高校一卡通系統(tǒng)設(shè)計分析

顧董偉

摘 要：本文以我校校園一卡通系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)為研究背景，分析校園一卡通系統(tǒng)的架構(gòu)、主要功能和相關(guān)技術(shù)，為高校推進(jìn)校園一卡通項目建設(shè)以及信息化建設(shè)提供參考，在一定程度上為后人對校園一卡通的應(yīng)用和研究起到鋪墊作用。

關(guān)鍵字：校園一卡通；數(shù)字化校園；數(shù)據(jù)庫

1 系統(tǒng)總體設(shè)計分析

“校園一卡通系統(tǒng)”作為整個數(shù)字化校園的核心應(yīng)用項目，務(wù)必要符合數(shù)字化校園的全局性設(shè)計思想。因此，一卡通系統(tǒng)不僅僅是消費(fèi)系統(tǒng)，還要具備管理功能，要與學(xué)校管理信息系統(tǒng)結(jié)合起來，給學(xué)校管理信息系統(tǒng)提供完善的服務(wù)。

數(shù)字化校園一卡通系統(tǒng)將基于數(shù)字化基礎(chǔ)平臺提供信息資源共享、校內(nèi)身份認(rèn)證、校內(nèi)各類收費(fèi)及消費(fèi)、校內(nèi)經(jīng)費(fèi)管理結(jié)算、綜合信息查詢等功能。我校的數(shù)字化校園一卡通的總體建設(shè)目標(biāo)是：以數(shù)字化校園一卡通項目建設(shè)為契機(jī)，制定學(xué)校信息化標(biāo)準(zhǔn)、構(gòu)建數(shù)字化基礎(chǔ)平臺、優(yōu)化業(yè)務(wù)處理流程，并在數(shù)字化基礎(chǔ)平臺上，實現(xiàn)全校資源信息按需共享、全校師生統(tǒng)一身份認(rèn)證、校園一卡通（取代以前的各種證件，包括學(xué)生證/工作證、借書證、醫(yī)療證、就餐卡、出入證等）、校園信息門戶（信息門戶和各種查詢終端渠道提供信息服務(wù)），規(guī)范并支撐后續(xù)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)運(yùn)行，方便用戶隨時了解自己的情況和周圍的信息，積極主動地安排自己的學(xué)習(xí)、科研和生活，從而帶動全校信息化、規(guī)范化管理的進(jìn)程，為學(xué)校管理提供決策支持。

2 系統(tǒng)主要技術(shù)分析

2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

目前，學(xué)校校園網(wǎng)的規(guī)模初步成形，所有的信息系統(tǒng)運(yùn)行在這個網(wǎng)絡(luò)，與用戶有著良好的交互。整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要采用3層交換模式，其中網(wǎng)絡(luò)中心統(tǒng)一出口連接到INTERNET及其它外部系統(tǒng)：

·網(wǎng)絡(luò)中心核心交換機(jī)（1層）到各個大樓節(jié)點(diǎn)主要為骨干光纖

·根據(jù)大樓距離及其它實際情況考慮在大樓比較集中的區(qū)域部署匯聚層交換機(jī)（2層）

·核心交換機(jī)或者匯聚交換機(jī)到辦公桌面（3層）根據(jù)情況部署光纖或者標(biāo)準(zhǔn)5類線

作為校園信息化的基礎(chǔ)平臺，應(yīng)該包括如下兩方面：

·一方面是要確保與在線的校園網(wǎng)安全銜接。

·另一方面保證一卡通作為信息門戶的一種方式，方便地對原校園網(wǎng)重要數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問。

出于安全方面的考慮，學(xué)校的“一卡通”系統(tǒng)需要與校園網(wǎng)通訊但需要通過各種技術(shù)手段，充分保證一卡通網(wǎng)的安全。比較下來，有兩種實施方案：

·比較理想模式，如果線路資源豐富，可以考慮部署一卡通專網(wǎng)，在專網(wǎng)上部署一卡通設(shè)備，其特點(diǎn)是安全性高、系統(tǒng)運(yùn)行性能高、可維護(hù)性強(qiáng)，不足之處是投入較大。

·高性價比模式，線路資源不富余，在一卡通與校園網(wǎng)其它系統(tǒng)共用一個網(wǎng)路，保證一卡通信息的安全，非法用戶不能有任何訪問一卡通網(wǎng)的機(jī)會。一卡通核心網(wǎng)路包含IC卡管理中心。

2.2 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器設(shè)計與部署

本項目推薦一卡通工程項目及其相關(guān)應(yīng)用軟件在結(jié)構(gòu)上將采用多層體系結(jié)構(gòu)，運(yùn)行Linux的PC SERVER采用互為備份方式，共享一個存儲陣列。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫使用ORACLE10g ，通過多層體系結(jié)構(gòu)，減少客戶機(jī)與主機(jī)數(shù)據(jù)庫的連接，降低網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)，提高服務(wù)器的處理能力和數(shù)據(jù)庫的效率，保證系統(tǒng)的負(fù)載均衡機(jī)制，最有效的運(yùn)用系統(tǒng)資源，降低客戶端對服務(wù)器的沖擊。

兩臺主機(jī)可以各自完成自己的工作或共同完成一項工作并均衡負(fù)載。而當(dāng)其中一臺主機(jī)所管理和使用的部分資源發(fā)生故障時，如網(wǎng)絡(luò)通訊中斷、應(yīng)用死機(jī)，集群中的另一臺服務(wù)器將自動接管所有被停止的資源和服務(wù)，繼續(xù)提供完整的應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫服務(wù)，直到故障服務(wù)器恢復(fù)正常后，將自動重新接管回屬于自己的資源和服務(wù)，使集群系統(tǒng)恢復(fù)到分享資源，共同服務(wù)的互為備份的工作方式，保證業(yè)務(wù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

此種工作模式的好處是：在正常工作情況下，系統(tǒng)資源能合理分配，全部運(yùn)用于生產(chǎn)系統(tǒng)，效率較高。當(dāng)一臺發(fā)生故障時，通過集群的其他節(jié)點(diǎn)，合理地承擔(dān)任務(wù)。盡可能避免主機(jī)系統(tǒng)承受能力和系統(tǒng)性能下降問題。無論是部件損壞、連接線脫落、主機(jī)斷電、操作系統(tǒng)崩潰、或應(yīng)用宕機(jī)，集群系統(tǒng)均可啟用備份資源進(jìn)行接管，加上高性能企業(yè)服務(wù)器和存儲系統(tǒng)的高可靠性，可以保證系統(tǒng)7x24永不停頓地工作。

考慮本系統(tǒng)的特殊性，保存了全校師生的身份信息、金融服務(wù)信息，其數(shù)據(jù)安全必須保證，如前數(shù)據(jù)庫服務(wù)器方案所述，本項目推薦性價比很高的內(nèi)置硬盤、雙機(jī)熱備方案，即兩臺服務(wù)器同時相同容量的內(nèi)置硬盤，相當(dāng)于在兩臺服務(wù)器之間做數(shù)據(jù)庫鏡像，可最大限度的保障數(shù)據(jù)、應(yīng)用的安全。

2.3 校園卡功能設(shè)計

采用MIFARE one非接觸式加密IC卡制作，IC卡部分作校園應(yīng)用，磁卡部分滿足金融服務(wù)與支付能力；校園卡有多個區(qū)域，其區(qū)域和功能有：持卡人特征信息區(qū)，使用期限可進(jìn)行定義；持卡人電子錢包區(qū)，存放交易情況；持卡人其他專用信息區(qū)，存放專用信息；校園卡具有多個（根據(jù)所選擇的系列不同可達(dá)16個、64個等）獨(dú)立應(yīng)用區(qū)，各區(qū)又有獨(dú)立的密碼體系和訪問條件，除銀行信息、電子錢包、一卡通共用信息等專用扇區(qū)需要特殊管理外，校園卡其它扇區(qū)將全部開放，方便利用該卡自行擴(kuò)展使用。

“校園卡”不僅具有校園消費(fèi)及校園管理的能力，同時預(yù)留金融支付及金融服務(wù)功能，能滿足師生教學(xué)和輔助教學(xué)、醫(yī)療保健保險、后勤保障管理以及今后擴(kuò)展應(yīng)用的金融服務(wù)等四個方面的應(yīng)用需求。

校園卡可以與原有的各部門專業(yè)管理系統(tǒng)對接。各需對接的系統(tǒng)工作站通過授權(quán)，可以調(diào)用校園卡自身具有的信息和“一卡通”共用數(shù)據(jù)庫表中人員信息及其它有關(guān)信息進(jìn)行有效性校驗、認(rèn)證，很方便實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

3 未來功能擴(kuò)展設(shè)計分析

第一就是升級更加安全的CPU卡[1]、增加更多種多樣的充值方式、增加多樣化的自助服務(wù)設(shè)備、通過技術(shù)手段提高維護(hù)效率；第二是擴(kuò)展金融服務(wù)：

其一：自助現(xiàn)金充值[2]

人工充值由于受人員和工作時間的限制往往局限性較大，導(dǎo)致充值排隊的現(xiàn)象，給持卡人帶來了一些不便。銀行圈存機(jī)的方式較大地解決了人工充值的工作時間和窗口分布的限制，大大提高了充值的方便性。但是往往僅限于某一個指定的銀行卡，如工商銀行接口的話只支持工商銀行的儲蓄卡才能夠圈存使用。為了更好地解決此限制，提出自助現(xiàn)金充值機(jī)的方案，通過自助設(shè)備的方式實現(xiàn)人工自助現(xiàn)金充值到校園卡[3]。該方式使用起來較為方便，只需要使用紙質(zhì)人民幣插入到自助充值機(jī)的現(xiàn)金模塊中去，即可自動識別，并將金額充值到校園卡片中去。

該機(jī)器配置的點(diǎn)鈔機(jī)是由人民銀行認(rèn)定的，并可后期升級識別假鈔。

其二：支付寶充值、移動充值[4]

參考文獻(xiàn)

[1]胡杰.兼容M1的CPU卡嵌入式軟件系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].北京：北京工業(yè)大學(xué)，2014

[2]廖葉.校園一卡通自助充值系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].《經(jīng)營管理者》，2015（27）

[3]喬禹，于磊磊，吳叢叢，郭順強(qiáng)，劉維強(qiáng).基于校園一卡通的自助服務(wù)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[J].《現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化》，2015（13）：86-87

[4]高進(jìn).校園卡手機(jī)平臺應(yīng)用[J].《市場周刊：理論研究》，2015（6）：27-29