大型校园一卡通系统案例介绍— 记宁波工程学院一卡通系统工程

    传统的校园“一卡通”系统，一般仅以电子消费、 应用为主．对学校整体的教学管理方面则缺乏必要的设计．并未完全发挥出“一卡通”系统在身份识别．信息传递．信息存储．信息查询等方面的优势，在宁波工程学院项目中，校方提出在进行一卡通系统的规划设计时．需对学校教育教学和管理工作起到全面积极作用，以建立校园一卡通系统为契机．建立学校各类持卡人(教职工、 学生)．各种组织机构基本的．统一的信息化标准，强化集中式的信息规范管理．促进数字化校园的建设．包括：

    (1)在校园网环境中建成一个统一管理的一卡通业务支撑平台，校园卡应用的系统管理、商务收费、银行转账。
    (2)在校园一卡通系统基础数据中心的基础上．通过系统预留的扩展接1：3和智能控制可以实现与学校现在已运行的各类MIS系统(如管理、科研、行政、后勤等管理系统)、OA系统的信息互通，形成全校范围的数字化管理空间和共享环境．动态实时地反映职能部门运作情况和统计分析数据，增强领导科学决策的依据，提高学校管理水平。
    (3)建立校园一卡通系统与银行系统之间的连接，实现持卡人以自动或自助的方式将银行卡帐户资金向校园卡电子钱包划转．减少现金流通和持有量，降低财务管理成本，防范金融案件的发生。
    (4)使用校园卡内的电子钱包。可以通用于校园内的任何一个消费网点进行消费活动。校园卡内的“专用 电子钱包可以根据需 求设置为只能用于特定专用消费网点，尤其是需要对2000余个学生寝室实现供水管理，学生需持校园卡按用水流量进行付费使用。
    (5)利用一卡通系统流通卡片．作为实现校内所有的证件都由校园卡代替．所有用卡的信息管理系统，实现身份识别的数据共享，例如：机房上机管理、门禁管理、校园出入管理、校园Web查询等。

    从校方需求可以看到，本项目的一卡通不仅需要实现校园内各项身份确认、计费管理等功能．而且还需要与其他MIS系统、OA系统之间进行信息共享，在后期还将会涉及到校园卡与银行卡之间进行自助圈存、结算等业务。这对一卡通从整体结构的搭建到每一个具体子系统的实现．都提出了极高的要求。以下篇幅中，笔者主要将探讨该项目中的几个关键问题的设计，包括：系统整体结构设计、实时水控系统设计、后期银行圈存系统规划三个方面。

    以下篇幅中．笔者主要将探讨该项目中的几个关键问题的设计，包括：系统整体结构设计、实时水控系统设计、后期银行圈存系统规划三个方面。

1 系统整体结构设计 

图1 校园一卡通系统总体拓扑结构

    建设校园一卡通系统是一项十分复杂的系统工程(见图1)，按照学校校园一卡通系统的总要求，并对学校的教育教学管理和学校在信息化建设方面进行现场考察和调研以后，我们按照统一规划、分步实施的原则，站在学校数字化校园的高度进行一卡通信息系统的规划和设计．确保建设完成的校园一卡通信息系统能够满足学校未来建设数字化校园的需要。

    一卡通内网为一卡通数据中心和业务支撑平台以及与外部系统连接的银校通信网关等之间的专用通信环境，这些设备之间由于业务处理比较复杂，通信安全性要求比较高．尤其是对于银行网络接入要求安全性非常高。因此设立专门一卡通内网用于传递一卡通业务处理平台与数据中心之间的数据交换．传递一卡通系统与银行系统之间的数据交换。一卡通专网采用TCP／ IP网络协议，整个一卡通专网所用交换机，都采用端口MAC地址绑定，使每个端1：3只能设置唯一的IP地址，连接特定的设备．从而保证了整个网络的安全性。

    一卡通由多个系统组成，包括：一卡通数据中心、一卡通业务支撑平台、管理结算中心、银行转帐子系统、商务收费子系统、门禁管理子系统、考勤管理子系 统、医院收费子系统、机房管理子系统、水控管理子系统、自助查询子系统和第三方对接子系统等部分组成。

    总而言之，校园的一卡通系统 是以校园一卡通业务支撑平台为核心 以校园网为载体 在数据管理上采取集中管理的模式，但在功能模块上各自独立(即采用1+X的模块化)的方式进行构建。以基于校园网和一卡通业务支撑平台，按照学校校园一卡通系统和建设基于数字化校园一卡通的总体要求，搭建商务收费、银行转帐、门禁控制、考勤管理、机房管理、校产管理、自主查询等子系统 并利用一卡通系统的第三方接口实现与学院现有的信息管理系统对接。

2 水控管理子系统设计 

    水控管理是对原有水管进行改造 将lc卡技术嵌入其中，使得学生在寝室的用水需要刷卡按流量进行计费。这样一方面提高了学生的节水意识 节约了宝贵的水资源；另一方面也消除了以往寝室用水 大锅饭 ”平摊”带来的不公平收费。在该项目中 相较门禁管理、食堂消费管理等子系统而言 水控管理是较难处理的一个环节。这是由于首先水控点的数量非常大，校方将在每一个学生寝室都将安装一套节水控制系统，合计达到2000余个水控点，并且水控系统涉及金额管理 需要具备极高的稳定运行能力和数据核算能力。在本项目中，为满足如此庞大的水控节点同时使用的需求 我们设计采用Mifare IS50非接触式lC卡片 在卡片某扇区中写入电子钱包金额 凭节水控制器电子水表中获得实际用水流量实时扣除卡内金额的方式实现管理。在系统结构上，采用了TCP／IP区域控制器+RS485本地水控器相结合网络拓扑如图2所示。 

图2 水控系统拓扑结构图

    每层楼的弱电间内安装一个区域控制器 每幢楼的区域控制器通过一个交换机接入学校“一卡通”主干网 与上层清算系统进行数据交换。每个区域控制器可挂3条RS485总线，但为施工方便 在本项目实际中只需用到两条即可，左右每条RS485线非别上”手拉手”接入20个智能节水控制器。每个节水控制器上再外接水表、电磁阀等设备 完成对寝室用水的控制。安装示意图见图3。

图3 节水控制器安装示意图

    系统采用按流量计费的模式 每个节水控制器可外接2个水表、2个电磁阀、设置2种不同的费率，以同时对冷水及热水进行扣费管理。在此项目中，根据实际需求仅对寝室供热水采取fc卡水控管理。系统采用预付费的方式进行管理，正常使用流程如下： 

    放卡— 按启动键— 出水— 按停止键— 取卡 

    这样，节水控制器负责每次刷卡用水的具体操作，而区域控制器负责对下层智能节水控制器进行实时的数据采集，并上传至清算中心。采用这种TCP／IP与RS485混合的通信方式，可以在扩充庞大节点的同时大大分摊系统的处理速度：2000个余庞大水控点，上层管理软件仅需负责5O余个区域控制器的TCP／IP通信即可，负荷极低。显著地减少了采用传统的RS485通信方式时需要花费的大量轮循和处理任务．使得系统可以达到非常大的处理能力和非常快的处理速度。同时每个区域控制器存3万条数据，使得下层每台节水控制器中的数据容量得到了缓冲，从而又大大提高了系统的稳定性。 

3 银行转账系统 

    该系统为项目后期扩展功能系统，可以将银行卡账户的手工现金存款模式 改为通过持卡人银行账户自动转账或自助转账的存款模式，以给师生使用一卡通系统带来更大的便利。本系统需要银行方面根据转账系统的数据接口和通信协议 建立相应的转账业务，两大系统通过银行网关前置机发起转账请求到学校网关前置机，经过DDN专线实现系统之间账户资金转账、账务结算。见图4。

图4  银行转账系统网络结构拓扑图

    系统说明如下： 

    (一)校园端网络 

    包括原校园卡系统、校园网关前置机和“银校通“自助转账设备等。校园网关前置机：是校园Mls系统和银行业务系统之间的数据的转接口。加载校园网关机软件 能同时跟银行主机和各种自助服务转账终端进行通信也支持来自远程自助服务转账终端的无线通信(SMS方式或GPRS方式)。采用DDN与银行前置机连接 负责与银行主机及校园MIS主机分别进行帐务处理和日终轧帐，并负责打标准通信数据包 记载交易流水，日终报表打印等等。 

    (二)银行端网络 

    包括银行帐务主机、银行网关前置机等。银行网关前置机：通过DDN与校园网关机相连接，处理来自校园网关机的帐务信息。包括包文加解密、打包解包、交易并发控制及交易合法性校验等处理后发往银行帐务主机。 

    (三)自助转账终端

    系统采用转账终端来实现银行卡与校园卡之间的资金划账转移。学生(或家长)将钱存在校园卡的银行账户内，当需要转账的时候学生通过转账终端将银行账户的钱转存到学校账户校园卡上 学生就可持卡在校内消费。此时 相应的功能和管理就由学校来实现，银行和学校之间只须确保转存的记录和金额一致即可。具体转帐流程如图5。

图5 自助转账流程图

    除了上述重点论述的三个方面以外 该项目中实际运用到的一卡通子系统还包括：行政楼，教学楼重要房间的门禁管理、校内食堂、小买部及其他消费场所的消费系统、校内机房上机管理系统、图书馆接口管理系统、Web信息查询(一卡通信息)、校医务室医疗管理系统等。同时 卡表面印刷持卡人个人信息，在校园内作为持卡人身份证件使用，一卡通卡片完全代替了传统的上岗证、学生校牌等，节约了学校资源，避免了重复建设。学生在校园完全实现了凭借一张卡片实现各种身份认证和资金结算的操作，达到了 一卡在手，走遍校园”的设计目标。 

    从该项目中可以看到 校园”一卡通”系统，既有利于学校提高学校的现代化教学管理水平，又能给师生的校园生活带来极大的便利。 一卡通”系统的建设，对于加快学校的智能化建设的步伐，具有较好的实际应用价值。笔者相信，随着校园”一卡通”系统的不断普及 必将对我国的教育信息化事业产生积极深远的影响。