智慧校園環境下一卡通系統建設研究分析

摘要：智慧一卡通利用智慧校園中RFID技術、生物識別技術、網絡支付技術、大數據技術等建設的新型校園一卡通系統，是高校智慧校園建設不可或缺的一部分。該文以湖州師范學院智慧一卡通建設為例，設計了智慧一卡通系統架構模型、軟件架構模型、組件化設計模型。智慧一卡通為學校提供統一聚合支付平臺和身份認證等，豐富了卡的應用，打通了數據壁壘，保證了資金的安全性。

關鍵詞：智慧校園;智慧一卡通;架構模型;聚合支付

中圖分類號：TP311? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）01-0173-02

1 智慧校園一卡通研發現狀

校園一卡通作為智慧校園的基礎工程和重要組成部分，系統組織結構要求高、技術集成應用難點多、各種資源投入量大、研發延續時間長。必須在深入調研縝密論證的基礎上，吃透需求把握特點，弄清問題科學破解、整體設計穩步推進。綜合分析評估，智慧一卡通研發和應用中面臨的主要問題和技術難點有：

1）系統的封閉性：這個問題目前高校普遍存在，高校現有各信息系統基礎設施和應用軟件可能與校園卡應用系統技術上不兼容;不同部門的各類信息系統一般都是獨立開發采購招標，各自為政，邏輯上接口互不兼容，導致數據無法共享，每個系統都封閉存在，必須建立統一的數據底層架構和數據字典。

2）數據的重復性：同樣的信息往往都需要在多個應用系統中重復錄入，造成關鍵數據不統一。如學生姓名、學號、證件類型、證件號碼及有關的學籍信息，可能需要分別在學校教務系統、財務系統、一卡通系統、學工系統、圖書管理系統等各類應用系統中進行重復的導入錄入工作，并且各自獨立地進行后期數據更新與維護，比如學生轉專業、學籍變更等。這不僅造成相關資源的巨大浪費，形成大量錯誤或自相沖突的數據，對系統應用與管理決策也將產生極大的困擾。

3）信息的安全性：校園是知識和人才聚集的場所，信息的流動性、網絡的開放性和相關知識的權屬性對校園卡的安全性提出了很高要求，加之學生掌握的各類信息技術及對信息使用的開放性訴求，使校園卡應用的安全問題較之一般單位和用戶更趨復雜，若處理不好將直接影響和制約各類信息系統在校園的廣泛應用。

4）資金安全的高可靠性：校園內每天發生著大量的資金支付與結算事務，由于移動互聯網和智能終端的廣泛應用，巨量的資金流在校內外網絡雙向交互，而目前網絡欺詐犯罪又十分猖獗。校園卡作為校園通用的支付工具，在如何及時管理和掌控資金動向、保障學校和師生正常的資金應用需求、確保師生資金財產安全等方面面臨嚴峻的挑戰。

5）保留原有一卡通應用的習慣性：由于受業務分割或者利益區割的影響，多數傳統校園卡的應用管理模式是，學生拿到卡后要到不同的部門分別注冊、登記，掛失后又要到不同的部門去補辦手續、重建數據，程序不勝其煩，甚至許多關鍵的信息有可能就此丟失，給學生使用或學校管理造成諸多不便與難題。在這其中要順利推廣智能一卡通的應用，不僅要進行信息系統的升級遷移，而且必須同步推進觀念的轉變更新與利益的協調整合。

2 智慧一卡通建設目標

結合學校原有一卡通系統，最大限度保留校園前期建設投資，在原系統基礎上進行升級，新建聚合支付、商務消費、預付水表、無線門禁、有線門禁、第三方對接等應用，利用智慧校園中RFID技術、生物識別技術、網絡支付技術、大數據技術等的應用，推進校企合作的開展，例如智慧城市服務和管理、創新創業產學研模式方面的應用，真正實現智慧校園技術在人、財、物領域的全方位應用。產學研一體化將在專業的建設、教學、學生就業等方面發揮著積極作用，實現學生、教師、學校、企業多重雙贏，同時使學校在數字化校園應用系統的建設中真正掌握主動權，最終實現“自我建設、自助擴展、自行優化”的目標。

1）師生的基本信息管理：校園一卡通上記錄了在校學生、教師的基本身份類別與個人基本情況，校園一卡通可以作為識別在校教工、學生身份的工具，某些場合可以作為學生證、校園出入證使用。

2）身份認證（宿舍、實驗室等門禁和考勤管理）：學生宿舍（研究生樓、留學生樓等）、智慧教室、實訓中心、琴房等實驗室教室需要對教師和學生的身份進行鑒別的時候可借助校園一卡通的強大功能來進行身份識別，可以刷卡進入也可以人臉識別進入這些特定的場合。例如學校實訓中心目前可能只允許教科院教師學生進入，圖書館線上某些資源庫可能只允許人文分院的教師查閱，這些情況都可以通過校園一卡通的設置來限制進出和限制線上資源查詢下載等。

3）聚合支付平臺：聚合支付是與校外各類支付渠道（支付寶、微信支付、網銀、銀聯、快捷支付等）實現了有機集成，支持主掃和被掃，支持學校多收款賬號、多商戶管理。第三方支付或銀行負責清算，通過聚合支付的清分功能與商戶結算。

4）泛載一體化身份認證：校園實體卡、虛擬卡（二維碼）、生物特征（人臉識別和指紋識別）等，不論是電子支付還是身份識別和訪問控制，師生都可以選擇其中的任何一種方式來進行身份認證，獲取對應的身份信息和權限。校園一卡通的終端設備全面支持虛擬卡（二維碼）的主掃和被掃，全面支持人臉識別。校園內的其他應用系統都可以調用學校的開放接口來獲取對應的校園卡、虛擬卡（二維碼）、人臉識別等的身份認證信息。

5）能耗管理平臺：采取建筑節能監管系統軟件，校園已有網絡資源，實現高校分類用能、用水在線計量;校內重點用能、用水建筑在線計量等各種能耗的計量。通過節能監管平臺，可為學校完善相關用能、用水管理制度，進行能耗審計、能源公示，提高用能、用水運行效率、提升管理水平和為節能、節水改造提供條件和科學的依據。

結合校園實際，系統采用IC卡的安全加密技術，用一張校園卡逐步替代以前的各種證件和票據，包括學生證、工作證、圖書證、上機證和現金等，實現身份認證、電子錢包、信息管理等功能，在校園內實現信息共享。全校的各種收費實行統一管理，簡化工作流程，減少現金流動。對學生繳納的學雜費、校內外各種考試報名繳費、發放給學生的各類獎學金、各類補助、教工子女的醫藥費報銷等都通過校園一卡通劃撥，簡化工作流程，減少現金流動，保證資金安全，提高工作效率;整合各種信息，實現資源共享。建立統一共享的信息平臺，打通各個部門之間信息流通的梗阻，實現相關數據信息共享共用。如財務處可以使用教務信息、學生的獎懲信息等決定學生補助、獎學金數量，教務處通過調用財務處的繳費情況信息決定是否允許學生辦理注冊、領取教材等手續。

3 智慧一卡通建設模型

3.1 軟件架構模型

智慧一卡通系統主要由數據中心、應用服務器、設備接入和應用接入服務器、終端設備等幾部分組成，軟件架構分層模型如圖1所示。

3.2 組件化設計模型

高內聚，低耦合的組件化設計為業務重用和通用接入提供基礎，組件化設計模型如圖2所示。

4 智慧一卡通設計要點

1）安全性設計：智慧一卡通有可信的計算服務，為各類網關提供密碼驗證服務、為WEB Service提供首次確認服務（包括移動智能終端）、對各類需要授信的系統提供授信驗證、為各類應用系統提供許可驗證服務等。全面參照ISO 8583協議實現通信，系統設置設備通信網關、代理服務網關及前置服務網關，以支持現場終端設備、其他系統應用及銀行和運營商等。智慧一卡通有多重安全審計，平臺提供操作員、商戶、持卡人員等的登錄日志、操作日志，提供全面記錄卡機交易過程、終端設備與平臺通信過程、交易流水入庫過程等的系統運行日志，并對各類事件進行關聯分析。智慧一卡通與其他系統對接安全，授權使用，保障認證、交易、通訊、數據、存儲各方面安全。

2）規范化設計：規范化、標準化設計才能更好地推動定制化、個性化，智慧一卡通網絡通信規范、卡機交換規范、數據結構規范、財務處理規范。

3）無關性設計：主要表現在應用不捆綁（可以采用他方應用自主開發應用）;終端不捆綁（支持他方終端）;密鑰不捆綁（用戶掌握密鑰）;卡片不捆綁（自主加密發卡）。

4）一致性設計——介質泛載融合：主要體現在有形卡和人體生物特征統一; 電子現金錢包、電子賬戶錢包、虛擬校園卡統一;校內使用和校外使用統一（網銀、微信支付、支付寶、市民卡錢包、翼支付等運營商錢包）。支持多類卡種，支持生物識別，支持網絡和移動支付。

5）數據應用設計：基于校園卡應用系統框架下的專題數據分析和展現，為全校數據分析夯實基礎。如圖3為某一階段校園卡充值來源統計。

參考文獻：

[1] 徐義東，聞帥.高校校園一卡通應用的進一步探索——智慧校園環境下一卡通向一戶通的轉變[J].華中師范大學學報（自然科學版），2017，51（S1）：142-145.

[2] 楊木強.高職院校智慧校園一卡通系統建設探討[J].福建電腦，2018，34（5）：159-160.

[3] 范媛.高校校園一卡通建設現狀與趨勢探究[J].中國管理信息化，2017，20（23）：184-185.

[4] 袁學松.智慧校園一卡通系統設計——以安徽師范大學為例[J].電腦知識與技術，2017，13（23）：221-222.

[5] 陳知新.智慧校園環境下的一卡通系統的建設與實踐[J].信息與電腦（理論版），2016（12）：163-164，192.

[6] 陳鐵權.“互聯網+”模式下校園一卡通建設研究分析[J].遼寧高職學報，2017，19（10）：104-106.

【通聯編輯：代影】

收稿日期：2021-05-04

基金項目：湖州師范學院校級科研項目成果（編號2020XJKJ16）

作者簡介：張愛華（1985—），女，江西吉安人，實驗師，研究生，主要研究方向為數據庫。

3353500338204