數字校園環境下的一卡通建設

文/周兆永

數字校園環境下的一卡通建設

文/周兆永

一卡通系統不僅僅是消費系統，還具備身份識別功能和管理功能，與學校的管理信息系統結合起來，建立獨立統一的用戶身份信息庫，為與其他信息系統的互連互通打好基礎。

隨著教育信息化的快速發展,校園一卡通已成為高等院校加強基礎管理的重要工具。當前,依托校園網絡,建設校園一卡通系統,實現教學、科研、后勤、校園生活等各領域工作的“一卡”管理,為校院建設提供開放、靈活的應用服務平臺,已成為新形勢下高等院校提升管理水平、實現跨越式發展的必然選擇。本文根據目前校園一卡通系統的現狀、發展趨勢，結合學校數字校園與校園一卡通系統建設實際情況，闡述了基于數字化校園環境下的一卡通的建設過程中面臨的現實問題，一些建設方法、經驗以及系統特點，希望能為其他院校提供借鑒。

“校園一卡通”的重要性

“校園一卡通”是數字化校園的基礎工程，是教育信息化建設的基礎支撐點之一。作為“數字化校園”建設重要組成部分和基礎工程,它將IC卡的強大功能與計算機網絡的數字化概念融入校園,將學校的教學、科研、后勤等方面的各個管理信息系統有機融合,形成覆蓋全校范圍的數字空間,為“數字化校園”提供了全面的數據采集網絡平臺。

校園卡取代校園內所有的卡、證、票,實現多種不同功能的智能化管理；利用其電子貨幣功能,實現校園內的無現金結算,規范校園經濟秩序；利用校園卡的種類實現對不同身份人員的管理，提升學校整體管理水平；鋪設覆蓋全校范圍的一卡通專用網絡,將各個管理信息系統連為一體，通過建設數據交換共享平臺系統實現校內各應用系統數據交換和共享，消除“信息孤島”問題，實現部門間相關數據信息的互聯互通、資源整合和信息共享，并為領導進行科學決策提供依據。

校園一卡通系統結構

數字化校園的層次結構

圖1 數字化校園體系結構

圖2 校園一卡通系統結構

數字化校園應為學校提供全方位的服務,包括教學、管理、科研、辦公、信息交流和通信等。主要體系結構如圖1所示,它是一個層次化的結構,按照功能可以分為4個層次。系統基礎平臺:數字化校園最基礎的設施包信息存貯與傳輸的硬件基礎;基本服務:網絡基本服務是數字信息流動的軟件基礎,是衡量網絡系統功能是否完善的一個重要標志;應用支撐平臺:數字化校園的核心支持系統,它直接管理各種信息資源,并根據相關的邏輯提供給用戶使用,它是數字化校園的支撐平臺;校園門戶(Portal):數字化校園的總入口,為用戶提供與其身份相對應的信息與個性化服務,它是校園數字化后功能的自然擴展,各種系統集成與整合的技術。

一卡通系統結構

學校一卡通系統由統一的身份認證中心、統一的信息門戶中心、統一的公用數據中心及統一的一卡通管理應用中心四大部分構成一個一體化的完整系統。其系統機構如圖2所示。

一卡通在數字化校園中的位置

校園一卡通系統是數字化校園中的重要有機組成部分，它服從于數字化校園的統一規劃，與校園內其他應用系統協調并存。一卡通系統作為數字化校園的一部分,是數字化校園的基礎應用系統之一,是數字化核心框架的筋骨。數字化校園的信息流向大體有三個階段:信息采集、信息處理和存儲以及信息應用。一卡通系統作為數字化校園的基礎工程,為數字化校園提供了全面的數據采集平臺,同時通過提供多種場合的各種卡應用,也給全校師生帶來了一種全新的、方便的、現代化生活。在校園一卡通系統的基礎上,再協同學校其他職能部門共同數字化校園努力。一卡通平臺是數字化校園認證體系中主要的一種。因此,以校園一卡通系統為平臺,實現以人為本,從學校環境、資源到活動的全部數字化管理,充分利用銀行的金融服務,充分借助電信的通訊專長,實現“一卡在手,走遍校園”,必將滿足學校數字化建設的需求及目的。

與其他信息系統交互

圖 3 一卡通與第三方應用的信息交互

“校園一卡通”系統是數字化校園建設中的一個基礎平臺和應用領域。在設計上必須服從于數字化校園的總體規劃。一卡通系統不僅僅是消費系統，還具備身份識別功能和管理功能，與學校的管理信息系統結合起來，建立獨立統一的用戶身份信息庫，為與其他信息系統的互連互通打好基礎。因此，“校園一卡通”系統建設不僅包括一卡通系統的基本建設內容，還應包括與一卡通密切相關的全校統一電子身份認證系統、以學校數據資源與交換服務平臺為基礎的應用環境集成系統、基于Web Service技術規范實現的全校資源個性化門戶系統、標準三層架構的學校管理應用系統以及基于 Web Service技術規范實現的第三方系統的連接接口。

數字化校園下的銀校一卡通系統中，有許多第三方應用系統需要接入，如圖書館管理系統、學籍管理系統、學校醫療管理系統、學校人事管理系統、學校財務管理系統等。在實施過程中，必須要根據實際情況與第三方的應用系統進行平滑的、有效的對接，才能更好的發揮校園一卡通系統的作用。校園一卡通系統與其他第三方系統之間的信息和數據交互，通過加密的XML文件進行傳遞如圖3所示。接口的實現方式有應用程序接口和Web Service接口兩種。

1.應用程序接口

圖4 供第三方使用的應用程序接口

對于B/S模式的第三方應用系統，一卡通系統可以根據需要提供第三方使用的應用程序接口如圖4所示，接口的方式可以是.dll和.JavaPackage等形式。接口程序中將校園卡的讀寫、認證、消費等具體應用，進行封裝，只需要第三方應用系統的開發人員，對程序進行相應調整即可。

2.Web Serviee接口

對于基于Web Service的第三方應用系統，一卡通系統可以根據需要提供第三方使用的Web Service接口如圖5所示。接口程序中將校園卡的讀寫、認證、消費等具體應用，進行封裝，只需要第三方應用系統的開發人員，對程序進行簡單改動即可。

“校園一卡通”系統建設

面臨的現實問題

在學校校園一卡通系統建設過程中,我們遇到如下一些問題,這些問題能否得到及時解決,對系統能否順利運行并達到“方便使用、提供管理水平”的目的至關重要。

1.各種人員:建設的對象包括預科生、繼續教育生、成教生、本科生、碩士生、博士生、博士后、教職員工、來校訪學生、臨時人員及家屬子女。各種人員各有身份,各有特點,有全日制學生,有假期才到校的函授生,又有家屬子女,不能隨意剔除,亦不能簡單統一。

2.各種業務:建設中存在支付交易、身份識別、轉賬充值、補助領取、查詢服務等各類業務,又涉及不同廠家、不同系統平臺的對接擴展。

圖5 供第三方使用的Web Service接口

3.各種場合:西北農林科技大學有2個大校區5個食堂,還有分布在周邊的多個二級學院和研究所校區,校內的超市、小飯館和小賣店人員層次不齊,相對比較復雜。按場地形式又可分為固定消費(如食堂)和移動消費(如校車)。

4.各種應用:校園卡設有一個主錢包、多個電子錢包。產生的消費有開環,也有閉環的。并存在計時、計費、計次、計量四種消費方式。

5.各種交易:按在線形式分聯機、脫機的交易。從種類上分有轉賬、現金、卡金(電子錢包)的交易。從性質上分有充值、消費、補助的交易。從額度上則有大額、小額的交易。

6.各種結算:校內存在獨立、統一的結算;存在中心財務、各院系食堂分中心的結算;存在出納、會計的結算;存在學校財務、銀行的結算。

7.各種管理:從層次上可分為一卡通中心、各院系食堂分中心的管理。從區域上有2個校區的不同情況下的管理。從類型上又有卡戶、商戶、中心、銀行的管理。

8.各種監控:存在應用軟件、工作站、網絡狀態、終端交易的監控。從時間上分7×24小時全天候、定點、定時的監控。

建設方法

經多方考察,并結合學校具體情況,針對上述現實問題,我們的具體做法如下:

1.確定項目高度:確定數字化校園建設為校長工程。學校數字化校園建設由校長牽頭,主管副校長具體負責,各經辦部門分別落實的原則嚴密進行。一卡通作為數字校園的核心基礎系統優先保證建設。

2.提出建設總思路:整體規劃,統一框架,分期實施。

3.提出建設四原則。

在總體指導上:統一領導、歸口管理、共同建設。

在資源利用上:充分發揮現有各種優勢,充分利用現有各類資源,立足于數字化校園,資源共享,避免信息孤島衍生。

在建設主體上:立足“自我”,減少對承建單位的過分依賴。

在合作方式上:項目化管理、合作化開發。

4.專門成立相關項目機構。

項目領導小組:信息化建設領導小組是項目的總指揮。信息化領導小組組長由學校常務副校長擔任，領導小組辦公室主任由校辦主任擔任，領導小組辦公室副主任由網絡與教育技術中心主任擔任。

項目專家小組:由學校聘請國內一流院校數字校園建設領域內的專家對技術進行論證和把關。

項目實施小組:負責項目的具體實施，由校方的管理和專業技術人員和承建方項目小組的人員組成。

一卡通管理中心:負責校園卡制作、日常卡務管理、賬戶管理、會計賬戶管理、轉賬管理、門戶管理、系統管理、技術維護和支持。

系統建設情況

1.卡片選擇，根據鑲嵌的芯片的不同劃分為存儲卡、邏輯加密卡和CPU卡。由于非接觸式邏輯加密卡價格便宜、具有全球唯一的序列號,每次讀/寫之前要先進行密碼驗證,有一定的保密安全性,因此我校采用非接觸式邏輯加密卡。

2.網絡結構：為確保安全，學校一卡通系統網絡采用專網結構，與校園網物理隔離，保證現有的校園網和一卡通系統網絡是兩個網絡。由于校園網數據和一卡通系統之間存在信息交換和資源共享，他們之間的通信采用防火墻進行單通道連接，且僅開放相應的IP及端口。

3.實施“校園一卡通”系統

一卡通系統建設應緊密結合學校的實際情況，將其作為實現數字化校園建設要組成部分和重要基礎工程，納入學校數字化建設的整體規劃之中。

按照“一網”、“一庫”、“一卡”的一體化建設理念，建立統一的身份認證中心、統一的信息門戶中心、統一的公用數據中心及統一的管理應用中心，采用“平臺式”、“模塊化”的建設方法，實現三大骨干平臺:一卡通網絡平臺、一卡通管理與服務平臺、一卡通應用平臺，適應與銀行系統、學校原有的各類應用系統銜接和系統本身應用規模、應用層次不斷擴大的銜接，將一卡通系統建設成一體化、開放式、標準化和用戶自我建設擴展的系統，為學校校園實現由傳統校園向數字化校園轉變奠定良好的基礎。

校園一卡通系統在結構設計上充分考慮了聯網/脫網的兩用性和兼容性。系統的運行模式一般有實時通訊和非實時通訊方式之分。總結國內多所高校的建設經驗，一個穩定、安全的校園一卡通系統必須是兩種運行模式緊密結合使用的系統，即不僅可以聯網使用，也可以脫網使用。聯網時，系統以聯機通訊方進行，各種數據自動進行交換。一旦網絡出現故障，支付識別介質的卡片及終端設備仍然可以脫網正常使用，終端設備具有聯網/脫網使用自適應功能。

建設現況

學校“校園一卡通”于2009年8月基本建成。“校園一卡通”覆蓋兩個主要的教學辦公區域，采用“銀校企合作”方式建設。現有發卡量已達3萬余張。目前已完成九大子系統的建設，在后勤服務(食堂就餐、洗浴)、學生公寓水控和電控管理、超市購物、圖書借閱、門禁通道管理、觸摸屏綜合信息查詢、網費繳納、銀行圈存等應用領域已成功建成并投入使用，并完成綜合前置系統、身份前置系統、卡務管理中心、數據中心的建設。學校于2008年正式啟動數字化校園的建設工作，目前研究生及本科生教務管理、人事管理、實驗室管理、科研管理、財務管理、醫院管理等系統已陸續交付使用,并建成公共信息發布平臺系統。數字校園平臺和一卡通系統之間信息相互關聯、統一，隨著規模的逐步擴展、功能的逐步完善，學校的信息化建設一定會給教學、科研及各項管理工作帶來更多益處。

需要注意的問題

1.注意一卡通建設與數字校園建設的關系。

“校園一卡通”系統是數字化校園建設中的一個基礎平臺和應用領域。在設計上必須服從于數字化校園的總體規劃。數字化校園是總目標、總方向。

2.必須加強校園網絡合理配置，使系統安全、穩定運行。學校一卡通網絡采用專用網絡（把光纖的兩芯作為一卡通專用數據通道），一卡通系統的交換機等網絡設備單獨設置，同時采用防火墻隔離技術將校園網與一卡通專網進行安全隔離實現信息交換和資源共享。從而確保網絡連接和信息傳輸的安全性，使得“一卡通”系統有一個安全、穩定的運行環境。

3.必須做好系統安全平臺與數據的備份，同時保障供電安全。實際建設中學校供電電源采用了雙回路供電方式，當一路電源出現意外斷電時，將實時、自動切換至另一線路繼續供電；即使兩路電源均出現故障，大功率的UPS電源仍可繼續長延時供電。通過先進的冗余設計確保系統安全運行。數據庫服務采用了Oracle的兩節點RAC方式，確保核心數據的安全穩定和提供不間斷服務。

4.銀校合作、校企聯手,實行項目化管理。充分利用銀行的資金優勢 ,充分借助承建單位的行業經驗,是建設數字化校園環境下一卡通系統行之有效的途徑。

總結

基于數字校園環境下的一卡通工程建設，服從于數字化校園的總體規劃，從校園一卡通系統的建立到管理機構的設置以及日常管理與運行的維護，乃至新功能的開發，是一項長期工作，也是一個不斷完善過程。學校要結合實際，將該項目工程作為學校實現數字化校園建設的重要組成部分和重要基礎工程納入學校建設規劃之中。校園一卡通系統雖然不是一項高尖端的技術，其建設的過程比較復雜。總結我校在實施基于數字校園環境下的一卡通工程建設經驗，有以下幾方面的問題需要注意。

整體規劃、逐步完善

校園一卡通系統必須建立在穩定、暢通、安全的網絡平臺上，確保師生員工的利益不受損失，工作、生活秩序不受影響。

在建設校園一卡通系統過程中，應在全面論證、做好需求分析的基礎上，制定校園一卡通系統建設的技術方案和整體規劃。要考慮資金投入以及目前學校相關的管理子系統的現狀。要避免各個系統的獨立使用，造成大量的數據冗余、部門間信息獨立封閉、資源不能共享，從而產生數據孤島。要充分運用校園一卡通系統功能和學校的教學、科研、人事、學生管理、圖書、醫療等校內各部門原有的管理信息系統對接，使學校內原有的業務和管理體系相對獨立、互不協調的現象得到有效整合，減少資源浪費和重復建設。在具體實施上，實行分期實施、逐步到位。要理順校內各項操作的要求，建立完善的系列執行制度，以促進學校管理的科學化、規范化建設。同時，要適當調整學校的原有政策和制度，適度考慮學校有關部門的利益，以減少校園一卡通建設過程中的阻力，形成一個更高層次的對校內事務進行全面管理的校園管理系統。

更新管理理念、統一思想認識

更新管理理念，統一思想認識，是校園一卡通工程建設的基礎。校園一卡通系統是一種新技術在教育管理中的運用，在其建設過程中迫使人們改變長期沿用的傳統的管理習慣，去學習、開發先進的科學技術來提高管理水平。同時由于校園一卡通系統是建立在完善的業務需求和合理的業務流程的基礎上的，它涉及到新舊管理模式轉換、學校各職能部門更新或更換系統流程以及部門利益的調整等問題與矛盾，需要全校各部門站在提高學校綜合管理水平的高度，樹立全局的大管理意識和一盤棋思想，破除狹隘的只想自成體系的管理思想，更新理念、統一認識、協同作戰，積極參與校園一卡通工程的建設。只有這樣，校園一卡通建設才能順利實施。

建立專門的管理機構以及安全暢通的網絡環境

為了該項建設工程順利實施，以及校園一卡通的高效有序管理，在前期建設中就要整合校園內的信息及網絡管理組織。由校領導牽頭，成立校園一卡通建設領導小組，下設項目實施小組，賦予相應的權限與職能。配備一定的校園一卡通籌劃建設及未來系統運行維護人員，全面負責校園一卡通方案的論證、協調、建設等工作。待校園一卡通正式運行后，再過渡到校園一卡通專門管理部門負責全面管理。在系統運行階段，各個環節上肯定還會出現各種問題，需要各方通力合作予以解決;同時要培訓一支專兼職相結合的網絡管理隊伍。校園一卡通系統必須建立在穩定、暢通、安全的網絡平臺上，確保師生員工的利益不受損失，工作、生活秩序不受影響。

（作者單位為西北農林科技大學網絡與教育技術中心）