大型校園一卡通系統(tǒng)案例介紹— 記寧波工程學院一卡通系統(tǒng)工程

    傳統(tǒng)的校園“一卡通”系統(tǒng)，一般僅以電子消費、 應用為主．對學校整體的教學管理方面則缺乏必要的設計．并未完全發(fā)揮出“一卡通”系統(tǒng)在身份識別．信息傳遞．信息存儲．信息查詢等方面的優(yōu)勢，在寧波工程學院項目中，校方提出在進行一卡通系統(tǒng)的規(guī)劃設計時．需對學校教育教學和管理工作起到全面積極作用，以建立校園一卡通系統(tǒng)為契機．建立學校各類持卡人(教職工、 學生)．各種組織機構基本的．統(tǒng)一的信息化標準，強化集中式的信息規(guī)范管理．促進數(shù)字化校園的建設．包括：

    (1)在校園網(wǎng)環(huán)境中建成一個統(tǒng)一管理的一卡通業(yè)務支撐平臺，校園卡應用的系統(tǒng)管理、商務收費、銀行轉賬。
    (2)在校園一卡通系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)中心的基礎上．通過系統(tǒng)預留的擴展接1：3和智能控制可以實現(xiàn)與學?，F(xiàn)在已運行的各類MIS系統(tǒng)(如管理、科研、行政、后勤等管理系統(tǒng))、OA系統(tǒng)的信息互通，形成全校范圍的數(shù)字化管理空間和共享環(huán)境．動態(tài)實時地反映職能部門運作情況和統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)，增強領導科學決策的依據(jù)，提高學校管理水平。
    (3)建立校園一卡通系統(tǒng)與銀行系統(tǒng)之間的連接，實現(xiàn)持卡人以自動或自助的方式將銀行卡帳戶資金向校園卡電子錢包劃轉．減少現(xiàn)金流通和持有量，降低財務管理成本，防范金融案件的發(fā)生。
    (4)使用校園卡內(nèi)的電子錢包?？梢酝ㄓ糜谛@內(nèi)的任何一個消費網(wǎng)點進行消費活動。校園卡內(nèi)的“專用 電子錢包可以根據(jù)需 求設置為只能用于特定專用消費網(wǎng)點，尤其是需要對2000余個學生寢室實現(xiàn)供水管理，學生需持校園卡按用水流量進行付費使用。
    (5)利用一卡通系統(tǒng)流通卡片．作為實現(xiàn)校內(nèi)所有的證件都由校園卡代替．所有用卡的信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)身份識別的數(shù)據(jù)共享，例如：機房上機管理、門禁管理、校園出入管理、校園Web查詢等。

    從校方需求可以看到，本項目的一卡通不僅需要實現(xiàn)校園內(nèi)各項身份確認、計費管理等功能．而且還需要與其他MIS系統(tǒng)、OA系統(tǒng)之間進行信息共享，在后期還將會涉及到校園卡與銀行卡之間進行自助圈存、結算等業(yè)務。這對一卡通從整體結構的搭建到每一個具體子系統(tǒng)的實現(xiàn)．都提出了極高的要求。以下篇幅中，筆者主要將探討該項目中的幾個關鍵問題的設計，包括：系統(tǒng)整體結構設計、實時水控系統(tǒng)設計、后期銀行圈存系統(tǒng)規(guī)劃三個方面。

    以下篇幅中．筆者主要將探討該項目中的幾個關鍵問題的設計，包括：系統(tǒng)整體結構設計、實時水控系統(tǒng)設計、后期銀行圈存系統(tǒng)規(guī)劃三個方面。

1 系統(tǒng)整體結構設計 

圖1 校園一卡通系統(tǒng)總體拓撲結構

    建設校園一卡通系統(tǒng)是一項十分復雜的系統(tǒng)工程(見圖1)，按照學校校園一卡通系統(tǒng)的總要求，并對學校的教育教學管理和學校在信息化建設方面進行現(xiàn)場考察和調(diào)研以后，我們按照統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施的原則，站在學校數(shù)字化校園的高度進行一卡通信息系統(tǒng)的規(guī)劃和設計．確保建設完成的校園一卡通信息系統(tǒng)能夠滿足學校未來建設數(shù)字化校園的需要。

    一卡通內(nèi)網(wǎng)為一卡通數(shù)據(jù)中心和業(yè)務支撐平臺以及與外部系統(tǒng)連接的銀校通信網(wǎng)關等之間的專用通信環(huán)境，這些設備之間由于業(yè)務處理比較復雜，通信安全性要求比較高．尤其是對于銀行網(wǎng)絡接入要求安全性非常高。因此設立專門一卡通內(nèi)網(wǎng)用于傳遞一卡通業(yè)務處理平臺與數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)交換．傳遞一卡通系統(tǒng)與銀行系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。一卡通專網(wǎng)采用TCP／ IP網(wǎng)絡協(xié)議，整個一卡通專網(wǎng)所用交換機，都采用端口MAC地址綁定，使每個端1：3只能設置唯一的IP地址，連接特定的設備．從而保證了整個網(wǎng)絡的安全性。

    一卡通由多個系統(tǒng)組成，包括：一卡通數(shù)據(jù)中心、一卡通業(yè)務支撐平臺、管理結算中心、銀行轉帳子系統(tǒng)、商務收費子系統(tǒng)、門禁管理子系統(tǒng)、考勤管理子系 統(tǒng)、醫(yī)院收費子系統(tǒng)、機房管理子系統(tǒng)、水控管理子系統(tǒng)、自助查詢子系統(tǒng)和第三方對接子系統(tǒng)等部分組成。

    總而言之，校園的一卡通系統(tǒng) 是以校園一卡通業(yè)務支撐平臺為核心 以校園網(wǎng)為載體 在數(shù)據(jù)管理上采取集中管理的模式，但在功能模塊上各自獨立(即采用1+X的模塊化)的方式進行構建。以基于校園網(wǎng)和一卡通業(yè)務支撐平臺，按照學校校園一卡通系統(tǒng)和建設基于數(shù)字化校園一卡通的總體要求，搭建商務收費、銀行轉帳、門禁控制、考勤管理、機房管理、校產(chǎn)管理、自主查詢等子系統(tǒng) 并利用一卡通系統(tǒng)的第三方接口實現(xiàn)與學院現(xiàn)有的信息管理系統(tǒng)對接。

2 水控管理子系統(tǒng)設計 

    水控管理是對原有水管進行改造 將lc卡技術嵌入其中，使得學生在寢室的用水需要刷卡按流量進行計費。這樣一方面提高了學生的節(jié)水意識 節(jié)約了寶貴的水資源；另一方面也消除了以往寢室用水 大鍋飯 ”平攤”帶來的不公平收費。在該項目中 相較門禁管理、食堂消費管理等子系統(tǒng)而言 水控管理是較難處理的一個環(huán)節(jié)。這是由于首先水控點的數(shù)量非常大，校方將在每一個學生寢室都將安裝一套節(jié)水控制系統(tǒng)，合計達到2000余個水控點，并且水控系統(tǒng)涉及金額管理 需要具備極高的穩(wěn)定運行能力和數(shù)據(jù)核算能力。在本項目中，為滿足如此龐大的水控節(jié)點同時使用的需求 我們設計采用Mifare IS50非接觸式lC卡片 在卡片某扇區(qū)中寫入電子錢包金額 憑節(jié)水控制器電子水表中獲得實際用水流量實時扣除卡內(nèi)金額的方式實現(xiàn)管理。在系統(tǒng)結構上，采用了TCP／IP區(qū)域控制器+RS485本地水控器相結合網(wǎng)絡拓撲如圖2所示。 

圖2 水控系統(tǒng)拓撲結構圖

    每層樓的弱電間內(nèi)安裝一個區(qū)域控制器 每幢樓的區(qū)域控制器通過一個交換機接入學?！耙豢ㄍā敝鞲删W(wǎng) 與上層清算系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。每個區(qū)域控制器可掛3條RS485總線，但為施工方便 在本項目實際中只需用到兩條即可，左右每條RS485線非別上”手拉手”接入20個智能節(jié)水控制器。每個節(jié)水控制器上再外接水表、電磁閥等設備 完成對寢室用水的控制。安裝示意圖見圖3。

圖3 節(jié)水控制器安裝示意圖

    系統(tǒng)采用按流量計費的模式 每個節(jié)水控制器可外接2個水表、2個電磁閥、設置2種不同的費率，以同時對冷水及熱水進行扣費管理。在此項目中，根據(jù)實際需求僅對寢室供熱水采取fc卡水控管理。系統(tǒng)采用預付費的方式進行管理，正常使用流程如下： 

    放卡— 按啟動鍵— 出水— 按停止鍵— 取卡 

    這樣，節(jié)水控制器負責每次刷卡用水的具體操作，而區(qū)域控制器負責對下層智能節(jié)水控制器進行實時的數(shù)據(jù)采集，并上傳至清算中心。采用這種TCP／IP與RS485混合的通信方式，可以在擴充龐大節(jié)點的同時大大分攤系統(tǒng)的處理速度：2000個余龐大水控點，上層管理軟件僅需負責5O余個區(qū)域控制器的TCP／IP通信即可，負荷極低。顯著地減少了采用傳統(tǒng)的RS485通信方式時需要花費的大量輪循和處理任務．使得系統(tǒng)可以達到非常大的處理能力和非?？斓奶幚硭俣?。同時每個區(qū)域控制器存3萬條數(shù)據(jù)，使得下層每臺節(jié)水控制器中的數(shù)據(jù)容量得到了緩沖，從而又大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 

3 銀行轉賬系統(tǒng) 

    該系統(tǒng)為項目后期擴展功能系統(tǒng)，可以將銀行卡賬戶的手工現(xiàn)金存款模式 改為通過持卡人銀行賬戶自動轉賬或自助轉賬的存款模式，以給師生使用一卡通系統(tǒng)帶來更大的便利。本系統(tǒng)需要銀行方面根據(jù)轉賬系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口和通信協(xié)議 建立相應的轉賬業(yè)務，兩大系統(tǒng)通過銀行網(wǎng)關前置機發(fā)起轉賬請求到學校網(wǎng)關前置機，經(jīng)過DDN專線實現(xiàn)系統(tǒng)之間賬戶資金轉賬、賬務結算。見圖4。

圖4  銀行轉賬系統(tǒng)網(wǎng)絡結構拓撲圖

    系統(tǒng)說明如下： 

    (一)校園端網(wǎng)絡 

    包括原校園卡系統(tǒng)、校園網(wǎng)關前置機和“銀校通“自助轉賬設備等。校園網(wǎng)關前置機：是校園Mls系統(tǒng)和銀行業(yè)務系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)的轉接口。加載校園網(wǎng)關機軟件 能同時跟銀行主機和各種自助服務轉賬終端進行通信也支持來自遠程自助服務轉賬終端的無線通信(SMS方式或GPRS方式)。采用DDN與銀行前置機連接 負責與銀行主機及校園MIS主機分別進行帳務處理和日終軋帳，并負責打標準通信數(shù)據(jù)包 記載交易流水，日終報表打印等等。 

    (二)銀行端網(wǎng)絡 

    包括銀行帳務主機、銀行網(wǎng)關前置機等。銀行網(wǎng)關前置機：通過DDN與校園網(wǎng)關機相連接，處理來自校園網(wǎng)關機的帳務信息。包括包文加解密、打包解包、交易并發(fā)控制及交易合法性校驗等處理后發(fā)往銀行帳務主機。 

    (三)自助轉賬終端

    系統(tǒng)采用轉賬終端來實現(xiàn)銀行卡與校園卡之間的資金劃賬轉移。學生(或家長)將錢存在校園卡的銀行賬戶內(nèi)，當需要轉賬的時候?qū)W生通過轉賬終端將銀行賬戶的錢轉存到學校賬戶校園卡上 學生就可持卡在校內(nèi)消費。此時 相應的功能和管理就由學校來實現(xiàn)，銀行和學校之間只須確保轉存的記錄和金額一致即可。具體轉帳流程如圖5。

圖5 自助轉賬流程圖

    除了上述重點論述的三個方面以外 該項目中實際運用到的一卡通子系統(tǒng)還包括：行政樓，教學樓重要房間的門禁管理、校內(nèi)食堂、小買部及其他消費場所的消費系統(tǒng)、校內(nèi)機房上機管理系統(tǒng)、圖書館接口管理系統(tǒng)、Web信息查詢(一卡通信息)、校醫(yī)務室醫(yī)療管理系統(tǒng)等。同時 卡表面印刷持卡人個人信息，在校園內(nèi)作為持卡人身份證件使用，一卡通卡片完全代替了傳統(tǒng)的上崗證、學生校牌等，節(jié)約了學校資源，避免了重復建設。學生在校園完全實現(xiàn)了憑借一張卡片實現(xiàn)各種身份認證和資金結算的操作，達到了 一卡在手，走遍校園”的設計目標。 

    從該項目中可以看到 校園”一卡通”系統(tǒng)，既有利于學校提高學校的現(xiàn)代化教學管理水平，又能給師生的校園生活帶來極大的便利。 一卡通”系統(tǒng)的建設，對于加快學校的智能化建設的步伐，具有較好的實際應用價值。筆者相信，隨著校園”一卡通”系統(tǒng)的不斷普及 必將對我國的教育信息化事業(yè)產(chǎn)生積極深遠的影響。