校园一卡通系统的设计与实现.pdf

自 动 化技 术 与 应 用 2 0 1 4 年 第3 3 卷 第2 期 通 信 与 信 息 处 理 COmm u n i c a t i O n an d I n f or m a t i on Pr o c e s s i ng 校 园一卡通系统的设计与实现 赵 迎 春 ( 营 口职业技术学院， 辽宁 营 口 1 1 5 0 0 0 ) 摘要： “ 校同卡通”系统目前已成为数字化校园建设的重要特色。本文探讨 lr如何通过 RF I D( ,J 频识别) 技术， 利用手机S I M 来 构建校 园一 通 系统的设 方案和实现过程 。此系统大大提高 了学校的信息化管理水平 ， 加速 了数字化校园建设的进程。 关键词 ： 校 园一卡通 ； 数字化校园 ； S I M 卡 中图分类号： TP 3 1 1 5 2 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 3 7 2 4 1 ( 2 0 1 4 ) 0 2 0 0 1 6 0 4 De s i g n a n d I mp l e me n t a t i o n o f Ca mp u s On e Ca r d Sy s t e m ZL &O Yi ng - c h u n ( Yi n g k o u V o c a ti o n a l T e c h n o l o g y Co l l e g e ， Yi n g k o u 1 1 5 0 0 0 C h i n a) Abs t r a c t ：Ca mp u s o n e c a r d s y s t e m ha s b e c o me a n i mp o r t a n t f e a t u r e o f t h e d i g i t a l c a mp us c o n s t r u c t i o nTh e p a p e r d i s c u s s e s t h e d e s i g n a n d i mp l e me n t a t i o n p r o c e s s o f h o w t o b u i l d c a mp u s o n e c a r d s y s t e m t h r o u g h RF I D t e c h n o l o g y a n d u s e mo b i l e p h o n e SI M c a r d Th e s y s t e m g r e a t l y i mpr o v e s t h e c o l l e g e S i n f o r ma t i o n ma n a g e me n t l e v e l a n d a c c e l e r a t e s t h e p r o c e s s o f di g i t a l c a mpu s c o n s t r u c t i o n Ke y wo r d s ： c a mp u s o n e c a r d s y s t e m； d i g i t a l c a mp u s ； SI M c a r d 1 引言 校园一卡通系统是数字化校园的重要组成部分， 为 数字化校园提供了全面的数据采集平台 ， 结合学校的信 息管理系统和网络， 形成全校范围的数字空间和共享环 境。为学校管理人员提供了具有开放性、灵活性的应用 服务管理平台， 它是校园科学化管理的必要途径。校园 一 卡通系统将给全校师生带来全新 的、方便 的现代化 生活， 学校管理将大大简化 ， 工作效率将大大提高 ， 所以 校 园一卡通的建设势在必行 。本文主要探讨如何通过 RF I D( 射频识别) 技术， 利用手机 S I M 卡作为身份鉴别和 内部消费的 电子钱包来构建校 园一卡通系统的设计方 案和实现过程 。 2 校园一卡通系统总体设计方案 “ 校园一卡通”系统是利用计算机技术、网络技术、 通讯技术 ， 将学校教学、科研管理和生活服务等有关的 所有信息资源进行全面的数字化改造 ， 构成统一用户管 收稿 日期： 2 0 1 3 0 5 0 9 理 、统一资源管理和统一权限控制的现代化的管理系 统 。一卡通系统的核心设计思想就是搭建开放的应用 和集成平台， 在此平台上扩展和集成其它的业务应用 2 1 。 校园一卡通系统以校园网络为基础 ， 以应用支撑平台为 核心， 集成门禁管理 、考勤管理、商务消费等多种子系 统。校园一卡通系统的软件平台主要包括三大部分 ， 分 别是应用支撑平台、数据传输与交换平 台和应用子系 统。系统结构图如图 1所示 。 校园一卡通系统最根本的需求就是 “ 信息共享、集 中控制 l 1 。校园一卡通系统一般设置一个中心数据库、 应用支撑平台和数据传输与交换平台。中心数据库集 中存储账户信息、系统终端的流水信息。应用支撑平台 作为统一的处理和调度控制中心， 通过数据传输与交换 平 台统一 向各个应用子系统的数据库发送账户的变动 信息， 并通过数据传输与交换平台收集和处理系统终端 的流水信息 ， 以保证账户信息的一致性 。 应用支撑平台是校园一卡通系统的核心部分 ， 它主 要用于系统中统一的数据存储 ， 统一的数据逻辑处理和 霸 聃戈 置 ， 嘲 通 信 与 信 息 处 理 Co m r n un i c a t ion an d I n f o r mat i o n P r oc e s s 自动化技术 与应 用2 0l 4年第 3 3卷第 2期 互最 漱 暑 接 甜 l w 一 嚣 - 心 一 防如壤 l 橱 碡 图 1 校园一卡通系统结构 图 提 供 统一 的 信息 标 准 。应 用 支撑 平 台是 一 个独 立 的应 用 平 台 ， 提供 各 种类 型 的接 口 ， 它把 所有 的工 作站 应用 系统都视为第三方系统 。通过数据传输与交换平台把 第三方系统与应用支撑平台进行接入集成和认证 ， 来完 成手机卡的通行通用。手机一卡通系统的扩展和升级 ， 就是应用支撑平台的处理逻辑和相应接 口的升级 ， 以及 应用系统的功能和数量的增加。 数 据 传 输 与交 换 平 台在 技 术 上 并不 是一 个独 立 的 程 序 包 ， 而 是 由数 据 传 输与 交 换 系 统 、应 用 接 入 与集 成系 统 、应 用 支撑 平 台 的数据 交 换 与共 享 处理 单元 等 多个 程序 包 组 成 数 据传 输 与交 换 平 台提供 的接 口就 是 应 用 支撑 平 台 的上 传 接 口或 下 传 接 口 ， 它 主 要 用于 应用支撑平台和第三方应用系统之间进行数据传输与 交 换 共 享 。 3 j 菠园卡通 系统妨 能 系统业务功能主要包括商务消费、身份认证、财务 缴 费与结 算 、社 会应用 以及 信息集成 与共享 等功能 。 商务消费功能主要指在校园内进行的各种消费活动。 主要包括食堂 、餐厅 等餐饮消费 ； 开水房 、浴室等购水消 费 ； 宿合、办公场所等购电消费； 机房、电子阅览室等上 机消费； 超市等购物收费。这些商务消费活动的进行主要 通过餐饮系统、控水系统、控电系统、机房管理系统、电 子阅览系统和超市管理系统的运行来支持。此系统在消 费 交易 的处理 过程 中实现 了 自动化 、快捷 化 。 身份 认证 功能 主要指对 身份 进行识 别和认 证 ， 应 用 于需要身份认证的场所。主要包括图书馆借阅 ； 教师员 工 或者 学生 进入 某些 场所 的 门禁 ； 会 议签 到 ； 机 房上 机 等。这些活动主要通过图书馆管理系统、各种类型的门 禁系统、会议签到系统、机房管理系统的运行来支持。 财务缴费与结算功能主要包括学生的学费、书费、 各 种报名 费等 实行 自助 缴费 ； 奖学 金、助学 金发放 的结 算等， 这些活动主要通过财务清算中心系统的运行来支 持 社会应用 功能主要指使 用手机卡和银 行卡进行银行 的圈存和转账业务 ， 把银行卡的资金转到手机卡中来。 信息集成与共享功能主要指与数字化校园的其它 信息管理系统如人事系统、财务系统 、教学系统、教务 系统等进行有效地衔接 ， 使得数据或信息互通互连、有 效共享 ， 便于统计分析 ， 为管理决策提供数据支撑。 4 校 园a 卡通应用 系统组成 校园一卡通 的应用系统包括 门禁管理 系统、考勤 管理系统、商务消费系统、银行圈存转账系统、图书馆 管理系统 、新生注册系统、短信平台系统等多个子系 统。根据学校的不同应用， 将多个应用子系统紧密耦合 成同时实现功能通、地域通、时间通的 “ 三通式”的真 T e c h n iq u e s o f A o ma t io nA p p l ic a t io n s I 1 7 一 一 华 ， 自 动 化 技术 与 应 用 2 0 1 4 年 第3 3 卷 第2 期 通 信 与 信 息 处 理 Commun i c a t ion a n d l n f o r ma t i o n Pr o c es s i r 正意 义 上 的一 卡 通 。 1 禁 毫 象 门禁管理系统集 自动识别技术和现代安全管理措 施于一 体 ， 是解 决出入控 制管理 的有效 措施 。学 校的 门 禁设施主要安装在校门口、停车场、行政办公楼、实验 楼 以及 学 生宿 合 等处 。此 系统 实 现 的基 本功 能 包括 进 出权 限及时 间管理 、实时监控 功能 、报警功 能 、脱机运 行、强制开门及关门、定时开启及关闭功能、统一授权 等 功 能 。 2 毒勘 管薹菇纺 考勤管理系统分为学生考勤管理和教师考勤管理 。 学生考勤方式是 ： 按照学生课程表 ， 通过设置在流动教 室 门口的考勤机 自动下载该 日内该流动教室在某一时 间要上课的班级及学生名单 ， 学生上课之前通过 “ 指纹 +卡”的方式进行考勤。非本班的学生此时无法在此考 勤 机上进 行考勤 ， 本班 的学 生也无法 在其他 教室 门 口的 考勤机上进行考勤。这样有效禁止了学生逃课现象 ， 规 范 了 日常的教学秩序 。教师考勤管理也采用 “ 指纹 +卡” 的方式 ， 有效 防止 了教师代 打卡的现 象 。通过对 教师 的 一 卡置救鼍中心V L A N 严格管理， 提高 了教学水平 ， 增强了学校竞争力。 4 3 西 鼻一 澎费 簪统 商务消费系统采用双界面 CPU 卡作为消费载体 ， 进行消费的自动化控制和管理。消费者需预先在手机 一 卡通卡务中心充钱 ， 消费时营业员在收款机上输入消 费额， 消费者在消费 P OS机感应区的有效范围内出示手 机卡 ， 消费 POS机认可后扣取相应金额 ， 并在消费网络 控制器 中记录该条消费。商务消费系统主要包括消费 扣款、发放补助、充值挂失解挂、餐次管理、数据统 计 和 限额管理 等 。 4 每 亏 警存转账 系统 银行圈存转账系统是校 园一卡通系统实现 电子货 币进行结算的主要部分。利用计算机网络与终端设备 实现银行账户资金向手机卡账户划转 ， 从而将手机一卡 通系统原有的手工现金存款方式 ， 转变为持卡人 自助操 作的银行卡与手机卡之间的资金转账， 既方便了在校师 生的使用 ， 也降低了手机卡现金充值带来的各种问题和 安 全 隐患 。 4 。 5 书乞 富 尝；避 系统 f理 工作站 强 t 控 i l l 一 圈书馆两碍通道系统 图 基应麓 1 L II一 翼 t 笔记奉电瘩 P C 机 譬嘲嘲 黼务 圈 书饵f臻摹 蟪V L A N 饺墨同 用 户 门蘩摹缝 图2 图书馆管理系统结构 图 一 纂 辩 曩 黯 ： 1；， 辣 器 潺 ；l ； 蠢 自 动 化 技术 与 应 用 2 0 1 4 年 第3 3 卷 第2 期 通 信 与 信 息 处 理 Comm u nic a t i o n an d I n f or m a t ion Pr o c es s i n g 并且经过进一步的实验验证 ， 该信号转换板在应用 中也取得 良好的效果 。由于 HDMI 是当前主流的高清 视频标准 ， 对 HD MI 视频信号的处理也有很大的实际意 义 ， 该系统极大的方便了 HDMI 视频信号在 F P GA平台 上的处理 ， 在实际的应用中也取得了 良好的效果 。 参考文献 ： 1 】电路硬件设计手册【 M 海信电器股份有限公司， 2 0 1 1 【 2 U Me y e r - B a e s e 数字信号的处理的F P G A实现【 M 北 京 ： 清华大学出版社， 2 0 1 1 【 3 】s fl 9 1 3 5 d a t a s h e e t M S i l i c o n I ma g e ， I n c ， 2 0 0 7 【 4 】马忠梅 ， 籍顺心等 单片机的 C语言应用程序设计【 M 北京： 北京航天航空大学出版社 ， 2 0 0 8 5 】T he I 2 C Bu s S p e c i f i c a t i o n V- 2 0 【 M】 P h i l i p s S e mi c o n d u c t o r s 1 9 9 8 作者简介： 郭登科 ( 1 9 8 7 一 ) ， 男， 硕士， 研究方向： 系统开发与 应 用 。 ( 上接第 l 8页) 图书馆管理 系统是校园一卡通系统重要的应用领 域之一 。采用射频卡读卡设备 ， 更换 以往的证件扫描 仪， 借书和扣款通过刷卡 POS获得手机卡账户信息 ， 身 份认证通过后可进行 图书馆借阅和扣款操作。图书馆 有障碍通道利用身份识别技术 ，管理进 出图书馆的人 员 ， 避免非正常人员进入图书馆 ， 影响正常工作秩序 。 电子 阅 览室通过 机房计 费软件进 行管 理 ， 图书馆管理 系 统 接人 后 ， 保 存原 有 操作方 式 和操作 流程 不变 ， 实 现 与 手机一卡通数据共享 。此系统结构图如图 2所示。 4 6 新生注册系统 新生注册系统将新生入校时的迎新处报到 、财务 处缴费、领取学生证及军训备品、办理食堂饭卡等多道 程序简化 ， 只需在报到处扫描通知书条码并领卡 ， 即可 完成 “ 一站式”报到 ， 简洁高效， 大大提高了工作效率。 5 终端手机 RF I D S I M 卡 校 园一卡通系统将 RFI D技术与手机 SI M 卡相融 合 ， 将各类识别信息加载到一张RF I D- S I M 卡内。通过 RF I D S I M卡技术， 将学生证、教师证、车辆出入证、图 书证、上机卡等各种证件和内部消费 电子卡集成至一 张RF I D- S I M卡中， 加载了以上信息的RF I D- S I M 卡可 以充当一般 S I M 卡支持手机通话， 并取代以上的所有证 件 ，同时还能记录身份信息和 内部支付帐户信息 。另 外， 用户可以直接使用手机 ， 通过 R F I D S I M卡加载的应 用手机程序查询 内部支付帐户信息 ， 包括一卡通帐户余 额信息、内部消费信息等。此系统采用 2 4 5 G容量的 RF I D- S I M 卡 ， 适用于所有机型的手机。 RF I DS I M 卡除了具备国密局和国家信息安全相 关政策外， 具有较好的安全特性。它内置安全处理器内 核 ； 提供业务处理所需要的密码算法支持 ； 具有 防止物 理解剖攻击、旁路攻击( S P A DP A) 、电路、电压等常 见的物理攻击方式； 采用地址加扰等安全技术 ， 以保证 片内密钥等敏感信息的安全存储且不被读出到片外 ； 同 时提供基于物理噪声源的真随机数发生器( 通过 F I P S 一 1 4 0 - 2测试) 。 6 结束语 “ 校园一卡通 ， 一卡通校 园”目前 已成为数字化校 园建设的重要特色。校园一卡通系统通过集中式的数 据管理 ， 集成了学生证 、图书证 、消费卡等多种功能 ， 真正实 现了 “ 一 卡在 手 ， 走遍 校园” 。此系统大大提 高 了学校的信息化管理水平， 加速 了数字化校 园建设 的进程 。 参考文献 ： 【 1 刘海山 浅谈 “ 校园一卡通”系统的发展与完善【 J 电 脑知识与技术， 2 0 0 9 ( 5 ) ： 1 0 -1 2 2 】 徐文拴 基于中间件的校园一卡通系统的设计与实现 J 】 计算机工程与设计， 2 0 0 7 ( 4 ) ： 1 2 3 -t 2 6 【 3 张峰 校园一卡通系统的设计 J 】 科技与生活， 2 0 1 0 ( 1 5 ) ： 3 5 -3 6 4 】张敬涛 校园一卡通系统的应用研究 J 】 山东师范大学学 报， 2 0 0 8 ( 9 ) ： 1 2 6 -1 2 9 作者简介： 赵迎春 ( 1 9 7 8 一 ) ， 女， 副教授， 硕士， 从事 P L C应用 技术 、电子技术等方 面的教 学和科研 工作 。