基于智慧校園環境下的校園一卡通建設探討

劉 穎

引言

現階段，整體社會信息化程度在不斷提升，信息技術在教育領域所帶來的變革也越來越顯著。目前，人工智能與校園的結合背景使得我國高等教育的信息化建設已成為國家整體戰略的主要組成部分，并逐步推動企業的整合與創新。其中，“智慧校園一卡通”是各高校信息化建設的重中之重，不僅促進了高校信息化發展，還可滿足師生實際應用服務的需求。

一、智慧校園一卡通

智慧校園一卡通為學校安全、為車輛進出等提供了一種智能化的應用程序，促進生活、學習、科研等應用的整合和連接，實現“自助、線上”的金融生活服務體系，以此運用智能化系統不斷提升校園管理與服務質量。可以說，智慧校園一卡通是“人-機-環境”領域的結合，為教師和學生提供了全方位的智慧感知服務，以及綜合的服務平臺，為學校與社會創設出更為有力的交流、感知接口，具體包括：

第一，基于智慧校園角度，“智慧生活”屬于全新體驗。以“一體化支付平臺”為中心，推動了高校“付費場景”的融合，將各種支付方式與智慧形式結合起來，營造“校園無現金”的居住環境。

第二，“智慧識別”，將實體卡、虛擬卡、人臉生物識別等多種信息媒介整合在一起，并實現了一體化、智能化的運用方式。

第三，“智慧管理”，其中包括為全校師生提供的在線服務，如自助辦理業務、人工咨詢服務等。

第四，“智慧決策”，主要是運用專用的技術工具，對學校一卡通系統所生成的流程進行采集、清洗、重組，通過建立一卡通專題數據庫，運用專家數據模型和智能算法對數據進行有效的分析，可為學校管理提供科學的決策依據[1]。

二、智慧校園一卡通現狀分析

（一）一卡通發展趨勢

在“智慧校園”理念的不斷深入下，各類新技術已逐步成熟，其對信息化程度需求較高，為此一卡通產品和使用模式也在不斷地進行著革新。首先，“一卡通”將覆蓋校園的多種支付場景，各種費用均能通過一卡通系統進行繳費；逐漸向手機支付轉變，如網絡支付、移動支付等多種支付渠道，包括網上銀行、第三方支付等。其次，一卡通將在校內的教學、安全、管理等業務中推廣，并與第三方的信息技術相結合，使“物聯網”的實際應用價值得到最大程度的發揮。最后，一卡通業務將逐漸向手機終端集成，而隨著一卡通與學校的信息化建設日益深入，各種應用程序集成也將通過手機實現人機互動。如，圖書館借閱系統、預約場館系統以及查詢課程、食堂情況等；另外，從刷卡記錄中還可以計算出每天在餐廳用餐和上圖書館的人數等信息，從而為校園管理工作提供了依據[2]。再如，無線pos機刷卡數據回傳后，教師即可對同學的個人信息進行核對。其實，不只是新生的資料，一張“一卡通”可將整個學校的所有師生資料都整合在一起，便于提升校園管理效率與質量。可以說，一卡通在繳費、存款等方面給師生帶來了方便，而在我們看不到的“背后”，一卡通在信息化管理中也占有舉足輕重的地位。一卡通系統集成了全校學生的基本資料，方便了學生的信息查詢，也保證了學生的信息安全。

（二）建設應用現狀

高校所建設的一卡通信息服務體系較為復雜，其技術、物力、財力等投入力度較大，同時，也受到很多因素的影響，如環境等。受地區間教育發展程度的差異及經濟發展程度的制約等，這種情況導致高校一卡通系統建設尚不健全。另外，由于各高校的建設重點不同，當前學校的總體建設水平與“一卡通”智能校園建設的目標還有一定距離[3]。

借助人工智能技術、5G通信技術以及虛擬卡、大數據等技術，實現了點餐精細化、自助服務、校城互通、多元媒體載體等服務功能。整體上，985大學的應用技術排名居首位，211大學排名第二，而非211大學的應用技術水平相對較低。以下是三個方面的具體應用情況[4]。

1.建設投資

因高校教育信息化程度、經濟實力的差距使其在實施過程中出現了一些問題。同時，由于學校投入、建設內容、應用場景等因素的差異，使得一卡通系統在實際應用中的作用也不盡相同。此外，針對高校所建設的一卡通服務體系需具備高校自主管理模式，即高校—銀行模式，高校—經營者模式。在此，高校通常與銀行、運營商合作，以緩解財務壓力。高校模式是目前智能校園一卡通系統的首選模式，其運用價值較高，在此可有效實現對風險的管控力度，使其達到合作雙贏的建設效果[5]。

2.共享與開放

目前，高校“一卡通用”的產品不多，缺乏市場競爭力，這一問題嚴重影響了校園一卡通的開放性。此外，高校一卡通基礎平臺的建設還不夠規范、統一，在這一問題上造成了高校內信息資源冗余、分散，制約著校園內的數字空間與共享環境的形成。同時，由于一卡通的基本資料并未完全公開，難以為學校管理和決策提供全面、精確的數據支撐。

3.安全保障

隨著校園“一卡通”的推行，系統安全問題日益突出，包括黑客攻擊、網頁篡改、數據庫信息泄露等。由于教師和學生都可以使用一卡通，當出現以上提及的信息安全隱患問題后，這將直接關系到師生的個人隱私。為此，高校在運用校園一卡通時，需加大對其信息安全防護力度，并投入一定的資金用于信息安全管理，進而確保校園一卡通實施成效。

（三）校園一卡通系統的優勢

1.安全性。該系統采用了完善的卡片密鑰管理和通信加密技術，以確保系統及資料、數據信息的安全。

2.穩定性。它是由一個獨立的網絡服務系統組成，其可以支持多個應用程序，內部網絡拓撲系統可增強系統的數據處理能力，以及處理海量數據的能力。采用高性能預設注冊和計劃系統，合理配置系統資源、負荷均衡、服務器資源的有效使用，保證了系統的安全。

3.全面性。智慧校園一卡通系統整合和管理了現有的卡賬戶和電子賬戶系統，確保了用戶賬戶的安全性，其支持CPU卡、二維碼、微信、支付寶等支付工具，并可在電腦、手機、自助設備等完成取現、支付等工作。同時，為商戶提供良好的資金結算功能，加強對資金的管理與追蹤；能夠為第三方支付機構提供統一的校園支付和結算服務，滿足不同類型的校園支付需要，并且可保存所有有關學校付款資料的完整資料。

三、高校一卡通體系建設

“以服務為導向的校園一卡通”，使一卡通系統從單純的后勤管理工具變成了對學校財政的一種有效服務，其中還涉及高校整合信息化資源、信息化運維，能源監管、安全防范等，可以說一卡通系統中的多種產品（不同的功能）應當形成整體應用系統，以此滿足用戶實際需求，為此在高校一卡通體系建設中需按照如下方式進行：

（一）軟件體系設計

一卡通系統具有易于維護和更新的功能。

1.一卡通系統的部署非常簡單，軟件的維護僅需對服務器進行管理，客戶端無需做出維護且無論用戶規模多大都不會對系統升級產生影響。在不同空間內，只要將服務器與專用網絡相連，就可以實現遠程維護、升級和共享。

2.跨平臺，有更多的選擇。該系統采用 B/S結構，可以保證一卡通系統與操作系統之間的互不干擾，并能通過多種不同的瀏覽器進行訪問。

3.一卡通系統底層平臺，以SOA/SCA結構模型為基礎，以靈活的方式組裝服務部件，并能迅速地完成多種協議的發布，能夠迅速地滿足各種應用程序的要求。

4.SOA（Service-Oriented Architecture）是一種以服務架構為導向的模式，它可以根據需求，在整個局域網內進行分散部署、組合和使用。SOA的根基是一個可以被應用程序直接調用的服務層，這樣就可以對軟件代理的交互進行有效的控制。

5.SCA（Service組件架構）是一種基于服務的組件結構模式，是SOA的延伸，與傳統商用組件最大的區別是SCA可以將“組件和傳輸”分開進行操作的同時，還給出了更加完整的組裝模式和組裝策略。如采用Web服務、XML技術、緩存管理等技術構建，以滿足整個系統的需要，對用戶、數據、性能、權限等各個要素進行分析；根據每個組件特點，設計管理組件平臺，實現自我管理和自我擴展，使其成為一個綜合功能構建相對齊全的系統架構。

（二）硬件組網設計

一卡通系統通常是校園內的局域網，多個部門之間的互聯、移動的應用模式。在該模式下，還包括使用互聯網所承擔部分的數據通訊，以及工程的規模和應用子系統數量，這些目標要求的復雜性由網絡的拓撲結構決定。在此基礎上，高校一卡通系統可采用“金字塔”式的拓撲結構，在“金字塔”頂部的數據中心，其屬于整體網絡核心；中間層是連接分支機構、第三方系統、手機、一卡通等終端設備的集成層；底層屬于位于大樓內部的接入層。

（三）組網解析

1.各種類型的數據中心設備，一般都是連接到機房的核心交換機，采用星形結構，支持分布式部署、虛擬化部署、VLAN分區，保證了與其他服務器的數據分離。若使用者選擇了在雙機熱備份模式下使用兩個數據庫服務器，并利用磁盤陣列進行數據存儲，則采用FC-SAN方式。

2.分支機構間的組網通常是通過VPN（Virtual Private Network,VPN）將網絡技術與大學網絡連接起來，它的技術實現是通過虛擬隧道技術在互聯網中創建一個虛擬專用通道，以此確保網絡的傳輸速度和數據的安全性。

3.作為一卡通系統的載體網絡，通常使用 VLAN技術實現一卡通系統內部的數據通訊以及其他數據的通訊體系（如OA、網頁瀏覽等傳統的網絡存取數據）進行分離操作，大多數一卡通信息通過TCP/IP直接訪問LAN；某些特定的裝置可以通過CAN-BUS或485訪問數據，該采集機采用TCP/IP訪問LAN；采用WiFi、zigbee等技術，可以方便地訪問一卡通的無線終端；利用GPRS和CDMA技術的無線終端，例如手機，在運營商的網絡上接入數據中心，通常保護資料是利用防火墻等裝置來完成。

四、高校一卡通使用情況和效果

（一）無現金支付環境

以系統的支付系統為核心，基于不同的應用子系統，建立了一個基于非現金的校園支付環境。目前，學校食堂、超市、綜合繳費等非現金支付和虛擬銀行卡的支付，形成了“改善財政收支渠道，優化財政清算實現流程”的目標。

（二）智慧公寓——能耗管理

一卡通系統解決了宿舍樓的水電問題，有效地支持了后勤管理，營造出了綠色、節能、智能的校園。如，宿舍電氣控制（或水控）并非測量和收費，其包括水電量與階梯水電價的設置，在此可運用利用經濟因素，提高學生節約能源意識，有效地減輕了資源浪費的嚴重狀況。

（三）維護安保秩序

該系統將校園內的車輛號牌和個人身份信息進行綁定，進出車輛自動放行；校外車輛可按要求自行決定是否放行或是否收費。

（四）移動端服務整合

開發制定的一卡通APP主要集成了以下幾個方面，包括掛失、查詢、充值、繳費、認證等校園卡服務，包含個人軌跡、訂餐、水電繳費、場館預約等生活服務，也包括通知公告、遺失卡領取公告、支付認證流水等信息服務。

（五）一卡通運維保障

一卡通實體卡的工作大多有人工充值、人工補卡等業務，通過智慧校園建設，通過一卡通APP實現自助服務，可以有效降低人力成本，提高用戶使用體驗。

結束語

綜合上述，高校所打造的智慧校園服務體系需建設一卡通系統，一卡通系統解決了以往存在的諸多問題，其中包括信息不互通、各校區財務獨立核算、管理不統一、應用孤島現象嚴重、業務過程與應用之間脫節、人工辦理導致服務效率低等問題，在一卡通系統建設后不僅減少了服務成本，提升了服務效率，也保證了師生的體驗性，滿足了師生對智慧服務的需求，確保其在工作、學習、生活方面享受到更為高效便利的服務。