基于射频识别技术的校园一卡通设计研究

广州工商学院 冯雪兰

基于射频识别技术的校园一卡通设计研究

广州工商学院 冯雪兰

随着高校进入大众化教学阶段，传统证件和卡片管理模式在校园管理难度、效率、成本等方面的缺陷逐渐显现，为提升校园管理的精细度和针对性，部分高校开始探索以射频识别技术为基础的校园一卡通管理模式，即利用射频识别卡的功能，保证学生在校园范围内生活消费、学籍管理、设施应用、身份验证等均可以通过统一的校园卡实现，通过提升校园管理信息化水平，简化校园管理复杂环节。在此背景下，本文针对基于射频识别技术的校园一卡通设计问题展开研究，为高校提升校园管理信息化水平提供借鉴。

射频识别技术；校园一卡通；设计

前言

射频识别技术又名无线射频识别，是一种在没有识别系统和特定目标建立机械或光学接触的前提下，直接利用无线电讯号就可以对特别目标进行识别和相关数据读取的通信技术。分布在特定目标上的应答器和专项读取应答器的阅读器是射频识别技术实现的主要基础结构，要发挥射频识别技术的整体功能，需要应用层软件进一步针对收集的数据进行处理。技术原理和构成决定射频识别技术具有扫描迅速、形式灵活、耐久性突出、可重复应用、穿透性强、数据记忆容量大、安全性高等优势，以射频识别技术为基础进行校园一卡通设计，基本可以满足校园信息管理的需要。

1 基于射频识别技术的校园一卡通整体设计

1.1 设计原则

首先，在设计的过程中，要综合的实现压缩成本、优化管理、便于系统后期优化升级和功能扩展等效果，必须坚持一体化原则，即在设计过程中保证系统的数据平台、管理平台、终端平台、卡片规划平台等统一[1]。其次，为使设计的校园一卡通不受校园内部地域的限制，而且在应用的过程中，可以符合“一个总部，多个分部”的校园管理模式的需要，在设计的过程中，应坚持选择“1+多”的系统结构，即采用平台化设计思路，让所有终端设备以统一的硬件平台为基础，但各自具备的应用程序可以灵活的调整，然后通过卡片功能、终端设备、菜单功能对应的管理器，使系统结构满足实际需要。再次，为保证校园一卡通在应用的过程中，实现公平，要对系统的交易模式进行统一，现阶段主要应用以集中式数据库数据为依据的联机交易模式和以卡片钱包数据为依据的脱机交易模式两种[2]。另外，考虑到校园一卡通在应用的过程中，可能在网络层面受到恶意攻击，也可能因学生个人丢失被他人恶意应用，影响一卡通的使用安全，所以在设计的过程中，要通过含有主密钥、个人密码密钥、扇区种子密钥、卡片扇区密钥等多种密钥的金融密钥体系对一卡通信息进行安全保护[3]。

1.2 设计思路

多校区办学已经成为现代高校发展的常见形式，但学生学习、生活地点的多变性，在一定程度上提升了校园管理的难度，利用以射频识别技术为基础的校园一卡通可以满足跨校区学生日常考勤、身份认证、基础教学资源使用等多方面的实际需要，而且使校园管理的实时性和稳定性得到优化，所以在高校校园管理中应用具备可行性和必要性。在设计的过程中，笔者认为除坚持上文提到的设计原则外，要从两种设计思路同时进行设计，一种是，系统应包含以下三个部分，首先是校园一卡通数据库构成的数据服务层，保证校园一卡通内的信息可以及时、准确的被存储，为后期查询提供资源；其次是中心管理、实时处理、第三方接口等子系统构成的业务逻辑层，使校园一卡通的具体功能可以按照实际需要进行灵活的调整；再次是消费系统、卡务中心等构成的用户表现层，其主要功能是为一卡通的使用提供条件和管理等，三个部分在相互独立的同时又均由上一层专项管理，使系统整体在发挥现需功能的同时具备功能扩展的空间[4]。另一种是，在校园网基础设施建设、校园网用户权限管理系统建设的前提下，校园一卡通系统，既要接受校园信息集中与信息发布平台的统一管理，又要为网上社区、数字图书馆、网上教育平台、虚拟实验室系统、辅助办公系统、办公自动化系统以及教务、教学、科研、财务、行政、总务、人事等校园管理系统对校园一卡通拓展应用提供可能。

1.3 整体设计框架

按照以上设计原则和设计思路，笔者认为基于射频识别技术设计的校园一卡通系统框架应如图1所示。在框架中，数据中心的主要功能是存储校园对一卡通性能的设置参数以及学生在应用一卡通过程中产生的具体数据；校银财务系统的主要功能是在学生通过一卡通发生消费行为的同时，将学生的消费信息向管理平台发送，并进行消费信息汇总、校验的模块，保证真实、实时的反映出校园一卡通应用过程中消费信息，并被有效的处理和应用[5]。身份认证中心的主要功能是识别持卡学生的具体身份，此功能模块在校园一卡通发挥图书馆图书借阅管理、校寝管理、基础设施管理等方面功能的过程中具有重要作用。小额消费结算中心的主要功能是对接收的小额消费记录进行认证，为判断校园一卡通的使用安全性提供依据；而第三方加入系统的主要功能是对系统的用户终端进行管理，使校园一卡通在使用规模、使用范围、使用性能等方面满足校园管理的实际需要。而校园一卡通专用网，是保证校园一卡通整体结构实现信息共享的基本载体。

在采取此整体设计框架后，学校可以通过校园一卡通，实现对学生校园学习、生活各项数据的采集和整理，进而了解学生的实时动态，通过对相关数据的统计分析，完成学生管理过程；而学生可以通过校园一卡通，在顺利实现校园活动的基础上，进行校园一卡通信息的查询、充值、挂失等，换言之学校和学生共同参与了校园管理过程[1]。

图1 基于射频识别技术的校园一卡通整体框架简图

2 基于射频识别技术的校园一卡通具体设计

2.1 数据中心平台和管理中心平台设计

在基于射频识别技术的校园一卡通整体框架结构中，一卡通数据中心、校银财务系统主要通过数据中心平台实现，而身份认证中心、消费结算中心和第三方接入系统要通过数据中心和管理中心两个平台共同实现，所以在具体设计的过程中，笔者先针对数据中心和管理中心两个平台进行设计。

校园一卡通的数据中心应包括以下部分：首先，数据库服务器，其主要功能是对校园一卡通系统数据进行记录、更新、备份、维护等；其次，应用服务器，其主要功能是对一卡通的相关应用业务进行处理，如信息门户服务器、身份认证服务器、一卡通服务器等；再次，综合前置机，其主要功能是对全局配置参数进行处理，对全系统进行安全管理等；然后，转账前置机，其主要功能是在与银行前置机建立专项连接的基础上，对校园内部自动转账终端进行管理和监控；另外，身份查询前置机，其主要功能是对校园网内的身份信息进行审核等处理[6]。以上结构在应用的过程中，均要与校园网中心的主干交换机建立连接，保证校园一卡通管理中心接收的信息与学生手持校园卡记录信息保持高度一致。

管理中心平台应包括以下结构：首先，综合业务子系统，其主要功能是满足学生群体的实际需要，例如挂失、转账、查询、开户等；其次，身份管理子系统，其主要功能是对学生个体的信息进行记录、审核、维护等；再次，应用子系统，其主要功能是满足学生商务消费、身份识别等方面的需要，需要注意的是在应用子系统的具体范围发生改变的情况下，需要接受数据中心综合前置机的授权，并在数据共享的前提下实现。以上结构在应用的过程中，既要布置在高校各校区的核心位置，又要与对应小区的校园网二级交换机建立连接，以此保证通过校园一卡通可以对各校区学生进行统一的管理。

2.2 基于射频识别技术的校园一卡通图书管理子系统设计

为对基于射频识别技术的校园一卡通具体设计过程产生深入的了解，笔者以图书管理子系统为例，对具体设计过程进行介绍。

在进行图书管子系统进行设计的过程中，要保证校园一卡通具有对进、出个体身份进行识别和对学生借阅情况进行反映的功能，避免因非允许范围内的人员进入图书馆，威胁图书馆内图书和人员的安全，并快速及时的向学生提供所需要的信息，即在阅读器对校园卡进行身份识别，获取学生个人信息的同时会通过检测学生提供书籍的标签返回信息码，进行书籍标签号的识别，判断图书馆内是否具有该图书，在判定没有的情况下，直接发出出错报警，在判定有的情况下，要进一步判断学生所需要的书籍是否处于待借的状态，如果是则对书籍的记录信息进行更新，使书籍在改为已借状态的同时与借书的学生建立借阅关系，如果不是则将一卡通中的相关书籍记录信息中设置未借记录，两种记录状态均要在对应的计算机屏幕上显示，供借阅的学生了解[7]。但在此功能发挥的过程中，会遇到三种情况，一种是学生并不具有借阅记录，此时通过校园一卡通进行学生身份识别后，可以直接允许学生进入图书馆；一种是学生借阅和归还均为一本图书，通过阅读器对学生提供的书籍应答器自身编码信息接收、解码等，可以直接完成对学生借阅信息的调整。另一种是学生同时归还多本书籍，此时为避免一卡通系统在数据通信的过程中出现碰撞，要用ALOHA算法进行校园一卡通的管理，在具体处理的过程中，应先将系统上电初始化，然后调入校园卡数据库，监测书籍的标签，如果是图书馆内的书籍，要进一步判断学生是否进入图书馆，如果进入则通过识别处理标签子程序、屏幕显示自动更新、保存信息、打开图书馆门闸等一系列处理，实现校园图书馆管理系统的存储信息与学生手持一卡通内图书借阅信息相一致，而且进入图书馆内的所有人员均在校园图书馆管理系统允许人群的范围内。可见，在对基于射频识别系统的校园一卡通进行设计的过程中，要结合具体的应用业务需求和特点进行。

3 结论

综上分析可知，现阶段高校管理者已经认识到用基于射频识别技术的校园一卡通替代传统纸质证件或卡片管理模式，可以有效的提升校园管理的效率，降低校园管理的难度，并在实践中有意识的结合射频识别技术的实现原理和校园一卡通所要具备的性能等，进行校园一卡通的设计，这是现代高校管理信息化水平提升的具体体现，应在不断优化的基础上积极推广。

[1]李程龙.基于RFID技术的校园一卡通系统设计[D].黑龙江大学,2015.

[2]郭龙.基于无线射频识别技术的智慧校园一卡通系统的研究与设计[J].物联网技术,2016(03):93-95+99.

[3]杜宗福.基于射频识别(RFID)技术的校园一卡通系统的实现[J].自动化与仪器仪表,2016(08):128-129+131.

[4]封红旗,王娟琳,李俊华,陶宇炜.射频识别技术手机智能卡的校园一卡通模式研究[J].现代教育技术,2011(01):122-124.

[5]李成渊.基于射频识别技术的校园一卡通设计[J].网络安全技术与应用，2015(03):68-70.

[6]钟淑蓉.射频识别技术在校园一卡通中的应用[J].电子技术与软件工程，2013(13):12-13.

[7]张玲,孙蓓雄,朱建华.基于射频识别技术手机智能卡的校园一卡通系统构建与探索[J].广东外语外贸大学学报,2014(02):109-112.

冯雪兰（1987—），女，广东佛山人，学士学位，现供职广州工商学院三水校区，主要研究电子信息技术在校园中的应用。