基于J2EE的高校自助繳費終端系統設計*

劉國紅

（江西工業貿易職業技術學院，江西 南昌 330038）

近幾年來，自助服務越來越廣泛地運用到各個行業中，給人們的生活帶來了很大的便利。自助服務應用開始從高端人群走向平民化，從銀行業快速延伸到醫院、超市、電信、航空、市政等多個行業和領域，越來越受人們青睞。但自助服務在高校的應用還相對比較薄弱，隨著高等教育大眾化和“校園一卡通”日益普及，高校人工窗口收費弊端也逐漸顯露[1]。

本文設計的基于J2EE技術的高校自助繳費系統，以校園網為運行平臺，與學校辦公數據高度共享，具有安全性高、針對性強、故障低、可移植性好和并發度高等優點，能實現24小時無人值守，完全替代人工窗口收費，減少人員投入，提高工作效率，值得推廣。

1 自助繳費系統應用分析

隨著RFID技術不斷提高和教育信息化不斷拓展，加上高校生源規模擴張，造成校內繳費項目數量和需求大幅增加。學生與窗口收費工作人員因作息時間差異，排長隊繳費現象屢見不鮮，為解決繳費難的問題，一些發達國家高校早已實現了學生自助繳費。如美國的大學，平均每100人就有1臺現金類自助服務終端，這些終端分布在寢室、食堂、圖書館等地，學生可以隨時隨地繳納學費、餐費、住宿費、水費、電費等。而在中國，受一些條件限制，校園自助繳費才剛剛起步，所以自助繳費終端在高校市場的潛力不容小視。目前，雖然國內一些高校也有自助繳費系統，一定程度上也緩解了人工窗口繳費難的問題，但它們都是依托電信或移動等第三方集成商的解決方案[2]，自助繳費終端始終作為一個獨立的系統運行在校園網之外，其應用拓展受到一定局限。站在校方角度，雖然減少了人力和物力投入，但在安全性、自主性、共享性及與校園網融合性等方面很不理想，沒有起到對學校因地制宜的效果。

2 高校自助繳費系統架構

2.1 系統設計目標

高校自助繳費終端系統總體設計目標是：結合高校實際收費項目，按高校繳費流程，在校園網平臺上增加一個安全、高效的自助繳費應用系統，并與其他子系統無縫對接。該終端系統放置在學生經常過往的場所，實現校內24小時無人值守的自助繳費，切實解決學生排隊難、繳費難的實際問題[3]；系統投入使用后，不僅有較高的經濟效益，還應具有一定的社會效益。通過本項目的研發與實踐，探索出一條安全性高、自主性強、完全可以替代窗口人工繳費的自助繳費之路。具體設計目標如下。

（1）遵循數字化校園的整體規劃

自助繳費終端系統作為數字化校園應用的一個重要分支，應運行在校園網平臺之上，相互預留數據接口，方便數據對接，實現數據高度共享，可根據校方要求，方便以后增加新的應用。

（2）提高繳費效率

自助繳費終端系統能完全替代人口窗口，一方面減少人工收費錯漏現象，保證了收費可靠性；另一方面降低校內現金流通，保證收費安全。此外在核算、統計等方面，用計算機管理替代了人工勞動，讓財務部門和業務部門雙方受益，系統應用方便易學，提高了工作效率，節約了時間。

（3）解決學生繳費、續費難的實際問題

因為學生和窗口收費工作人員作息時間相反，造成窗口收費人員工作量在時間上不均衡，如上班時間繳費學生少，課余時間人流量聚集，形成學生交費遭遇“排隊長”、“繳費難”問題。系統研發就是要解決這個矛盾，讓學生繳費跨躍時空限制，隨時隨地繳費。

（4）確保繳費安全可靠

系統要做到在無人監管的過程中，正確地讀取繳費者信息、繳費項目、驗鈔、找零、打印憑證和保存記錄等。

2.2 系統模塊設計

研發團隊前期對部分高校繳費項目、繳費流程、繳費安全、學生繳費時間和習慣等情況進行調研，經過認真分析和梳理，得出高校繳費一般程序。在此基礎上，為確保繳費順暢，保證繳費安全，根據軟件開發模塊化原則，把高校自助繳費終端系統分為讀卡和現金繳費等7個模塊。模塊之間通過設置全局變量進行數據傳遞和共享，較好地完成在線繳費功能[4]。

2.2.1 讀卡模塊

因各高校使用卡不完全相同，終端系統要能同時支持IC卡、RF卡、磁卡的讀寫，易于拆卸，維護方便。要有高精度的走卡通道，超強的卡片兼容性，雙保護門，有效地防止異物進入讀卡器內，兼容多種通信協議，支持Windows系統和動態庫等，支持掉電彈卡或吞卡等功能。

2.2.2 登錄模塊

為了繳費安全可靠，本模塊共設計兩類用戶，一是繳費用戶，即要進行自助繳費的師生；二是后臺管理用戶，主要對自助繳費數額進行統計、回收現金、對帳和打印相關報表等，使用者為業務部門人員。

2.2.3 繳費信息查詢模塊

能調用校園辦公平臺和智能繳費終端設備上數據，方便查詢登錄用戶待繳費項目和歷史繳費記錄。

2.2.4 繳費模塊

系統對繳費者身份進行確認后，從校園網上調用該用戶待繳費項目和金額，如水費、電費、學費等，有兩種繳費方式可供選擇，即現金繳費和銀行卡繳費，完成繳費后，把繳費信息同時寫入卡內和校園網相應數據庫中。

2.2.5 金額統計模塊

繳費數據與校園網上的財務數據、學生信息數據進行關聯，接口服務器建立連接，繳費成功后，除了本終端上有繳費記錄外，還寫到其他相關數據中，可按繳費項目進行統計和分析。

2.2.6 打印模塊

負責連接打印機，打印用戶繳費憑證和繳費報表。

2.2.7 語音提示模塊

全程有標準語音提示本步操作和下一步操作要點。

具體各模塊之間關系框架圖如圖1所示。

圖1 自助繳費終端系統模塊關系框架圖

3 高校自助繳費系統設計

3.1 系統開發技術路線

高校自助繳費系統開發運用J2EE技術進行架構。J2EE是一種利用Java 2平臺來簡化企業解決方案的開發、部署和管理相關復雜問題的體系結構，它對開發基于Web的多層應用提供了功能支持，提供了基于組件的方式來設計、開發、組裝應用系統。J2EE組件是一個封裝了功能的軟件單元，能夠與類和文件一起組成J2EE應用程序。高校自助繳費系統的J2EE架構通過4層來實現：（1）客戶層，由運行在自助繳費終端設備上的程序構成。（2）Web層，運行在校園網中J2EE服務器上，這一層由表示層Web容器運行，其實就是處理一些不涉及到繳費數據庫的簡單業務邏輯，主要目的是減輕自助繳費終端的負擔。（3）業務層，運行在J2EE服務器上，由EJB容器運行，就是由運行在業務層上enterprise bean處理3種企業級的bean：會話beans，如在自助繳費終端上查詢繳費信息，其為繳費終端程序的臨時交互，執行完后，會話 bean和相關數據就會消失；實體beans，表示數據表中一行永久的記錄，當自助繳費終端程序中止時，就會有潛在的服務保證實體bean的數據得以保存，如繳費完成后，寫入校園網數據庫操作；消息驅動beans，結合了會話bean和JMS的消息監聽器的特性。（4）企業信息系統層（EIS），是指運行在 EIS服務器上的軟件系統，有數據庫地支持，如AD服務等，就是數據庫和其他需要與之交互的獨立系統[5]。

J2EE架構的4層分布在3個不同位置：自助繳費終端機、J2EE服務器、校園網后臺數據庫或系統中。

3.2 系統開發平臺

高校自助繳費系統以當前成熟的自助終端設備作為硬件研發平臺，設備硬件要求為：Intel P4 2.8 GHz以上CPU；4 GB內存；16個鍵的金屬加密鍵盤；500 GB以上硬盤；19英寸聲表波觸摸屏；IC卡、RF卡和磁卡三合一讀卡器；80 mm熱敏憑條打印機；紙幣識別器（單張收入）和1 000張單鈔箱。要求運行穩定，平均無故障時間長。

軟件方面以常用的Windows XP作為開發與實施平臺，使用Java軟件進行設計，該軟件以可移植性好，健壯性強，兼容性好而著稱。整個高校自助繳費系統基于B/S工作模式，以MySql 5.1作為軟件數據庫技術，系統核心開發技術采用當前流行、成熟的structs框架，該框架是開源軟件，具有組件的模塊化、靈活性和重用性的優點，同時簡化了基于MVC的Web應用程序的開發過程，可以清晰地區分控制、事務邏輯和外觀。

3.3 系統數據流程

高校自助繳費終端系統繳費流程如下。（1）用戶刷卡。（2）繳費系統與校園網身份認證系統建立連接，如發現連接不暢，則提示網絡不通，禁止繳費。（3）身份驗證通過，則繳費系統讀取卡內信息，獲取繳費用戶的資料，如卡號、學號、姓名、卡上余額等信息。（4）系統調出用戶需要繳費項目，如水費、飯卡、電費等。（5）選擇相應的繳費項目，輸入本次繳費的金額。（6）選擇繳費方式，確定是銀行轉帳還是現金。如果選擇現金繳費，放入現金，識幣子模塊開始工作，識別錢幣的真假和面額大小，扣除需要繳納的金額，找零；選擇銀行卡繳費時，則連接到銀行接口子模塊，調用銀行數據，劃拔金額進行繳費。（7）打印繳費憑證，完成繳費。（8）全程語音提示。系統數據流程圖如圖2所示。

圖2 系統數據流程圖

3.4 系統性能指標

高校自助繳費系統開發完成后，要與校園網數據對接，放置到仿真環境中測試，再進行修改和完善。該系統真正投入使用前，為確保其安全可靠，系統性能要達到以下指標。

3.4.1 非功能性指標

以總人數為3.5萬師生的高校為應用需求，自助繳費系統用戶并發量達3 000人次以上；軟硬件平均無故障運行時間達10 000小時以上；可方便在各種操作系統平臺間移植；方便擴展其他應用功能；與其他軟硬件兼容性好；安全高效，簡單易用。

3.4.2 功能性指標

可遍布在校園任何地方，實現24小時無人值守的自助繳費；具有網絡連接自動檢測功能；系統讀卡驗鈔正確率達99%以上，打印憑證正確性高、記錄詳實，能自動增量備份數據庫，能減少工作人員工作時間，減輕工作強度。

3.4.3 其他指標

可根據不同高校繳費流程進行調整自助繳費程序，方便與不同高校不同數據庫進行對接，能完全替代窗口人工操作，繳費全程有語音提示，與校園網其他應用無縫對接，為將來發展預留其接口。

4 系統測試

4.1 測試準備

硬件設備：自助繳費終端設備1臺，要求內含三合一讀卡器，具有驗鈔和找零功能；學生繳費磁卡、IC卡和射頻卡各1張。

軟件準備：自助繳費軟件運行正常，與校園網上飯卡系統、水電費控制系統和財務收費系統等數據對接完成。

網絡準備：自助繳費終端設備與校園網繳費服務器連接順暢，與銀行系統接口模塊通信順暢。

測試環境：設備工作溫度為0～+45℃，工作濕度為10%～85%；電器安全性為抗電強度≥1 500 V、漏電流≤3 mA；額定功率為300 W。

4.2 系統測試

（1）把學生繳費射頻卡放置到讀卡器上，系統讀取信息后，要求輸放密碼與校園網認證系統相連進行身份認證。

（2）用戶核對完信息后，在“續費選擇”界面上選擇用戶需要續費的項目，如圖3所示。

圖3 選擇繳費項目

（3）用戶選擇繳費方式：先測試銀行繳費模式，提醒刷銀行卡和輸入密碼，確認后，與銀行系統通信，然后提示繳費成功，如圖4所示，已從銀行賬戶中扣除100元。

圖4 銀行卡繳費成功

（4）繳費記錄寫入校園網收費服務器，打印繳費憑證，提示繳費結束。

（5）采用現金繳費方式再測試一次。

（6）用管理員用戶登錄，進入后臺數據庫，查詢、統計和打印繳費記錄。

按以上程序共測試了10次，測試結果表明，本高校自助繳費終端系統運行穩定，驗鈔功能強，找零準確，出錯率為0，完成一次繳費過程只需3 min，能很好地滿足繳費需要，完全可替代人工窗口繳費。

高校大量流程化、標準化、低附加值的基礎服務占用了絕大多數人力資源，影響了高校辦學檔次和信息化推行[6]。隨著服務內容和服務質量的不斷提升，繳費窗口人力成本大幅度增加，嚴重阻礙了繳費窗口在校園覆蓋范圍。本系統的研發為高校自助繳費的應用提供了一套完備的技術解決方案，節約了人力和時間成本，現實24小時無人值守，隨時隨地高效繳費，減輕了工作強度。

總之，高校自助繳費系統的研發在解決師生繳費難問題上具有較強的現實意義和經濟效益，下一步系統還應拓展其在校園內的“身份識別”和“金融支付”兩大功能，逐步替代原來的工作證、學生證、借閱證、就餐卡、門禁卡和現金交易等，極大地提高學校的管理水平。

[1]路瑩，唐曉君，何滿輝，等.自助IC卡繳費終端應用系統設計[J].遼寧工程技術大學學報，2005，24（3）：404-405.

[2]李彥軍.企業自助繳費系統的設計與實現[J].中國金融電腦，2011（6）：37-38.

[3]費雪剛，韓琳.一卡通自助服務系統[J].計算機光盤軟件與應用，2012（23）：129-130.

[4]胡雄暉.電力繳費終端的研究與應用[D].湖北：武漢紡織大學，2013.

[5]汪濤.基于J2EE架構的醫療自助服務系統的設計與實現[J].中國醫學教育技術，2012，26（3）：340-341.

[6]蘇玉成，蔣昆，王蕊.醫院自助綜合服務系統建設策略[J].醫療衛生裝備，2013，34（6）：92-93.