數(shù)字校園環(huán)境下的一卡通建設(shè)與應(yīng)用研究

肖瑞雪　呂　國(guó)　孟凡興

(河北建筑工程學(xué)院，河北 張家口 075000)

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數(shù)字校園環(huán)境下的一卡通建設(shè)與應(yīng)用研究

肖瑞雪呂國(guó)孟凡興

(河北建筑工程學(xué)院，河北 張家口 075000)

一卡通平臺(tái)是數(shù)字校園建設(shè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，可在便利師生工作、學(xué)習(xí)、生活的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)管理的智能化與決策的科學(xué)化.該文介紹了一卡通系統(tǒng)的RFID-SIM卡技術(shù)、系統(tǒng)架構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)部署；分析了一卡通的消費(fèi)支付、身份識(shí)別、水電管理功能和第三方平臺(tái)接口；論述了一卡通建設(shè)銀行系統(tǒng)、核心管理系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)的流程；總結(jié)了應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題以及未來(lái)的解決方案.

數(shù)字校園;一卡通;系統(tǒng)架構(gòu);功能體系;應(yīng)用現(xiàn)狀

0　引　言

伴隨著高校數(shù)字化進(jìn)程的推進(jìn)，校園一卡通的應(yīng)用日趨廣泛.一卡通與銀行卡綁定，集成了學(xué)籍信息、教務(wù)信息、圖書(shū)借閱、餐飲消費(fèi)、宿舍管理等多項(xiàng)功能，在便利師生日常生活的同時(shí)，保障了資源的有效配置和不同部門(mén)系統(tǒng)技術(shù)與規(guī)范的統(tǒng)一性[1].作為數(shù)字校園的基礎(chǔ)工程，一卡通平臺(tái)借助于校園信息管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、后勤服務(wù)系統(tǒng)，有助于構(gòu)建全范圍的數(shù)字化辦公空間和信息共享環(huán)境.當(dāng)前大部分高校都投入使用了一卡通系統(tǒng)，隨著通訊技術(shù)、系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，一卡通功能也在持續(xù)的升級(jí)和擴(kuò)展.

1　一卡通技術(shù)基礎(chǔ)

1.1非接觸式射頻識(shí)別技術(shù)

目前在高校中主流一卡通采用的是非接觸式射頻卡，即按照國(guó)家智能卡標(biāo)準(zhǔn)將2.4 G射頻模塊集成在SIM卡上，形成一張兼具通信和消費(fèi)功能的RFID-SIM卡.RFID-SIM技術(shù)采用的頻段天線小，便于集成到手機(jī)上，采用的頻率較高、波長(zhǎng)較短、穿透力強(qiáng)，能夠使信號(hào)在狹小的手機(jī)縫隙中傳播和發(fā)送[2].該技術(shù)的通信距離可以控制在10-500厘米之間，既支持自動(dòng)發(fā)送信號(hào)，也支持自動(dòng)感應(yīng)，通信速率保持在1 M/pbs以上.采用TDES加密方式可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的防竊聽(tīng)功能，保障數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和資金安全.

1.2B/S結(jié)構(gòu)和J2EE軟件架構(gòu)

一卡通系統(tǒng)采用了B/S結(jié)構(gòu)，成本低，維護(hù)和升級(jí)方式簡(jiǎn)單.系統(tǒng)的核心功能都集中在服務(wù)器上，通過(guò)瀏覽器端即可通過(guò)Web Server與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互.采用J2EE軟件架構(gòu)，為服務(wù)器端的應(yīng)用提供了靈活獨(dú)立的、移植性強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)，簡(jiǎn)化了應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)、管理和部署程序，增強(qiáng)了兼容性和擴(kuò)展性[3].系統(tǒng)的密鑰自主設(shè)定，在設(shè)備終端、網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、操作系統(tǒng)等各個(gè)環(huán)節(jié)都采取了安全措施，保障系統(tǒng)的可操作性、穩(wěn)定性和高效性.

1.3網(wǎng)絡(luò)合用和云服務(wù)

由于一卡通數(shù)據(jù)中傳遞和存儲(chǔ)著大量的身份和金融信息，需要從物理鏈路上新建與校園網(wǎng)隔離的一卡通專網(wǎng)，保障上下行數(shù)據(jù)的獨(dú)立性和安全性，但是由于成本限制和業(yè)務(wù)拓展推廣的需求，還需要借助校園已有的有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)劃分VLAN來(lái)實(shí)現(xiàn)專網(wǎng)專用.一卡通系統(tǒng)的終端不斷產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息和操作需求，采用云服務(wù)技術(shù)可以擴(kuò)大硬件的容量，簡(jiǎn)化軟件的重新配置過(guò)程，提高服務(wù)器效率[4].

2　一卡通系統(tǒng)架構(gòu)與功能體系

一卡通系統(tǒng)對(duì)外采用DDN專線連接到銀行系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)校園消費(fèi)、補(bǔ)助等數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化、傳輸和處理，對(duì)內(nèi)分為數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)、核心管理平臺(tái)和應(yīng)用平臺(tái)三個(gè)方面.數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)集中存儲(chǔ)靜態(tài)的賬戶信息與動(dòng)態(tài)的交易信息；核心管理平臺(tái)負(fù)責(zé)落實(shí)系統(tǒng)監(jiān)控、通訊服務(wù)、卡片發(fā)放與回收、商戶管理、資金結(jié)算等功能，其中轉(zhuǎn)賬、掛失、解掛、密鑰管理等可由圈存機(jī)實(shí)現(xiàn)自助服務(wù).應(yīng)用平臺(tái)是以卡為媒介，建立在數(shù)據(jù)庫(kù)和管理平臺(tái)之上的應(yīng)用系統(tǒng)，涉及到以下幾個(gè)方面：

圖1　一卡通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2.1消費(fèi)支付

一卡通主要應(yīng)用于校內(nèi)小額消費(fèi)系統(tǒng)，在食堂、超市、洗衣房、自助打印室等地點(diǎn)進(jìn)行電子支付.消費(fèi)系統(tǒng)的硬件組成包括卡片、發(fā)卡器、出納機(jī)、終端消費(fèi)機(jī)和監(jiān)控主機(jī).終端機(jī)負(fù)責(zé)集中采集數(shù)據(jù)，處理記錄并傳送主機(jī)命令，有專門(mén)的數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)存卡信息、交易信息和日志管理.系統(tǒng)還采用圈存機(jī)實(shí)現(xiàn)銀行賬戶與一卡通之間的資金轉(zhuǎn)移，可以實(shí)現(xiàn)銀行卡向一卡通的單項(xiàng)轉(zhuǎn)賬、查詢賬戶余額、掛失解掛、修改密碼、繳納水電網(wǎng)費(fèi)等功能.一卡通的應(yīng)用減少了校園內(nèi)現(xiàn)金的流通，為師生提供了便捷的消費(fèi)體驗(yàn)，還有利于數(shù)據(jù)的有效管理并支持科學(xué)的決策.

2.2身份識(shí)別

一卡通的身份識(shí)別系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)和安全防范技術(shù)有效整合，通過(guò)管理軟件實(shí)現(xiàn)持卡人的身份識(shí)別和驗(yàn)證，能夠?qū)崿F(xiàn)門(mén)禁控制、通道控制、考勤控制等.目前一些院校還實(shí)現(xiàn)了“智能卡+指紋”的認(rèn)證模式，采用生物識(shí)別技術(shù)提高了身份認(rèn)證的安全級(jí)別[5].數(shù)字校園環(huán)境下的多媒體教室管理系統(tǒng)支持與教務(wù)系統(tǒng)的無(wú)縫對(duì)接，從教務(wù)系統(tǒng)中獲取排課信息，從而自動(dòng)生成教師與相應(yīng)教室的使用權(quán)限，實(shí)現(xiàn)多媒體機(jī)柜的自動(dòng)化和信息化控制，節(jié)省了人力物力，提高了管理效率.此外，一卡通還可以儲(chǔ)存?zhèn)€人信息，作為在校師生的電子檔案，具有快捷、方便、可移植的優(yōu)點(diǎn).

2.3水電管理

智能水控系統(tǒng)是指在師生的個(gè)人信息中建立控水賬戶，持卡人在智能端口刷卡取水，按流量計(jì)費(fèi)，可以應(yīng)用于校園浴室、開(kāi)水房、飲用凈水器等設(shè)備.電集中控制系統(tǒng)是指將每個(gè)宿舍作為獨(dú)立用電終端為其建立賬戶，當(dāng)賬戶余額不足時(shí)實(shí)施自動(dòng)斷電.水控和電控系統(tǒng)都采用預(yù)付費(fèi)的制度，可以在圈存機(jī)上直接將校園卡余額轉(zhuǎn)移到水電賬戶中，實(shí)現(xiàn)后勤管理工作的信息化和一體化.

2.4開(kāi)放接口

作為數(shù)字校園應(yīng)用服務(wù)層的重要組成部分，一卡通采用開(kāi)放接口與其他應(yīng)用系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接，如圖書(shū)館系統(tǒng)、教務(wù)系統(tǒng)、財(cái)務(wù)系統(tǒng)等.一卡通集成了原有借書(shū)證的全部功能，可以用于自助借書(shū)還書(shū)的身份識(shí)別，校園卡的掛失、接掛、銷戶等信息可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)及時(shí)傳送到圖書(shū)管理系統(tǒng)，避免損失，由于超期或是遺失圖書(shū)造成的罰款可以在圈存機(jī)上自助償還，方便快捷.一卡通與教務(wù)部門(mén)的師生檔案系統(tǒng)共享資源并自動(dòng)同步更新，師生可以在圈存機(jī)上自助查詢課表、成績(jī)等信息，繳納教務(wù)產(chǎn)生的費(fèi)用，排課系統(tǒng)還可以與一卡通考勤系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)排課、考勤、考試信息、成績(jī)查詢的一站自助式聯(lián)動(dòng)服務(wù).學(xué)校財(cái)務(wù)系統(tǒng)可以對(duì)師生在校內(nèi)的學(xué)費(fèi)、住宿費(fèi)、補(bǔ)助等賬目進(jìn)行自動(dòng)的扣除和補(bǔ)發(fā)，將資金從校園卡劃轉(zhuǎn)到財(cái)務(wù)系統(tǒng)，最終提取到學(xué)校在銀行的結(jié)算賬戶.

3　一卡通建設(shè)流程與方案

一卡通的建設(shè)流程可分為三個(gè)環(huán)節(jié)[6]：(1)銀行業(yè)務(wù)系統(tǒng)，即一卡通系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口與銀行的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化和處理.校方把師生信息提供給銀行，銀行為每個(gè)用戶提供個(gè)人賬戶，并將一卡通與銀行卡一對(duì)一綁定，專門(mén)處理發(fā)卡、圈存、黑名單等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù).(2)核心管理系統(tǒng)，即網(wǎng)絡(luò)管理、卡片管理、賬戶管理等基本硬件與功能的實(shí)現(xiàn)，由專門(mén)的卡務(wù)中心負(fù)責(zé)系統(tǒng)維護(hù)管理，卡片的發(fā)放回收，以及賬戶信息和交易信息的統(tǒng)計(jì)分析.(3)應(yīng)用系統(tǒng)，即基于一卡通的水電管理、身份識(shí)別等應(yīng)用模塊的實(shí)現(xiàn)和與第三方系統(tǒng)的對(duì)接.系統(tǒng)采用開(kāi)放接口，應(yīng)用子模塊可以根據(jù)需求不斷地拓展和延伸，如機(jī)房管理、校醫(yī)院管理、班車管理、會(huì)議管理等，逐步落實(shí)校園生活的全面數(shù)字化，真正實(shí)現(xiàn)“一卡在手，全校無(wú)憂”.

圖2　一卡通系統(tǒng)建設(shè)流程

4　一卡通應(yīng)用現(xiàn)狀與前景

目前國(guó)內(nèi)大部分高校都實(shí)現(xiàn)了一卡通的普及應(yīng)用，以校園卡為媒介的不同系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的共用和透明，為學(xué)校的科學(xué)管理和決策奠定了基礎(chǔ)，也為師生的學(xué)習(xí)和生活帶來(lái)了極大便利.然而在實(shí)際應(yīng)用中還存在著規(guī)章制度不完善、硬件網(wǎng)絡(luò)投入成本低、難維護(hù)，銀行系統(tǒng)、財(cái)務(wù)系統(tǒng)、卡務(wù)系統(tǒng)功能銜接有縫隙，用戶體驗(yàn)差、黏著度低等問(wèn)題.為實(shí)現(xiàn)校園的信息化、數(shù)字化、高效化，今后需要進(jìn)一步完善一卡通應(yīng)用的規(guī)章制度，實(shí)現(xiàn)不同部門(mén)權(quán)責(zé)分明；投入更多的人力和財(cái)力建設(shè)專用網(wǎng)絡(luò)，升級(jí)硬件應(yīng)用，保障系統(tǒng)的安全性和可操作性；開(kāi)展一卡通應(yīng)用宣傳活動(dòng)，讓學(xué)生熟悉一卡通的功能應(yīng)用并形成自助服務(wù)的意識(shí)與習(xí)慣；對(duì)一卡通使用過(guò)程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行再挖掘，分析師生的使用需求，合理調(diào)整資源配置；迎合時(shí)代發(fā)展與師生的操作習(xí)慣，引入掌上校園、空中圈存等技術(shù)構(gòu)建全方位無(wú)死角的移動(dòng)數(shù)字校園.

[1]田麗.智慧校園環(huán)境下的一卡通建設(shè)[J].華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015,(3):532～535

[2]唐煜舟.基于2.4G RFID技術(shù)的移動(dòng)支付系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].上海交通大學(xué),2011

[3]余建英.J2EE軟件架構(gòu)淺析[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2012,8(19):4763～4765

[4]林文敏.云環(huán)境下大數(shù)據(jù)服務(wù)及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D].南京大學(xué),2015

[5]費(fèi)雄偉.基于數(shù)字高校的安全認(rèn)證系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用,2013,(9):93～95

[6]劉學(xué)民.校園一卡通系統(tǒng):架構(gòu)、功能及成效[J].中國(guó)電化教育,2010,(9):124～126

Research on the Construction and Application of E-card on Digital Campus

XIAO Rui-xue,LV Guo,MENG Fan-xing

(Hebei University of Architecture,Zhangjiakou,075000)

As an important foundation of digital campus,E-card system can not only bring more convenience to teachers and students in their daily life,but also make the management more intelligently and reasonable.This paper firstly introduced the technical basis of e-card,such as RFID-SIM,system architecture,and network deployment,and so on.Then,it analyzed its functional system,including consumption,authentication,intelligent automation and the third party interface.What’s more,the three-step construction procedure is discussed in detail.And the existing problems,the possible solutions,and the developing trend of e-card system are summarized at last.

digital campus;E-card;system architecture;functional system;application status

2015-12-20

肖瑞雪(1990-)，女，碩士研究生，助教，研究方向?yàn)閿?shù)字校園與教育技術(shù).

TP 3

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