校園一卡通系統的設計技術與應用

董昀

摘要：本文研究的主要內容是我校一卡通平臺的系統規劃設計與實現的過程，對在執行一卡通的過程中遇見的問題以及解決問題的辦法的分析。以一卡通作為管理手段，實現對消費子系統、圖書管理系統、控電管理系統、學生宿舍寬帶計費系統以及系統管理等整個校園的全面化管理。

關鍵詞：一卡通 全面管理 系統規劃設計

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）06-0178-02

1 引言

當今社會發展的趨勢必然是信息化管理。隨著國家數字化、信息化管理工作的逐步推進，國家采取信息化管理日常工作成為我國國情發展的必然方向，而教育管理系統的信息化是我國國情實現信息化管理工作的一項基礎性工程。在1998年到1999年兩年期間，由于校園機房管理系統的出現，不少校園內都出現了上機卡，但也是從1999年開始，PHILIPS MIFARE1出現了，這就使得一個全新的校園卡市場出現在了眾多消費者的面前。數字信息化校園概念的第一次出現是在九十年代的美國。隨著社會的進步和發展，國家對高校的日常管理工作也提出了更高的要求，管理的內容也是在逐年的增加，總之，隨著高校管理工作要求的整體提高，建設高效的信息化校園管理的想法和思路已經滲透到各所高校當中，并且成為學校建設工作要點之一。

一卡通系統的運作方式是：一卡、一庫、一網，它除了可以簡單快捷的完成校園的日常管理工作外，還可以及時的為我校的教學、科研后勤等工作部門提供信息，總之，使用一卡通系統可以實現多種不同的管理功能。目前，在全國范圍內都廣泛使用著各種類型的一卡通，從一卡通使用的行業范圍來分類，一卡通可以分為：校園一卡通、企業一卡通、市政一卡通以及社保卡等。由于推動著各行各業快速發展的先進技術的出現，以及不斷變化著的市場需求也促進著行業的進步，因此一卡通系統的快速發展也成為市場發展的必然趨勢。“一卡通”系統采用非接觸式IC卡結合射頻識別技術作為它的工作原理，一卡通系統有四個組成部分：智能卡、讀寫終端、網絡及計算機。起初，一卡通系統就是幾個小的系統的簡單組合，逐漸發展到多個系統的復雜點的組合，其性能也在不斷的進步著。

2 相關工作

隨著高校實現信息化建設校園的推展，數字化管理校園的技術已逐步成熟。校園一卡通的應用范圍也在不斷的增加，涉及到的領域也是越來越多。由于一卡通系統的自身優勢，各高校都逐步的加入到使用一卡通的隊伍中來，但在實施校園一卡通系統的過程當中會遇見和需要解決的問題有很多，最主要的是技術支持的問題。其最為關鍵性的技術包括有：系統平臺的開發，網絡信息的構建，數據庫平臺的安全，終端產品，卡的安全，網絡布置及安全問題。

所謂系統平臺就是指在電腦里讓軟件運行的系統環境，包括硬件環境和軟件環境，校園一卡通系統的實現首先也需要個系統平臺，只有有了這個平臺才可以將各個部門的各種數據進行信息鏈接，最終實現數字化校園。一卡通系統的核心平臺，它必須包含有以下功能：對一卡通主機系統的中心管理和維護，數據的交換，交易的同步，用戶和設備的管理，系統參數的設置以及環境的設置。

3 一卡通系統建設

構建校園一卡通的目的是為了提高學校的信息化管理水平，因此一卡通系統的設計應該以人們的實際需求為出發點，以安全、實用、經濟、簡便為原則，所設計的系統必須要滿足學校這一特定系統行業的需求。

一卡通系統既要具備金融服務的功能，同時也要具備日常管理的功能，從其使用的范圍來看，學校內使用的校園一卡通系統需要具備以下幾個特點：

首先，系統的設計應該具備有先進的技術支持，這樣才能滿足校園內大量的電子化工作的需求，但我們也不能盲目的去追求一些不成熟的技術以及一些不適應的功能；其次，所設計的系統必須具備高度的可靠性，這樣即使系統發生了以外故障，或者遭到人為破壞時，能夠確保數據的完整性、一致性和準確性。最后，由于一卡通系統服務的對象包含有各個管理層的，因此其功能的設計必須滿足操作簡單，容易學會。

3.1 需求分析

3.1.1 安全需求

確保一卡通系統的安全實現是各高校實現一卡通系統必須要解決的一項重大問題，一卡通系統的安全需求主要包括以下幾個部分：（1）終端設備安全需求。通過網絡通信設備向計算機輸入程序以及數據的、或者直接用來接收輸出處理結果的設備就是終端設備。由于終端設備是整個網絡中安全系數相對薄弱的環節，終端設備的安全是直接關系到信息系統安全的根源，我們如果想整個校園網是一個安全的校園環境就必須要確保終端設備的安全。為了確保校園卡在執行交易與傳輸數據時的安全穩定性，收費終端設備使用PSAM卡接口模式。（2）網絡傳輸需求。校園一卡通是采用校園專用的局域網以及校園網兩種方式進行網絡方面的傳輸，在數據傳輸的過程中，需要使用虛擬局域網技術隊一卡通系統進行保護。（3）數據需求。對于一卡通系統來說，數據是一卡通系統最為核心的部分，數據是否安全直接影響到整個系統是否能夠正常運行。因此我們必須采取一切措施來確保數據的安全傳輸。

數據加密：對于一卡通系統中的所有數據，是采用了一定的加密算法加密之后保存在系統中的，對在系統中傳輸的數據，系統自動添加了采用特定算法產生的冗余校驗碼，所有子系統在讀寫系統數據時需要通過密鑰認證，一旦有用戶或者非法入侵者對存儲芯片內的數據進行了篡改，可以快速的被識別出來。就是說系統有自動識別被篡改的數據的能力；當數據遭到人為破壞時可以馬上自動恢復數據，從而保證了傳輸的信息的準確性和可靠性。

數據備份：雖然數據在傳輸的過程中被嚴防死守著，但為了防止因意外情況的發生而導致數據發生改變的危險，一卡通系統還必須采用當今最為先進的備份技術，盡量讓數據被篡改的風險降到最低，最大限度地減少因丟失數據而產生的損失。數據備份的方式除了有傳統的磁盤備份外，對于一些重要的數據還可以采取異地備份的雙重備份方式，確保系統數據的準確無誤。

3.1.2 應用軟件需求

構建一卡通系統的終極目標是為了減輕日常校園管理工作的負擔，因此一卡通系統本身應該具備易于管理、擴展和維護的特點；同時由于一卡通系統管理模式遍布整個校園，對于不同的用戶群體，他們所提出的需求是不樣的，不同的用戶對于一卡通系統的需求功能也不盡相同，為了滿足以上幾點要求，一卡通系統在軟件的設計上應該采取積木式的模塊化設計。此種設計的好處是可以根據各個部門不同用戶的不同需求進行必要的組合。一卡通系統用戶可以根據不同部門的工作需求來選擇子系統的軟件設計模式，也可以根據要求來開發特定的子系統，為了滿足所有的條件，一卡通系統必須要采取這種靈活多變的的應用模式。

3.1.3 卡片需求

一卡通系統的載體就是帶有芯片的卡，要想一卡通系統在校園內能夠順利的運行著，對于卡片的要求是必不可少的。因此卡片的安全問題也不容小視，為了防止意外丟失的卡被濫用，每張卡都應采取一卡一密的加密機制；為了防止卡被復制偽造，可以在卡上加入用戶的個人信息，再采用專門算法。由于一卡通用戶眾多，同一個時間點用卡的人數可能有很多，需要確保的是多張卡片在一起使用時相互之間不會受到干擾。

卡的使用壽命是越長越好，可以減少換卡的麻煩，如今使用的卡的壽命一般都是10年以上，讀寫次數也高達10萬次。同時卡片還需要能夠防水防熱。

3.2 一卡通建設

根據我校建設一卡通系統平臺的具體要求，我們不斷對目前市場上相關產品的調研和比較，再通過競標的方式，最后選定與合肥電信公司合作，來建設屬于我們學校的一卡通平臺。電信公司選擇的系統是翼機通系統，首先他們吃透文達學院對一卡通系統提出的眾多要求，再通過對文達學院實際校園的綜合考察后，設計出具有針對性的一卡通系統的絡拓樸圖如圖1所示。

一卡通平臺的軟件產品采用三層結構設計開發，平臺的體系結構模式是：C/S和B/S結構以及多層結構結合的模式；結構設計采用標準化的模塊，日后，隨著軟件需求功能的增加，以及對系統的維護都比較容易實現，經過授權，文達學院也可以自行設計和自主構建這些標準模塊，同時也可以按不同的部門生成不同的應用系統。

使用的系統是ASP.NET，之所以選擇這個系統，是因為該系統具有高性能、穩定安全的特點。執行能力強，這種工具在使用的過程中對于通用的語言只需要編譯一次就好，不需要每次都進行編譯，所以說他的執行力強。易于操作，因為操作頁面和網站的構建都比較簡單，縮短開發周期。便于管理，這種工具使用的字符比較單一，可以在特殊環境下實現無縫連接。在對信息庫的訪問過程當中，系統使用的是。NET的結構，ADO.NET可以實現與ADO的對應。ADO.NET種類比較多，可以實現不同類型的系統與信息庫進行融合、連接、查看以及調整記錄和清楚的功能。具體的目標有：使用數據器可以實現將需要的數據從數據庫中返回，根據一卡通系統的數據需求分析，系統數據庫有文檔數據庫和關系數據庫，關系數據庫里有：學生和教師信息的數據庫、學生的成績數據庫、教室、教材資源信息數據庫；文檔類的數據庫包括有學校的一些規章制度、新聞動態、教學管理文件等。

隨著學校規模的擴大，學校管理方面也有著越來越多、越來越高的要求，因此，對一卡通系統的應用功能也需要不斷的發展增加。自從我校一卡通系統構建成功之后，其后續功能的維護以及擴展也成為整個管理者需要考慮的一個重要的課題。為了獲得更加可靠的資源以及交流通信的流暢，需要對系統安排三層的安全模式，防止數據資料的意外流失或者黑客對數據的隨意篡改。安裝防火裝備作為系統的第一個保護層，先隔離外界的訪問，防止數據遭到人為的破壞，當用戶再次登錄界面時，需要通過密碼驗證。第三層防護是基于數據庫的安全考慮，確保資料庫當中的表科學合理。我校一卡通系統網絡分布圖如圖2。

4 結論與未來工作

組建校園一卡通系統需要使用到很多方面的知識，列如系統的構建、網絡環境、軟件的應用以及安全問題的解決等。我們在分析和規劃其中的每一個模塊時，都需要去學習大量相關的知識，有時遇見解決不了的問題，還需要找專家咨詢請教。由于本人專業水平不高，缺少實踐方面的經驗，再加上受到時間以及其他一些客觀條件的限制，所以本人所設計研究的一卡通系統還存在很多不足的地方，和真正實現智能化管理校園的一卡通還差的很遠。在日后具體的使用過程中，我們會不斷地去改進和完善我們的一卡通系統，爭取通過我們的一卡通系統最終去實現更多更大領域的一卡通管理系統。

參考文獻

[1]胡凡偉.江西交通職業技術學院“數字校園”建設規劃設計與實現[D].南昌大學.

[2]孫小權，鄒麗英.校園一卡通系統的方案設計與管理[J].實驗室研究與探索，2004（3）：78—79.

[3]喬瑞華.校園“一卡通”系統的設計與實現[D].上海：華東師范大學，2008.

[4]焦陽.沈陽工程學院一卡通項目的規劃與管理[D].吉林大學，2009.

[5]朱小梅.基于校園一卡通的高校圖書館證卡管理[J].高校圖書館工作，2010-3.