過IO端口D與鍵盤模塊7相聯(lián)，讀寫卡人機接口CPU2通過地址數據總線與顯示器8相聯(lián)。
本實用新型中，顯示器8采用點陣液晶顯示器。
本實用新型中，讀寫卡控制模塊9設有非接觸式IC卡插卡口。
本實用新型中，數據通訊控制CPU 1是整個控制器的核心處理單元，它負責完成其它各個模塊的調度和功能實現。其最大的特點是，它封裝了所有與加油機通訊的通訊協(xié)議，即使在計算機無法工作的情況下也能獨立完成整個加油站的控制、數據傳輸和加油記錄存儲等功能，從而可脫機工作(計算機發(fā)生故障情況下，亦可獨立運行)。這大大降低了系統(tǒng)對計算機的依賴，不僅最大程度減少了計算機用于數據通訊的工作量，也大大提高了系統(tǒng)的可靠性。
本實用新型中，讀寫卡人機接口CPU2是整個控制器的人機接口核心處理單元，它負責完成控制器的鍵盤輸入、液晶顯示、非接觸式卡驗證讀寫等功能，并作為RS485接口上的一個從機與數據通訊控制CPU1進行數據交換。采用單獨一塊CPU來完成控制器的人機接口工作，大大減輕了數據通訊控制CPU1的工作量，提高了控制器的工作效率。
本實用新型中，實時時鐘模塊3為控制器提供實時時鐘，在掉電情況下，時鐘仍可工作10年以上。特別是在控制器脫機工作時，利用其實時時鐘數據，可以保證加油機加油數據的完整性。
本實用新型中，數據存儲FLASH模塊4型號為大容量型數據存儲器，它為非易失性存儲器，并含有16Mbit的存儲容量，主要用來存儲各加油機的加油記錄、合法卡、黑卡、灰卡等信息，所存儲數據在掉電后不會丟失。計算機無法正常工作時，因存儲了合法卡、黑卡、灰卡等信息，控制器可脫機工作，仍可存儲大量加油記錄數據，待計算機恢復正常后，通過讀取這些存儲的加油記錄，可保證加油站運行數據的完整性。
本實用新型中，計算機通訊模塊5與計算機構成RS485半雙工數據通訊鏈路。計算機可通過此接口下發(fā)各種控制命令，控制器則將各種加油管理數據上傳至計算機。在多種串行接口標準中，RS485接口以其結構簡單、通訊速率高、傳輸距離遠、使用的傳輸線較少，在長距離通訊時比較經濟等諸多優(yōu)點得到了廣泛應用。
本實用新型中，加油機通訊模塊6與各加油機構成RS485半雙工數據通訊鏈路。控制器可通過此模塊下發(fā)各種控制命令并獲得加油機加油記錄數據。
本實用新型中，鍵盤模塊7用來提供用戶各種輸入操作的接口。
本實用新型中，顯示器8用來顯示控制器的各種工作狀態(tài)，并實現用戶所需的各種人機接口顯示。
本實用新型中，讀寫卡控制模塊9用來完成非接觸式IC卡的讀寫操作。
本實用新型中，人機接口CPU通訊模塊10用來通過RS485總線與數據通訊控制CPU 1進行數據交換。
加油機非接觸式IC卡卡機聯(lián)動控制器是應用IC卡的加油站信息管理系統(tǒng)中一個核心組成部分。它是安裝在加油機上一個加油管理控制器，它通過RS485通訊總線與加油機相連，在驗證卡的合法性等多個條件下控制加油機允許加油操作，并將相應交易數據進行存儲并上傳給管理計算機。
本實用新型工作過程如下當控制器上電后，數據通訊控制CPU1首先通過加油機通訊模塊6與加油機通訊而獲得加油機的控制權，然后對其它各個功能模塊進行初始化工作，初始化完畢后進入正常工作流程(除非用戶特殊設定，控制器為卡機聯(lián)動工作模式，即無有效合法卡，則加油機不能啟動完成加油工作)。當用戶在控制器內插入非接觸式IC卡后，鍵盤模塊7輸入用戶密碼，用戶顯示器8上則顯示控制器當前的工作狀態(tài)，讀寫卡控制模塊9對此卡的相關預存信息進行讀取并進行相關預認證，如加油油品吻合度、卡余額是否足夠、用戶密碼輸入正確與否，當這些驗證通過后(否則，不允許此卡進行加油操作)，讀寫卡人機接口CPU2將通過人機接口CPU通訊模塊10、加油機通訊模塊6向數據通訊控制CPU1請求進一步加油認證，此時若管理計算機工作正常，數據通訊控制CPU則通過計算機通訊模塊5請求計算機進行認證，否則則利用本控制器內預存的卡信息庫對此卡進行本地認證。認證通過后，數據通訊控制CPU通過加油機通訊模塊6向加油機發(fā)送加油請求信息，允許此卡加油。加油過程中，若此卡被拔除，則控制器立刻向加油機發(fā)送停機命令，結束此次加油流程，以做到卡機聯(lián)動。當某一加油機完成一次加油過程并將加油記錄上傳至控制器時，控制器讀取通過實時時鐘模塊3當前實時時鐘，形成一條完整的加油結束數據，并存儲于數據存儲FLASH模塊4內。
若管理計算機或控制器認證此卡為黑卡(系統(tǒng)掛失卡)，則不允許該卡加油。
若管理計算機或控制器認證此卡為灰卡(上次加油過程中，非法拔卡，造成上次交易數據未從卡中扣除)，則先進行解灰流程(將上次交易數據從卡中扣除)，然后才允許該卡加油。
若管理計算機需要控制或設置相關加油機，也可通過RS485端口下發(fā)給控制器各種控制命令，如修改加油機單價、讀取總加油量、加油站換班等?？刂破魇盏酱祟惪刂泼詈?，對其進行相關處理后，與加油機通訊完成相關操作，并將操作結果返回給管理計算機。
本實用新型的特點是(1)可脫機工作本實用新型內嵌的CPU可完整完成與加油機的數據通訊功能，并配有大容量的FLASH存儲器，因而即使在計算機失效的情況下，本實用新型亦可工作，完成整個加油站的加油信息采集工作。
(2)采用非接觸式IC卡非接觸式IC卡又稱射頻卡，是世界上最近幾年發(fā)展起來的一項新技術，在卡片靠近讀寫器表面時即可完成卡中數據的讀寫操作，它成功地將射頻識別技術和IC技術結合起來，解決了無源(卡中無電源)和免接觸這一難題，是電子器件領域的一大突破，與接觸式IC卡相比較，非接觸式IC卡具有以下優(yōu)點可靠性高非接觸式IC卡與讀寫器之間無機械接觸，避免了由于接觸讀寫而產生的各種故障。例如由于粗暴插卡、非卡外物插入，灰塵或油污導致接觸不良等原因造成的故障。此外，非接觸式IC卡表面無裸露的芯片，無須擔心芯片脫落、靜電擊穿、彎曲、損壞等問題，既便于卡片的印刷，又提高了卡片使用的可靠性。
操作方便、快捷由于使用射頻通訊技術，讀寫器在10cm范圍內就可以對卡片進行讀寫，沒有插拔卡的動作。非接觸IC卡使用時沒有方向性，卡片可以任意方向掠過讀寫器表面，讀寫時間不大于0.1秒，大大提高了每次使用的速度。
安全防沖突非接觸式IC卡的序列號是唯一的，制造廠家在產品出廠前已將此序列號固化，不可更改。世界上沒有任何兩張卡的序列號會相同。非接觸式IC卡讀寫器之間采用雙向驗證機制，即讀寫器驗證IC卡的合法性，同時IC卡也驗證讀寫器的合法性。非接觸式IC卡在操作前要與讀寫器進行三次相互認證，而且在通訊過程中所有數據都被加密。卡中各個扇區(qū)都有自己的操作密碼和訪問條件。


圖1為本實用新型的結構圖示。
圖中標號1為數據通訊控制CPU、2為讀寫卡人機接口CPU、3為實時時鐘模塊、4為大容量數據存儲FLASH模塊、5為與計算機RS485通訊模塊、6為與加油機RS485通訊模塊、7為系統(tǒng)鍵盤模塊、8為點陣液晶顯示模塊、9為讀寫卡控制模塊、10為人機接口CPU通訊模塊，A、B分別為數據通訊控制CPU1的串行通訊口，C、D分別為讀寫卡人機接口CPU2的IO端口。
具體實施方式
下面通過實施例進一步描述本實用新型。
實施例1，管理計算機通過RS485總線與控制器相連，控制器通過RS485總線與加油機相連。其中，數據通訊控制CPU1是整個控制器的核心處理單元，型號為Winbond公司生產的W77E58，讀寫卡人機接口CPU2是整個控制器的人機接口核心處理單元，型號為Winbond公司生產的W78E516B，實時時鐘模塊3型號為Dallas公司生產的DS12C887，數據存儲FLASH模塊4型號為Atmel公司生產的AT45DB161B，計算機通訊模塊5型號為Maxim公司生產的MAX487，加油機通訊模塊6型號為Maxim公司生產的MAX487，鍵盤模塊7型號為TJK-4X4，顯示器8采用點陣液晶顯示器，讀寫卡控制模塊9型號為ZLG500A-1.4、人機接口CPU通訊模塊10型號為Maxim公司生產的MAX487。將上述各部件按圖1所示方式連接，該領域的技術人員均能順利實施。
當控制器上電后，控制器首先通過RS485通訊接口與加油機通訊而獲得加油機的控制權，然后對控制器的各個功能模塊進行初始化工作，控制器初始化完畢后進入正常工作流程。當用戶在控制器內插入非接觸式IC卡后，讀寫卡控制模塊對此卡的相關預存信息進行讀取并進行相關預認證，若加油機油品為97#無鉛汽油，此卡預定義信息允許該卡加該油品；卡余額若為200.00元，滿足加油余額的要求；用戶密碼123456輸入正確。經過管理計算機或控制器的進一步認證后，此卡為有效合法卡，允許其進行加油操作。用戶提槍加油，加油金額為80.00元、加油數量為20.00升、加油單價為4.00元，當前時間為2006年1月1日13:00，控制器首先對此卡進行扣款操作，扣款完畢此卡的余額為120.00元，并將此完整加油記錄寫入大容量FLASH存儲器，并在管理計算機工作正常的情況下上傳此記錄。若加油過程中，若此卡中途被拔，則控制器立刻向加油機發(fā)送停機命令，結束此次加油流程，并形成一條灰卡記錄上傳管理計算機，待此卡下次加油前予以扣除。
若某一時刻管理計算機需要改變加油機的加油單價(原始單價若為6.00元)為3.00元，控制器接收到此命令后，與加油機通訊進行單價修改，加油機單價修改成功后，控制器將單價修改結果返回給管理計算機。
權利要求1.一種加油機非接觸式IC卡卡機聯(lián)動控制器，由數據通訊控制CPU(1)、讀寫卡人機接口CPU(2)、實時時鐘模塊(3)、數據存儲FLASH模塊(4)、計算機通訊模塊(5)、加油機通訊模塊(6)、鍵盤模塊(7)、顯示器(8)、讀寫卡控制模塊(9)、人機接口CPU通訊模塊(10)組成，其特征在于數據通訊控制CPU(1)通過地址數據總線與實時時鐘模塊(3)相聯(lián)，數據通訊控制CPU(1)通過IO端口與數據存儲FLASH模塊(4)相聯(lián)，數據通訊控制CPU(1)通過串行通訊口(A)與計算機通訊模塊(5)相聯(lián)，數據通訊控制CPU(1)通過串行通訊口(B)與加油機通訊模塊(6)相聯(lián)；加油機通訊模塊(6)通過RS485總線與人機接口CPU通訊模塊(10)相聯(lián)，讀寫卡人機接口CPU(2)通過串行通訊口與人機接口CPU通訊模塊(10)相聯(lián)；讀寫卡人機接口CPU(2)通過IO端口(C)與讀寫卡控制模塊(9)相聯(lián)，讀寫卡人機接口CPU(2)通過IO端口(D)與鍵盤模塊(7)相聯(lián)，讀寫卡人機接口CPU(2)通過地址數據總線與顯示器(8)相聯(lián)。
2.根據權利要求1所述的加油機非接觸式IC卡卡機聯(lián)動控制器，其特征在于顯示器(8)采用點陣液晶顯示器。
3.根據權利要求1所述的加油機非接觸式IC卡卡機聯(lián)動控制器，其特征在于讀寫卡控制模塊(9)設有非接觸式IC卡插卡口。
專利摘要本實用新型屬加油站智能信息管理領域，具體涉及一種加油機非接觸式IC卡卡機聯(lián)動控制器。由數據通訊控制CPU、讀寫卡人機接口CPU、實時時鐘模塊、數據存儲FLASH模塊、計算機通訊模塊、加油機通訊模塊、讀寫卡控制模塊、人機接口CPU通訊模塊組成，數據通訊控制CPU通過地址數據總線與實時時鐘模塊相聯(lián)，數據通訊控制CPU通過IO口線與數據存儲FLASH模塊相聯(lián)，數據通訊控制CPU分別通過串行通訊口與計算機通訊模塊、加油機通訊模塊相聯(lián)；加油機通訊模塊通過RS485總線與人機接口CPU通訊模塊相聯(lián)，讀寫卡人機接口CPU分別與人機接口CPU通訊模塊、讀寫卡控制模塊、鍵盤模塊、顯示器相聯(lián)。本實用新型內嵌的CPU可完整完成與加油機的數據通訊功能，并采用非接觸式IC卡，使裝置可靠性高，操作方便、快捷，安全防沖突。
文檔編號G05B19/418GK2878345SQ20062004055
公開日2007年3月14日 申請日期2006年3月27日 優(yōu)先權日2006年3月27日
發(fā)明者吳軍輝, 林開顏 申請人:同濟大學