数字化校园一卡通平台研究

图2 银行转账子系统结构图 

    可以在学校端和银行端各设一台前置机，两台前置机之间采用DDN专线或拨号方式进行短连接，采用TCP/IP协议，通过应用层的报文交换实现转账交易。每台前置机均设两块网卡，一块网卡接内部网络，另一块网卡接专线的路由器。通过两块网卡的设置在逻辑上隔离内部网络和外部网络，提高了系统的安全性。 

    （3）人工充值系统 

    人工充值是银行转账和圈存系统的重要补充手段，系统提供在综合业务子系统或在单独的以太网POS机上的手工充值功能，将持卡人的现金存入卡片。 

    充值是综合业务子系统中的一个基本功能，在此不进行详细介绍，下面仅介绍一下以太网POS的充值方法。以太网POS是为零散型消费点制作的一款终端设备，它即可以用来消费又可以进行充值，而且可以在网络出现故障的情况下独立工作，脱机流水至少可达5000笔以上，它的特点是方便、灵活、可靠。以太网POS中内置微型打印机，可打印销售收据和统计报表。它的组成结构包括网卡模块、读卡模块和主体部分，其中主体部分又包含主程序模块和打印、显示、键盘等。它的存款流程如图3所示。 

图3 以太网POS存款流程 

     2．3 主要业务流程 

    （1）身份信息同步 

    身份信息同步是由统一身份认证中心发起，一卡通系统通过WebServices获得变更的身份数据。一卡通系统需要判断此身份信息的变更是否影响黑、白名单的变更，如果是，则产生黑、白名单的同步任务并发送到综合前置机上。 

    （2）黑白名单同步 

    综合前置机收到黑白名单的任务后，会根据当前各应用系统在线的情况产生同步通知。对于离线的应用系统会自动保存一个未达任务，待应用上线后，再进行同步。网关收到来自综合前置机的黑白名单的同步后，更新本机的黑白名单库，并下发至各POS机。同步服务器收到黑白名单的同步后，会检查它所管辖的区域内的应用系统的运行状态，如果是在线的，则立即同步给应用系统，如果是脱网的，则生成一个未达任务，待应用联线时，再行同步。 

    （3）交易业务流水 

    首先是各消费终端点产生交易流水；各终端点向其上位机发送交易流水，如果是网关下的终端设备则向网关汇集，如果是应用子系统，则根据配置可能向代理服务器或是同步服务器汇集，也可能直接向后台服务发送；网关或是代理服务器将交易流水汇集后，集中向后台服务进行传送。可以选定一定的汇集策略，比如在5秒内满1K数据，则立即上传，超出5秒后，不论有多少数据都立即上传。对于现金充值交易，不合并，必须实时在线交易，并且保证每笔交易完成后，才能进行下一笔交易。 

    （4）银行自动转帐 

    银行自动转帐是对自助转帐的一种补充，在技术上实现上一般有两种方式：第一种方式：定时自动转帐，这种方式的实质是，系统在设定的时刻检查所有帐户，并且对低于某个数值的帐户产生一个转帐请求，转帐请求通过批量的方式传给银行业务系统进行处理，处理成功的帐户按补助方式进行处理，并且在下一次卡片消费的同时，写入到卡片中。第二种方式：触发式自动转帐。这种方式的理论是，只有卡片消费，它的余额才可能低于某个限额。那么在卡片每次消费后，系统应该检查该帐户的余额是否低于限额，如果是，则触发自动转帐服务进行银行转帐，在卡片下一次的消费时，钱额就会写入到卡片中。
 
    两种方式的比较是：第一种方式实现简单，对银行服务的响应不敏感，缺点是时间跨度大。第二种方式实现复杂，对银行服务的实时性要求高，优点是真正做到了自动转帐。图4是银行转账业务的一个示意图。 

图4 银行转帐业务示意图 

    （5）圈存流程 

    自助实时转账业务：持卡人利用自助转账终端完成银行卡向校园卡的资金划转。自助实时转账业务流程如图5。 

图5 自助实时转账业务流程 

    3 一卡通平台接入方案 

    目前学校在管理方面已经应用了较为成熟且专业的应用管理系统，如：图书管理系统、教务管理系统等，并且一些专业的生产厂家在某些方面已经开发出了较为成熟的应用系统，为了保护学校前期的投资和系统平滑升级，一卡通平台还应为所有一卡通的应用开发商提供通用接口。通过该接口，第三应用程序可以使用一卡通的帐户信息，读写校园卡，利用一卡通进行消费和结算，甚至接受一卡通的管理。 

    接口套件由PSAM卡、通用读卡器、服务驻留程序等组成，对于需要接入一卡通平台的系统，在计算机中插入PSAM加密卡，接入通用读卡器，安装服务驱动程序，在系统底层就驻留了连通一卡通中心数据库提取持卡人信息、回传消费流水账、自动维护白名单信息的程序。第三方子系统只要能够调用该服务程序就可以成为一卡通平台系统中的一个应用子系统。在一卡通系统中，第三方的接入是采用代理服务器机制来实现的。有以下几种模式：紧耦合、松耦合、不耦合模式，第三方子系统可以以三种耦合程度连接一卡通平台。
 
    3．1 紧耦合模式 

    此方式完全符合一卡通系统的总体设计目标，由第三方产品提供商或客户根据一卡通平台提供的应用程序接口API进行原系统的改造。API接口形式可以根据第三方产品的实际情况进行调整，采用标准的Web Services或是自定义的基于TCP/IP的数据包交互。 

    第三方应用程序接口API主要包括：进行日间业务的函数、操作员签到/签退、操作员改密、操作员统计、开通/关闭（相对于开通操作的反操作）、查询、挂失/解挂、转账、改密、撤消操作、对流水账等。 

    3．2 松耦合模式 

    此方式不完全符合一卡通系统的总设计目标，但它对系统的改造要求相对较小，互联的实质是实现一卡多用。互联的具体方法有两种：第一种方式：在卡片上提供应用区，供第三方读写使用。第二种方式：在卡片上提供一个应用区，供第三方只读使用。 

    3．3 不耦合模式 

    不耦合是指仅仅在形式上使用同一张卡片，应用子系统与一卡通平台不发生任何关系，卡片占用其中的独立扇区作为卡号或独立的小钱包，形成“一卡多用”、“小钱包”式应用。 

    采用小钱包的方式，包括自助复印机、校内公交车、自助洗衣机、饮水机等，这些设备只扣除小钱包中的金额，不回传流水，不联网，可以非常方便地布置在校区内不易布线的地方。 

    3．4 共享数据组织 

    持卡人的基本信息资料和电子钱包都作为统一的公用数据在全网上实时共享，做到一人一卡、一人一户，所有数据的变更都做到全网立即生效。在共享数据的组织上，除了实现消费一卡通和身份识别一卡通外，更主要的是实现与各子系统的挂接与捆绑，包括与传统售饭系统平稳过渡，减少投资；数字化校园建设中的其他MIS系统、OA系统，可以通过平台预留的扩展接口实现与校园卡系统的数据共享；取代各校区原有的各类借书证、卡，实现与图书馆管理系统、电子阅览室等系统的对接连通，做到系统软件直接扣除罚款的紧耦合连接；实现与教务管理系统的对接，实现学生按学期的学籍注册管理，实现教学资源、生活设施的使用控制；实现宿舍楼、学生公寓的用电控制管理、公共浴池的用水控制管理；在不同操作系统、不同数据库基础上构建开发的公用机房上机收费管理、校医院挂号收费管理、宿舍楼出入门禁、教职工考勤管理、学籍管理、安全保卫的巡更管理等第三方子系统，都可以实现与一卡通系统的挂接与捆绑。
 
    就以学生离校为例，该年度毕业学生的名单一经提交，一卡通身份相关的学生信息发生了变化，此时可以通过一卡通平台提供的数据的导入导出接口，利用已经变更后的数据为其它MIS系统提供系统相关数据并触发有关事务，如学校财务系统中的学生帐户的结算、图书馆管理系统的借阅禁用、各类门禁的停用等等。利用前面提到的诸如身份同步、黑白名单等机制就可以保证数据的一致，再通过集中-分发模式就可以实现不同应用系统的相同数据集成，进而完成对共享数据的组织。 

    4 结束语 

    越来越多的学校开始建设和应用校园一卡通了，但是，不但建设有多种建设模式，而且其后续管理也是一项复杂的工程，需要注意解决一系列的问题。在建设模式中就包括开发模式、资金筹集模式、网络建设模式、用卡模式等，这些都是需要我们进行深入研究和比较的。比如在开发模式上，就有“银校合作”和“校银企”两种模式可供选择，前者一般首先对银行招标，再由中标银行选集成商开发；后者分别对银行和集成商招标，受银行限制不大。再比如网络建设模式和用卡模式，有的院校铺设了一卡通专网，有的则利用了校园网，这两种方案又是各有利弊，使用专用网可以使系统运行更可靠更安全，方便保证数据完整性，易操作易维护，但专用网络铺设成本相对较高；在用卡上又有些院校实现“两卡统一，物理分离”（即银行卡与校园卡物理上分开，但逻辑上统一、有机结合），有些实现“一卡”（银行金融卡和校园IC卡合二为一）。各种模式的选择都需要学校的斟酌，都需要和银行以及集成商之间做好沟通工作。 

    校园一卡通工程的建设和其他大型信息平台的建设一样，都要做到整体规划、分期实施、逐步完善、规范管理这几点。首先应在全面论证、做好需求分析的基础上，制定学校校园一卡通系统建设的技术方案和整体规划，考虑资金投入以及目前学校相关的管理子系统的现状，在具体实施上，实行分期实施、逐步到位。同时，考虑银行的投入，能够在前期实现的功能就应当尽早完成。要理顺全校内各项操作的规范要求，建立完善的系列执行制度，以促进学校管理的科学化、规范化建设。同时，要适当调整学校的原有政策和制度，适度考虑学校有关部门的利益，以减少校园一卡通建设过程中的阻力。 

    校园一卡通工程是数字化校园建设的基础工程，可以通过校园一卡通的建设，逐步形成全校范围的数字空间和共享环境。校园一卡通系统各项功能的实现，不但会为学校师生员工提供极大方便，同时也会极大地提升学校的管理水平和科学决策水平，成为学校实现现代化管理的标志。 

    (文/南京大学信息管理系 许鑫 苏新宁, 南大百合网络科技有限公司 姚瑶)