阅读说明：本技术 一种适用于ic卡预付费燃气表的物联网缴费方法及系统 (internet of things payment method and system suitable for IC card prepayment gas meter ) 是由 屈博 朱友强 李博 马一棉 王奇 于 2019-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种适用于IC卡预付费燃气表的物联网缴费方法及系统,以解决现有燃气缴费方式造成用户充值不便的问题。本发明的物联网缴费方法包括以下步骤：(1)用户通过支付平台缴纳燃气费,获取缴费记录信息及相应的充值确认码；(2)用户持IC卡在圈存机上向燃气服务器发送IC卡解析请求；(3)燃气服务器解析IC卡的数据信息,并将其显示在圈存机上；(4)用户通过圈存机向燃气服务器发送充值确认码；(5)燃气服务器根据充值确认码核实缴费记录信息,并向圈存机发送缴费记录信息；(6)用户通过圈存机向燃气服务器发送写卡请求；(7)燃气服务器通过圈存机将充值数据写入IC卡中。本发明的物联网缴费系统包括支付平台、燃气服务器和圈存机。(The invention relates to an Internet of things payment method and system suitable for an IC card prepayment gas meter, and aims to solve the problem that a user is inconvenient to recharge due to an existing gas payment mode. The Internet of things payment method comprises the following steps: (1) a user pays the gas fee through the payment platform to obtain payment record information and a corresponding recharging confirmation code; (2) the user holds the IC card and sends an IC card analysis request to the gas server on the load machine; (3) the gas server analyzes the data information of the IC card and displays the data information on the load machine; (4) the user sends a recharging confirmation code to the gas server through the load machine; (5) the gas server verifies the payment record information according to the recharging confirmation code and sends the payment record information to the load machine; (6) a user sends a card writing request to a gas server through a load machine; (7) the gas server writes the recharging data into the IC card through the load machine. The Internet of things payment system comprises a payment platform, a gas server and a load machine.)

一种适用于IC卡预付费燃气表的物联网缴费方法及系统

技术领域

本发明涉及一种适用于IC卡预付费燃气表的物联网缴费方法及系统。

背景技术

现有的IC卡燃气表缴费，采用根据IC***或者用户名在燃气公司营业厅或者授权的网点进行办理；然后再将充值后的IC卡***燃气表中进行燃气充值。这种燃气缴费方式是分片区、分时间段办理燃气缴费充值业务的，存在以下问题：

1、燃气缴费充值点仅在规定的时段开放，但是用户空余时间或许与燃气缴费点规定的开放时段发生冲突，造成不便；

2、用户需要到特定的地点才能完成充值缴费，这在地理位置上形成了很大的局限性，遇到充值居民较多时，还需要排队充值，既花费时间也花费精力，给用户带来了极大的不便。

发明内容

针对现有燃气缴费方式由于分片区、分时间段而造成用户充值不便的技术问题，本发明提供一种适用于IC卡预付费燃气表的物联网缴费方法及系统，用户无需在规定的时间段前往公司营业厅或者授权的网点进行缴费，节约用户时间，极大地改善了用户体验。

本发明的技术解决方案是：

一种适用于IC卡预付费燃气表的物联网缴费方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

(1)用户通过支付平台向预付费IC卡***缴纳燃气费，获取缴费记录信息及相应的充值确认码；

(2)用户持IC卡在任一联网的圈存机上向燃气服务器发送IC卡解析请求；

(3)燃气服务器解析IC卡的数据信息，并将其显示在圈存机上；所述数据信息包括***；

(4)用户通过圈存机向燃气服务器发送所收到的充值确认码；

(5)燃气服务器根据充值确认码核实缴费记录信息并启动互锁机制，然后将缴费记录信息发送至圈存机；所述互锁机制用于禁止相同***的其它IC卡进行写卡操作；

(6)用户确认缴费记录信息后，向燃气服务器发送写卡请求；

(7)燃气服务器根据缴费记录信息生成充值数据并通过圈存机写入IC卡中。

进一步地，步骤(1)具体为：

1.1)建立支付平台与燃气服务器之间的连接；

1.2)用户向支付平台输入IC卡***；

1.3)支付平台将预付费IC卡***发送给燃气服务器，请求查询所述IC卡***对应的用户档案、以及未写卡记录；

1.4)燃气服务器若未查到数据或IC卡受到燃气服务器限制，则返回查询失败提示消息；若用户档案正常，且有未写卡记录，则通过支付平台向用户返回充值确认码，并结束流程；若用户档案正常并且没有未写卡记录，则通过支付平台向用户返回用户档案和阶梯数据，进入步骤1.5)；

1.5)用户向支付平台输入预购买气量；

1.6)支付平台将IC卡***和预购买气量发送给燃气服务器，燃气服务器根据计算预购买气量的总付款金额，向支付平台返回阶梯数据和总付款金额，进入步骤1.7)；

1.7)支付平台根据总付款金额扣款；

1.8)扣款成功后，支付平台将IC卡***、气量值、扣款金额、支付账户、支付流水号发送给燃气服务器；

1.9)燃气服务器添加缴费记录，并根据重新计算购买气量所需金额，将计算结果与已扣款金额比对，若二者相等，则返回充值确认码和缴费记录信息；若二者不相等，或者添加缴费记录失败，则向支付平台发送退款请求，返回退款提示信息。

进一步地，步骤1.1)具体为：

1.11)支付平台向燃气服务器发送登录账号和登录密码，请求建立连接；

1.12)燃气服务器核对支付平台的IP地址、登录账号和登录密码；若支付平台的IP地址不在IP白名单内，或者登录账号与密码不匹配，则返回登录失败提示消息；若支付平台的IP地址在IP白名单内，且登录账号和登录密码正确，则返回访问令牌、刷新令牌、有效时间和登录成功提示消息；

1.13)在有效时间内，支付平台向燃气服务器发送登录账号、登录密码和刷新令牌，请求刷新连接；

1.14)燃气服务器核对支付平台的IP地址、刷新令牌、登录账号和登录密码；若支付平台的IP地址在IP白名单内，且刷新令牌正确，则返回新的访问令牌、刷新令牌和有效时间，并保持连接；若支付平台的IP地址不在IP白名单内，或者刷新令牌错误，则刷新失败，关闭连接。

进一步地，步骤(2)具体为：

2.1)建立圈存机与燃气服务器之间的连接；

2.2)用户将IC卡***所述圈存机中，请求圈存机读卡，若读卡成功，则向燃气服务器发送机器信息和卡数据，请求解析IC卡数据；若读卡失败，则显示读卡失败提示消息。

进一步地，步骤2.1)具体为：

2.11)启动圈存机，向燃气服务器发送加密狗数据、机器信息、登录账号和登录密码，请求建立连接；

2.12)燃气服务器核对所述加密狗数据、机器信息、登录账号和登录密码，若核对失败，则返回登录失败提示消息；若核对成功，则返回访问令牌、刷新令牌和有效时间，并且核对圈存机系统是否为最新版本，若是，则向圈存机下发数据，进入步骤2.13)；若否，则将圈存机的系统更新为最新版本，更新成功后返回步骤2.11)；

2.13)圈存机加载燃气服务器下发的数据，并显示读卡界面；

2.14)在有效时间内，圈存机向燃气服务器发送登录账号、登录密码和刷新令牌，请求刷新连接；

2.15)燃气服务器核对刷新令牌、加密狗数据、机器信息、登录账号和登录密码，若核对通过，则返回新的访问令牌、刷新令牌和有效时间，并保持连接；若核对失败，或刷新令牌不正确，则刷新失败，关闭连接。

进一步地，步骤(4)具体为：

4.1)圈存机向燃气服务器发送机器信息、IC卡***和访问令牌，请求查询用户信息；

4.2)燃气服务器核对圈存机身份，并查询用户档案；若查询成功，则返回用户档案信息，进入步骤4.3)；若查询失败，则返回错误提示消息；

4.3)圈存机根据用户档案信息和IC卡解析信息判断卡上是否有未上表气量，若是，则显示无法继续操作的提示消息；若否，则提示用户输入充值确认码，圈存机将机器信息、IC卡***和充值确认码发送给燃气服务器。

进一步地，步骤(5)具体为：

燃气服务器根据圈存机发送的IC卡***和充值确认码查询对应的缴费记录并启动互锁机制；若查询成功，且缴费记录正常，则返回缴费记录信息；若查询失败、或缴费记录已写卡、或IC卡已锁定，则返回提示消息。

进一步地，还包括步骤(8)，用户通过圈存机打印充值信息；所述充值信息包括本次充值金额、本次充值时间及充值后的可用燃气量。

进一步地，为了使用户体验更好，为用户节约更多时间，所述圈存机设置在小区内。

一种用于实现上述适用于IC卡预付费燃气表的物联网缴费方法的物联网缴费系统，其特殊之处在于，包括支付平台、燃气服务器和圈存机，所述支付平台和圈存机分别通过网络与所述燃气服务器连接；

所述支付平台用于向预付费IC卡***缴纳燃气费；

所述圈存机用于向燃气服务器发送IC卡解析请求、充值确认码和写卡请求，并显示所述燃气服务器解析的IC卡数据信息；

所述燃气服务器用于向支付平台发送缴费记录信息及对应的充值确认码，向圈存机发送IC卡数据信息及写卡数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过支付平台缴费、在圈存机上进行写卡实现燃气的缴费和充值，用户无需在规定的时间前往燃气公司营业厅或者授权的网点规定的时间进行缴费充值，大大改善了用户体验；将支付和写卡分开进行，即资金和业务流分开进行，可减小燃气服务器的压力，提高整个缴费系统的安全和可靠性。

(2)本发明通过设置消息互锁机制，防止多卡同时操作，进而防止非法盗用的现象。

(3)本发明通过燃气服务器根据单价计算购买气量所需金额，可以实现燃气公司调价时支付平台同步调价的功能，减轻燃气公司的工作量，同时实现国家倡导的燃气阶梯计费方法。

(4)本发明的物联网缴费方法无需用户将现有的IC卡表更换为物联网燃气表，节约用户成本，同时减轻了燃气公司的工作量。

(5)本发明可将联网的圈存机设置在小区内，进一步方便用户缴费充值，节约用户时间和精力。

(6)本发明直接采用目前现有且成熟的内部网络和相关设备，不需要投入过多的设备费用，且成熟的Internet网络以及VPN设备，保证了网络传输上的安全性。

附图说明

图1为本发明的物联网缴费方法的流程图；

图2为本发明一个实施例支付平台访问燃气服务器的流程图；

图3为该实施例支付平台连接燃气服务器的流程图；

图4为该实施例圈存机访问燃气服务器流程的第一部分示意图；

图5为该实施例圈存机访问燃气服务器流程的第二部分示意图；

图6为该实施例圈存机连接燃气服务器的流程图；

图7为该实施例的系统架构图；

图8为该实施例圈存机的网络拓扑图。

具体实施方式

本发明的圈存机采用动态生成数技术，用户缴费成功后，燃气服务器会根据专门的算法生成一个不可预测的随机数字组合(即充值确认码)返回给用户，用户在圈存机上写卡时，只有输入正确的充值确认码，方可进行写卡操作；本发明的物联网缴费方法是在支付平台上缴费、在圈存机上进行写卡，将资金和业务流分开进行，可减小燃气服务器的压力，提高整个系统的安全和可靠性；这种方法不仅适用于IC卡表也适用于物联网表，对于拥有IC卡表的用户而言，无需舍弃已有IC卡表，花费更多金钱将其更换为物联网表，同时燃气公司无需挨家挨户进行燃气表更换，降低其运营成本，减轻其工作量。

本实施例将圈存机设置在小区内，更方便用户及时写卡；支付平台可采用银行APP、微信支付或者支付宝等，本实施例中为方便用户随时缴费，支付平台为手机银行APP，手机银行APP通过银行系统与燃气服务器之间连接。

参见图1-6，本发明适用于IC卡预付费燃气表的物联网缴费方法，具体包括以下步骤：

(1)用户通过支付平台向预付费IC卡***缴纳燃气费，获取缴费记录信息及相应的充值确认码；

(2)用户持IC卡在任一联网的圈存机上向燃气服务器发送IC卡解析请求；

(3)燃气服务器解析IC卡的数据信息，并将其显示在圈存机上；所述数据信息包括***；

(4)用户通过圈存机向燃气服务器发送所收到的充值确认码；

(5)燃气服务器根据充值确认码核实缴费记录信息并启动互锁机制，然后将缴费记录信息发送至圈存机；所述互锁机制用于禁止相同***的其它IC卡进行写卡操作；

(6)用户确认缴费记录信息后，向燃气服务器发送写卡请求；

(7)燃气服务器根据缴费记录信息生成充值数据并通过圈存机写入IC卡中。

本实施例中，上述步骤(1)的流程参见图2，具体为：

1.1)通过VPN(虚拟专用网络)专线将银行系统与燃气服务器连接；

1.2)用户在手机银行APP上输入IC卡***；

1.3)银行系统将预付费IC卡***发送给燃气服务器，请求查询IC卡***对应的用户档案、阶梯数据以及未写卡记录，其中阶梯数据包括阶梯用量和阶梯单价；

1.4)燃气服务器若未查到数据或IC卡受到燃气服务限制，则返回查询失败提示消息；若用户档案正常，且有未写卡记录，则通过手机银行APP向用户返回未写卡记录对应的充值确认码，并结束流程；若用户档案正常并且没有未写卡记录，则通过手机银行APP向用户返回用户档案和阶梯数据，进入步骤1.5)；

1.5)用户在手机银行APP上输入预购买气量，请求查询预购买气量对应的金额；

1.6)银行系统将IC卡***和预购买气量发送给燃气服务器，燃气服务器根据阶梯单价计算预购买气量的总付款金额，并向手机银行APP返回阶梯数据和总付款金额，进入步骤1.7)；

1.7)银行系统根据总付款金额扣款；

1.8)扣款成功后，银行系统将IC卡***、气量值、扣款金额、支付账户、支付流水号发送给燃气服务器；

1.9)燃气服务器添加缴费记录，并根据阶梯单价重新计算预购买气量所需金额，将计算结果与已扣款金额比对，若二者相等，则返回充值确认码和缴费记录信息；若二者不相等，且添加缴费记录失败，则向手机银行APP发送退款请求，返回退款提示信息；

用户支付的金额是通过燃气服务器计算的，通过这个方法可以实现燃气公司调价时支付平台同步调价的功能，还可以实现国家倡导的燃气阶梯计费；支付金额成功后，燃气服务器生成缴费记录前还会再次根据阶梯单价计算缴费金额，防止一个***多个人同时缴费，计算阶梯金额有误的问题；其中，步骤1.1)的流程参见图3，具体为：

1.11)银行系统向燃气服务器发送登录账号和登录密码，请求建立连接；

1.12)燃气服务器核对银行系统的IP地址、登录账号和登录密码；若银行系统的IP地址不在IP白名单内，或者登录账号与密码不匹配，则返回登录失败提示消息；若银行系统的IP地址在IP白名单内，且登录账号和登录密码正确，则返回访问令牌(access Token)、刷新令牌(refresh Token)、有效时间和登录成功提示消息；

1.13)在有效时间内，银行系统向燃气服务器发送登录账号、登录密码和refreshToken，请求刷新连接；

1.14)燃气服务器核对银行系统的IP地址、refresh Token、登录账号和登录密码；若银行系统的IP地址在IP白名单内，且refresh Token正确，则返回新的access Token、refresh Token、有效时间，并保持连接；若银行系统的IP地址不在IP白名单内，或者refresh Token错误，则刷新失败，关闭连接；通过刷新连接可防止访问令牌被窃取，确保支付安全；

用户通过银行系统APP缴费的过程中，银行服务器向燃气服务器发送请求或者数据的同时，还需一起发送建立连接时燃气服务器返回给银行系统的access Token；

步骤1.4)中所述的IC卡受到燃气服务限制，是指针对一些未缴纳维护费用的商业用户，燃气服务器将对其操作进行限制。

参见图4和5，上述步骤(2)具体为：

2.1)通过互联网将圈存机与燃气服务器连接，用户触摸圈存机屏幕，进入读卡界面；

2.2)用户将IC卡***所述圈存机中，请求圈存机读卡，若读卡成功，则向燃气服务器发送机器信息和读卡数据，请求解析IC卡数据；若读卡失败，则显示读卡失败提示消息；

在安装圈存机时，通过加密狗+授权文件双重身份验证完成注册，缺一不可，一定程度上可以防止非法终端的连接；圈存机利用Obj、DLL、Active控件提供操作软件狗的接口函数，在应用函数中直接对其进行调用，一定程度上有效地阻止了潜在威胁；安装圈存机所需的序列号、注册码以及注册文件均通过AES的加密方式进行传送；圈存机与燃气服务器的连接流程如图6所示，具体为：

2.11)启动圈存机，向燃气服务器发送加密狗数据、机器信息、登录账号和登录密码，请求建立连接；

2.12)燃气服务器核对加密狗数据、机器信息、登录账号和登录密码，若核对失败，则返回登录失败提示消息；若核对成功，则返回access Token、refresh Token、有效时间，并核对圈存机系统是否为最新版本，若是，则向圈存机下发数据，进入步骤2.13)；若否，则将圈存机的系统更新为最新版本，更新成功后返回步骤2.11)；其中，燃气服务器下发的数据包括操作界面、语音提示等；

2.13)圈存机加载燃气服务器下发的数据，并显示读卡界面，同时工作人员检查圈存机的读卡器、打印机和键盘等功能；

2.14)在有效时间内，圈存机向燃气服务器发送登录账号、登录密码和refreshToken，请求刷新连接；

2.15)燃气服务器核对refresh Token、加密狗数据、机器信息、登录账号和登录密码，若核对通过，则返回新的access Token、refresh Token和有效时间，并保持连接；若核对失败，或refresh Token不正确，则刷新失败，关闭连接。

用户通过圈存机进行写卡的过程中，圈存机向燃气服务器发送请求或者数据的同时，还需一起发送建立连接时燃气服务器返回给圈存机的访问令牌(access Token)；通过预先在圈存机预先加载操作界面、语音提示等数据，使用户有更好的体验。

步骤(3)具体为：

燃气服务器核对圈存机身份，并解析IC卡数据；若核对身份失败或者解析数据失败，则返回解析失败提示消息；若解析成功，则返回IC卡的数据信息；其中的数据信息包括***、剩余燃气量、燃气表类型、以及用户的姓名、地址和电话；充值信息包括本次充值金额、本次充值时间及充值后的可用燃气量，方便他人拾捡到用户的IC卡后及时联系用户。

步骤(4)具体为：

4.1)圈存机向燃气服务器发送机器信息、IC卡***和access Token，请求查询用户信息；

4.2)燃气服务器核对圈存机身份，并查询用户档案；若查询成功，则返回用户档案信息，进入步骤4.3)；若查询失败，则返回错误提示消息；

4.3)圈存机根据用户档案信息和IC卡解析信息判断卡上是否有未上表气量，即判断该IC卡是否有已写卡但未***燃气表的气量；若是，则显示无法继续操作的提示消息；若否，则提示用户输入充值确认码，圈存机将机器信息、IC卡***和充值确认码发送给燃气服务器。

步骤(5)具体为：

燃气服务器核对圈存机身份后，根据圈存机发送的IC卡***和充值确认码查询对应的缴费记录并启动互锁机制；若查询成功，且缴费记录正常，则返回缴费记录信息；若查询失败、或缴费记录已写卡、或缴费记录已锁定，则返回查询失败、或缴费记录已写卡、或IC卡已锁定的提示消息，并显示在圈存机上；

消息互锁机制可防止同一时间内同一***进行写卡操作，避免非法盗用现象的发生；当一段时间(比如1分钟)后用户没有进行写卡操作时，燃气服务器会自动解锁缴费记录；当用户的IC卡丢失，用户补办后，系统会自动将原先的IC卡锁定，以后不得再次使用。

步骤(6)具体为：用户确认圈存机上显示的缴费记录信息后，圈存机向燃气服务器发送机器信息、读卡数据和缴费记录信息，请求写卡数据(即充值数据)；

步骤(7)具体为：燃气服务器核对圈存机身份，并生成密文写卡数据，若生成密文写卡数据失败，则返回生成密文写卡数据失败的提示消息；若生成密文写卡数据成功，则返回写卡数据，圈存机将数据写入IC卡中；圈存机完成写卡后向燃气服务器发送机器信息、读卡数据、写卡数据和用户信息发送给燃气服务器，燃气服务器核对圈存机身份并修改缴费记录。

还包括步骤(8)，完成写卡后，用户通过圈存机打印充值信息的票据；所述充值信息包括本次充值金额、本次充值时间及充值后的可用燃气量，通过票据打印，为燃气公司燃气业务功能提供更多接口，方便其业务扩展；用户打印结束后，圈存机返回读卡界面。

本发明适用于IC卡预付费燃气表的物联网缴费系统，包括上述的支付平台、燃气服务器和圈存机，支付平台和圈存机分别通过网络与燃气服务器连接，系统架构如图7所示；

支付平台用于向预付费IC卡***缴纳燃气费，可以为银行APP、微信支付或者支付宝等；

圈存机包括卡识别模块、按键输入模块、显示模块、打印模块、通信模块和处理器；

卡识别模块用于识别燃气表IC卡，并将识别的IC卡发送至处理器；

按键输入模块包括若干按键，用于输入充值确认码；

显示模块为液晶显示器，用于显示IC卡的数据信息和充值信息等，数据信息值信息IC卡***、剩余燃气量、燃气表类型、以及用户的姓名、地址和电话；充值信息包括本次充值金额、本次充值时间及充值后的可用燃气量；

打印模块用于打印充值信息；

通信模块与燃气服务器，用于进行处理器与燃气服务器之间的通信连接，实现数据传输；

处理器分别与卡识别模块、按键输入模块、显示模块、打印模块和通信模块连接，用于接收卡识别模块识别的IC卡数据，并将IC卡数据经通信模块发送给燃气服务器；接收按键模块输入的充值确认码，并将充值确认码经通信模块发送给燃气服务器。

圈存机的网络结构以最简应用为主，同时具备数据传输安全，访问速度快的特点。交换机与各终端节点间采用易维护，配置灵活，故障隔离检测容易，网络传输数据快的星型结构，主干线路选用10/100M到桌面，100M连接到主机的快速以太网，网络拓扑图如图8所示，其中数据库是整个网络的核心；WEB服务器主要负责应用系统的发布，及售气点的终端机对燃气公司系统进行访问的管理，所有的应用程序都在中心的WEB服务器上，不会暴露给客户端，降低了程序和数据被篡改的可能；各营业厅售气终端通过WEB服务器来对系统进行操作，完成客户档案管理、售气等管理业务，降低了非法访问数据库的可能性；售气终端即圈存机，设置于小区、燃气公司、银行等公共场所方便用户使用。