基于J2EE的高校自助缴费终端系统设计*

刘国红

（江西工业贸易职业技术学院，江西 南昌 330038）

近几年来，自助服务越来越广泛地运用到各个行业中，给人们的生活带来了很大的便利。自助服务应用开始从高端人群走向平民化，从银行业快速延伸到医院、超市、电信、航空、市政等多个行业和领域，越来越受人们青睐。但自助服务在高校的应用还相对比较薄弱，随着高等教育大众化和“校园一卡通”日益普及，高校人工窗口收费弊端也逐渐显露[1]。

本文设计的基于J2EE技术的高校自助缴费系统，以校园网为运行平台，与学校办公数据高度共享，具有安全性高、针对性强、故障低、可移植性好和并发度高等优点，能实现24小时无人值守，完全替代人工窗口收费，减少人员投入，提高工作效率，值得推广。

1 自助缴费系统应用分析

随着RFID技术不断提高和教育信息化不断拓展，加上高校生源规模扩张，造成校内缴费项目数量和需求大幅增加。学生与窗口收费工作人员因作息时间差异，排长队缴费现象屡见不鲜，为解决缴费难的问题，一些发达国家高校早已实现了学生自助缴费。如美国的大学，平均每100人就有1台现金类自助服务终端，这些终端分布在寝室、食堂、图书馆等地，学生可以随时随地缴纳学费、餐费、住宿费、水费、电费等。而在中国，受一些条件限制，校园自助缴费才刚刚起步，所以自助缴费终端在高校市场的潜力不容小视。目前，虽然国内一些高校也有自助缴费系统，一定程度上也缓解了人工窗口缴费难的问题，但它们都是依托电信或移动等第三方集成商的解决方案[2]，自助缴费终端始终作为一个独立的系统运行在校园网之外，其应用拓展受到一定局限。站在校方角度，虽然减少了人力和物力投入，但在安全性、自主性、共享性及与校园网融合性等方面很不理想，没有起到对学校因地制宜的效果。

2 高校自助缴费系统架构

2.1 系统设计目标

高校自助缴费终端系统总体设计目标是：结合高校实际收费项目，按高校缴费流程，在校园网平台上增加一个安全、高效的自助缴费应用系统，并与其他子系统无缝对接。该终端系统放置在学生经常过往的场所，实现校内24小时无人值守的自助缴费，切实解决学生排队难、缴费难的实际问题[3]；系统投入使用后，不仅有较高的经济效益，还应具有一定的社会效益。通过本项目的研发与实践，探索出一条安全性高、自主性强、完全可以替代窗口人工缴费的自助缴费之路。具体设计目标如下。

（1）遵循数字化校园的整体规划

自助缴费终端系统作为数字化校园应用的一个重要分支，应运行在校园网平台之上，相互预留数据接口，方便数据对接，实现数据高度共享，可根据校方要求，方便以后增加新的应用。

（2）提高缴费效率

自助缴费终端系统能完全替代人口窗口，一方面减少人工收费错漏现象，保证了收费可靠性；另一方面降低校内现金流通，保证收费安全。此外在核算、统计等方面，用计算机管理替代了人工劳动，让财务部门和业务部门双方受益，系统应用方便易学，提高了工作效率，节约了时间。

（3）解决学生缴费、续费难的实际问题

因为学生和窗口收费工作人员作息时间相反，造成窗口收费人员工作量在时间上不均衡，如上班时间缴费学生少，课余时间人流量聚集，形成学生交费遭遇“排队长”、“缴费难”问题。系统研发就是要解决这个矛盾，让学生缴费跨跃时空限制，随时随地缴费。

（4）确保缴费安全可靠

系统要做到在无人监管的过程中，正确地读取缴费者信息、缴费项目、验钞、找零、打印凭证和保存记录等。

2.2 系统模块设计

研发团队前期对部分高校缴费项目、缴费流程、缴费安全、学生缴费时间和习惯等情况进行调研，经过认真分析和梳理，得出高校缴费一般程序。在此基础上，为确保缴费顺畅，保证缴费安全，根据软件开发模块化原则，把高校自助缴费终端系统分为读卡和现金缴费等7个模块。模块之间通过设置全局变量进行数据传递和共享，较好地完成在线缴费功能[4]。

2.2.1 读卡模块

因各高校使用卡不完全相同，终端系统要能同时支持IC卡、RF卡、磁卡的读写，易于拆卸，维护方便。要有高精度的走卡通道，超强的卡片兼容性，双保护门，有效地防止异物进入读卡器内，兼容多种通信协议，支持Windows系统和动态库等，支持掉电弹卡或吞卡等功能。

2.2.2 登录模块

为了缴费安全可靠，本模块共设计两类用户，一是缴费用户，即要进行自助缴费的师生；二是后台管理用户，主要对自助缴费数额进行统计、回收现金、对帐和打印相关报表等，使用者为业务部门人员。

2.2.3 缴费信息查询模块

能调用校园办公平台和智能缴费终端设备上数据，方便查询登录用户待缴费项目和历史缴费记录。

2.2.4 缴费模块

系统对缴费者身份进行确认后，从校园网上调用该用户待缴费项目和金额，如水费、电费、学费等，有两种缴费方式可供选择，即现金缴费和银行卡缴费，完成缴费后，把缴费信息同时写入卡内和校园网相应数据库中。

2.2.5 金额统计模块

缴费数据与校园网上的财务数据、学生信息数据进行关联，接口服务器建立连接，缴费成功后，除了本终端上有缴费记录外，还写到其他相关数据中，可按缴费项目进行统计和分析。

2.2.6 打印模块

负责连接打印机，打印用户缴费凭证和缴费报表。

2.2.7 语音提示模块

全程有标准语音提示本步操作和下一步操作要点。

具体各模块之间关系框架图如图1所示。

图1 自助缴费终端系统模块关系框架图

3 高校自助缴费系统设计

3.1 系统开发技术路线

高校自助缴费系统开发运用J2EE技术进行架构。J2EE是一种利用Java 2平台来简化企业解决方案的开发、部署和管理相关复杂问题的体系结构，它对开发基于Web的多层应用提供了功能支持，提供了基于组件的方式来设计、开发、组装应用系统。J2EE组件是一个封装了功能的软件单元，能够与类和文件一起组成J2EE应用程序。高校自助缴费系统的J2EE架构通过4层来实现：（1）客户层，由运行在自助缴费终端设备上的程序构成。（2）Web层，运行在校园网中J2EE服务器上，这一层由表示层Web容器运行，其实就是处理一些不涉及到缴费数据库的简单业务逻辑，主要目的是减轻自助缴费终端的负担。（3）业务层，运行在J2EE服务器上，由EJB容器运行，就是由运行在业务层上enterprise bean处理3种企业级的bean：会话beans，如在自助缴费终端上查询缴费信息，其为缴费终端程序的临时交互，执行完后，会话 bean和相关数据就会消失；实体beans，表示数据表中一行永久的记录，当自助缴费终端程序中止时，就会有潜在的服务保证实体bean的数据得以保存，如缴费完成后，写入校园网数据库操作；消息驱动beans，结合了会话bean和JMS的消息监听器的特性。（4）企业信息系统层（EIS），是指运行在 EIS服务器上的软件系统，有数据库地支持，如AD服务等，就是数据库和其他需要与之交互的独立系统[5]。

J2EE架构的4层分布在3个不同位置：自助缴费终端机、J2EE服务器、校园网后台数据库或系统中。

3.2 系统开发平台

高校自助缴费系统以当前成熟的自助终端设备作为硬件研发平台，设备硬件要求为：Intel P4 2.8 GHz以上CPU；4 GB内存；16个键的金属加密键盘；500 GB以上硬盘；19英寸声表波触摸屏；IC卡、RF卡和磁卡三合一读卡器；80 mm热敏凭条打印机；纸币识别器（单张收入）和1 000张单钞箱。要求运行稳定，平均无故障时间长。

软件方面以常用的Windows XP作为开发与实施平台，使用Java软件进行设计，该软件以可移植性好，健壮性强，兼容性好而著称。整个高校自助缴费系统基于B/S工作模式，以MySql 5.1作为软件数据库技术，系统核心开发技术采用当前流行、成熟的structs框架，该框架是开源软件，具有组件的模块化、灵活性和重用性的优点，同时简化了基于MVC的Web应用程序的开发过程，可以清晰地区分控制、事务逻辑和外观。

3.3 系统数据流程

高校自助缴费终端系统缴费流程如下。（1）用户刷卡。（2）缴费系统与校园网身份认证系统建立连接，如发现连接不畅，则提示网络不通，禁止缴费。（3）身份验证通过，则缴费系统读取卡内信息，获取缴费用户的资料，如卡号、学号、姓名、卡上余额等信息。（4）系统调出用户需要缴费项目，如水费、饭卡、电费等。（5）选择相应的缴费项目，输入本次缴费的金额。（6）选择缴费方式，确定是银行转帐还是现金。如果选择现金缴费，放入现金，识币子模块开始工作，识别钱币的真假和面额大小，扣除需要缴纳的金额，找零；选择银行卡缴费时，则连接到银行接口子模块，调用银行数据，划拔金额进行缴费。（7）打印缴费凭证，完成缴费。（8）全程语音提示。系统数据流程图如图2所示。

图2 系统数据流程图

3.4 系统性能指标

高校自助缴费系统开发完成后，要与校园网数据对接，放置到仿真环境中测试，再进行修改和完善。该系统真正投入使用前，为确保其安全可靠，系统性能要达到以下指标。

3.4.1 非功能性指标

以总人数为3.5万师生的高校为应用需求，自助缴费系统用户并发量达3 000人次以上；软硬件平均无故障运行时间达10 000小时以上；可方便在各种操作系统平台间移植；方便扩展其他应用功能；与其他软硬件兼容性好；安全高效，简单易用。

3.4.2 功能性指标

可遍布在校园任何地方，实现24小时无人值守的自助缴费；具有网络连接自动检测功能；系统读卡验钞正确率达99%以上，打印凭证正确性高、记录详实，能自动增量备份数据库，能减少工作人员工作时间，减轻工作强度。

3.4.3 其他指标

可根据不同高校缴费流程进行调整自助缴费程序，方便与不同高校不同数据库进行对接，能完全替代窗口人工操作，缴费全程有语音提示，与校园网其他应用无缝对接，为将来发展预留其接口。

4 系统测试

4.1 测试准备

硬件设备：自助缴费终端设备1台，要求内含三合一读卡器，具有验钞和找零功能；学生缴费磁卡、IC卡和射频卡各1张。

软件准备：自助缴费软件运行正常，与校园网上饭卡系统、水电费控制系统和财务收费系统等数据对接完成。

网络准备：自助缴费终端设备与校园网缴费服务器连接顺畅，与银行系统接口模块通信顺畅。

测试环境：设备工作温度为0～+45℃，工作湿度为10%～85%；电器安全性为抗电强度≥1 500 V、漏电流≤3 mA；额定功率为300 W。

4.2 系统测试

（1）把学生缴费射频卡放置到读卡器上，系统读取信息后，要求输放密码与校园网认证系统相连进行身份认证。

（2）用户核对完信息后，在“续费选择”界面上选择用户需要续费的项目，如图3所示。

图3 选择缴费项目

（3）用户选择缴费方式：先测试银行缴费模式，提醒刷银行卡和输入密码，确认后，与银行系统通信，然后提示缴费成功，如图4所示，已从银行账户中扣除100元。

图4 银行卡缴费成功

（4）缴费记录写入校园网收费服务器，打印缴费凭证，提示缴费结束。

（5）采用现金缴费方式再测试一次。

（6）用管理员用户登录，进入后台数据库，查询、统计和打印缴费记录。

按以上程序共测试了10次，测试结果表明，本高校自助缴费终端系统运行稳定，验钞功能强，找零准确，出错率为0，完成一次缴费过程只需3 min，能很好地满足缴费需要，完全可替代人工窗口缴费。

高校大量流程化、标准化、低附加值的基础服务占用了绝大多数人力资源，影响了高校办学档次和信息化推行[6]。随着服务内容和服务质量的不断提升，缴费窗口人力成本大幅度增加，严重阻碍了缴费窗口在校园覆盖范围。本系统的研发为高校自助缴费的应用提供了一套完备的技术解决方案，节约了人力和时间成本，现实24小时无人值守，随时随地高效缴费，减轻了工作强度。

总之，高校自助缴费系统的研发在解决师生缴费难问题上具有较强的现实意义和经济效益，下一步系统还应拓展其在校园内的“身份识别”和“金融支付”两大功能，逐步替代原来的工作证、学生证、借阅证、就餐卡、门禁卡和现金交易等，极大地提高学校的管理水平。

[1]路莹，唐晓君，何满辉，等.自助IC卡缴费终端应用系统设计[J].辽宁工程技术大学学报，2005，24（3）：404-405.

[2]李彦军.企业自助缴费系统的设计与实现[J].中国金融电脑，2011（6）：37-38.

[3]费雪刚，韩琳.一卡通自助服务系统[J].计算机光盘软件与应用，2012（23）：129-130.

[4]胡雄晖.电力缴费终端的研究与应用[D].湖北：武汉纺织大学，2013.

[5]汪涛.基于J2EE架构的医疗自助服务系统的设计与实现[J].中国医学教育技术，2012，26（3）：340-341.

[6]苏玉成，蒋昆，王蕊.医院自助综合服务系统建设策略[J].医疗卫生装备，2013，34（6）：92-93.