基于數(shù)字化校園的校園一卡通平臺設(shè)計(jì)
文章出處：http://botanicstilllife.com 作者：俞葵 方永勝 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年11月17日
引言
近年來。隨著我國高等教育的快速發(fā)展，一些高校著手推進(jìn)“數(shù)字化校園”建設(shè)。“數(shù)字化校園”是指以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，利用先進(jìn)的信息化手段，將學(xué)校的教學(xué)、科研、行政管理、后勤服務(wù)等活動和相關(guān)的信息資源進(jìn)行數(shù)字化處理并實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的信息傳播方式和管理方式，形成高度信息化校園環(huán)境。校園一卡通是“數(shù)字化校園”建設(shè)重要組成部分和基礎(chǔ)工程，它將IC卡的強(qiáng)大功能與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化概念融人校園，將學(xué)校的教學(xué)、科研、后勤等方面的各個(gè)管理信息系統(tǒng)有機(jī)融合，形成覆蓋全校范圍的數(shù)字空間，為“數(shù)字化校園”提供了全面的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)平臺。
校園一卡通就是用一張IC卡取代校園內(nèi)所有的卡、證、票，實(shí)現(xiàn)多種不同功能的智能化管理。利用IC卡的電子貨幣功能，實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)的無現(xiàn)金結(jié)算，規(guī)范校園經(jīng)濟(jì)秩序。鋪設(shè)覆蓋全校范圍的一卡通專用網(wǎng)絡(luò)，將各個(gè)管理信息系統(tǒng)連為一體，解決各個(gè)管理信息系統(tǒng)的信息孤島問題，營造一個(gè)良好的校內(nèi)信息資源共享環(huán)境，實(shí)現(xiàn)管理上的一體化。校園一卡通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須總體規(guī)劃、分步實(shí)施，充分利用現(xiàn)有資源。系統(tǒng)必須具備較高的安全性和穩(wěn)定性，易于管理和維護(hù)。系統(tǒng)還必須具有良好的開放性和可擴(kuò)充性。本文結(jié)合校園一卡通在我校的應(yīng)用實(shí)例，就校園一卡通的功能模塊、校園一卡通為其他管理系統(tǒng)提供平臺、資金結(jié)算和系統(tǒng)安全等問題提一些粗淺的看法，以供商榷。
1 校園一卡通功能模塊
1.1 銀行數(shù)據(jù)接口子系統(tǒng)
該子系統(tǒng)經(jīng)圈存前置機(jī)和DDN專線與銀行系統(tǒng)連接，負(fù)責(zé)銀行系統(tǒng)與校園智能消費(fèi)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、處理與傳輸，完成銀行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)帳的功能，也稱為銀行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)帳系統(tǒng)。其主要功能包括校園卡圈存和學(xué)雜費(fèi)轉(zhuǎn)帳；通過多媒體圈存機(jī)或其他方式，可實(shí)時(shí)將銀行存款圈存到校園卡，實(shí)現(xiàn)校園卡自助充值；將應(yīng)交的學(xué)費(fèi)劃轉(zhuǎn)到學(xué)費(fèi)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自助交納學(xué)雜費(fèi)。
圖1 銀行接口子系統(tǒng)示意圖
1.2 消費(fèi)子系統(tǒng)
IC卡取代了傳統(tǒng)的光電卡，通過校園一卡通網(wǎng)絡(luò)和POS終端機(jī)，學(xué)生和教職工可在學(xué)校的食堂、餐廳就餐，還可在學(xué)校的超市、商場、書店、娛樂中心等經(jīng)營服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)購物消費(fèi)。校園卡作為電子貨幣可替代現(xiàn)金成為校園經(jīng)濟(jì)的主要支付手段，真正實(shí)現(xiàn)“一卡在手，走遍校園”。利用POS終端機(jī)還可實(shí)現(xiàn)校醫(yī)院收費(fèi)、公物損壞賠償收費(fèi)、圖書遺失賠償收費(fèi)等功能。
1.3 IC卡管理子系統(tǒng)
IC卡管理子系統(tǒng)的主要功能為：校園卡的發(fā)放、掛失、解掛、補(bǔ)卡、換卡、銷戶、臨時(shí)卡管理和二次開卡等。校園卡的掛失可由用戶在多媒體圈存機(jī)上自助掛失或到校園卡管理中心辦理掛失。校園卡掛失后，掛失信息將實(shí)時(shí)下傳到各個(gè)消費(fèi)端前置機(jī)，使所掛失卡不能在校園POS機(jī)上消費(fèi)。同時(shí)將掛失信息傳遞到圖書流通、機(jī)房管理等系統(tǒng)，暫停有關(guān)使用功能。
1.4 獎(jiǎng)貸補(bǔ)發(fā)放子系統(tǒng)
該子系統(tǒng)用于批量發(fā)放學(xué)生的獎(jiǎng)學(xué)金、助學(xué)貸款、困難補(bǔ)助和各種補(bǔ)貼。通過接口程序，將學(xué)校財(cái)務(wù)部門審核后的電子數(shù)據(jù)傳人學(xué)生個(gè)人的校園卡帳戶，用于校內(nèi)消費(fèi)。一方面避免了現(xiàn)金發(fā)放的弊端，減少了工作量，另一方面也為輔助決策子系統(tǒng)提供這部分資金的消費(fèi)信息。
1.5 門禁子系統(tǒng)
利用校園卡進(jìn)行自動身份驗(yàn)證，可實(shí)現(xiàn)針對特定群體開放特定場所，如圖書館、實(shí)驗(yàn)室等。系統(tǒng)不僅可以控制非授權(quán)人員的進(jìn)人，同時(shí)對授權(quán)人員的行為也可進(jìn)行時(shí)間記錄，從而提高了安全管理的層次。
1.6 考勤子系統(tǒng)
利用校園卡進(jìn)行身份驗(yàn)證和時(shí)間記錄，對考勤結(jié)果進(jìn)行綜合性分析、統(tǒng)計(jì)，并給出相應(yīng)的報(bào)表結(jié)果?？记跈C(jī)可聯(lián)機(jī)也可脫機(jī)工作，不受網(wǎng)絡(luò)布局限制。系統(tǒng)使考勤程序簡化，減少人為因素的影響，使考勤更為公正客觀。
1.7 輔助決策子系統(tǒng)
校園卡輔助決策子系統(tǒng)通過對校園卡消費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行精確定量和模糊定性分析，以指標(biāo)、圖表、分布曲線等多種形式為學(xué)校各級管理部門提供相關(guān)決策信息。如通過對師生用餐時(shí)間、用餐次數(shù)和消費(fèi)金額的分析，可幫助膳食部門及時(shí)調(diào)整進(jìn)貨量和產(chǎn)出量，提高管理效率和管理水平；通過對上網(wǎng)、就診人數(shù)、時(shí)間和消費(fèi)金額的分析，可以對服務(wù)時(shí)間和人員的安排做出優(yōu)化；提供的學(xué)生在校園內(nèi)的消費(fèi)信息是學(xué)生管理部門的貧困學(xué)生資助體系、財(cái)務(wù)部門的學(xué)費(fèi)收繳和學(xué)生誠信系統(tǒng)的重要決策依據(jù)。
2 為其他管理系統(tǒng)提供平臺
校園一卡通系統(tǒng)不僅本身具有強(qiáng)大的功能，其IC卡所具有的獨(dú)特存儲優(yōu)勢、遍布校園的一卡通專用網(wǎng)絡(luò)和開放性的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為其他管理系統(tǒng)提供了廣闊的應(yīng)用平臺。其他管理系統(tǒng)通過和校園一卡通系統(tǒng)的對接，共享一卡通的信息資源，利用一卡通系統(tǒng)進(jìn)行資金結(jié)算，最終實(shí)現(xiàn)管理一體化。
2.1 圖書流通系統(tǒng)
用校園卡替換原有的圖書證，當(dāng)持卡人借閱圖書資料時(shí)，由IC卡讀卡器讀取持卡人基本信息，并傳遞
圖2 校園一卡通系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖
給圖書流通系統(tǒng)進(jìn)行處理。通過網(wǎng)絡(luò)連接，校園卡開卡、掛失、解掛、銷戶等信息實(shí)時(shí)傳送給圖書流通系統(tǒng)，避免持卡人和學(xué)校的損失。對于少部分不能享有圖書館資源的持卡人，如臨時(shí)工、短期外聘人員和臨時(shí)卡持有人，將以不同的識別碼傳遞給圖書流通系統(tǒng)，系統(tǒng)將拒絕持卡人使用圖書資源。
2.2 機(jī)房管理系統(tǒng)
機(jī)房管理系統(tǒng)按校園一卡通系統(tǒng)中的學(xué)生個(gè)人信息建立每個(gè)學(xué)生的個(gè)人帳戶，實(shí)行預(yù)存款的方式。帳戶的資金來源于校園卡帳戶，學(xué)生可在專用的轉(zhuǎn)帳設(shè)備上進(jìn)行刷卡，將資金從校園卡帳戶劃轉(zhuǎn)到機(jī)房管理系統(tǒng)個(gè)人帳戶。機(jī)房管理系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)學(xué)生的上機(jī)時(shí)間和收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算并從個(gè)人帳戶扣除上機(jī)費(fèi)用，完成上機(jī)收費(fèi)管理。校園卡開卡、掛失、解掛、銷戶等信息也實(shí)時(shí)傳送給機(jī)房管理系統(tǒng)，信息完全共享。
2.3 校醫(yī)院管理系統(tǒng)
利用校園卡的身份驗(yàn)證職能，師生通過刷卡就可以進(jìn)入校醫(yī)院管理系統(tǒng)，進(jìn)行掛號、選擇門診類別。按照系統(tǒng)設(shè)定的不同等級身份和藥品價(jià)格等參數(shù)實(shí)現(xiàn)醫(yī)藥費(fèi)用的自動計(jì)算、自動核對、自動人賬。通過設(shè)在校醫(yī)院的POS機(jī)可實(shí)現(xiàn)刷卡結(jié)帳。
2.4 智能化控電系統(tǒng)
智能化控電系統(tǒng)和校園一卡通系統(tǒng)的對接主要是利用一卡通系統(tǒng)進(jìn)行資金結(jié)算。每個(gè)用電終端即控電單元設(shè)一帳戶，實(shí)行預(yù)存電費(fèi)制度。當(dāng)某個(gè)控電單元的帳戶余額不足時(shí)，智能化控電系統(tǒng)將通過電子公示牌進(jìn)行公告，控電單元的用戶就可以在專用的控電系統(tǒng)轉(zhuǎn)帳設(shè)備上刷卡，將一定金額的資金從校園卡帳戶劃轉(zhuǎn)到控電單元帳戶?？仉妴卧钪饕氖菍W(xué)生宿舍，每個(gè)學(xué)生宿舍對應(yīng)著里面所居住學(xué)生的校園卡。這樣，如果學(xué)生宿舍人員調(diào)整，控電系統(tǒng)也相應(yīng)調(diào)整，同時(shí)控電系統(tǒng)將人員調(diào)整信息及時(shí)通過一卡通網(wǎng)絡(luò)傳送給學(xué)費(fèi)管理系統(tǒng)，便于加強(qiáng)住宿費(fèi)的管理。
2.5 智能化控水系統(tǒng)
智能化控水系統(tǒng)主要是對學(xué)校的浴室和開水房的熱水按流量或時(shí)間進(jìn)行控制。該系統(tǒng)也可作為校園一卡通的子系統(tǒng)開發(fā)，但不管是作為子系統(tǒng)還是獨(dú)立的系統(tǒng)，都是通過校園卡刷卡消費(fèi)。獨(dú)立的控水系統(tǒng)從校園一卡通主系統(tǒng)中接受每個(gè)師生的個(gè)人信息，并建立控水系統(tǒng)個(gè)人帳戶。持卡人刷卡打開水或沐浴時(shí)，系統(tǒng)按實(shí)際熱水用量直接在個(gè)人帳戶中扣除款項(xiàng)。個(gè)人帳戶采用預(yù)存款的方式，如果帳戶資金余額不足，用戶可在專用的控水系統(tǒng)轉(zhuǎn)帳設(shè)備上刷卡，將一定金額的資金從校園卡帳戶劃轉(zhuǎn)到控水系統(tǒng)個(gè)人帳戶。校園卡開卡、掛失、解掛、銷戶等信息也實(shí)時(shí)傳送給智能化控水系統(tǒng)，信息實(shí)時(shí)更新。
2.6 學(xué)籍管理系統(tǒng)
學(xué)籍管理系統(tǒng)和校園卡系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫之間共享學(xué)生檔案資源。學(xué)生每學(xué)期持卡在學(xué)籍管理機(jī)上注冊，學(xué)籍管理機(jī)將注冊信息寫入卡中，并更新數(shù)據(jù)庫。沒有注冊的校園卡在新學(xué)期注冊截止日期后將不能使用有關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)。
2.7 后勤財(cái)務(wù)與物流一體化管理系統(tǒng)
校園一卡通系統(tǒng)為后勤財(cái)務(wù)和物流管理系統(tǒng)提供了良好的網(wǎng)絡(luò)平臺。利用一卡通網(wǎng)絡(luò)建立后勤物資流轉(zhuǎn)的信息化平臺，使物流管理工作網(wǎng)絡(luò)化、集成化。將財(cái)務(wù)管理和物流管理工作有機(jī)地結(jié)合起來，利用一卡通系統(tǒng)資源，實(shí)現(xiàn)后勤各項(xiàng)管理工作的一體化，信息處理的實(shí)時(shí)化和集成化，提升后勤管理工作的科學(xué)化、現(xiàn)代化、信息化水平。
2.8 學(xué)費(fèi)管理系統(tǒng)
學(xué)費(fèi)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫與校園一卡通系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫相對獨(dú)立，直接與校園卡主干網(wǎng)連接。學(xué)生可通過校園一卡通的多媒體圈存機(jī)自助交費(fèi)，其所交金額從校園卡帳戶劃轉(zhuǎn)到學(xué)費(fèi)管理系統(tǒng)。學(xué)校還可根據(jù)學(xué)生委托直接從銀行個(gè)人帳戶中扣款，扣除學(xué)費(fèi)由校方發(fā)起，按照各個(gè)項(xiàng)目的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)分批次進(jìn)行。依據(jù)“依次扣款、最大扣款、自動扣款”的原則，將資金從銀行個(gè)人帳戶收取到學(xué)校在銀行開戶的結(jié)算賬戶中。
3 資金結(jié)算
資金結(jié)算是校園一卡通系統(tǒng)管理的重要內(nèi)容之一，涉及到方方面面的利益。校園卡替代現(xiàn)金成了校內(nèi)流通的電子貨幣，所有與一卡通系統(tǒng)相關(guān)的業(yè)務(wù)，均不得使用現(xiàn)金收付，資金均通過校園一卡通結(jié)算。圖3為我院校園卡資金流轉(zhuǎn)示意圖，如圖所示，資金結(jié)算的主要環(huán)節(jié)包括以下幾個(gè)方面。
圖3 校園卡資金流轉(zhuǎn)示意圖
3.1 校園卡中心與銀行
銀行圈存款是校園卡個(gè)人帳戶最主要的資金來源。校園卡中心每日要核對銀行方發(fā)來的圈存對帳文本，并及時(shí)處理單邊帳。每月根據(jù)校園卡系統(tǒng)的資金平衡表核對銀行應(yīng)轉(zhuǎn)人的圈存款，保證帳帳相符、帳款相符。
3.2 校園卡中心與消費(fèi)網(wǎng)點(diǎn)
各個(gè)消費(fèi)網(wǎng)點(diǎn)每日對消費(fèi)子系統(tǒng)打印的消費(fèi)統(tǒng)計(jì)日報(bào)表進(jìn)行確認(rèn)，及時(shí)處理錯(cuò)打卡金額。月末憑消費(fèi)統(tǒng)計(jì)月報(bào)表與校園卡中心對帳并在財(cái)務(wù)部門辦理資金結(jié)算。
3.3 校園卡中心與收費(fèi)網(wǎng)點(diǎn)
校醫(yī)院、圖書館等收款單位，每日核對本系統(tǒng)打印的應(yīng)收款額與校園卡消費(fèi)子系統(tǒng)打印的收款統(tǒng)計(jì)日報(bào)表是否一致。月末和校園卡中心對帳并辦理資金結(jié)算。
3.4 校園卡中心與其他管理系統(tǒng)
控電、控水、機(jī)房和校園網(wǎng)等管理系統(tǒng)每日核對校園卡中心發(fā)來的轉(zhuǎn)帳對帳文本，并及時(shí)處理單邊帳。每月核對本系統(tǒng)打印的個(gè)人帳戶轉(zhuǎn)帳應(yīng)收款額與校園卡系統(tǒng)的資金平衡表中的轉(zhuǎn)入該系統(tǒng)的金額，保證系統(tǒng)與系統(tǒng)之間帳帳相符。學(xué)費(fèi)管理系統(tǒng)與校園卡中心之間的結(jié)算是學(xué)生通過多媒體圈存機(jī)自主交費(fèi)的部分，不包括學(xué)校直接從銀行個(gè)人帳戶扣款的部分。
4 系統(tǒng)安全
校園一卡通承載著校內(nèi)后勤服務(wù)、教務(wù)、圖書、學(xué)費(fèi)等一系列管理信息系統(tǒng)，其重要性不言而喻。系統(tǒng)運(yùn)行安全與否不僅涉及到資金安全，還影響到各項(xiàng)相關(guān)管理工作的正常開展甚至校園的穩(wěn)定。校園一卡通分別從IC卡、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫三個(gè)方面來確保系統(tǒng)的安全。
4.1 IC卡安全
校園卡采用芯片卡為載體的JAVA可編程技術(shù)。IC卡的每個(gè)扇區(qū)有獨(dú)立的二組密碼及訪問控制，密碼標(biāo)準(zhǔn)采用國際標(biāo)準(zhǔn)DES算法。每張卡片具有嚴(yán)密的邏輯運(yùn)算和邏輯加密功能，由專用的加密機(jī)進(jìn)行加密。操作時(shí)卡中數(shù)據(jù)校驗(yàn)采用CRC方式，需經(jīng)雙向三次握手，確?？āC(jī)在數(shù)據(jù)交換之前，兩者進(jìn)行互相身份合法性鑒別，從而保證校園卡的安全性。此外，還可以對IC卡進(jìn)行人工編程，構(gòu)筑三重防線，有效地防止了卡片信息的泄露和重載。
4.2 網(wǎng)絡(luò)安全
敷設(shè)校園一卡通專用主干線，建立獨(dú)立的校園一卡通網(wǎng)絡(luò)，從物理上保證信息傳輸?shù)陌踩?。和銀行數(shù)據(jù)庫通過圈存前置機(jī)和DDN專線連接，既保證了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換，又保證了系統(tǒng)間的相互獨(dú)立。為校內(nèi)其它他管理系統(tǒng)提供平臺時(shí)，通過前置機(jī)和二級服務(wù)器，并采用串口方式和其它管理系統(tǒng)連接，在實(shí)時(shí)通訊的基礎(chǔ)上，保證各系統(tǒng)的獨(dú)立與安全。
4.3 數(shù)據(jù)庫安全
我院在數(shù)據(jù)庫安全措施上采用高性能、高可靠性的光纖磁盤陣列技術(shù)，內(nèi)部配置六塊標(biāo)準(zhǔn)72G熱插拔SCSI硬盤，同時(shí)配有LC光纖接口，通過FC 2Gb光纖連接電纜分別連接主、備份服務(wù)器，構(gòu)建了高性能的SAN存儲網(wǎng)絡(luò)。先進(jìn)的RAID 5技術(shù)，硬盤全局在線后備功能，在線替換故障硬盤，減少系統(tǒng)宕機(jī)時(shí)間。硬盤故障自動檢測和RAID自動重建功能，保護(hù)硬盤數(shù)據(jù)完整。
基于浪潮英信服務(wù)器和存儲系統(tǒng)平臺上開發(fā)出的LCHA軟件對浪潮服務(wù)器和存儲系統(tǒng)具有良好的兼容性和穩(wěn)定性。LCHA監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，并在主機(jī)系統(tǒng)出故障時(shí)，使得主機(jī)服務(wù)自動切換到備用機(jī)(切換時(shí)間一般在10-40秒之間，也可視具體應(yīng)用自由設(shè)定切換時(shí)間)，從而提供了系統(tǒng)的冗余容錯(cuò)能力，保證了數(shù)據(jù)的完整性和系統(tǒng)服務(wù)的高可靠性。
系統(tǒng)采用UPS供電，正常情況下，終端數(shù)據(jù)信息均具有代碼標(biāo)識，實(shí)時(shí)傳送到校園一卡通服務(wù)器。如果發(fā)生異常，啟動終端的數(shù)據(jù)分析功能，迅速查出數(shù)據(jù)出錯(cuò)源，通過底層數(shù)據(jù)還原校驗(yàn)予以糾正。此外，還通過數(shù)據(jù)庫維護(hù)計(jì)劃每天定時(shí)自動備份數(shù)據(jù)、異地存儲數(shù)據(jù)和定期光盤刻錄等多種方式確保數(shù)據(jù)的安全。
