中间件技术在校园一卡通系统的应用

1 引言 

    随着智能卡系统在社会各领域的迅速发展， 目前很多学校都建立了自己的智能卡应用系统。但由于早期缺乏统一的规划，学校的许多部门引进或开发的智能卡应用系统大都各自为政，比如图书馆发行图书借阅卡，食堂管理系统发行饭卡，学生到机房上机使用上机卡，老师上课使用多媒体使用卡等等，不仅造成老师和学生手持有多张卡，使用极不方便，而且增加了数据在完整性和一致性方面的维护代价，另外，相同系统的重复建设也造成学校资源的极大浪费。校园一卡通建设工作可以利用智能IC卡的强大功能和计算机网络，把整个校同的管理子系统有机地衔接起来，加强校内资源共享，减少重复建设，实现校园信息管理和消费服务方式的智能化和数字化，促进校园信息化管理水平的提高。

2 系统功能设计 

    校园一卡通的目标就是使全校的学生和教工通过一张智能IC卡，全面替代现有的多张卡和证件。学生和教职工可持此卡在学校联网的卡机上完成就餐、上机、洗浴、注册、借书、选课、食询考试成绩等校内所有事务。根据校同一卡通的建设目标，结 合我院的实际需求，大致可以将系统分为射频卡管理子系统、餐饮计费管理子系统、机房计费管理子系统、图书馆卡管理子系统、门禁管理子系统等。在整个校园一卡通系统中，射频卡管理子系统为核心部分。射频卡管理子系统管理学校人员的基本信息．负责卡的发行、挂失、解挂、注销及存款等财务管理以及操作员管理。其它子系统在使用时，首先通过刷卡机读取卡的信息，验证卡的有效性，若通过验证，则进行相应的处理，卡中的有关信息也随之改变，并进行记录，然后把数据上传到一卡通中心数据库服务器，进行更新。

3 数据库方案昀分析 

    在数据库分布方案的选择上主要考虑集中式数据库和分布式数据库。采用集中式数据库，将所有的数据都存放在中心数据库服务器上，这样有利于数据的维护和保持它的一致性．但一旦中心数据库发生了故障，整个系统都将瘫痪。采用分布式数据库．数据将分散在各个数据库服务器上，这样的好处是如果有一台或几台服务器发生故障，系统仍然能够继续运行，但需要花一定的代价来保持各个子数据库与中心数据库的数据一致．适用于对实时性、稳定性及数据库性能要求极高的数据库系统。由于校园一卡通系统分布应用不是很广，主要集中在校园内，且金额的扣除在射频卡上完成，后台数据库主要功能用于存储信息及查询，对实时性要求相对不高，集中式数据库已能满足数据处理要求。经过以上分析，本校园一卡通系统采用集中式数据库。

4 系统结构 

4．1 三层结构模式 

    本系统结构采用三层C／S模式，与传统的客户机／服务器(即传统C／S模式)结构不同的是，三层结构多了一个中间层。传统客户机／月艮务器的缺点是显而易见的。首先客户端与数据层直接通信 数据的安全性是个潜在的问题；其次．客户端包含了业务逻辑，当业务规则出现变化时，就不得不通过升级客户端来实现．软件的易用性和可维护性大大降低；最后，由于客户 端丁作对数据库服务器的依赖较大，从而导致网络的通信负载过大，使整个系统性能受影响。三层C／S结构是传统客户机朋艮务器模式的发展，属于多层体系 由于采用了中间层，客户端不能直接访问数据库，使数据库的安全问题得到控制。中间层是业务对象层，当业务规则出现变化时，一方面可通过客户端界面进行简单的参数维护，另一方面则可通过更改业务对象来进行维护．由于避免了针对每一个客户端的升级或更改，所以软件的易用性和可维护性得到了提高。

4．2中间件技术 

    中间件(Middleware)是位于硬件、操作系统平台和应用程序之间的通用服务系统，具有标准的程序接口和协议，可实现不同硬件和操作系统平台上的数据共享和应用互操作。作为构造三层结构业务应用系统的基础平台．中间件提供了以下两个主要功能： 

    a)负责客户机与服务器之间的联系和通讯．提供了表示层与功能层之间，功能层与功能层之间、功能层与数据层之间、数据层与数据层之间的联接和完善的通讯机制。
    b)提供了一个三层结构应用开发和运行的平台．包括：支持模块化应用开发的框架：硬件、操作系统、数据库和网络差异的屏蔽；保证事物完整性和数据一致性的事物管理机制；应用的负载均衡和管理功能；应用的高可靠性及安全控制机制等。 

4．3 DCOM 技术 

    Microsoft的DCOM (分布式组件模型)技术是OLE的扩展，是实现三层C／S结构的关键技术。DCOM技术要求用户依据软件的要求开发组件，这些组件通常是被设计成DLL的形式，可以将这些组件放置在一台专用的组件服务器上，由客户端来进行远程调用。

5 系统中间件的殳计 

    在Visual Basic6．0中，可以使用ActiveX EXE封装业务逻辑．来设计组件。根据系统设计的功能模块，将其中经常访问的一些重要功能设计成组件。比如系统中设计了数据库操作类adoAccess，因为系统的绝大多数功能都需要访问数据库才能实现， adoAccess类提供了打开数据库连接、关闭数据库连接、执行SQL语句获得记录集、对数据库进行事务处理等方法．这样在需要访问数据库时，系统就不需要重复编写关于数据库连接、访问等程序段， 只需创建指定的对象．调用相应的方法即可。除此以外，系统还设计了管理员信息类、部门信息类、卡信息类、刷卡机信息类等，这些中间件实现了系统的主要业务逻
辑功能．在此基础上开发用户界面层时可以不知道数据库的格式，甚至不必了解是何种类型的数据库，只需要知道组件的接口就可以实现调用，完成指定的功能。

    下面以系统中卡信息类为例，简单叙述该中间件的设计过程。卡信息类cCard用来处理单张卡的信息，主要实现对单张IC卡中信息操作的基本功能，如在cCard类中提供了对卡中信息进行添加、修改、删除等方法．并提供对卡中CardId、UserId、UserName、Phone、Time、FillMoney等属性的设置。卡信息集合类cCards用来处理多张卡的信息，其最小单元为cCard．它完成一组卡信息相关的操作．比如查找功能。以下是实现cCards类中查找方法的程序段：



6 结束语 

    本系统以IC卡为操作手段，配合校同汁算机网络，实现整个学校的全方位IC 网络化管理，将先进的IC卡技术服务应用于学校的教学、科研、管理和生活等方面。从系统的设计过程可以看出，将业务规则、数据访问、合法性校验等1：作放到了中间层进行处理，通常情况下，客户端不直接与数据库进行交互，而是通过COM／DCOM 通讯与中间层建立连接．冉经由中问层与数据库进行交互．不仅可以极大地提高开发效率和灵活性 而且对系统功能的扩展也留有很大的余地。


作者简介：周蕾(1971-)，女，淮阴工学院计算机工程系讲师，研究方向：计算机应用，网络和数据库
刘虎(1973一)，男，淮阴工学院计算机工程系讲师，硕士，研究方向：计算机应用

参考文献：
1、徐文拴，辛运帏．基于中间件的校园一卡通系统的设计与实现[J1．计算机_7-程与设计．2007年4月第28卷第7期．1724—1726
2、徐金建，汤彬．中间件技术在“校园一卡通” 系统中的应用研究『I1．河北理工学院学报．2004年5月第26卷第2期．79—82
3、王向军．基于中间件Jaguar的校园一卡通系统的设计与实现【l】．长沙大学学报．2007年3月第21卷第2期．88—89．96
4、颜伟，苏兆锋，诸葛涛．基于分布式系统三层体系结构之中间件『I1．曲阜师范大学学报．2007年1月第33卷第1期．118—120．124