一体化智能校园安全出入App 的研究与设计

董泳孜，麦贝翘，蒋以成，杨婉玲

（广东技术师范大学，广东 广州 510665）

0 引言

“一体化智能校园安全出入App”是基于物联网技术,在云平台基础上搭建的,通过手机移动端应用技术、二维码设备技术以及检测设备等所建立的智能校园信息化平台。 利用智能手机、PAD 等设备连接入网,从而完成健康上报、出入记录、安全监控等功能。 基于此框架体系,App 具有操作简单、功能多样、成本较低、技术成熟等特点。 本文将对一体化智能校园安全出入App 设计进行研究与探讨。

1 一体化智能校园安全出入App 设计需求分析

App 以二维码作为主载体,实现身份识别,确保学生的安全出入,防止外来人员的进入。 在疫情常态化防控背景下,App 增加了记录学生出入情况以及健康状态的功能,管理人员可以直接通过后台系统对学生的出入场所进行全面安全管控。

App 功能主要分为3 个方面:(1)通过无线方式对门禁权进行管控。 以“一生一码”的方式,管理人员可以通过后台系统,在校园门口、校内图书馆等地方,实现对校园内外进出人员的监控管理。 (2)推进疫情防控工作。 二维码内附着学生健康信息,对其能否入校进行判断的同时,管理人员可以通过后台系统浏览学生进出校园内外场所的记录。 (3)虚拟电子校园一卡通功能。 秉持“一码多用”的理念,延展电子二维码实现校园卡功能,学生可以直接通过手机App 实现无卡消费、图书馆借阅等功能。

基于App 的功能要求,本文从校园概况、身份识别、校园一卡通、疫情防控、学生管理5 个方面进行设计论述。

1.1 校园概况

App 首页面具体包括学校最新通知、讲座公告等信息,为学校传达重要讯息搭建渠道,使学生和老师以快捷便利的方式获取校园信息,减少消息传达的时差。

App 内构建公共信息社区平台,引入虚拟社区理念,为用户提供丰富多彩的校园生活体验,同时拓展失物招领、讲座报名等互动化服务功能。

1.2 身份识别

鉴于校园流动性大、涉及面积广的特点,同时为防止校园疫情的发生与蔓延,学校在疫情防控期间应加强对校园内的人员管控。 学生可以通过App 中生成的“一生一码”,在校园进出口、教学楼等地进行身份识别,同时通过扫描二维码,将健康状况、进出时间等信息传输到管理后台,校园管理人员可以通过系统后台查询师生健康检测以及进出校园情况。

1.3 校园一卡通

App 可以完成饭堂消费、网络缴费等功能,实现实体卡片与持卡人的分离,通过智能程序进行快捷操作,解决传统IC 卡、生物识别等方式带来的通行安全隐患。 将校园卡数字化,使管理人员的后期数据收集更加统一与全面,实现教、管、学三大场景连接,助推教育现代化。

1.4 疫情防控

根据国家疫情调节防控政策,App 实时推出疫情健康上报及疫情线索上报功能。 基于一日一上报的规定,App 将会及时提醒当日仍未进行健康上报的用户,同时将未在规定时间内健康上报的人员名单发送至相关监督人员账户,严格落实疫情防控要求。

虚拟电子校园二维码在进行身份验证的同时附着健康信息,当二维码被使用在门禁时会同步显示该生健康情况,增加记录学生出入情况以及健康状态信息,通过后台系统对学生的出入场所安全情况进行管控。

1.5 学生管理

App 将学生管理分为学生自我管理和师生管理两大模块。 学生自我管理方面,学生可以在个人主页面对信息进行修改；师生管理方面,主要针对学生请假,App 内设置请假申请模块,学生外出请假统一在App内填写申请表并由辅导员进行网上批复,以无纸化电子形式取代传统纸质表格的繁琐形式［1］。

2 一体化智能校园安全出入App 框架设计

2.1 整体技术框架设计

通过需求分析,本文给出的整体技术框架分为3个层面,分别为身份识别、健康状况绑定以及其他辅助功能。

框架底层技术是通过校园信息管理系统对公共数据库进行简单操作与扩展操作。 简单操作即是对学生信息、健康状况等信息的增、删、改、查；扩展操作即是通过校园信息管理系统对底层数据库进行批量数据统计、数据分析等。

通过操作公共数据库,可以完成底层数据的相关操作,而底层数据库操作需要相应的后台管理系统管控,校园信息管理系统应运而生。 该后台可以对校园电子信息卡实现办卡、绑卡等操作,还可以对公共数据库的底层数据进行可视化统计、健康状况分析等一系列操作。

2.2 身份识别功能设计

身份识别功能设计,通过手机App 生成的动态身份识别二维码,检测设备对学生身份进行识别,以此获取学生独有的OpenID(该OpenID 是完成建卡或者绑卡后便生成的一串有序无重复的8 位身份序列号),再进一步通过ID 获取学生信息。 通过对公共数据库的基本操作,后台系统将获取到的底层数据信息与不同使用场景一一对应。

二维码作为App 获取师生独有OpenID 的途径,对于动态二维码的生成及使用,需要在各个适用场景进行硬件加装或者更新,从而实现动态二维码的识别,这也是身份识别功能首要解决的难点。 对此,本文给出了2 种解决方案:(1)人流相对较多,网络相对较差的场所。 学生个人信息的识别需要安装相应POS 机(处于联机状态下),通过被扫码的方式来识别学生信息以及身份,学生端只需打开App 加载出动态二维码,便可离线通过POS 机进行身份识别。 (2)人流相对较少,网络刷新不频繁的场所。 可以不安置POS 机,减少成本、节约空间,学生以扫码登记的方式,提交身份识别请求(此时需要学生端手机连接移动网络)。 这两种方式,以正向扫描二维码与反扫描二维码的形式可以实现App 对电子校园卡的身份识别功能［2］。

2.3 健康状况功能设计

App 新增健康状态功能模块,通过对学生信息数据的统计分析来实现信息获取,以线上填交表格的形式获取学生信息的底层数据,包括体温、有无发热症状等信息。

获取底层数据后,通过身份识别功能对出入校内场所的学生进行动态信息监管,实现数据可视化,实现对学生每日健康状况、出入场所时的健康状况等进行准确掌握。

健康状况功能设计,系统将学生上传的个人健康信息、身份识别功能所保留的出入信息,通过对应的OpenID 录入公共数据库,以此生成学生的底层健康数据。 在校园信息管理系统中,后台管理人员可以对底层数据信息实现可视化操作,对学生的每日信息状况进行统计、查看。

2.4 其他功能设计

其他功能设计包括但不限于电子校园卡充值与查询、外出请假报备等,均以公共数据库的形式操作实现。 例如,电子校园卡的充值查询功能,是通过识别学生用户电子卡OpenID 中的数据进行增加和查询［3］。

3 一体化智能校园安全出入App 的设计方案

3.1 内容设计

在当前疫情防控常态化的背景下,将疫情防控模块与校园管理功能模块相结合,利用二维码技术实现信息获取、网站跳转、手机支付等功能,通过无线的方式对学生进出入实现定位,对门禁权进行掌控,同时延展校园一卡通系统,将云定位系统与校园生活相结合,为学生提供一个安全出入与信息共享的校园生活服务平台,从而更好地保障学生安全与服务校园生活。

疫情防控方面,通过二维码来识别与记录学生的健康状态以及进出校内图书馆、实验楼、办公室、食堂等地情况,确保学生的安全出入,防止外来人员的进入；校园生活方面,以“一生一码”的方式实现“一码多用”的功能,将二维码与大学校园师生信息系统相结合,实现虚拟电子校园一卡通,利用移动端App 上的二维码即可实现无卡消费、图书馆借阅等功能。

3.2 交互设计

智能手机的迅速发展以及智慧校园政策的推进,校园移动端App 的设计与开发是目前高校教育发展以及数字化校园的趋势。 在校师生在使用校园移动端App 功能过程中的感觉即为一种交互体验,通过对App的界面和行为进行交互设计,使校园移动端App 从“可用性”和“用户体验感”两个方面进行最优化［4］。

3.2.1 挑选合适的导航设计

底部导航是最常见的主导航模式,市面上的主流App,例如微信、QQ 等,都采用底部导航,其可见性好,符合拇指热区操作,用户可以在最主要的模块、信息或任务之间进行快速切换,适用于校园移动端App 的主导航设计。

宫格导航,也是十分常见的导航形式,类似于手机桌面各个应用入口的导航方式,每个入口是独立的信息内容,功能拓展性强。 采用宫格导航的App,大部分是作为二级页面进行展示,以icon+文字的形式呈现居多。 本文所研究的一体化智能校园安全出入App 设计所承载的功能相对简单,层级较浅,无需频繁切换任务,适合使用宫格式导航作为二级导航［5］。

3.2.2 提升操作愉悦度

交互设计的本质是对于用户行为的一种设计,各种能够影响视觉、听觉、触觉等的元素,例如按键、菜单、icon、动态效果等,会使用户产生情绪上的波动。 例如苹果手机的惯性滑动、Google 搜索结果页面的数字跳转、微信的动态表情等,设计者用一种幽默、轻松的方式对事物进行转变,能够使用户产生愉悦的感觉,对于产品本身会起到正向作用。 疫情防控模块的加入或多或少会影响用户的使用感,不自觉地产生紧张情绪,因此在App 中增加一些趣味性设计,例如充分利用声音的旋律、节奏或者单一的声音作为点击式触发音,或者利用最直接的可视化表现的icon 设计,在视觉上吸引和缓和用户的紧张情绪等,直接或间接地达到提升用户操作愉悦度的效果。

3.3 视觉设计

人们获取信息89%来自眼睛,剩下11%来自其他渠道。 线条、形状、颜色、空间等设计元素的组合共同构成了全面的视觉效果,而视觉设计本质上也是为用户服务,使用户易用且视觉舒服的同时,达到用户最关键的使用目的。

随着时代的发展,越来越多的产品设计采用简化的视觉表现手法,满足人视觉系统中所潜藏的“简化原则”,主要是在视觉的形式上追求简单化。 而扁平化的设计风格与视觉简化的追求目的相一致,通过简单的图形、字体和颜色的相互组合,来达到直观、简洁的设计目的。 现如今,越来越多的产品都更趋向于扁平化设计,例如微软、苹果等。 作为一款校园移动端App,面向对象的主体为年轻人群,利用流行的扁平化设计风格更能吸引学生群体的关注与使用,从而更好地达到校园内部管理的目的。 扁平化也在某种程度上能使人的心情更加自然放松,创造一种安宁、平静的生活空间,有助于缓解师生由于疫情模块的加入而产生的紧张情绪。 在色彩方面,蓝色界面看起来更沉稳、简洁与纯净,且更有科技感和依赖感,Dell、支付宝、Facebook等科技公司利用蓝色来传递信誉信息以此希望更被依赖。 因此在一体化智能校园安全出入App 设计中,客户端界面选择蓝色为主色调,同时以黄色、暗灰色为辅色调,在确保界面大方简洁的前提下,采用一种简约而清新的设计风格。 除此之外,App 的标识设计选择AI科技感的机器人元素为基础logo 标识,更能保持现代感与科技创新感,从而吸引学生群体的关注与使用［6］。

4 结语

在当前疫情防控常态化的背景下,加入疫情防控模块的一体化智能校园安全出入App 开发与设计研究,符合未来高校教育以及数字化校园的发展趋势,本质上也延伸了数字化校园的建设发展,将疫情防控模块与校园管理功能模块相结合,能使校园的管控工作更加精确高效,维护师生正常的生活秩序,贯彻落实“预防为主,安全第一”的方针。 在开发过程中,应实现对底层数据库的写入准确性、更新同步性,合理利用数据可视化统计来处理用户信息数据；在设计过程中,应充分兼顾校园服务与疫情防控模块的内容、用户体验以及界面视觉的结合,思考如何利用设计来提升用户的操作愉悦度与视觉观赏性,让学生在使用过程中能够提升兴趣,感受便捷的校园生活。 让数字化校园生活能够进行最优化延伸,才是一体化智能校园安全出入App 研究与设计的基本原则。