基于IFSF的綜合供能站無卡化支付的總體設(shè)計(jì)

想 柴真琦

〔1浙江浙能技術(shù)研究院有限公司 浙江杭州 311000；2浙石油綜合能源銷售公司 浙江杭州 310000〕

根據(jù)《浙江省綜合供能服務(wù)站與配套儲運(yùn)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》定義，綜合供能服務(wù)站是一種新型交通能源供應(yīng)站，集電能、天然氣、清潔油品等供給服務(wù)為一體，兼具交通及旅游等配套供能的新型智慧公共基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施，具有功能綜合、土地集約、清潔環(huán)保等優(yōu)勢，是一種供能服務(wù)的新業(yè)態(tài)、新模式。在加油站運(yùn)營過程中，消費(fèi)流程一直是影響加油效率和客戶體驗(yàn)的重要因素。傳統(tǒng)加油站構(gòu)建了以“加油卡”為核心的解決方案，改變了以往純現(xiàn)金交易的支付方式，可以實(shí)現(xiàn)“卡機(jī)聯(lián)動”自助加油。隨著物聯(lián)網(wǎng)、云平臺等新技術(shù)的快速發(fā)展，綜合供能站分析現(xiàn)有消費(fèi)流程，基于國際前庭設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議進(jìn)行了定制化開發(fā)，結(jié)合車牌感知、移動支付、自助終端等技術(shù)和設(shè)備對客戶消費(fèi)流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出了全新的能源消費(fèi)新模式。

1 傳統(tǒng)加油站卡系統(tǒng)

傳統(tǒng)的加油站支付方式包括現(xiàn)金和加油卡，與加油機(jī)的交互方式有“卡機(jī)聯(lián)動”和POS機(jī)兩種方案。“卡機(jī)聯(lián)動”是將加油卡與加油機(jī)控制器整合為一套控制系統(tǒng)，每個(gè)卡模塊對應(yīng)一臺加油機(jī)，多臺加油機(jī)通過前庭控制器與后臺管控系統(tǒng)進(jìn)行通信，體現(xiàn)了控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的集成。POS機(jī)方案是用POS機(jī)代替加油機(jī)進(jìn)行刷卡消費(fèi)，POS機(jī)承擔(dān)刷卡和下發(fā)指令的功能，加油機(jī)僅承擔(dān)出油功能，數(shù)據(jù)經(jīng)專用通信線到后臺管控系統(tǒng)。一臺POS機(jī)邏輯上可對應(yīng)多條加油槍。相比較而言，POS機(jī)方案除操作環(huán)節(jié)略微復(fù)雜外，有投資低、運(yùn)維方便、故障率低、維護(hù)及時(shí)等優(yōu)點(diǎn)。但是，無論是“卡機(jī)聯(lián)動”還是POS機(jī)方案，都是基于實(shí)體卡來實(shí)現(xiàn)訂單支付和設(shè)備控制[1]。因此，能源零售商必須建設(shè)一整套復(fù)雜的卡系統(tǒng)來支撐業(yè)務(wù)場景的實(shí)現(xiàn)，包括密鑰管理、發(fā)卡儲值、IC卡加油、銀行清算等子系統(tǒng)，以及用于發(fā)卡儲值的辦公場所、工作人員和管理制度。如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)加油站卡系統(tǒng)

2 IFSF簡介

國際前庭設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)論壇IFSF（InternationalForecourtStandardForum，縮寫為IFSF）是石油零售行業(yè)的國際標(biāo)準(zhǔn)組織，成員單位包括BP、ExxonMobil、Shell、Total等國際能源公司，致力于協(xié)調(diào)石油零售行業(yè)前庭設(shè)備的互操作性和通信標(biāo)準(zhǔn)。IFSF提出的前庭設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議通過建立開放的通訊層系統(tǒng)，大大縮短設(shè)備開發(fā)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)前庭設(shè)備的靈活配置，保障站端網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)募皶r(shí)性和可靠性，從而降低設(shè)備購買、安裝、測試和維護(hù)的成本。IFSF創(chuàng)建了站端前庭設(shè)備無縫連接的通用標(biāo)準(zhǔn)，即IFSF協(xié)議集。IFSF協(xié)議集由一系列規(guī)范和相關(guān)文檔組成，定義了前庭設(shè)備之間通訊的協(xié)議和規(guī)范，設(shè)備（加油機(jī)、液位儀等）之間消息的傳遞流程以及應(yīng)用開發(fā)接口。

IFSF協(xié)議包括通訊協(xié)議和設(shè)備協(xié)議（見圖2）。與OSI七層模型相比，通訊協(xié)議整合了七層模型中的物理層至表示層，而設(shè)備協(xié)議定義了應(yīng)用層的具體規(guī)則。IFSF支持兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一種是采用雙絞線的LonWoks工業(yè)現(xiàn)場總線架構(gòu)；一種是采用以太網(wǎng)的TCP/IP架構(gòu)。LonWorks通過內(nèi)嵌神經(jīng)元芯片（NeuronChip）來實(shí)現(xiàn)LonTalk通信協(xié)議，具有高可靠、易實(shí)現(xiàn)和互操作性強(qiáng)等特點(diǎn)，但缺點(diǎn)是要求所接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備集成電路板上必須內(nèi)嵌神經(jīng)元芯片，將IFSF規(guī)范燒錄到芯片內(nèi)部EEPROM；而TCP/IP架構(gòu)是當(dāng)前最流行的數(shù)據(jù)通信模式，通過軟件形式實(shí)現(xiàn)IFSF規(guī)范定義的3個(gè)模塊（IPStack、DHCPServer和IFSFtoIP Converter），TCP/IP架構(gòu)的優(yōu)勢是站級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)具有很好的開發(fā)性，通信層帶寬得到顯著提升，得到了越來越多設(shè)備廠商的支持和兼容[2-4]。

圖2 OSI標(biāo)準(zhǔn)模型與IFSF通信模型對比圖

3 IFSF協(xié)議的定制化開發(fā)

傳統(tǒng)加油站IC卡的主要功能包括客戶識別、資金圈存、出油授權(quán)、消費(fèi)記錄等。綜合供能站采用具有圖像識別功能的攝像頭，通過采集進(jìn)出站車輛車牌號碼作為客戶唯一識別號；采用電子賬戶實(shí)現(xiàn)賬戶充值、銀行卡綁定和移動支付等功能，無需圈存資金；基于前庭設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議IFSF進(jìn)行定制化開發(fā)，支持出油授權(quán)、消費(fèi)記錄功能，實(shí)現(xiàn)無卡化支付。表1為IFSF協(xié)議的新增字段，其中Fuel是前庭設(shè)備統(tǒng)一管控后臺，用于響應(yīng)加油機(jī)和IC卡的授權(quán)請求[5]。

表1 IFSF新增字段

員工IC卡是現(xiàn)場工作人員擁有的唯一識別卡，在提供加油服務(wù)時(shí)，刷卡給加油機(jī)授權(quán)出油，也可用于加油員業(yè)績考核。終端安全控制模塊PSAM卡（PurchaseSecureAccessModule，縮寫為PSAM）部署在加油機(jī)本地，提供IC卡認(rèn)證和口令保護(hù)，支持中國人民銀行認(rèn)可的DES、3DES算法，確保員工卡的準(zhǔn)確識別。新增字段提供以下功能：在加油過程中，F(xiàn)uel根據(jù)加油狀態(tài)，下達(dá)輔助加油語音播報(bào)指令，指導(dǎo)客戶自助加油；加油結(jié)束后，F(xiàn)uel向加油機(jī)請求交易狀態(tài)，加油機(jī)回應(yīng)交易時(shí)間、起止泵碼、掛槍時(shí)間、員工卡號等信息，可以與加油機(jī)流量計(jì)進(jìn)行加油量校核；交易結(jié)束后，F(xiàn)uel根據(jù)交易狀態(tài)向加油機(jī)下達(dá)二維碼打印指令，在小票上打印出具備掃碼支付和開具發(fā)票的二維碼，提高支付和發(fā)票打印效率[6-8]。

4 無卡化支付流程總體設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)加油站卡機(jī)聯(lián)動可以實(shí)現(xiàn)客戶自助加油和員工加油?？蛻糇灾佑蛯儆陬A(yù)支付模式，客戶辦理加油卡后，進(jìn)行充值圈存，進(jìn)站后將加油卡插到加油機(jī)上進(jìn)行識別和授權(quán)，授權(quán)成功后，客戶即可自行提槍加油；員工加油屬于后支付模式，是針對沒有辦理加油卡的客戶。進(jìn)站后，加油員刷卡授權(quán)，由加油員提槍加油，客戶以現(xiàn)金或其他方式付款。POS機(jī)方案則是將授權(quán)權(quán)限從加油機(jī)上轉(zhuǎn)移到了多功能POS機(jī)，提高了設(shè)備靈活性配置，但不支持自助加油[9]。

綜合供能站結(jié)合自身發(fā)展目標(biāo)，提出一種集成IFSF、手持POS機(jī)、智能攝像機(jī)、員工IC卡、PSAM卡、智能大屏加油機(jī)、手機(jī)客戶端、云端會員管理系統(tǒng)等軟硬件于一體的無卡化支付解決方案[10]。

4.1 自主加油模式

針對提供自助加油服務(wù)的站點(diǎn)，車輛進(jìn)站時(shí)，進(jìn)站口和車道口布置有攝像頭，自動捕獲車牌信息，導(dǎo)入進(jìn)站車牌數(shù)據(jù)庫，進(jìn)入自助加油模式；客戶在加油機(jī)大屏幕或機(jī)械鍵盤上輸入密碼以匹配車牌號碼，客戶確認(rèn)車牌信息、客戶信息和加油信息后，系統(tǒng)凍結(jié)賬戶余額后，客戶可以自主選擇定升數(shù)/定金額加油或直接提槍，F(xiàn)uel進(jìn)行遠(yuǎn)程授權(quán)，授權(quán)成功后即可出油；掛槍后，加油機(jī)大屏顯示對應(yīng)的賬戶消費(fèi)信息，賬戶余額解凍，室內(nèi)POS機(jī)震動提示營業(yè)員，完成POS機(jī)銷點(diǎn)，通過金稅電子發(fā)票系統(tǒng)生成二維碼并打印在大屏幕上，客戶可掃碼開具電子發(fā)票，加油結(jié)束。

4.2 非自助加油模式

針對非自助加油站點(diǎn)，有預(yù)支付和后支付兩種模式?？蛻羧粢炎詴T，則可自由選擇其中一種，非會員只可選擇后支付模式。下文詳細(xì)介紹了客戶進(jìn)站、加油、結(jié)算階段的流程設(shè)計(jì)。

4.2.1 進(jìn)站階段

車輛進(jìn)站后，進(jìn)站口攝像機(jī)和車道攝像機(jī)抓拍車牌號碼，在攝像機(jī)未抓拍成功時(shí)，員工手持POS機(jī)可作為輔助手段拍攝車牌，攝像機(jī)或POS機(jī)將車牌號碼上傳至公司站級系統(tǒng)，通過公司內(nèi)網(wǎng)上傳至云端會員管理系統(tǒng)，系統(tǒng)判定是否注冊會員。

注冊會員可在加油機(jī)大屏幕上輸入密碼，若賬戶預(yù)設(shè)為無密碼模式，則無需輸入密碼。大屏幕確認(rèn)車牌信息后，系統(tǒng)凍結(jié)賬戶余額，客戶選擇定升數(shù)/定金額加油或直接提槍，請求授權(quán)；非會員可以現(xiàn)場掃碼注冊會員或選擇后支付加油模式，與加油員確認(rèn)油品，選擇加油方式后，請求授權(quán)。

4.2.2 加油階段

員工在加油機(jī)上刷IC卡，PSAM卡對IC卡的本地認(rèn)證通過后，通過IFSF協(xié)議上傳員工IC卡號，請求Fuel進(jìn)行認(rèn)證和授權(quán)，授權(quán)成功后提槍加油；大屏幕實(shí)時(shí)顯示加油信息；掛槍后，顯示消費(fèi)信息，并推送至客戶手機(jī)。

4.2.3 結(jié)算階段

加油結(jié)束后，預(yù)支付會員可直接駛離站點(diǎn)，系統(tǒng)自動從賬戶扣除本次消費(fèi)金額。后支付會員現(xiàn)場提供會員碼供加油員掃碼，余額不足時(shí)，可選擇其它方式完成支付。非會員可采用銀行卡、現(xiàn)金、掃碼等方式完成支付。支付完成后，手持或室內(nèi)POS機(jī)震動提示員工銷點(diǎn)，F(xiàn)uel通過IFSF協(xié)議向加油機(jī)下發(fā)消費(fèi)信息，加油機(jī)生成附帶二維碼的消費(fèi)小票，客戶可掃描小票二維碼或進(jìn)入會員系統(tǒng)開具電子發(fā)票，從而完成整個(gè)加油流程[10]。

綜合供能站無卡化消費(fèi)流程見圖3。

圖3 綜合供能站無卡化消費(fèi)流程圖

5 總結(jié)

5.1 無卡化支付將逐步替代加油站卡系統(tǒng)

傳統(tǒng)加油站的卡系統(tǒng)存在建設(shè)成本高昂、系統(tǒng)維護(hù)困難、機(jī)構(gòu)人員冗余等問題，而移動支付的興起率先帶來銀行、公交領(lǐng)域的無卡化支付，越來越多的消費(fèi)者將享受無卡化支付帶來的便捷體驗(yàn)。無卡化支付采用虛擬賬戶、IC卡認(rèn)證、云平臺認(rèn)證等新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了卡系統(tǒng)的原有功能，并降低了支付系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)成本，因此，無卡化支付解決方案是未來能源零售終端的發(fā)展方向[11]。

5.2 IFSF在消費(fèi)支付領(lǐng)域的功能拓展

作為前庭設(shè)備的國際化標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議集，IFSF專注于不同類型前庭設(shè)備的互聯(lián)互通和統(tǒng)一管控。通過在IFSF協(xié)議中新增功能字段，實(shí)現(xiàn)了員工卡號的認(rèn)證授權(quán)，語音播報(bào)輔助加油，二維碼內(nèi)容的傳遞，為無卡化支付提供了基礎(chǔ)條件。在提升服務(wù)水平的同時(shí)，將IFSF的功能拓展到消費(fèi)支付領(lǐng)域。

5.3 新技術(shù)推進(jìn)綜合供能站智能化建設(shè)

綜合供能站作為新興的能源零售終端，充分運(yùn)用新技術(shù)解決自身需求。通過定制開發(fā)自有前庭設(shè)備通信協(xié)議、安裝車牌識別攝像頭、信息系統(tǒng)云部署等一系列措施，提高設(shè)備和系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)建設(shè)和維護(hù)成本，便于站端智能化應(yīng)用的拓展，為客戶帶來全新的消費(fèi)體驗(yàn)，大大推進(jìn)了綜合供能站的智能化建設(shè)，也改變了傳統(tǒng)加油站的建設(shè)和運(yùn)營模式。