基于IFSF的综合供能站无卡化支付的总体设计

想 柴真琦

〔1浙江浙能技术研究院有限公司 浙江杭州 311000；2浙石油综合能源销售公司 浙江杭州 310000〕

根据《浙江省综合供能服务站与配套储运设施建设规划》定义，综合供能服务站是一种新型交通能源供应站，集电能、天然气、清洁油品等供给服务为一体，兼具交通及旅游等配套供能的新型智慧公共基础服务设施，具有功能综合、土地集约、清洁环保等优势，是一种供能服务的新业态、新模式。在加油站运营过程中，消费流程一直是影响加油效率和客户体验的重要因素。传统加油站构建了以“加油卡”为核心的解决方案，改变了以往纯现金交易的支付方式，可以实现“卡机联动”自助加油。随着物联网、云平台等新技术的快速发展，综合供能站分析现有消费流程，基于国际前庭设备标准通信协议进行了定制化开发，结合车牌感知、移动支付、自助终端等技术和设备对客户消费流程进行优化设计，提出了全新的能源消费新模式。

1 传统加油站卡系统

传统的加油站支付方式包括现金和加油卡，与加油机的交互方式有“卡机联动”和POS机两种方案。“卡机联动”是将加油卡与加油机控制器整合为一套控制系统，每个卡模块对应一台加油机，多台加油机通过前庭控制器与后台管控系统进行通信，体现了控制系统、通信系统与数据库系统的集成。POS机方案是用POS机代替加油机进行刷卡消费，POS机承担刷卡和下发指令的功能，加油机仅承担出油功能，数据经专用通信线到后台管控系统。一台POS机逻辑上可对应多条加油枪。相比较而言，POS机方案除操作环节略微复杂外，有投资低、运维方便、故障率低、维护及时等优点。但是，无论是“卡机联动”还是POS机方案，都是基于实体卡来实现订单支付和设备控制[1]。因此，能源零售商必须建设一整套复杂的卡系统来支撑业务场景的实现，包括密钥管理、发卡储值、IC卡加油、银行清算等子系统，以及用于发卡储值的办公场所、工作人员和管理制度。如图1所示。

图1 传统加油站卡系统

2 IFSF简介

国际前庭设备标准论坛IFSF（InternationalForecourtStandardForum，缩写为IFSF）是石油零售行业的国际标准组织，成员单位包括BP、ExxonMobil、Shell、Total等国际能源公司，致力于协调石油零售行业前庭设备的互操作性和通信标准。IFSF提出的前庭设备标准通信协议通过建立开放的通讯层系统，大大缩短设备开发时间，实现前庭设备的灵活配置，保障站端网络传输的及时性和可靠性，从而降低设备购买、安装、测试和维护的成本。IFSF创建了站端前庭设备无缝连接的通用标准，即IFSF协议集。IFSF协议集由一系列规范和相关文档组成，定义了前庭设备之间通讯的协议和规范，设备（加油机、液位仪等）之间消息的传递流程以及应用开发接口。

IFSF协议包括通讯协议和设备协议（见图2）。与OSI七层模型相比，通讯协议整合了七层模型中的物理层至表示层，而设备协议定义了应用层的具体规则。IFSF支持两种网络结构，一种是采用双绞线的LonWoks工业现场总线架构；一种是采用以太网的TCP/IP架构。LonWorks通过内嵌神经元芯片（NeuronChip）来实现LonTalk通信协议，具有高可靠、易实现和互操作性强等特点，但缺点是要求所接入网络的设备集成电路板上必须内嵌神经元芯片，将IFSF规范烧录到芯片内部EEPROM；而TCP/IP架构是当前最流行的数据通信模式，通过软件形式实现IFSF规范定义的3个模块（IPStack、DHCPServer和IFSFtoIP Converter），TCP/IP架构的优势是站级网络架构具有很好的开发性，通信层带宽得到显著提升，得到了越来越多设备厂商的支持和兼容[2-4]。

图2 OSI标准模型与IFSF通信模型对比图

3 IFSF协议的定制化开发

传统加油站IC卡的主要功能包括客户识别、资金圈存、出油授权、消费记录等。综合供能站采用具有图像识别功能的摄像头，通过采集进出站车辆车牌号码作为客户唯一识别号；采用电子账户实现账户充值、银行卡绑定和移动支付等功能，无需圈存资金；基于前庭设备标准通信协议IFSF进行定制化开发，支持出油授权、消费记录功能，实现无卡化支付。表1为IFSF协议的新增字段，其中Fuel是前庭设备统一管控后台，用于响应加油机和IC卡的授权请求[5]。

表1 IFSF新增字段

员工IC卡是现场工作人员拥有的唯一识别卡，在提供加油服务时，刷卡给加油机授权出油，也可用于加油员业绩考核。终端安全控制模块PSAM卡（PurchaseSecureAccessModule，缩写为PSAM）部署在加油机本地，提供IC卡认证和口令保护，支持中国人民银行认可的DES、3DES算法，确保员工卡的准确识别。新增字段提供以下功能：在加油过程中，Fuel根据加油状态，下达辅助加油语音播报指令，指导客户自助加油；加油结束后，Fuel向加油机请求交易状态，加油机回应交易时间、起止泵码、挂枪时间、员工卡号等信息，可以与加油机流量计进行加油量校核；交易结束后，Fuel根据交易状态向加油机下达二维码打印指令，在小票上打印出具备扫码支付和开具发票的二维码，提高支付和发票打印效率[6-8]。

4 无卡化支付流程总体设计

传统加油站卡机联动可以实现客户自助加油和员工加油。客户自助加油属于预支付模式，客户办理加油卡后，进行充值圈存，进站后将加油卡插到加油机上进行识别和授权，授权成功后，客户即可自行提枪加油；员工加油属于后支付模式，是针对没有办理加油卡的客户。进站后，加油员刷卡授权，由加油员提枪加油，客户以现金或其他方式付款。POS机方案则是将授权权限从加油机上转移到了多功能POS机，提高了设备灵活性配置，但不支持自助加油[9]。

综合供能站结合自身发展目标，提出一种集成IFSF、手持POS机、智能摄像机、员工IC卡、PSAM卡、智能大屏加油机、手机客户端、云端会员管理系统等软硬件于一体的无卡化支付解决方案[10]。

4.1 自主加油模式

针对提供自助加油服务的站点，车辆进站时，进站口和车道口布置有摄像头，自动捕获车牌信息，导入进站车牌数据库，进入自助加油模式；客户在加油机大屏幕或机械键盘上输入密码以匹配车牌号码，客户确认车牌信息、客户信息和加油信息后，系统冻结账户余额后，客户可以自主选择定升数/定金额加油或直接提枪，Fuel进行远程授权，授权成功后即可出油；挂枪后，加油机大屏显示对应的账户消费信息，账户余额解冻，室内POS机震动提示营业员，完成POS机销点，通过金税电子发票系统生成二维码并打印在大屏幕上，客户可扫码开具电子发票，加油结束。

4.2 非自助加油模式

针对非自助加油站点，有预支付和后支付两种模式。客户若已注册会员，则可自由选择其中一种，非会员只可选择后支付模式。下文详细介绍了客户进站、加油、结算阶段的流程设计。

4.2.1 进站阶段

车辆进站后，进站口摄像机和车道摄像机抓拍车牌号码，在摄像机未抓拍成功时，员工手持POS机可作为辅助手段拍摄车牌，摄像机或POS机将车牌号码上传至公司站级系统，通过公司内网上传至云端会员管理系统，系统判定是否注册会员。

注册会员可在加油机大屏幕上输入密码，若账户预设为无密码模式，则无需输入密码。大屏幕确认车牌信息后，系统冻结账户余额，客户选择定升数/定金额加油或直接提枪，请求授权；非会员可以现场扫码注册会员或选择后支付加油模式，与加油员确认油品，选择加油方式后，请求授权。

4.2.2 加油阶段

员工在加油机上刷IC卡，PSAM卡对IC卡的本地认证通过后，通过IFSF协议上传员工IC卡号，请求Fuel进行认证和授权，授权成功后提枪加油；大屏幕实时显示加油信息；挂枪后，显示消费信息，并推送至客户手机。

4.2.3 结算阶段

加油结束后，预支付会员可直接驶离站点，系统自动从账户扣除本次消费金额。后支付会员现场提供会员码供加油员扫码，余额不足时，可选择其它方式完成支付。非会员可采用银行卡、现金、扫码等方式完成支付。支付完成后，手持或室内POS机震动提示员工销点，Fuel通过IFSF协议向加油机下发消费信息，加油机生成附带二维码的消费小票，客户可扫描小票二维码或进入会员系统开具电子发票，从而完成整个加油流程[10]。

综合供能站无卡化消费流程见图3。

图3 综合供能站无卡化消费流程图

5 总结

5.1 无卡化支付将逐步替代加油站卡系统

传统加油站的卡系统存在建设成本高昂、系统维护困难、机构人员冗余等问题，而移动支付的兴起率先带来银行、公交领域的无卡化支付，越来越多的消费者将享受无卡化支付带来的便捷体验。无卡化支付采用虚拟账户、IC卡认证、云平台认证等新技术实现了卡系统的原有功能，并降低了支付系统的建设和维护成本，因此，无卡化支付解决方案是未来能源零售终端的发展方向[11]。

5.2 IFSF在消费支付领域的功能拓展

作为前庭设备的国际化标准通信协议集，IFSF专注于不同类型前庭设备的互联互通和统一管控。通过在IFSF协议中新增功能字段，实现了员工卡号的认证授权，语音播报辅助加油，二维码内容的传递，为无卡化支付提供了基础条件。在提升服务水平的同时，将IFSF的功能拓展到消费支付领域。

5.3 新技术推进综合供能站智能化建设

综合供能站作为新兴的能源零售终端，充分运用新技术解决自身需求。通过定制开发自有前庭设备通信协议、安装车牌识别摄像头、信息系统云部署等一系列措施，提高设备和系统可靠性、稳定性，降低系统建设和维护成本，便于站端智能化应用的拓展，为客户带来全新的消费体验，大大推进了综合供能站的智能化建设，也改变了传统加油站的建设和运营模式。