校园一卡通系统总体设计方案

“校园一卡通系统”总体设计方案西安KLKJ有限公司目录1概述 31.1系统背景 31.2系统概述 31.3系统设计原则及依据 41.3.1 系统设计原则 41.3.2 系统设计依据 42系统技术综述 52.1智能卡技术 52.2RFID 62.3XML与数据库转化技术 62.4分布式数据库管理技术 72.5虚拟网技术 73系统总体设计 83.1业务需求规划 83.2网络结构设计 93.3业务模型设计 103.4功能模型设计 113.5数据模型设计 123.6各子系统功能设计 123.6.1 账务管理子系统 123.6.2 食堂售饭管理子系统 133.6.3 淋浴收费子系统与开水收费子系统 133.6.4 电控收费子系统 143.6.5 身份识别管理子系统 143.6.6 考勤管理应用子系统 163.6.7 信息管理查询子系统 174项目实施规划 184.1实施人员构成 184.2项目实施流程 184.3项目管理 194.4售后服务 205结束语 21概述系统背景随着计算机技术和网络技术的迅速发展，人类科学正进入信息时代，信息技术本身正对管理的改革产生深远影响。现代化的学校少不了现代化管理设施、设备的武装。管理信息化水平正在成为衡量学校总体水平的重要因素之一，也是学校管理能否达到现代化标准的重要标志。校园一卡通系统是数字化校园的基础工程，是数字化校园中有机的、重要的组成部分。为数字化校园提供了全面的数据采集平台，结合学校的信息管理系统和网络，形成全校范围的数字空间和共享环境。为学校管理人员提供具有开放性、灵活性、面向全校的应用服务管理平台、是管理与管理科学化的必要前提和基本途径。它将给全校师生带来全新、方便的现代化生活。学校管理将大大简化，工作效率将大大提高!所以，校园一卡通的建设势在必行。系统概述目前一些学校虽然引进了条形码、光电卡、磁卡、接触式IC卡、非接触式IC卡（射频卡）等用在食堂、机房、图书馆、商店等单位，但是，由于校内各单位大多数都独立使用自已的卡应用系统，独立发卡，独立结算，使得每个学生持有多张卡，造成资源的极大浪费。校园一卡通的目标就是使全校的学生和教职工使用一种智能式IC卡，学生和教职工可持此卡在学校联网的卡机上完成就餐、洗澡、上机、注册、借书、门禁管理等校内所有事务。将智能IC卡的强大功能与计算机网络的数字化理念融入校园，将学校各个系统联为一体，动态掌握每一持卡人情况，促进校园信息化管理水平的提高。系统设计原则及依据系统设计原则1）追求先进，注重实用、科学、经济及合理性。2）力求系统的安全、简捷、功能齐全。3）充分考虑系统的可扩展、可维护。系统设计依据1）以人为本人是学校管理的主体，系统设计应紧紧围绕着人们的实际需求，以实用、简便、经济、安全的原则，同时照顾到不同职务层次、不同部门的需要，满足学校管理这一特定使用功能。2）适用性当今科技发展迅速，可应用于一卡通系统的技术和产品可谓层出不穷，工程中选用的系统和产品都应能使用户得到实实在在的受益，并满足近期使用和远期发展的需要。在多种实现途经中，选择最经济可行的途经。3）先进性系统的设计和产品选用在投入使用时应具有一定的技术先进性，但不盲目追求尚不成熟的新技术或不实用的新功能，以充分保护用户的投资。4）可靠性系统的设计应具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能。5）实施的可行性以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，并考虑行政主管部门归口管理的要求，使设计的方案现实可行。6）标准化、开放性标准化、开放性是信息技术发展的必然趋势。在设计中采用的产品都尽可能是标准化、具良好开放性的，并遵循国际上通行的通信协议。应用软件尽量采用已商品化的通用软件，以减少二次开发的工作量和利于日后的使用和维护。7）可扩充性系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。8）数据安全采取必要的措施保障系统数据的安全。9）易操作性校园一卡通系统是面向各种管理层次使用的系统，系统及其功能的配置以能给用户提供舒、安全、方便、快捷为准则，其操作应简便易学，而绝不能因“智能”而给用户带来不便，甚至烦恼。10）针对性校园一卡通系统的设置并非千篇一律的，而应根据工程的实际情况，如工程规模、配套设施、市场定位、用户对象、管理要求、规划及平面布局等等因素，作出有针对性的设计。系统技术综述智能卡技术智能卡(即IntelligentCard，又称为电子标签，或称IC卡)技术是目前应用范围最广的一种自动识别技术。IC卡是在较为原始的磁卡的基础上发展起来的，大致经过了从接触式IC卡(如存储卡、加密存储卡、CPU卡)到非接触的射频卡的发展阶段。接触式IC卡的最主要的优点之一是可防止其内部存储的数据被恶意的存取和处理，缺点是触点对腐蚀和污染缺乏抵抗能力，这样经常会由于触点发生故障而增加维护费用。RFIDRFID是RadioFrequencyIdentification的缩写，即射频识别技术，是自动识别技术中的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，对目标加以识别并获取相关数据。RFID系统属于一种非接触式的IC卡。数据存储在应答器芯片中，然而应答器的能量供应及应答器与阅读器之间的数据交换不是通过电流的触点接通而是通过磁场或电磁场，它采用了无线电和雷达技术。射频识别技术具有很多突出的优点：RFID技术不需要人工干预，不需要直接接触、不需要光学可视即可完成信息输入和处理，可工作于各种恶劣环境，可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便，实现了无源和免接触操作，应用便利，无机械磨损，寿命长，机具无直接对最终用户开放的物理接口，能更好地保证机具的安全性；数据安全性能高，除标签的密码保护外，读写器和标签之间也可互相认证，实现安全通信和存储；总体成本一直处于下降状态，越来越接近接触式IC卡的成本，为大量应用奠定了基础。XML与数据库转化技术XML(ExtensibleMarkupLanguage，可扩展标记语言)是一种界定文本数据简便而标准的方法，得到工业界广泛支持，具有自描述和数据结构化表示的特点。使用XML能带来如下好处：(1)提供本地计算数据，支持本地计算：XML解析器读取数据，并将它递交给本地应用程序处理；(2)提供正确的结构化数据视图：根据用户需求，以适当形式在视图中动态表现给用户；(3)不同来源的结构化数据的集成能力：在中间层服务器上集成来自后端数据库和其他应用程序的数据，使该数据能够传递给桌面或者其他服务器做进一步聚合、处理或分布；(4)通过粒度更新来提高性能：XML的粒度更新使开发人员不必在每次改动时都发送整个结构化数据集，只把改变的元素从服务器发送到客户机，新数据可以在不刷新整个页面的情况下显示。XML可独立于平台进行数据的表示和交换。借助XML，无论何种平台系统开发者都可以使用来自多种数据源或其它服务器的数据来满足客户请求，而系统的结构无需变动。XML降低了服务与客户方的耦合度，推动Client/Server模式的体系结构转向真正的多层模式。系统体系结构的整体发展方向是使用数据交换的开放标准来构建分布式应用程序。转化流程如下图所示：分布式数据库管理技术所谓分布式数据库(简称DDB)可以定义为物理上分布而逻辑上集中的共享数据的集合。与集中式数据库一样，分布式数据库也由两部分组成：一部分是关于应用所需要的数据的集合，称为物理数据库，它是分布式数据库的主体；另一部分是关于数据结构的定义，以及全局数据的分片、分布描述，称为描述数据库。在分布式数据库中的数据又可分为局部数据和全局数据，局部数据是指只提供木站点的局部应用所需要的数据；全局数据是指虽然物理地存放在各个站点中，但它也参与全局应用，可被多个站点上应用访问的数据。虚拟网技术虚拟网是指在物理网络基础架构上，利用交换机和路由器的功能，配置网络的逻辑拓扑结构，从而允许网络管理员任意地将一个局域网内的任何数量网段聚合成一个用户组，就好像它们是一个单独的局域网。目前虚拟网（VLAN）技术迅速崛起，并成为最具生命力的组网技术之一。系统总体设计业务需求规划依据校园一卡通系统的建设原则和分析规划，经过分期、持续的建设，在学校一卡通的建设中将满足如下的业务需求：建立一体化的一卡通平台建立“校园一卡通系统”的骨干平台，作为校园卡应用的商务管理、银行转账、身份管理等各子系统都建立在该平台下，以后随学校规模的扩大和卡片功能的增加只需随时增加子系统，不需再对平台进行扩充。持卡人的基本信息资料和电子钱包都作为统一的公用数据在全网上实时共享，做到一人一卡、一人一户，所有数据的变更都做到全网立即生效。2）实现身份识别一卡通用校园卡取代各个校区以前的各种证卡(包括学生证、工作证、借书证/卡、医疗证、出入证等)，实现身份识别一卡通。所有用证、用卡的信息管理系统，其身份识别部分都联通“校园一卡通系统”，实现身份识别的数据共享，实现校内所有重要场所的出入门禁管理，包括校门、图书馆、学生宿舍楼等。与各子系统的挂接与捆绑：与传统售饭系统平稳过渡，减少投资取代各校区原有的各类借书证、卡，实现与图书馆管理等系统的对接连通，做到系统软件直接扣除罚款的连接实现与教务管理系统的对接，实现学生按学期的学籍注册管理实现宿舍楼、学生公寓的用电控制管理、公共浴池的用水控制管理系统的连接；实现与上机管理系统的连接数字化校园建设中的其他管理信息系统，可以通过平台预留的扩展接口实现与“校园一卡通”系统的数据共享3)自助业务借助银行提供的自助终端设备，持卡人可实现银行卡的自助业务：在各校区建立统一的校园自助查询系统，包括电话查询，网上查询，触摸屏查询，领导查询，为持卡人提供24小时全天候服务。4）银行卡、校园卡有机结合银行卡、校园卡二者物理分离，建立逻辑对应关系。一卡通中的校园卡可以在校园内通用，同时银行卡也可以在社会上通用。通过自助圈存、自动转账等多种方式实现持卡人银行卡-校园卡实时转账功能。5）实现财务统管通过建设结算中心，对所有校区、商户实现统一结算和管理。财务结算中心由财务处统一管理，该结算中心与“校园一卡通系统”的财务管理部分一体化设计，为学校财务管理提供更加科学、有效、安全、便捷的理财服务，实现各校区的财务统管。网络结构设计在一般的校园一卡通的网络方案中，从系统安全角度出发，采取了一卡通系统单独组网方案。这种方案中，由于组网费用较大，扩展不便，而且整合其他资源必须与校园网连接，在推广过程中受到了一定的阻碍。随着学校校园网的进一步完善，虚拟网技术的应用，防火墙技术的加强，利用校园网和一卡通系统单独组网相结合进行校园一卡通的建设已成为各学校首选。本方案也是建立在这样的思想上的，为保证各校区间信息传输的安全快捷，本着节约和有效利用现有资源的原则，利用现有校园网上的设施与校园一卡通网络建设进行有机结合，建设一卡通专用网。1）利用校园网已铺设的光纤建立一卡通专用网，确保消费数据流的可靠传输，专用网主干采用10M/100M交换机和协议转换器，下层为RS485采集转发网络，上层为100M以太网的二层网络结构。2）专用网通过路由器、DDN专线与银行联网，实现校园一卡通系统的实时银联服务及一卡通的消费功能。3）专用网通过网关及防火墙与校园网连接，为全校师生提供基于校园网的管理信息查询。各个一卡通工作站通过专用网以及应用程序多重验证和授权，访问一卡通管理结算中心的数据。系统结构设计上充分考虑了联网/脱网的两用性和兼容性。联网时，系统以联机通讯方式进行，各种数据自动进行交换；一旦网络出现故障，智能卡及终端设备仍然可以脱网正常使用。业务模型设计校园一卡通管理系统是各种应用系统的集成，它是贯穿各应用系统的主线，包括能够将这些应用系统集成的基础系统。可简单概括为：(1+l+N)，即一个基础平台、一个门户和N个应用系统：1）一个基础平台(一卡通公共平台)一个基础平台是校园一卡通的基础，为各个应用系统的集成提供一系列的基础服务，使得各应用系统之间能够实现数据共享、系统间的应用访问、向用户提供统一的访问接口等。由以下五部分组成：应用管理：应用程序管理、用户与角色管理、WEB漫游；数据交换：提供统一的信息视图、数据服务、数据维护；空间管理：为用户提供统一的虚拟存储空间和空间管理的各种接口与工具；文档管理：提供文档管理的规范、接口与工具；信息发布：提供模版管理、信息管理与信息发布的工具。2）一个门户一个门户是整个数字校园的单一访问点，它给用户提供统一的使用界面，用户进入门户后，可获得与其身份相称的各项服务。3）N个应用系统解决业务逻辑和信息服务的需求，是校园信息化建设的支撑。N个应用系统，是指学校中教学、管理的业务系统。业务逻辑复杂，各个应用系统的设计与开发可相对独立进行。使系统的边界和目标定在有限的范围内，并可根据需要分阶段建设。各应用系统之间的数据交换由基础平台承担，并提供相应的应用访问接口。各个应用系统之间的数据共享由基础平台的数据中心完成。功能模型设计系统的功能如下：建立有效的管理系统，力求使管理模块简洁并具有足够代表性，方便对校园生活、学习等进行全面管理。实现“一卡在手，走遍校园”“校园一卡通系统”的应用范围覆盖整个校区。实现消费一卡通：在各校区内，凡涉及到现金使用的任何一个消费网点，校园卡的电子钱包都能通用，所有商户单位不论其性质与规模都可以授权代理收款、结算，商户资金可以实时到账。如：缴费、超市、餐饮、小卖部、浴室、洗衣、上机收费管理。校园一卡通系统用例设计如下图所示：1）身份标识功能：校园卡上记录了学生和教师的身份与基本情况，因此，校园卡可以作为师生身份的标识，当作学生证、工作证使用。2）门禁管理功能：在有些特定的场合需要对教师和学生的身份进行鉴别的时候，可借助校园卡的强大功能来进行身份识别。例如有些实验室只容许某些特定的教师或学生进入，可通过设置读卡器的软件来限制其他无关人员。3）学籍管理功能：校园卡记录了持卡人的个人身份记录，保存了持卡人资料，还记载各科的考试成绩(相应的授予该项成绩的教师姓名)、补考情况等内容，为学生升学、跨校选课、就业提供了身份和成绩证明，作为用人单位了解个人的最安全、可靠的依据。校园卡还可以作为学生参加考试的电子准考证和学生毕业后的电子证书。4）限时服务功能：使用校园卡后，可通过校园卡的电子钱包来实现准确、实时的缴费功能。并且可方便地使用管理系统统计上机人数和时间，为决策者提供有效的数据。数据模型设计E-R图为实体-联系图，提供了表示实体型、属性和联系的方法，用来描述现实世界的概念模型。构成E-R图的基本要素是实体型、属性和联系。在校园一卡通系统中，因业务较为复杂，要实现的功能很多。相应的数据库系统组成比较复杂，主要的的系统数据库设计E-R图，如下图所示：各子系统功能设计账务管理子系统账务管理是实现“一卡通”账务管理的管理系统，含有“一卡通"系统与用户单位的财务管理的接口。账户管理功能有：1）转账2）交易账户：为各组织结构的终端交易指定相应借贷方账户3）记账输入：将交易记录以手工记账的方式输入系统4）记账复核：将记账输入的交易记录进行复核并入账，记账与复核一定不允许为同一个用户操作，记账后应以另一个用户身份来复核5）冲账输入：将已入账的错误交易记录进行冲正6）交易结算：完成所有用户和结算中心的交易数据结算7）业务处理：对当天发生的业务进行汇总、核算，以保证系统内资金的安全准确8）账务查询：查询各种账务信息，包括：当天明细、总账数据、分户明细、卡户资料、交易流水、历史交易流水等。转账流程设计：在校园端和银行端各有一台前置机，校园内的圈存终端通过校园网连接到校园内的前置机上，学校与银行之间采用专用线路连接，双方采用TCP/IP通讯协议实现转账交易。银行的前置机通过专线以及相关网络设各连接到校园网路由器上，并通过路由技术实现与银校转账服务器的连接。每台前置机均设两块网卡，一块网卡接内部网络，另一块网卡接专线的路由器。在路由器上通过访问控制列表来过滤不符合应用需要的报文，通过两块网卡的设置在逻辑上隔离内部网络和外部网络．提高了系统的安全性。银校互联涉汲到的交易服务、电子钱包圈存、银行帐户余额、学生帐户的转帐功能、代收功能。交易功能包括自助缴费、学费杂费等。食堂售饭管理子系统该模块由功能强大的商业消费POS机和收费管理软件组成，具体的功能实现参考下面的功能说明。设备配置也就是根据窗口的数量设置相应数量的售饭系统，在综合部设立管理系统，处理诸如添加金额、查询等功能。淋浴收费子系统与开水收费子系统水控管理系统由智能卡、计费控制器、电磁阀、专用POS机、管理软件、网络和网络设备等部分组成。智能卡统一使用本单位一卡通系统发行的非接触式IC卡片。网络及网络设备使用RS-485通信协议的转账机与网络服务器连接，组成终端子网，网络服务器通过交换机直接连接到主干网：使用TCP/IP通信协议的转账机与交换机直接连接到主干网，管理中心的终端通信前置机即可对转账机进行数据传输、管理和控制。本子系统管理软件全部安装在管理中心的应用程序服务器上，客户端PC机使用管理软件时，可按权限范围直接调用。控制模式可以设置为计时和计量两种收费模式，对冷水和热水采取不同的计费方式，用户可以自行选择。电控收费子系统电控制计量管理系统分按电量计(度数)和按时间计量两类。按电量控制管理系统主要是针对学生宿舍用电控制管理、统计、查询。主要功能包括：单元用电计量计费；定时控电；单元限电单元用电储值查询故障自动报警，短路、漏电保护公共区用电可实现全压、半压两种供电方式(公共区用电计量、定时、供电功能)24小时不停机全天候营业，支持中换操作员系统运行日志、账户操作日志的追踪审计功能对账户的各种操作可用批量和个别进行掉电数据保全、断点恢复功能。身份识别管理子系统普通身份识别由身份识别机、实时监控查询软件组成。各校区大门警卫室处设置身份认证机，当身份认证机到IC卡的信息时会自动判别，若卡有效，则在警卫室计算机屏幕显示该卡的信息资料及人员照片，方便警卫人员核对，判别及核对时间将记录在案。当该卡为无效时，将发出提示声音与显示，提高警卫人员警惕。另外在如图书馆等需要身份认证的场所等场所需安全防范、出入控制的门和通道的进出控制，防止无卡人员和非法持卡人员的进出，只让合法或经受权人员通过，关键门禁采刷卡和密码认证的方式进行认证，按照建筑电气国家标准与安防、消防系统集成。当校园卡接近通道机的感应区时，通道机感应器自动发出信号给校园卡，同时接收卡号和进出时间，实时存入控制器，控制器验证该卡身份及权限无误后指令通道栏杆打开延时约5秒自动复位)。系统结构如下图所示：图书馆管理这是按照B/S模式融入到整个一卡通平台中的，其与整个一卡通的耦合不是很深，主要是身份信息的验证。学校图书管理系统的目的与目标是实现一套高效的图书查询借阅系统和建立一个信息化的校园图书馆。随着IT网络的发展，图书馆的管理也相应往电子化和网络化发展。图书馆管理系统能让在校持有“一卡通”的教职员工能够轻松地实现异地查询书目(简介、数量、位置等)、预借图书、续借图书，到图书馆还书等都无需填写任何表单，管理员进行管理都是基于整套信息系统，可以高效地查询图书的各种情况，开出各种相应的罚单和订书单，录入到货新书，自动对新书编号、修改库存信息等功能。考勤管理应用子系统实现人事考勤、教务考勤、学生上课考勤、后勤社会化系统人事考勤。校园卡经授权成为考勤卡，考勤时将该卡在考勤机的有效感应区内晃动，考勤机将自动验证该卡并同时记录打卡时间、授权卡号及程序设定其它信息。系统拒绝非授权卡考勤，并通过预定程序和装置自动报警。使用本系统授权，但未在授权区域或授权有效时段使用，系统亦将拒绝该卡考勤并自动报警。考勤管理应用子系统用例如下图所示：考勤管理应用子系统技术特性：存储器256KB，可存储至少2万人次的考勤资料读卡时间小于0.3秒具有掉电保护功能,不会丢失数据操作温度：-10℃-+50℃体积：100mm*140mm*12mm（挂式）重量：300g电源：12VDC，功率小于3w功能特点：内部具有实时时钟操作简单快捷，数码显示，直观明了，可显示时间、打卡提示信息等存储容量大，方便用户存储各种数据具有薄膜键盘，可由管理人员核对密码后对其进行功能设置（包括时间、日期、机号等）；也可通过管理卡设计置；联机时可由系统软件设置系统方便完善的发卡、补卡、注消卡功能系统可处理多种班次及无规律倒班情况系统可查询、打印任意时段的多种统计、汇总表系统可处理请假、出差、加班等各种考勤信息采用非接触式ＩＣ卡，免接触、严密的密码体系，可靠性高，多分区可实现一卡多用信息管理查询子系统信息管理查询子系统主要应用于卡管理中心及用户信息查询两个方面。其中属于卡务中心的业务有：1）用户卡设置：实现用户卡类别设置与维护。包括卡类别对应收费项目的设置：管理费、押金、补坏卡手续费、补挂失卡手续费、退卡时是否退管理费及是否退押金，以及为正式卡还是临时卡。2）银行卡设置：设置银行卡类型资料。将银行账号资料导入系统数据库中，该操作是在生成开户资料的基础上进行的。3）开户资料生成：根据人事资料生成校园卡开户资料，为持卡人制卡做准备。若该人事资料为外部导入，将该人事资料导入系统数据库中方能生成开户资料。4）用户卡注册：用户卡在投入使用前，必须在系统中先进行注册，也即写人人事信息及金额信息，系统方可对其正确识别。每个人事资料可对应多张卡。对于还未生成银行账号资料的用户注册时，系统自动注册为临时卡，否则注册正式卡。5）用户卡注销：当用户不再需要使用其校园卡(如毕业离校)，需要将该卡在系统中注销使用资格，清除卡内的用户信息，退还相应的费用和卡内各电子钱包的余款。要注意的是在注销之前应将交易数据全部收集齐全。6）用户卡挂失：当用户不慎丢失了用户卡，需要到卡管理中心报失该卡或通过电话、WEB、自助设备挂失。系统将该卡标记为丢失状态，终端将拒绝该卡的使用，并发出警报以提示操作者收回该挂失卡。7）用户补卡：将用户卡内的信息转移到另张空白卡中，同时将原卡注销。补卡前应将所有的消费数据收集完毕。8）交易修正：校园卡用户在终端消费时，由于工作人员操作失误造成实收金额大于应收金额时，需要用户到卡管理中心将交易记录修正，补回多收的差额。属于用户信息查询管理的主要是对于个人信息的各种操作，包括修改密码，查询充值结果等等。项目实施规划实施人员构成项目实施流程项目管理对于“校园一卡通系统”，我们将采用项目管理方法对该项目的进程进行有效管理。项目的失败很大程度在于项目缺乏有效的项目管理，要么实施大大滞后于计划，要么系统功能与实际需求相差甚巨。项目管理是指在有限资源和预定时间限定下，拿出满足要求并能令客户满意的产品的过程；其职责就