基于WebAPP框架的电子学生证平台设计

陈 灯，黄 超

（武汉工程科技学院 湖北 武汉 430200）

0 引言

当前，数字化校园的概念已在教育行业广泛普及，各高校都建立了学生信息数据平台用于实现学生学籍、考试成绩、图书借阅等领域的信息化高效管理[1]。但当前在学生证的使用方面，大部分高校还是采用传统的纸质证书管理方式，普遍存在着携带不便、易污损、易丢失、易伪造以及信息无法实时更新等方面的问题，对于纸质证书的选用，主要是受限于学生证数量巨大且需要随身携带的应用场景特征。而现阶段大学生群体中智能手机的普及与移动应用程序开发技术的成熟，为实现学生证件的电子化与移动化提供了载体和技术保障，依托智能手机设备与移动应用开发技术以及云服务器技术可以有效的解决以上问题，大幅提升高校学生管理工作的信息化水平与工作效率。同时，中心化的数据集中管理模式，也为学生证的真实性审核提供实时、便捷化的实现基础，有效杜绝了学生证被伪造的潜在隐患。

1 WebAPP技术在数字化校园领域中的应用优势

电子学生证平台整合了云服务器技术、数据库技术、Web页面技术以及手机端应用程序（Application,APP）技术，对于学生用户，电子学生证以手机APP的形式安装部署在每一位学生的智能手机设备上，可以实现便捷化的数据访问与操作。而对于面向高校大学生的应用场景，手机APP的设计开发过程中要解决的首要问题就是程序的兼容性问题，由于学生用户群体数量庞大，智能手机设备型号复杂且系统版本种类繁多，手机APP如果无法适配所有的机型和系统版本，必然导致电子学生证平台因无法全面覆盖所有的学生而难以投入日常运行，而针对不同机型和系统版本推出大量的手机APP升级程序又会造成开发与实施成本过高，同时也为系统投入运行后的运维工作带来严重负担[2]。

WebAPP作为当前主流的移动应用程序开发技术，其基本原理是在手机端应用程序中嵌入超文本标记语言第5版（Hyper Text Markup Language，HTML5）页面，应用程序本身仅承担全屏适配、设备识别等基础功能[3]，具体的数据展示和用户交互功能由部署在Web服务器上的HTML5页面负责完成，需要进行系统更新维护操作时，运维人员只需要更新Web服务器上的HTML5文件即可在所有终端上完成内容与功能的实时更新。WebAPP技术作为当前主流的手机应用程序开发技术，以其建构简单、故障率低、易于维护、低成本、高兼容性的特点被广泛应用在多种行业和领域，而电子学生证平台的应用场景特征为用户多、系统运行周期长、对系统稳定性和终端设备兼容性要求高，非常适合选用WebAPP技术来构建用户终端模块，尤其是在设备兼容性与可维护性方面，WebAPP只需要构建有限的几个升级版本即可在当前市场上推出的所有机型上完成部署，保障每位学生的智能手机上都能够安装电子学生证终端程序。

2 电子学生证平台的模型设计

本文所设计的电子学生证平台见图1，由3个子系统构成，分别是信息管理子系统、学生端子系统与证件核验子系统，由系统核心数据库负责，基于相同的基础数据为3个子系统提供相应的数据实时访问接口，完成数据的存储、检索与更新管理功能。

学生端子系统面向学生用户提供服务，负责从系统核心数据库中读取每一位学生的数据并实现电子学生证信息的展示功能。学生证信息主要包括文本型信息和图片型信息，用于描述学生的姓名、性别、系部、班级、学号等基础数据，图片型信息则分为学生人像照片与二维码两部分，二维码的功能是向证件核验子系统提供基于二编码的学生证件检索关键字，为在证件核验子系统中实现快捷的扫码核验功能提供数据支持。

证件核验子系统面向系部层级的各级管理人员提供服务，负责基于学生端的二维码信息实现对电子学生证件的信息核验功能。证件核验子系统首先从学生所出示的二维码中获取到数据检索关键字，再通过该关键字从系统核心数据库中读取该学生的基础数据与人像照片并展示，用于系部管理人员进行人证对比核验。

信息管理子系统面向学生管理部门的用户提供服务，负责电子学生证的维护与管理，包括对学生基础信息的添加与更新、人像照片的采集与上传以及为每位学生用户创建独一无二的二维码图片等功能。

由于不同的子系统之间必需保持数据的一致性，任何信息的更新必需实时同步到所有子系统中，平台的各子系统之间需要实时共享完全相同的学生数据，因此系统核心数据库以中心化的方式集中统一管理全部学生的信息，各子系统不在本地存储任何数据，所有的数据访问操作均通过系统核心数据库所提供的规范化的数据访问接口来完成。

3 关键实现技术分析

本文所设计的电子学生证平台的学生端子系统与证件核验子系统以WebAPP技术为核心构建，其主要功能由HTML5页面实现，而信息管理子系统则以Web程序开发技术构建，考虑到程序的通用性与控制项目开发复杂度的因素，选用了HTML5、jQuery框架来构建信息管理子系统与学生端子系统的用户界面。数据库交互接口则选用超文本预处理器（Hypertext Preprocessor，PHP）程序完成，以提供良好的可扩展性能，系统核心数据库选用SQL Server以有效应对高并发的应用场景。

3.1 学生端子系统的关键实现技术

学生端子系统基于WebAPP实现，分为应用程序和HTML5页面两部分，其中应用程序的核心技术为WebView组件，在Android系统中WebView组件的正常运行需要在AndroidManifest文件中配置参数以启动网络访问功能[4]，关键参数如下：

对于WebView组件的调用，则需要在Java文件类中构建WebView对象，其关键实现过程如下：

对于HTML5页面部分，主要涉及从系统核心数据库中实时同步信息以及用户界面的自适应性能两个方面，数据库中的信息同步功能使用PHP程序实现，在用户登入系统后立即向数据库发起数据检索请求，并将用户通过身份验证后保留在Session中的身份ID作为检索关键字以获取相应的学生基本信息与人像、二维码图片地址，其关键实现过程如下：

基本信息与人像、二维码图片在用户界面上的展示则基于PHP在HTML代码中的数据输出原理来完成，其关键实现过程如下：

3.2 证件核验子系统的关键实现技术

证件核验子系统的工作流程见图2，首先使用智能手机的摄像头拍摄学生端显示的学生证二维码图片，然后对二维码内容进行解码获取其中的学生ID，最后根据ID号从系统核心数据库中获取该学生的相关信息并显示。

证件核验子系统的核心功能围绕二维码识别模块展开，该模块的功能基于WebAPP中的应用程序部分实现，在Android系统中实现二维码的识别，首先需要调用智能手机的摄像头功能，行需要在AndroidManifest文件中配置参数以启动摄像头访问功能[5]，关键参数如下：

二维码图片中信息的解析，基于Android第三方提供的zxing开发包实现需要在项目中添加zxing依赖，并在程序中调用onAnalyzeSuccess方法读取二维码图片中的信息，最后将读取到的学生ID号使用POST模式发送至HTML5页面。在证件核验子系统的HTML5页面中，则需要使用PHP接收从APP程序发送来的学生ID号，并将该参数作为检索关键字发送至系统核心数据库的数据检索接口。

3.3 信息管理子系统的关键实现技术

信息管理子系统采用B/S模式设计，为管理人员提供基于浏览器的访问操作，学生基本信息的管理通过平台统一构建的数据访问接口完成。而人像照片的上传与二维码图像文件的创建则需要使用PHP中的数据接收对象与文件操作对象实现。

人像照片的上传流程见图3，首先需要通过Web页面上的表单控件将图片文件转换为BASE64编码后以POST模式提交至服务器端的PHP程序，PHP程序对BASE64编码进行解析后，将描述图片内容的二进制字符写入文件后，以图片文件的格式保持在服务器上。

二维码图片的创建则基于PHPQRCODE类库实现，通过将系统核心数据库中每一位学生的ID号作为参数，进行二维码编码并存储为图片格式。关键实现过程如下：

3.4 身份验证功能的关键实现技术

用户身份验证基于系统核心数据库中存储的用户信息展开，具体实现过程通过PHP程序完成，主要涉及对系统核心数据库的检索、MD5加密、Session数据缓存以及页面重定向技术。平台对用户所提交的账号、密码信息首先要进行合法性检测，接下来将用户名作为检索关键字提交至系统核心数据库的检索接口并获取返回的用户账号信息，然后根据返回的结果决定是否进行密码校验，密码校验的过程需要在对字符串进行MD5的32位加密的前提下进行。最后，根据密码校验的结果进行页面重定向操作，将用户转向功能页面或前往登录页面重新输入账号密码。关键实现过程如下：

3.5 数据访问接口的关键实现技术

针对电子学生证平台高并发访问的特点，为保证数据访问的效率与可靠性，基于PHP程序为系统核心数据库构建了WebService接口为各子系统提供统一规范的数据检索和操作功能。WebService作为高安全性的数据访问接口，对各子系统数据的接收与返回均采用Json格式进行封装。在接收到数据更新或检索请求后，通过PHP的数据库访问对象向系统核心数据库发送SQL命令，并将系统核心数据库反馈结果用SAS非对称加密的方式进行返回至各子系统。

4 结语

本文基于数字化校园中学生证信息化管理的需求，以WebAPP技术为核心整合了多种软件开发技术，尝试构建了适用于高校学生管理工作的电子学生证平台，提供了信息化、网络化的学生证数据管理、日常使用、防伪核验等服务，在设计过程中兼顾保证了用户使用的便捷性与实时性，充分满足了学生证电子化的应用需求，在提升学生管理工作效率的同时，也有效扩展了数字化校园的应用场景。