互联网高级技术

课 程 设 计

题目：基于物联网的校园一卡通系统的设计

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目   录

1 物联网.................................................................................................................................. 1

1.1 物联网的概念............................................................................................................. 1

1.2 物联网的发展及前景.................................................................................................. 1

1.3 物联网的原理............................................................................................................. 3

1.4 物联网的开展............................................................................................................. 3

1.5 物联网存在的问题...................................................................................................... 3

1.6 物联网的技术在实际中的应用.................................................................................... 5

2 一卡通技术........................................................................................................................... 7

2.1 一卡通的分类............................................................................................................. 8

2.2 一卡通系统................................................................................................................ 9

2.3 一卡通系统技术体系结构.......................................................................................... 10

3 校园一卡通......................................................................................................................... 12

3.1 校园一卡通概念........................................................................................................ 12

3.2 校园一卡通的功能.................................................................................................... 13

3.3 校园一卡通系统........................................................................................................ 14

3.4 校园一卡通的应用.................................................................................................... 16

3.5 校园一卡通的目标.................................................................................................... 19

4 总   结.............................................................................................................................. 21

参考文献................................................................................................................................ 22

摘   要

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，信息技术本身正对教育的改革产生深远的影响。现代化的学校少不了现代化的教学设施、设备的武装。建设“校园一卡通”，为学校的教师、学生和教学管理人员提供具有开放性、灵活性、面向学校应用服务的管理平台、是教学管理科学化的必要前提和基本途径，所以，“校园一卡通”的建设势在必行。

近年来，物联网技术层出不穷，移动互联网也广泛被应用，云计算逐渐走进人们的生活，随之而来的教育信息化也逐步被推进。物联网牵手高校，会给高校信息化发展带来怎样的契机？

其实，物联网在高校校园中的应用早已初见端倪，早在20##年，台湾就开始利用物联网技术支持学校安全管理；在国内高校中，使用RFID技术却已十分广泛，校园一卡通早已普及。然而，高校校园中的物联网实际应用往往只停留在基本层面上，更深层次的应用还有待进一步探索。

关键词  物联网；校园一卡通；RFID

1 物联网

1.1 物联网的概念

物联网（The Internet of things）的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的概念是在1999年提出的。物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。

物联网的概念是在1999年提出的。1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议就提出，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。

1.2 物联网的发展及前景

  20##年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。

  20##年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念。报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。

  根据ITU的描述，在物联网时代，通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器，人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度，从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。

  20##年1月28日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两名代表之一，ＩＢＭ首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。

  20##年2月24日消息，IBM大中华区首席执行官钱大群在2009IBM论坛上公布了名为“智慧的地球”的最新策略。

  此概念一经提出，即得到美国各界的高度关注，甚至有分析认为IBM公司的这一构想极有可能上升至美国的国家战略，并在世界范围内引起轰动。IBM认为，IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成物联网。

  针对中国经济的状况，钱大群表示，中国的基础设施建设空间广阔，而且中国政府正在以巨大的控制能力、实施决心、和配套资金对必要的基础设施进行大规模建设，“智慧的地球”这一战略将会产生更大的价值。

  在策略发布会上，IBM还提出，如果在基础建设的执行中，植入“智慧”的理念，不仅仅能够在短期内有力的刺激经济、促进就业，而且能够在短时间内为中国打造一个成熟的智慧基础设施平台。

  钱大群表示，当今世界许多重大的问题如金融危机、能源危机和环境恶化等，实际上都能够以更加“智慧”的方式解决。在全球经济形势低迷的同时，也孕育着未来的发展机遇，中国不仅能够籍此机遇开创新乐观产业和新的市场，加速发展，摆脱经济危机的影响。

  IBM希望“智慧的地球”策略能掀起了“互联网”浪潮之后的又一次科技革命。IBM前首席执行官郭士纳曾提出一个重要的观点，认为计算模式每隔15年发生一次变革。这一判断像摩尔定律一样准确，人们把它称为“十五年周期定律”。1965年前后发生的变革以大型机为标志，1980年前后以个人计算机的普及为标志，而1995年前后则发生了互联网革命。每一次这样的技术变革都引起企业间、产业间甚至国家间竞争格局的重大动荡和变化。而互联网革命一定程度上是由美国“信息高速公路”战略所催熟。20世纪90年代，美国克林顿政府计划用20年时间,耗资2000亿-4000亿美元,建设美国国家信息基础结构，创造了巨大的经济和社会效益。

  而今天，“智慧的地球”战略被不少美国人认为与当年的“信息高速公路”有许多相似之处，同样被他们认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。该战略能否掀起如当年互联网革命一样的科技和经济浪潮，不仅为美国关注，更为世界所关注。

  “物联网前景非常广阔，它将极大地改变我们目前的生活方式。”南京航空航天大学国家电工电子示范中心主任赵国安说。业内专家表示，物联网把我们的生活拟人化了，万物成了人的同类。在这个物物相联的世界中，物品（商品）能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。物联网利用射频自动识别（RFID）技术，通过计算机互联网实现物品（商品）的自动识别和信息的互联与共享。可以说，物联网描绘的是充满智能化的世界。在物联网的世界里，物物相连、天罗地网。

  有研究机构预计10年内物联网就可能大规模普及，这一技术将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场，其产业要比互联网大30倍。

据悉，物联网产业链可以细分为标识、感知、处理和信息传送四个环节，每个环节的关键技术分别为RFID、传感器、智能芯片和电信运营商的无线传输网络。EPOSS在《Internet of Things in 2020》报告中分析预测，未来物联网的发展将经历四个阶段，20##年之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领域，2010~20##年物体互联，2015~20##年物体进入半智能化，20##年之后物体进入全智能化

1.3 物联网的原理

物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。

1.4 物联网的开展

   一般来讲，对于物联网的开展包括以下方面：

　1、对物体属性进行标识，属性包括静态和动态的属性，静态属性可以直接存储在标签中，动态属性需要先由传感器实时探测。

　2、需要识别设备完成对物体属性的读取，并将信息转换为适合网络传输的数据格式。

　3、将物体的信息通过网络传输到信息处理中心（处理中心可能是分布式的，如家里的电脑或者手机，也可能是集中式的，如中国移动的IDC），由处理中心完成物体通信的相关计算。

1.5 物联网存在的问题

1、国家安全问题

　中国大型企业、政府机构，如果与国外机构，进行项目合作，如何确保企业商业机密、国家机密不被泄漏？这不仅是一个技术问题，而且还涉及到国家安全问题，必须引起高度重视。

　2、隐私问题

　在物联网中，射频识别技术是一个很重要的技术。在射频识别系统中，标签有可能预先被嵌入任何物品中，比如人们的日常生活物品中，但由于该物品（比如衣物）的拥有者，不一定能够觉察该物品预先已嵌入有电子标签以及自身可能不受控制地被扫描、定位和追踪，这势必会使个人的隐私问题受到侵犯。　　

3、商业模式

　物联网商用模式有待完善。

　4、物联网的政策和法规。物联网不是一个小产品，也不是只是一个小企业可以做出来，做起来，它不仅需要技术，它更是牵涉到各个行业，各个产业，需要多种力量的整合。这就需要国家的产业政策和立法上要走在前面，要制定出适合这个行业发展的政策和法规，保证行业的正常发展。

　5、技术标准的统一与协调。物联网发展过程中，传感、传输、应用各个层面会有大量的技术出现，可能会采用不同的技术方案。如果各行其是，那结果是灾难的，大量的小而破的专用网，相互无法连通，不能进行联网，不能形成规模经济，不能形成整合的商业模式，也不能降低研发成本。这个问题和第一问题又是相关联，如果政府没有专门的部门来管理和协调，没有相应的政策和法规，何来标准的统一与协调？

　6、管理平台的形成。物联网是什么？我们经常会说RFID，这只是感知，其实感知的技术已经有，虽然未必说成熟，但是开发起来并不难。但是物联网的价值在什么地方？在于网，而不在于物。传感是容易的，但是感知的信息，如果没有一个庞大的网络体系，不能进行管理和整合，那这个网络就没有意义。　　

7、安全体系的建立与形成。物联网目前的传感技术主要是RFID，植入这个芯片的产品，是有可能被任何人进行感知的，它对于产品的主人而言，有这样的一个体系，可以方便的进行管理。

8、应用的开发。物联网的价值不是一个可传感的网络，而是必须各个行业参与进来进行应用，不同行业，会有不同的应用，也会有各自不同的要求，这些必须根据行业的特点，进行深入的研究和有价值的开发。

1.6 物联网的技术在实际中的应用

物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消 防、工业监测、环境监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。

国际电信联盟于 20## 年的报告曾描绘“物联网”时代的图景：当司机出现操作失误时 汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温 的要求等等。物联网在物流领域内的应用则比如：一家物流公司应用了物联网系统的货车，当装载超重时，汽车会自动告诉你超载了，并且超载多少，但空间还有剩余，告诉你轻重货 怎样搭配；当搬运人员卸货时，一只货物包装可能会大叫“你扔疼我了”，或者说“亲爱的，请你不要太野蛮，可以吗？”；当司机在和别人扯闲话，货车会装作老板的声音怒吼“笨蛋， 该发车了！”

物联网把新一代 IT 技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装 备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然 后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的 网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。

  毫无疑问，如果“物联网”时代来临，人们的日常生活将发生翻天覆地的变化。然而，不谈什么隐私权和辐射问题，单把所有物品都植入识别芯片这一点现在看来还不太现实。人 们正走向“物联网”时代，但这个过程可能需要很长的时间。

应用案例：

1、物联网传感器产品已率先在上海浦东国际机场防入侵系统中得到应用。

系统铺设了 3 万多个传感节点，覆盖了地面、栅栏和低空探测，可以防止人员的翻越、 偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。而就在不久之前，上海世博会也与中科院无锡高新微纳传感 网工程技术研发中心签下订单，购买防入侵微纳传感网 1500 万元产品。

2、 ZigBee 路灯控制系统点亮济南园博园。

ZigBee 无线路灯照明节能环保技术的应用是 此次园博园中的一大亮点。园区所有的功能性照明都采用了 ZigBee 无线技术达成的无线路 灯控制

3、智能交通系统(ITS)

是利用现代信息技术为核心，利用先进的通讯、计算机、自动控制、传感器技术，实现对交通的实时控制与指挥管理。交通信息采集被认为是 ITS 的关键子系统，是发展 ITS的基 础，成为交通智能化的前提。无论是交通控制还是交通违章管理系统，都涉及交通动态信息 的采集，交通动态信息采集也就成为交通智能化的首要任务。

   4、首家高铁物联网技术应用中心在苏州投用

我国首家高铁物联网技术应用中心 20## 年 6 月 18 日在苏州科技城投用， 该中心将为高 铁物联网产业发展提供科技支撑。 高铁物联网作为物联网产业中投资规模最大、 市场前景最好的产业之一， 正在改变人类 的生产和生活方式。据中心工作人员介绍，以往购票、检票的单调方式，将在这里升级为人 性化、多样化的新体验。刷卡购票、手机购票、电话购票等新技术的集成使用，让旅客可以 摆脱拥挤的车站购票；与地铁类似的检票方式，则可实现持有不同票据旅客的快速通行 清华易程公司工作人员表示， 为应对中国巨大的铁路客运量， 该中心研发了目前世界上最大的票务系统，每年可处理 30 亿人次，而目前全球在用系统的最大极限是 5 亿人次。

     5、国家电网首座 220 千伏智能变电站

2011 年 1 月 3 日，国家电网首座 220 千伏智能变电站——无锡市惠山区西泾变电站日 前投入运行， 并通过物联网技术建立传感测控网络， 实现了真正意义上的 “无人值守和巡检” 。 西泾变电站利用物联网技术，建立传感测控网络，将传统意义上的变电设备“活化” ，实现 自我感知、判别和决策，从而完成自动控制。完全达到了智能变电站建设的前期预想，设计 和建设水平全国领先。

6、首家手机物联网落户广州

将移动终端与电子商务相结合的模式， 让消费者可以与商家进行便捷的互动交流， 随时 随地体验品牌品质，传播分享信息，实现互联网向物联网的从容过度，缔造出一种全新的零 接触、高透明、无风险的市场模式。手机物联网购物其实就是闪购。广州闪购通过手机扫描 条形码、二维码等方式，可以进行购物、比价、鉴别产品等功能。 专家称，这种智能手机和电子商务的结合，是“手机物联网”的其中一项重要功能。有 分析表示，预计 20## 年手机物联网占物联网的比例将过半。

2 一卡通技术

一卡通系统是通过一张卡实现多种不同功能的智能管理。一张卡上通行很多的设备，而不是不同功能有不同的卡，不同的卡在不同的设备上使用。多种不同的设备都挂在一条数据线上，通过一条数据线跟管理计算机通讯，在同一套系统软件，同一台计算机上，同一个数据库内，进行不同数据的信息交换。实现卡的发行、取消、报失、卡的资料查询等。各种使用功能准确明了，方便快捷。广泛应用于城市公共交通、高速公路自动收费、智能大厦、各种公共收费、智能小区物业管理、考勤门禁管理、校园和厂区一卡通系统中。集RF射频技术、智能卡应用技术、计算机网络技术、自动控制技术于一体，来实现某一管理区域的集中管理，使人们充分享受现代科技给日常工作和生活带来的便利和安全。

在智能卡领域，在各种卡类杂志，“一卡通”运用得比较频繁；目前来说，“一卡通”概念应该是“一卡一库一线，即一条网络线连接一个数据库（PC机），通过一个综合性的软件，实现设置IC卡管理、查询等功能，实现整个系统的“一卡通”。

所谓“一卡”，就是在同一张卡上实现多种不同功能的智能管理，一张卡上通行很多的设备，而不是不同功能有不同的卡，不同的机在不同的卡上使用。有些错误的认为，既然是“一卡通”设备，那么所有的卡（包括磁卡、lD卡、接触式IC卡、非接触式IC卡等）就都能读、都能通了。“一卡通”，首先要求是该卡的读写设备必须与该卡一致。其次要求该卡必须是具有多分区及密码校验，gulps-保证彼此的独立性、安全性、实用性的智能卡，如MFARE卡具有独立密匙的16个功能分区，在M|FARE系统设备里，只要MlFSREHHU卡留有空位，不将密码封住，各设备相互之间订好协议，则一个公司多种不同的设备，能用一张卡相通。不同的公司用同-类设备，同一张卡，只要是MFARE的技术，及其模块系统，只要卡还有空的区域，就可以用，这就是所谓的“一卡”。

所谓“一线”，就是一条线通多种信息，多种不同的设备都挂在一条线上，通过一条线跟PC机一个接口把所有的设备都串起来，进行不同数据的信息交换。如果很多设备都挂在PC机上，那么每台设备跟PC机就占了一条线，而PC机都需要给它提供通讯接口。这样，设备多，通讯接口多，而计算机的的通讯接口是有限的，并不能满足要求。而且在安装使用过程中，做不到那么多线都跟PC机相通，这种做法是不可取的。

所谓“一库”，就是在同一个软件、同一台PC机上、同一个数据库内、实现卡的发行、卡的注销、卡的报失、卡的资料查询等，准确明了、方便快捷，这叫“一库”。现在，市面上所谓的“一卡通”，就是凡该公司做的设备都可以用该公司卡，至于谁的数据库、谁的平台、谁的软件，到各自发行处去发行，这并不是真正的“一卡通”。只有在同一个软件上面才能达到真正的“一卡通”。

2.1 一卡通的分类

根据一卡通的介质来分，分为只读型和读写型。只读型的一卡通一般是运用卡上的ID号来实现身份认证，并在后台进行数据交互，如磁条卡，条码卡，载有ID号的PVC卡，非接触式IC卡（射频卡）。读写型的

一卡通运用范围比较广泛，卡片即作为身份认证ID，也可以写卡操作，读写型的卡片，即IC卡，分接触式和非接触式的，非接触式的是当今及以后的主流。非接触式IC卡就是射频（RFID）卡，卡内有内置芯片，以飞利浦的Mifare卡为例，是有多个读写扇区组成，可以进行加密、存储、读取、改写。现今的射频卡技术发展到CPU卡阶段，除加密、存储、读取、改写外，并具有运算及动态加密功能。CPU卡为今后的主流。而手机SIM/UIM卡近年来与射频技术融合在一起，形成一个新的介质，即手机一卡通。

根据运用的行业性质来划分，可以分为公用一卡通和民用一卡通。公用一卡通，一般是政府的单位发放，发卡量非常大，后台软件平台比较复杂，稳定性要求高，如消费卡，公交卡，市民卡，社保卡，医疗卡等，广义的说，身份证，也是公用一卡通的一种，只是仅限于公民的身份认证。民用一卡通，就是五花八门，企业一卡通，居民小区一卡通，校园一卡通，消费一卡通，俱乐部会所一卡通等等，一般应用于门禁、停车场管理、员工考勤就餐管理、会员消费管理、控水控电管理、学生上机管理、学校图书管理等等，各个运用子系统逐年细化，发卡量相对较小，参与厂家众多，呈百花齐放的态势。

根据运用的具体行业，一卡通主要在智能楼宇、数字小区、数字化校园、移动通讯、电信、银行、广播电视、医疗卫生、牢教等领域得到普遍应用，并取得良好的社会效应。

2.2 一卡通系统

在外行人眼里，一卡通最大用途就是用于支付公车、地铁、渡轮等交通工具的费用。或者在某些“一卡通系统”建设比较早的城市，除了用于交通运输领域，还会用于小额的消费支付。如在一些快餐店、博物馆、图书馆、超市、自动售货机等场所，用手上的一卡通即可代替现金方便地完成消费支付。

  一卡通的范围

其实，“一卡通系统”除了包含公共交通运输的支付的功能，还包含小额消费支付、停车场自动收费应用、各场所门禁管理和企业员工考勤管理等功能，应用范围概括为门禁、考勤、消费支付、运输收费、设施收费、停车场收费等。

一卡通系统的基础硬件平台是高校和企事业单位的内部网络设施及相关基础硬件设备；基础技术平台是建立在基础硬件平台上的操作系统和数据库管理系统（数据中心），建立在基础技术平台上的是公共组件和服务平台，为最终的各个应用系统提供服务；而用户直接面对的是各类业务应用子系统。这种基于层次化平台建设思想的整体架构，决定了一卡通系统具有很强扩展性和灵活性，层次分明的结构和合理的多应用组织是该系统最大的优势和亮点。

2.3 一卡通系统技术体系结构

1、“一体化”体系结构：

系统平台完全按照“一体化”的原则进行设计，采用一个统一的数据平台，统一的管理使用平台，统一的终端基础软硬件平台，统一的卡片规划平台，使用户的总体投资小，售后服务成本低、升级容易、管理简单。更为重要的是一体化的架构使得系统平台结构关系变为简单，各个应用子系统在同一个平台上进行操作，降低了应用系统的扩展和实施的难度。

2、先进的1+X结构：

业界最先进的“1+X”体系结构，完全支持一个总部，多个分部的管理模式，让管理不再受地域限制。数字化一卡通的终端设备拥有基于一个硬件平台的多个应用程序的功能，数字化一卡通的软件采用1个管理平台加若干（X）个应用子系统的设计模式，充分地体现了平台化的设计理念。

3、“四大管理器”技术

系统根据数字化一卡通系统中的卡片、终端设备、网络通信、应用软件四大组成部分，分别采用了“四大管理器”的独特技术，充分保障了整个系统使用的开放性和可扩展性。

卡片功能管理器：用户可以自行规划卡片数据，充分挖掘卡片空间资源；终端设备管理器：用户可以自行定义终端功能，远程下载应用程序，满足个性化需求；通讯任务管理器：用户可以自行编排通讯任务，定点、定时实施监控； 菜单功能管理器：用户可以自行编排、增加、修改软件菜单功能、显示顺序等，满足不同场合、不同对象的使用。

4、科学的“无关性”设计

业界领先目前最先进的“无关性”设计技术，突现了开发性、扩展性和适应性，使得用户单位具有更好的选择权和使用权。“无关性”主要表现在以下五个方面：

数据平台无关性：支持多种操作平台（Unix、Linux、Windows），保障用户的投资；软件接入无关性：支持多种技术体系的应用软件接入网络形式无关性：支持TCP/IP、485总线/星型、拨号等多种通信方式；终端厂家无关性：支持多种厂家终端设备；卡片类型无关性：支持非接触式逻辑加密卡（如Mifare One S50、S70，复旦微电子、清华微电子等多卡种）；支持接触式、非接触式CPU卡（如Mifare Pro系列、NTT系列、MOTOROLA系列等多种卡型）；支持二代身份证。

5、交易模式

系统中存在着联机交易和脱机交易的两种方式，不同的交易模式对终端设备和用户卡的操作要求是完全不相同的。

联机交易模式设计：联机交易的技术已经非常成熟，在金融行业的应用尤为典型，如转帐充值类业务。即：以集中式数据库的数据为唯一交易依据。与目前市场上存在的诸多拼凑型的数字化一卡通系统中，将数据库的数据分布存放在网关等设备上，以网关的数据为唯一交易依据的设计完全不同。

脱机交易模式：由于应用单位中可能存在离散点交易情况，交易场所不固定、网络环境不能绝对保障实时畅通，为了保证正常的应用环境不受影响，就要保证各种交易不受影响，为此脱机交易模式体现出了优越性。脱机交易设计是：以卡片钱包数据为唯一交易依据。按照中国人民银行的有关规定，脱机交易必须具备真实的交易时间、交易金额、交易次数等数据元，这就要求终端设备必须自带时钟、能够独立管理大容量黑（白）名单、安全可靠存储大容量交易流水记录、同时具备自行扎账功能，方便商户与管理结算中心进行对帐。目前诸多拼凑型的数字化一卡通系统提供的终端设备根本不具备以上功能，连最基本的时钟模块都没有，这只能一种假脱机的交易方式。

6、财务账务体系

系统要完全按照国家财政部企业财务的标准，结合各用户财务的特点，支持各种结算户以及按POS机和POS机分组结算的要求，完全具备与银行、商户、卡户对账、结算等功能。财务人员不需要经过专业培训，就可以使用“一卡通”系统帐务软件，完全掌握所有往来款。

7、安全体系

“一卡通”系统在使用中将受到许多来自外部恶意攻击、破坏性使用和系统本身内部使用不当等带来的安全隐患。因此，系统必须遵循安全设计的基本原则，按照银行PBOC标准的密钥体系，采用主密钥、工作密钥、扇区种子密钥、卡片扇区密钥、个人密码种子密钥、卡片个人密码密钥六个密钥组成数字化校园一卡通系统的密钥体系，确保了从设计、开发、管理、使用和维护等各环节的安全性，达到七大目标：卡安全、终端安全、交易安全、网络安全、系统安全、数据安全和应用安全。

3 校园一卡通

随着学校管理现代化方向意识的不断增强，基于卡片应用的计算机管理系统已日益普及，学生持有传统的多种卡片和不同证件已司空见惯。然而，随着各种卡证的管理功能不断发展，由于传统卡功能的局限，常常需要给学生签发多张卡证才能满足管理上的需要，如学生证、图书证、医疗病历卡、出入胸卡、就餐消费卡、上机卡等，不仅增加管理成本，也给每个学生管理自己的卡片增加了难度，有时甚至是“卡多为患”。

这种传统的校园管理方式具有诸多弊端： 没有实现真正的现代化校园管理； 给学校管理带来负担； 增加了学校的管理成本； 学生没能方便、轻松的在校园通行。

现代化的校园管理应该具有：高速的信息传递、管理更精细周到而工作更轻松方便、能促进学校教育、教学质量推向一个新阶段。

信息时代的校园，当然离不开信息化的管理。校园一卡通将智能IC卡的强大功能与计算机网络的数字化理念融入校园，将学校各个系统连为一体，动态掌握每一持卡人情况，极大提高学校的管理水平。并为IC卡技术应用于社会创立了典范。

校园一卡通是以IC卡为信息载体，适用于校园消费和管理的网络系统。IC卡取代了学校管理和生活中所使用的各种个人证件和现金支付手段，在一张小小的IC卡上实现生活消费、学籍管理、身份认证、网上交费等多种功能。校园IC卡与银行联网，可以在校内外银行网点和指定商户圈存、圈提、取现、消费，真正做到一卡通用。

校园IC卡的推广使用将极大方便学生、教工的生活，减轻携带各种证件的烦恼，并与学校其他信息基础设施相配合，促进校园信息化管理水平的提高。

3.1 校园一卡通概念

什么是校园一卡通？所谓校园一卡通系统简单的来说就是：使全校所有师生员工每人持一张校园卡，这张校园卡取代以前的各种证件（包括学生证、工作证、借书证、医疗证、出入证等）全部或部分功能师生员工在学校各处出入、办事、活动和消费均只凭这校园卡便可进行，并与银行卡实现自助圈存，最终实现“一卡在手，走遍校园”，同时带动学校各单位、各部门信息化、规范化管理的进程。此种管理模式代替了传统的消费管理模式，为学校的管理带来了高效、方便与安全。一卡通系统是数字化校园建设的重要组成部分，是为校园信息化提供信息采集的基础工程之一，具有学校管理决策支持系统的部分功能。

“校园一卡通”是“数字化校园”中的重要组成部分，它应主要具有综合消费类、身份识别类、金融服务类、公共信息服务类等功能。整个系统应与银行系统、学校原有的系统和学校管理信息系统有良好的衔接，并为学校潜在管理信息系统预留合适的接口，在项目完成后随时为学校增加其它管理系统接口提供必要的协助。

3.2 校园一卡通的功能

真正的“一卡通”并不是简单的消费卡，而是能实现校园管理中各方面的用途。只有具有以下功能才能称的上“校园一卡通”。

1、校园管理功能

一卡通有校内消费结算和身份识别两方面的用途，将逐步取代餐饮卡、借书证/卡、上机证、考试证等校内证件。学校赋予校园卡以校园内唯一的电子钱包消费结算手段，也是校园内信息管理系统中电子身份识别的唯一介质。消费结算功能是指持卡人可以利用校园卡在安装有POS机的场所进行校内个人消费支出，校园卡系统可以提供消费支出的结算服务。校园卡能设置密码保护卡内信息安全，使用本地销售终端，进行脱机消费。因而，收费交易时间大大缩短，交易成本也随之降低。校园卡具有在食堂、超市、书店、图书馆、复印中心、体育中心、复印、水控、电控等各类收费应用等场所的脱机消费功能。身份识别功能，又称身份管理功能，是指校园卡内储存了持卡人的基本信息，学校各部门的信息系统可以通过校园卡进行身份识别和相关管理。校园卡内记录了持卡人个人身份资料、图书借阅资料、门禁控制信息、计算机房管理信息等内容，可实现如考勤、个人身份认证、图书借阅、语音教室使用、计算机上机操作等各项校内管理功能。

2、金融服务功能

学生持由银行特制的借记卡，可以实现银行卡的各种服务，包括在所有银行的营业网点、及银联的自动柜员机取款，在设有银联标志的商业、饮食、娱乐场所的POS机上消费。学生及其家长可充分利用银行业全国通存通兑的服务，将学生的生活费、学杂费等直接在异地存入校园卡中，免除了学生携带现金、家长每月汇款和学生每月取款的不便。除此以外，学校师生还可通过校园卡的基本存款帐户办理水电费、学费、管理费、奖学金、助学金等代收代付业务，为广大教职工、学生及其家长的使用提供了极大的方便。

3、自助查询

为了使学生随时了解校园卡使用情况，在学校校门口、宿舍区、图书馆等人流量大的场所，放置多媒体自助查询终端，可完成有关校园卡帐户余额、交易明细、奖贷学金、借书等综合信息的自助查询真正实现一卡在手，即可完成校园内各个场所消费、转账、查询、充值等诸多功能，大大提高校园生活质量。

3.3 校园一卡通系统

1、一卡通平台系统

一卡通系统的核心平台，它包含对一卡通中心主机系统的管理和维护，数据交换、交易及同步，用户及设备的管理、系统参数的设置和环境设置。

2、身份认证识别系统

身份识别系统采用智能卡技术，实现门禁控制、门锁控制、通道控制、考勤管理、会议签到等，并在此基础上与计算机网络控制技术和安全防范技术进行有机结合，通过管理软件，实现人员的身份识别和认证。

3、第三方接入系统

实施数字化校园下的一卡通系统，为客户提供全面的信息化解决方案，保护客户原有系统投资，需要接入许多第三方应用系统，如图书馆管理系统、教务管理系统、学校医疗管理系统、网络计费系统、资产计算。

4、门禁管理系统

门禁管理系统是控制和管理人员进出，并准确记录和统计管理数据的数字化出入控制系统。它主要解决了企事业单位、学校、社区、办公室等重要场所的安全问题，极大地提高了身份识别的效率和正确性。

5、考勤管理系统

考勤系统主要包括：参数设置、设备管理、人员管理、日常操作、报表查询五个模块。具有灵活的考勤规则设置、强大的排班功能、丰富的报表数据，分为B/S版和C/S版两种，可以分别满足大中型企业。

6、无障碍通道管理系统

开放式无障碍快速通道系统能够实现通道控制及联动、自动拍照、24小时不间断视频监控等功能。系统在持卡人员出入通道时快速、准确地判断其通过状态，合法卡快速放行，非法卡或者无卡时是声光报警。

7、指纹认证系统

采用智能卡内嵌指纹认证技术进行电子身份认证，通过指纹认证技术判定个人身份。利用“智能卡+指纹”认证的模式，可以有效地判定卡与持卡人之间的唯一关系，杜绝在门禁、考勤、会议签到、考试监考。

8、校园餐饮收费管理系统

食堂消费管理系统主要是自动实现售饭收费和智能化管理，广泛适用于机关、学校、大型企业等用户。其中单片微机控制器主要包括营业机和出纳机。食堂消费系统主要功能包括消费扣款、发放补助、现金充值、挂失、解挂、报表统计、餐次设定、食谱管理等。

9、校园浴室和开水房管理系统

校园集中浴室和开水房一般使用非接触式IC卡分体水控系统进行管理，该系统的通讯方式分为通讯版和小钱包版两种；计费方式分为计时、计流量两种；支持脱机工作；完全支持在线升级功能。

10、预付费水电管理系统

“先买后用”的预付费模式，有效解决收费难的弊病，可实现远程抄表、控表（通讯型），节省了后勤部门的人力、物力、财力，提高了管理效率，满足了公寓、集体宿舍、批发市场等场所能源管理需求。

11、校园一卡通考试监管管理系统

校园一卡通考试验证子系统是一卡通系统中重要的身份验证应用。系统采用考场信息、考生信息、验证结果数据联网交换，考生脱机方式验证。

12、校园一卡通图书馆管理系统

图书管理系统主要实现学校图书馆内书籍管理，书目检索管理，图书借阅管理，电子阅览室管理，场馆出入管理，借书证管理等、借阅超期罚款等图书借阅管理息息相关的各种综合管理系统。

13、校园综合查询管理系统

校园一卡通综合查询管理系统提供了基于WEB的网上自助查询子系统，向全校师生提供了一种方便、快捷的数据检索手段。在此WEB平台上可以访问一卡通系统综合信息服务网站，用户根据设定的登录权限，即可查询需要的信息，用户可以自助挂失，查询本人帐户的状态，个人信息，个人的历史消费记录、存取款记录和补助领取等记录。

14、校园一卡通机房管理系统

校园一卡通机房管理系统（标准版）是在TCP/IP协议基础上开发的网络软件，构架在学校现有的网络平台上，无需重新布线，无需其它硬件支持，凡是校园网所及的地方都能用其实现对机房的统一管理。

3.4 校园一卡通的应用

1、“校园一卡通”的发行问题

“一卡通”作为数字化校园的基础工程，是数字化校园系统的有机组成部分之一，将“一卡通”与图书借阅管理系统、教务管理系统、学籍管理系统、资产管理系统等其他子系统进行无缝连接，使数字化校园得以形成，构建了一个校园数字空间，实现从环境（设备、仪器、教室、公寓等）、资源（图书、讲义、课件等）到活动（教学、科研、管理、服务、办公等）的全部信息化，从而达到提高教学质量、管理水平和服务效率的目的。银校“一卡通”系统安全稳定高效地运行，达到以卡为媒，形成校园消费、商户结算、身份识别和信息共享集成等活动的数字化，从而实现“一卡在手，走遍校园”的目的。

“校园一卡通”是以学生为主体使用者，银行和学校共同发行的，集学生个人信息，消费为一体的智能卡。

其主要发放形式为：学校同银行建立合作关系，将学费卡同“校园一卡通”进行绑定。学生可以直接进行转帐方式。将自己的建行卡上资金转入“一卡通”也可在学校设立的充值点进行现金充值。该卡的设置形式类似于“银联卡”，不同点在于其消费终端消费只适用于校内，即是银校的建立。

银行和学校以银校“一卡通”系统为合作纽带，向在校师生发行复合介质的借记卡，推广电子钱包应用，提供安全、便捷的现代金融结算服务，实现了银行、学校、学生及家长多方共赢。学校和银行共同建立合作关系，银行在教育系统提高了知名度，有利于把在校师生培育成该银行潜在的稳定客户群体。高校引进银行现代化的金融服务，借助银行系统实现各类学杂费的代收代扣；通过电子钱包的广泛应用，方便了校园内的小额消费，减少了资金结算工作量，提高了交易效率；引入“一卡通”智能化管理模式，在方便师生日常生活、教学用卡的同时，学校节省了后勤管理开支，提高了管理水平，提升了综合形象。学生及家长利用农行网络服务的优势，进行异地结算、消费，避免携带大量现金带来的诸多不便和风险，同时，学生通过银行在校园布放的自助服务终端将备用金账户资金圈存到电子钱包，在校内刷卡消费，避免了现金交易带来的麻烦。

2、“校园一卡通”的使用

该“一卡通”包含有两方面的信息：1.个人信息；2.电子钱包。

该卡实现了以卡代证，用银校“一卡通”取代各个校区原有的各种证卡（包括借书证/卡、医疗卡、出入证、餐卡、澡卡等），实现身份识别“一卡通”。所有用证、用卡的信息管理系统，其身份识别部分都接入银校“一卡通”系统，实现身份识别的数据共享。

在各校区内凡涉及现金使用的任何一个消费环节，银校“一卡通”的电子钱包都能通用，所有商户单位可以授权代理收款结算，如食堂、超市、浴室和图书馆的上机收费，上机收费管理，校内医院挂号收费，水控管理的收费等。该卡可在校园内任何一台具备受理I C卡业务的P O S进行小额消费，电子钱包的应用于校园范围内的整个金融消费领域。

建立统一的校园自助服务系统，提供24小时全天候的金融服务。借助银行的自助服务终端设备，持卡人可使用复合介质借记卡进行自助圈存、转帐汇款和电话缴费等。

3、结算方法和方式

目前, “校园一卡通”的主要资金清算模式有两种: 一种是高校各二级单位有外部银行独立账号而进行的外部往来清算;另一种是高校各二级单位无独立账号只在高校内部银行( 一般称作资金清算中心) 开户的内部往来清算。前一种模式的资金清算主要由银行完成, 即银行设立“一卡通”资金清算专户, 负责管理“校园一卡通”系统的结存资金,“校园一卡通”的消费资金转入内部往来单位账户等均由银行负责, “校园一卡通”圈存的资金明细报表由银行提供, 系统错账也由银行负责查找和处理。这种清算模式比较简单, 大部分清算工作均由系统自动完成, 但由于高校对这部分资金无管理权和使用权, 致使高校不能发挥这部分资金的使用效益, 因此这种模式还未得到广泛使用。对于后一种资金清算模式, 虽然外部银行也有“校园一卡通”的结算账户, 但该账户主要由校内结算中心负责管理。校内结算中心负责“校园一卡通”的现金充值及圈存资金的核对和入账, 对于各内部往来单位的消费资金, 因各内部往来单位在外部银行无独立的清算账户, 各二级单位只在校内结算中心开设结算账户, 只能由校内结算中心手工完成转账, 各商户的系统消费明细报表、圈存资金明细报表及系统错账等均由校内结算中心负责查找和完成。这种结算模式的工作量比较大, 但由于“校园一卡通”的资金运行过程均由校内会计部门负责监控和完成, 有利于高校及时了解“校园一卡通”的有关情况。同时,由于“校园一卡通”的结存资金由校内结算中心负责管理, 这样也有利于发挥这部分资金的使用效益。

4、“校园一卡通”的挂失与注销

随着网络技术、计算机技术、数据库技术以及智能卡技术的发展与成熟，在校园管理信息化领域，“校园一卡通”系统从传统的以“一网一库一卡”的模式逐步向“多网一库一卡”的多功能综合信息化模式完善。“多网”就是校园网、互联网以及涉密信息部门之间或多校区之间通讯的专用网络，“一库”就是建立集中化、标准化的校园基础数据库，“一卡”就是一张包含例如消费、门禁、身份识别等多种用途的卡片。在新的运行模式下，“校园一卡通”系统对安全性的需求也日趋严格。区别于传统要求，安全性设计集中在网络通讯部分，以强调入侵检测、防止网络攻击等方面的新的运行模式。“校园一卡通”系统需要针对系统运行过程的每一个关键点，都要设计有针对性的安全措施，只要是可能影响系统安全、稳定、持续运行的一切不利因素，都必须要严格的防范和控制，从而构建一个全方位的、完整的安全防范体系。

挂失：持卡人遗失卡后, 可向校内结算中心挂失, 校内结算中心自动暂停其内部帐户、银行帐户, 并删除消费系统内档案停止消费。

补卡：对已挂失卡的持卡人, 可按照其校内结算中心档案资料重新发卡, 校内结算中心自动恢复其内部帐户、银行帐户, 并重新建立消费系统内档案, 原挂失卡不能在校内继续流通。

注销卡：对于因毕业等原因永久性离开学校的人员, 校内结算中心自动删除其内部帐户, 并删除消费系统内档案停止消费。将其中末消费资金存入其银行帐户, 此卡将仅能作为一般银行储蓄卡使用。

关于黑名单：由于校园的特殊性质, 因此在系统运行过程中将会有大量黑名单卡出现。其主要来源有以下几种

? 伪造卡

? 丢失或失窃卡

? 未立即回收处理的故障卡

? 未回收处理的注销卡此类卡为数众多,

如学生毕业等等因此传统的黑名单做法将无法灵活瞒足需要。系统采用全新的处理方法, 校内结算中心自动将有效档案传入各消费系统, 只有具备有效档案的卡片才能被承认,而黑名单卡将不被允许在任何消费系统消费。

3.5 校园一卡通的目标

每个学生或教职员工一张卡，此卡集身份卡、借书卡、消费卡、上机卡、医疗卡等于一体，代表持卡人的身份，在卡上可自由充值和消费，在校园内做到一卡通用。

1、实现银校结合

“校园卡”系统采用逻辑一体、物理分离的校园卡与银行卡银行卡在银行各个网点通用，进行电子货币结算，做到各个银行互通。持卡人通过圈存等方式实现银行卡与校园卡之间的转账功能，赋予“校园卡”系统金融功能，也让校园卡走出校园。

2、数字校园与校园一卡通

数字校园是以网络为基础，利用先进的信息化手段和工具，实现从环境（包括设备、教室等）、资源（如图书、讲义、课件等）到活动（包括教、学、管理、服务、办公等）的全部数字化，在传统校园的基础上构建一个数字空间,以拓展现实校园的时间和空间维度，提升传统校园的效率，扩展传统校园的功能，最终实现教育过程的全面信息化。从而达到提高教育管理水平和效率的目的。 数字化校园就是网络化的信息传输、数字化的信息资源和智能化的用户终端，三者有机的结合。

随着校园的数字化、信息化建设的逐步深入，校园内的各种信息资源整合已经进入全面规划和实施阶段，校园一卡通以结合学校正在进行的统一身份认证、人事、学工等MIS和应用系统等建设。校园一卡通为数字化校园提供重要数据决策信息，通过共同的身份认证机制，实现数据管理的集成与共享，使校园一卡通系统成为校园信息化数字校园建设的核心组成部分。通过这样的有机结合，可以避免重复投入，提高建设进度，为系统间的资源共享、各子系统数据互联互通打下基础。

4 总   结

通过这次课程设计，使我更进一步地掌握了物联网知识，对它的功能以及应用有了更深一步的了解，对它的操纵更熟练了。但是同时很好地重视它，掌握它。通过这次课程设计，虽然比起以前有了很大的进步，但还是了解得不够，学习的不够，今后要更加努力学习好一些基础的知识，以备在需要的时候发挥自身的才能。“书到用时方恨少”这句话在这次毕业设计中表现得淋漓尽致，一开始做毕业设计时，不够重视，认为肯定能行，但做到最后，情况越糟，甚至有一段时间让我觉得有点手足无措了，幸好大家的团结努力，查阅资料翻阅书籍，才避免了不满意结果的发生。

同时，我们也对校园一卡通的设计原理和使用程序有了一定的了解，也对现在许多大学都在朝着这个方向努力表示理解。因为校园一卡通的实现真的对学校管理制度化、对学生的行为规范以及学生的方便都有极大的帮助。我校现在宿舍也装了门镜，希望校园一卡通一体化的进程继续，在不久的将来实现全校信息化管理。

参考文献

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