基于物聯網的校園一卡通的設計

文/張文增 曾艷麗

互聯網信息技術和物聯網技術在數字化校園建設中的應用，促進了新一代的校園一卡通的應用和發展。基于物聯網的校園一卡通系統的設計和研究，實現了對校園的數字化資源和信息系統的整合，更好的為學校教師和學生的生活和學習提供好的服務。

1 系統設計關鍵技術研究

RFID技術是在校園一卡通中常用的一種技術，RFID射頻識別技術是在無線網絡信號基礎之上研究出的一種新的通信技術，通過無線網絡信號就可以對特定目標的數據進行獲取，RFID射頻識別技術具有高效和準確的數據獲取功能。RFID技術可以應用于很多領域，可以對物體的基本信息進行準確的采集，方便對物體進行有效的控制和管理，可以有效的用于校園一卡通的身份識別等功能模塊中。

J2EE技術主要應用于一卡通系統的軟件架構的設計中，J2EE技術實現了系統的跨平臺的分布式應用。J2EE技術設計的系統平臺是基于Java技術對系統的框架進行應用設計和開發，并且可以提供容器和組件共同構成的系統平臺。一卡通系統架構設計是基于J2EE技術的MVC模式進行多層開發設計的，這種結構的設計可以建立可維護和可擴展的多用戶業務系統，有效了提高了校園一卡通系統的應用效率。

2 系統設計需求分析

系統業務需求分析，校園一卡通系統的設計主要是建立在數字化校園的技術之上，并通過物聯網技術，滿足對教學、科研和師生等基本信息統一管理的需要，并且可以實現對信息資源共享以及集中控制。系統的設計要滿足與學校其它應用系統的兼容和數據整合的需要，一卡通系統的設計要考慮到學生餐飲消費和儀器借還功能的基本需要，并保證學校水控和電控系統在數據上的安全性。系統在業務需求的設計上還要設計出完整的門禁系統以及教師和學生的請假考勤系統，滿足對教學日常管理的基本功能。需求系統設計要滿足安全便捷的財務管理體系設計的需要，為學校的財務資金管理和財務業務的管理提供方便。

圖1：校園一卡通系統總體結構圖

系統性能求分析，系統要實現對個人身份的ID進行準確的認證，經過認證的ID可以對系統平臺的數據進行訪問，這樣可以保證系統數據的完整性和實時性。系統的設計要可以與數字化校園進行完整的對接，一卡通系統作為數據中心的數據提供者和使用者，系統數據要和主數據中心進行有效的對接，實現系統數據的共享。系統的設計要滿足數據交換和同步的需要，對后臺數據庫和前臺的WEB的設計要滿足數據存儲和用戶使用的基本要求，保證系統數據的準確性和共享性。

3 系統總體結構及模塊功能設計

系統的總體架構設計是通過物聯網技術，在硬件和軟件的基礎之上進行模塊化設計的，在設計的過程中要充分考慮到系統在后期使用中的功能模塊的擴展性，因此在設計中要對標準升級接口進行預留，并對系統發生異常時的處理機制進行合理的設計。系統結構和功能的設計要滿足系統模塊之間數據交換的需要，滿足校園一卡通業務功能的要求，對系統的設計要采用模塊化和組件化的設計和開發模式，使系統的模塊化功能發揮到最大化。系統總體結構設計圖如圖1所示。

3.1 財務結算系統模塊功能分析

財務結算系統模塊功能，主要是實現對學校的財務數據信息進行結算的功能，對財務資金數據進行統一計算和管理。并提供銀行轉賬功能，可以真正的實現校園卡的銀行支付功能，并且可以為學生提供校園卡資金查詢的功能。財務結算模塊主要是面向學校內的商戶以及學生和教師，為商家和銀行系統提供資金結算功能，為個人用戶提供充值和消費等基本功能。財務結算系統可以以報表的形式生成結算賬單，并提供對個人消費信息的查詢功能，方便用戶和商家對賬單進行查看。

3.2 餐飲消費系統模塊功能分析

餐飲消費系統模塊功能，實現在食堂和超市等地方進行刷卡消費的功能，餐飲消費系統是校園一卡通的重要功能，通過校園卡實現了消費系統的數據傳輸和處理。通過校園網把主數據中心的數據和校園內的食堂超市等數據信息連接在一起，并通過TCP/IP協議實現數據信息的傳輸和連接，然后通過RS-458通信組成消費子網，這樣學生通過校園卡就可以在校園內進行消費，支付環境非常便捷。

3.3 水控、電控系統模塊功能分析

水控、電控系統模塊功能，實現對校園內用水和用電進行科學管理和控制，通過校園網的智能控水和控電系統，以流量的消費方式向學生進行供水供電，這樣節約資源避免浪費。水控、電控系統模塊通過物聯網RFID技術，實現對水控和電控裝置的遠程控制，對數據信息進行收集和處理，并通過主機數據庫對數據進行存儲，通過無線網絡對控水系統和控電系統進行管理。

3.4 請假考勤系統模塊功能分析

請假考勤系統模塊功能，在考勤辦公區域設置電子考勤設備，通過物聯網技術和互聯網技術對考勤設備進行遠程控制和管理，并把考勤數據連接到一卡通系統的數據中心，通過校園網的一卡通系統實現請假考勤的數字化和智能化。請假考勤系統改變了傳統簽到的方式，通過數字化模式提高了學校的管理效率。請假考勤系統作為一卡通系統中的子系統，通過請假考勤系統可以對人員的請假和出勤動態數據進行統一管理，對教師上課情況進行統計和管理。

3.5 門禁系統模塊功能分析

門禁系統模塊功能，通過身份認證對學生進出教學樓和宿舍等身份進行嚴格認證，學生通過刷卡進出，系統通過對學生刷卡的數據信息進行統計，然后對進出這一區域的學生和教師進行科學的管理，這樣有利于學校校園內的安全管理。門禁系統對刷卡數據進行統計和處理，并向管理員提供數據查詢功能。通過RFID一卡通系統，實現數據共享，方便管理員對校園的安全進行管理。

3.6 儀器借還系統模塊功能分析

儀器借還系統模塊功能，通過電子方式實現對儀器的采編歸檔，以及對儀器的借用和歸還等信息進行統計。在一卡通系統中，儀器借還系統作為子系統接入到一卡通系統中，實現業務數據的交換和處理，方便學生或者教師對儀器的借還。在校園FID-SIM卡中對學生或者教師的基本信息和功能權限集成在一起，這樣校園卡就和一卡通系統實現了儀器借用信息的交換和對接。在系統的終端可以對儀器的借還情況進行有效的查詢，方便管理員對用戶儀器使用功能的管理，提高了教學儀器的使用效率。

4 總結

物聯網技術在校園一卡通系統中的應用，解決了傳統數字化校園建設中數據資源整合和共享的問題。基于物聯網的校園一卡通系統通過校園卡進行身份的自動識別，為教師和學生的學習和生活提供了便利的服務。