高校校园一卡通系统设计及应用

祝莉

摘要：在高校信息化不断发展的过程中，通信技术和网络技术也在不断地普及，各个高校在使用校园卡和管理过程中还存在部分的问题，比如各个管理系统无法兼容、一生多卡及资源无法共享等。针对此情况，该文对高校管理模式及过程进行调研，将软件工程方法论作为指导，实现满足数字化校园管理的一卡通系统设计。此系统能够基本满足高校数字化及信息化建设的需求，具有较强的使用性。

关键词：高校;一卡通系统;系统设计

中图分类号：TP311        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）13-0074-03

  在各高校校园网基础设备不断完善的过程中，IC卡也在不断地成熟，高校校园中广泛使用校园卡。但是因为高校在最开始规划过程中没有统一，导致各个部分都是以自身也无需求，通过采购商的不同结合应用系统，使不同应用系统之间没有关系，那么兼容性也有所降低，资源无法共享，以此导致全校师生都具有各种卡，比如食堂饭卡、电卡、借书卡、学生证、水卡、诊疗卡等。教師和学生在校园中活动过程中都要出示相应卡，对于全校师生在校园中方便生活是非常不利的。在完善校园一卡通系统的过程中，其能够在个人消费、身份识别、查询个人信息等场景中结合银行卡金融功能，只要使用一张卡就能够有效解决就餐、医疗、图书借阅、上机、考勤、缴费和教务管理等问题。

1 校园一卡通系统的设计思路

校园一卡通系统在设计的过程中要基于安全性、稳定性、实用性，重点突出时代特色，实时传输数据，从而实现校园各种门禁、收费、身份识别及考勤等一卡通行。目前，学生手中一般都具有多种卡，包括图书馆借阅卡、学生证、洗衣卡等，为学生带来了多种不方便。另外，学校各个部门都已经创建了自身应用系统，导致资源重复和浪费。所以，可以希望创建校园一卡通，实现一卡在手，走遍校园的目的，包括：电子钱包，开启门锁智能设置，电子门锁，身份确认，根据权限查询信息，进出学校管理和查询，借书证结合电子钱包实现超期罚款和丢失赔偿，学校机房上级和收费管理，学生宿舍用水，学校超市刷卡购物，学生用电控制等。

校园网络宽带环境对联机交易实时性能支持及IC卡成本等多因素，非接触式IC卡为现代高校校园一卡通系统主要选择，其结合了射频识别技术和IC卡技术，能够解决无源和免接触的问题。IC卡系统架构主要包括管理平台及应用系统构成，其中管理平台为一卡通系统基本平台，应用系统依附在管理平台中。因为对于系统的可扩展性及负载结构具有较高的要求，所以就要使应用系统和平台进行分离，并且充分利用应用服务器、中心数据库服务器及终端三层结构。通过三层结构相互分离，能够对系统松耦合进行保证，使中心数据库服务器对于数据完整性及一致性进行保证，应用系统能够在不同应用服务器中部署，实现终端设备的自由添加。图1为一卡通系统的三层结构。

2 一卡通系统的设计和实现

2.1 一卡通电子支付平台

在物联网不断发展的过程中，学校管理逐渐进入到智能化、科学化及自动化管理时代中，电子支付也成为最新校园一卡通系统功能重要展现。学生能够通过此功能在校园中购物和消费，并且还能够缴纳水电费、学费、住宿费等。此功能是学校利用pos机等消费终端所实现的使钱财转移的功能，本文中的电子支付平台主要包括。

2.1.1 一卡通管控中心

最新校园一卡通管控中心是指综合性前置系统，此系统利用加密卡片的安装，从而安装到读卡器和一卡通管理平台中，以此有效实现校园业务的综合性。此管理办理业务平台就像是银行工作人员，使学生开通卡并且办理，对持卡人身份识别及信息管理。

2.1.2 个人信息管理识别

在创建个人身份管理识别系统过程中，要实现身份前置机的安装，此机器能够在识别身份以前收集个人信息，之后利用网络连接认证信息，并且和校园一卡通相互通信管理，以此对校园一卡通系统正常运行进行维护[3]。

2.1.3 银行转账系统

应用银行转账系统是利用自动转账终端连接银行转账系统，此系统能够有效实现学生校园卡对银行付费的作用，并且还能够对学生提供卡内账户余额存款、查询、修改密码、挂失等功能，此功能能够使银行转账系统有效实现银行卡功能。

2.1.4 信息查询管控系统

信息查询管控系统要求实现查询信息前置机的设置，主要目的就是全面查询信息。此信息查询管控系统能够连接校园卡，并且统计学生个人信息系统数据，从而对学生提供信息通知和修改系统密码的服务。信息查询系统能够实现触摸屏查询、网上查询和电话查询，持卡人能够使用浏览器实现查询。通过以下代码进行查询：

2.2 门禁模块设计

在原本模块中实现扩充，添加三棍闸，通过微计算机在本地服务器数据库中将卡号进行传输并且记录，方便查询和分析。硬件接口使用MSCOMM控件，利用232串口和单片机通讯我手之后实现通话。其能够实现人员上下班的签到，便于管理人员的统计，对出勤情况进行考核，便于部门对出勤率进行查询和考核，对人员流动情况进行掌握和管理;如果考勤工作人员要补办事假或者病假手续的过程中，要求利用操作人员手动修改数据，从而能够得出正确考勤报表。报表中的内容主要包括查询、打印等，报表的查询是根据工作人员编码、日期、设备等实现的，查询条件能够对考勤记录的时间、公司及部门等进行选择。选择报表指的是员工异常考勤报表、出勤报表、合计报表及原始数据报表等。其次，在模块实现的过程中，为了使速度得到提高，利用一卡通系统得出部分的信息，在本地计算机中实现其他信息的存储。图2为门禁系统界面。

2.3 商店消费模块

商店消费模块能够以管理系统所发放的身份卡到市趟售饭管理终端插入，之后进行购物，购物过程中所产生的费用能够通过服务器中此身份卡相应账号中扣除，避免在整个过程出現现金交易导致不便。其主要功能为：

其一，在进入到售饭功能之前要先将操作人员编码输入进入，右侧将准备出售的产品名称进行显示，左侧表示正在营业。将身份卡插入之后，左侧将持卡人的姓名、卡号、账号现存的金额进行展现出来;

其二，售饭人员输入菜品相应的购买金额、序号，之后将回车键按下之后结算，展现本次的消费金额及剩余金额，提示人员能够将卡拔出来。如果结算金额比账号中剩余金额要多，就会提示账内的金额，请重新选择。假如本次结算金额比每次消费最高的金额要高，就要求人员将密码输入才能够结算，保证卡的安全性。

其三，拔卡之后能够将本次消费清单打印出来，比如消费菜单清单、姓名、消费金额、剩余金额等。

其四，服务中心服务器能够对售饭终端收款数据进行查看，并且到当天明细账中记录。

其五，某个部门中的售饭终端软件能够通过注册过程中所设计数据创建一组，解散过程中的部门收款机对本组营业数据进行计算，并且查询当天的明细，每个月的数据等。

2.4 食堂消费系统

食堂消费系统和商店消费系统不同，前者客户端消费是利用消费机实现，后者利用计算机实现。为了能够在食堂中使用IC卡，使用消费机，并且进行二次开发，使其能够对校内开发的卡进行识别。利用以下驱动函数能够实现插卡消费：

2.5 图书馆借阅系统

学校图书馆借阅工作大部分还是手工管理，工作效率比较低，并且无法及时掌握图书种类及学生们的需求图书。手工管理具有多种问题，因为不可避免的人为因素导致数据误报、遗漏等。以此，就结合一卡通系统建设，通过计算机为我们所提供的信息，对学生借阅过程构成整套动态管理。本文根据需求使其划分成为学生注册、借书、图书查询、学生信息打印、还书、图书预约等六个模块，使六个模块紧密相连，实现信息资源共享，从而形成完美学校图书馆借阅管理解决方案。图3为图书馆借阅系统的结构。

图书浏览查询：学生们能够通过卡插入读卡器对自己所需要的图书进行查询;

借书：学生能够利用校园卡实现图书借阅;

预约：实现图书预约;

还书：退还图书;

打印信息：图书管理人员利用此模块能够实现学生借阅信息的打印。

将读卡器设置到图书馆出入口中，学生只需要刷卡就能够自由地进出。简单来说，其就是出入控制及借书的凭证。在通过扫描枪在系统中录入书号之后，学生只需要刷卡就能够录入借阅信息。在还书的时候，也能够对书籍信息确认之后刷卡，也就是实现还书处理。

为了使图书分类上架和管理能够更加的方便，使软件中具备图书上架位置编号的自动生成，并且设计条形码。通过普通打印机打印，将条形码和说明贴到书中，方便图书馆管理人员对书籍进行管理，还能够提高图书馆的借阅速度。此种图书借还的方式，要求领书人只需要将IC卡插入到读卡器中，或者通过条码扫描器实现扫描，就能够读入借书人的账号，利用校园网将个人信息调取。利用扫描条形码寻找图书编号，就能够借书。在还书的时候也能够实现图书编号的扫描。

2.6一卡通系统安全设计

一卡通系统安全和用卡人信息安全具有密切的关系，包括校园卡中余额及个人银行卡信息等数据保密性，为全部一卡通性能最为重要、基础的因素。利用以下内容对一卡通系统安全进行保证。

其一，设计数据库安全。单独使用一台物理服务器，专门存储一卡通系统数据库，避免和其他业务系统对计算机资源共享，并且使用异地容灾备份技术对数据库完整性进行保证;

其二，设计中心服务器。实现两台Linux服务器的设置，将其中的一台作为服务器，应用在正常状态中;将另外一台作为备用的服务器，在发生故障的时候使用，从而使系统能够不间断的运行;

其三，设计在线充值安全机制。银行卡中的信息数据较为敏感，不能够直接利用校园网访问银行网络，要使用转账前置机方式，隔离双方的数据，对数据安全进行保证;

其四，实现业务系统安全机制的设计。定期扫描每个业务系统的漏洞，对管理员权限进行良好分配，使用日记机制对责任追查进行落实;

其五，设计终端POS机的安全机制。POS机属于直接刷卡消费工具，和扣除卡内余额、验证卡片合法性具有重要关系，要求其具备白名单及黑名单的验证技术，对交易合法性进行保证;

其六，网络安全机制的设计。可以单独使用物理专用网和一卡通系统相互连接，对成本问题充分考虑，可以使用VLAN技术创建虚拟网络实现隔离;

其七，设计卡片安全机制。使用中国人民银行所认证的CPU卡，使其成为信息载体，使卡片安全性得到进一步的提高。

2.7 系统的使用

将一卡通放到刷卡机中，刷卡机就能够将一卡通中的信息进行读取，如果读取正常表示合法卡，如果读取失败就会出现异常警报，假如正常识别卡为挂失的状态，系统也会警报。假如消费额度比较大，就提示用户将消费者密码进行输入，假如密码输入错误，就会发出警报，要不然对卡的余额进行读取，如果此卡余额不足，就会提示余额不足。如果正常，将消费额度扣除，在系统中对刷卡操作数据进行更新。

3 结束语

本文实现满足高效管理信息化、数字化需求的一卡通学生管理系统，能够有效增强各个高校管理部门的沟通和资源共享，还能够实现办公自动化及高效化，有效节约物力、人力。但是，在系统后期运行及维护的过程中，还要实现学生考勤和考试签到等功能的拓展，以此为信息化的教学打下基础。

参考文献：

[1] 刘新汉.校园一卡通系统的设计与安全性分析[J].中小企業管理与科技：中旬刊，2016（10）：171-172.

[2] 杨怡萌.校园一卡通对接银行金融系统的设计与实现[J].产业与科技论坛，2016，15（11）：40-41.

[3] 曾馨.基于数字化校园的一卡通系统设计与应用[J].电子技术与软件工程，2016（6）：57-57.

[4] 马玲玲，于磊磊，柴乔林.基于校园一卡通消费数据的贫困生辅助分析系统设计[J].数字技术与应用， 2017（8）：140-141.

[5] 张玮，刘振昌，曲申.通用型校园一卡通系统的设计研究[J].华中师范大学学报：自科版， 2017（s1）：21-24.

[6] 吴宇婷.基于NFC技术的校园手机一卡通系统设计及应用[J].数字技术与应用，2017（4）：76-76.

[7] 任佳伟，陈红艳.某高校医院基于校园一卡通的自助挂号缴费系统设计与实现[J].中国校医，2017，31（6）：449-451.

[8] 陈铁权.基于"互联网+"模式的校园一卡通管理系统的设计与实现[J].电脑知识与技术，2017，13（29）：29-30.

[9] 郭龙.基于无线射频识别技术的智慧校园一卡通系统的研究与设计[J].物联网技术，2016，6（3）：93-95.

[10] Long Cheng，Spyros Kotoulas.Efficient Skew Handling for Outer Joins in a Cloud Computing Environment[J].IEEE Transactions on Cloud Computing，2018，6（2）：558-571.

[11] Long Cheng，Ilias Tachmazidis，Spyros Kotoulas，Grigoris Antoniou.Design and Evaluation of Small-Large Outer Joins in Cloud Computing Environments[J].Journal of Parallel and Distributed Computing，2017，110：2-15.

[12] Long Cheng，Spyros Kotoulas.Efficient Large Outer Joins over MapReduce[C].Proceedings of the 22nd European Conference on Parallel Processing，2016：334-346.

【通联编辑：朱宝贵】