一體化智能校園安全出入App 的研究與設計

董泳孜，麥貝翹，蔣以成，楊婉玲

（廣東技術師范大學，廣東 廣州 510665）

0 引言

“一體化智能校園安全出入App”是基于物聯網技術,在云平臺基礎上搭建的,通過手機移動端應用技術、二維碼設備技術以及檢測設備等所建立的智能校園信息化平臺。 利用智能手機、PAD 等設備連接入網,從而完成健康上報、出入記錄、安全監控等功能。 基于此框架體系,App 具有操作簡單、功能多樣、成本較低、技術成熟等特點。 本文將對一體化智能校園安全出入App 設計進行研究與探討。

1 一體化智能校園安全出入App 設計需求分析

App 以二維碼作為主載體,實現身份識別,確保學生的安全出入,防止外來人員的進入。 在疫情常態化防控背景下,App 增加了記錄學生出入情況以及健康狀態的功能,管理人員可以直接通過后臺系統對學生的出入場所進行全面安全管控。

App 功能主要分為3 個方面:(1)通過無線方式對門禁權進行管控。 以“一生一碼”的方式,管理人員可以通過后臺系統,在校園門口、校內圖書館等地方,實現對校園內外進出人員的監控管理。 (2)推進疫情防控工作。 二維碼內附著學生健康信息,對其能否入校進行判斷的同時,管理人員可以通過后臺系統瀏覽學生進出校園內外場所的記錄。 (3)虛擬電子校園一卡通功能。 秉持“一碼多用”的理念,延展電子二維碼實現校園卡功能,學生可以直接通過手機App 實現無卡消費、圖書館借閱等功能。

基于App 的功能要求,本文從校園概況、身份識別、校園一卡通、疫情防控、學生管理5 個方面進行設計論述。

1.1 校園概況

App 首頁面具體包括學校最新通知、講座公告等信息,為學校傳達重要訊息搭建渠道,使學生和老師以快捷便利的方式獲取校園信息,減少消息傳達的時差。

App 內構建公共信息社區平臺,引入虛擬社區理念,為用戶提供豐富多彩的校園生活體驗,同時拓展失物招領、講座報名等互動化服務功能。

1.2 身份識別

鑒于校園流動性大、涉及面積廣的特點,同時為防止校園疫情的發生與蔓延,學校在疫情防控期間應加強對校園內的人員管控。 學生可以通過App 中生成的“一生一碼”,在校園進出口、教學樓等地進行身份識別,同時通過掃描二維碼,將健康狀況、進出時間等信息傳輸到管理后臺,校園管理人員可以通過系統后臺查詢師生健康檢測以及進出校園情況。

1.3 校園一卡通

App 可以完成飯堂消費、網絡繳費等功能,實現實體卡片與持卡人的分離,通過智能程序進行快捷操作,解決傳統IC 卡、生物識別等方式帶來的通行安全隱患。 將校園卡數字化,使管理人員的后期數據收集更加統一與全面,實現教、管、學三大場景連接,助推教育現代化。

1.4 疫情防控

根據國家疫情調節防控政策,App 實時推出疫情健康上報及疫情線索上報功能。 基于一日一上報的規定,App 將會及時提醒當日仍未進行健康上報的用戶,同時將未在規定時間內健康上報的人員名單發送至相關監督人員賬戶,嚴格落實疫情防控要求。

虛擬電子校園二維碼在進行身份驗證的同時附著健康信息,當二維碼被使用在門禁時會同步顯示該生健康情況,增加記錄學生出入情況以及健康狀態信息,通過后臺系統對學生的出入場所安全情況進行管控。

1.5 學生管理

App 將學生管理分為學生自我管理和師生管理兩大模塊。 學生自我管理方面,學生可以在個人主頁面對信息進行修改；師生管理方面,主要針對學生請假,App 內設置請假申請模塊,學生外出請假統一在App內填寫申請表并由輔導員進行網上批復,以無紙化電子形式取代傳統紙質表格的繁瑣形式［1］。

2 一體化智能校園安全出入App 框架設計

2.1 整體技術框架設計

通過需求分析,本文給出的整體技術框架分為3個層面,分別為身份識別、健康狀況綁定以及其他輔助功能。

框架底層技術是通過校園信息管理系統對公共數據庫進行簡單操作與擴展操作。 簡單操作即是對學生信息、健康狀況等信息的增、刪、改、查；擴展操作即是通過校園信息管理系統對底層數據庫進行批量數據統計、數據分析等。

通過操作公共數據庫,可以完成底層數據的相關操作,而底層數據庫操作需要相應的后臺管理系統管控,校園信息管理系統應運而生。 該后臺可以對校園電子信息卡實現辦卡、綁卡等操作,還可以對公共數據庫的底層數據進行可視化統計、健康狀況分析等一系列操作。

2.2 身份識別功能設計

身份識別功能設計,通過手機App 生成的動態身份識別二維碼,檢測設備對學生身份進行識別,以此獲取學生獨有的OpenID(該OpenID 是完成建卡或者綁卡后便生成的一串有序無重復的8 位身份序列號),再進一步通過ID 獲取學生信息。 通過對公共數據庫的基本操作,后臺系統將獲取到的底層數據信息與不同使用場景一一對應。

二維碼作為App 獲取師生獨有OpenID 的途徑,對于動態二維碼的生成及使用,需要在各個適用場景進行硬件加裝或者更新,從而實現動態二維碼的識別,這也是身份識別功能首要解決的難點。 對此,本文給出了2 種解決方案:(1)人流相對較多,網絡相對較差的場所。 學生個人信息的識別需要安裝相應POS 機(處于聯機狀態下),通過被掃碼的方式來識別學生信息以及身份,學生端只需打開App 加載出動態二維碼,便可離線通過POS 機進行身份識別。 (2)人流相對較少,網絡刷新不頻繁的場所。 可以不安置POS 機,減少成本、節約空間,學生以掃碼登記的方式,提交身份識別請求(此時需要學生端手機連接移動網絡)。 這兩種方式,以正向掃描二維碼與反掃描二維碼的形式可以實現App 對電子校園卡的身份識別功能［2］。

2.3 健康狀況功能設計

App 新增健康狀態功能模塊,通過對學生信息數據的統計分析來實現信息獲取,以線上填交表格的形式獲取學生信息的底層數據,包括體溫、有無發熱癥狀等信息。

獲取底層數據后,通過身份識別功能對出入校內場所的學生進行動態信息監管,實現數據可視化,實現對學生每日健康狀況、出入場所時的健康狀況等進行準確掌握。

健康狀況功能設計,系統將學生上傳的個人健康信息、身份識別功能所保留的出入信息,通過對應的OpenID 錄入公共數據庫,以此生成學生的底層健康數據。 在校園信息管理系統中,后臺管理人員可以對底層數據信息實現可視化操作,對學生的每日信息狀況進行統計、查看。

2.4 其他功能設計

其他功能設計包括但不限于電子校園卡充值與查詢、外出請假報備等,均以公共數據庫的形式操作實現。 例如,電子校園卡的充值查詢功能,是通過識別學生用戶電子卡OpenID 中的數據進行增加和查詢［3］。

3 一體化智能校園安全出入App 的設計方案

3.1 內容設計

在當前疫情防控常態化的背景下,將疫情防控模塊與校園管理功能模塊相結合,利用二維碼技術實現信息獲取、網站跳轉、手機支付等功能,通過無線的方式對學生進出入實現定位,對門禁權進行掌控,同時延展校園一卡通系統,將云定位系統與校園生活相結合,為學生提供一個安全出入與信息共享的校園生活服務平臺,從而更好地保障學生安全與服務校園生活。

疫情防控方面,通過二維碼來識別與記錄學生的健康狀態以及進出校內圖書館、實驗樓、辦公室、食堂等地情況,確保學生的安全出入,防止外來人員的進入；校園生活方面,以“一生一碼”的方式實現“一碼多用”的功能,將二維碼與大學校園師生信息系統相結合,實現虛擬電子校園一卡通,利用移動端App 上的二維碼即可實現無卡消費、圖書館借閱等功能。

3.2 交互設計

智能手機的迅速發展以及智慧校園政策的推進,校園移動端App 的設計與開發是目前高校教育發展以及數字化校園的趨勢。 在校師生在使用校園移動端App 功能過程中的感覺即為一種交互體驗,通過對App的界面和行為進行交互設計,使校園移動端App 從“可用性”和“用戶體驗感”兩個方面進行最優化［4］。

3.2.1 挑選合適的導航設計

底部導航是最常見的主導航模式,市面上的主流App,例如微信、QQ 等,都采用底部導航,其可見性好,符合拇指熱區操作,用戶可以在最主要的模塊、信息或任務之間進行快速切換,適用于校園移動端App 的主導航設計。

宮格導航,也是十分常見的導航形式,類似于手機桌面各個應用入口的導航方式,每個入口是獨立的信息內容,功能拓展性強。 采用宮格導航的App,大部分是作為二級頁面進行展示,以icon+文字的形式呈現居多。 本文所研究的一體化智能校園安全出入App 設計所承載的功能相對簡單,層級較淺,無需頻繁切換任務,適合使用宮格式導航作為二級導航［5］。

3.2.2 提升操作愉悅度

交互設計的本質是對于用戶行為的一種設計,各種能夠影響視覺、聽覺、觸覺等的元素,例如按鍵、菜單、icon、動態效果等,會使用戶產生情緒上的波動。 例如蘋果手機的慣性滑動、Google 搜索結果頁面的數字跳轉、微信的動態表情等,設計者用一種幽默、輕松的方式對事物進行轉變,能夠使用戶產生愉悅的感覺,對于產品本身會起到正向作用。 疫情防控模塊的加入或多或少會影響用戶的使用感,不自覺地產生緊張情緒,因此在App 中增加一些趣味性設計,例如充分利用聲音的旋律、節奏或者單一的聲音作為點擊式觸發音,或者利用最直接的可視化表現的icon 設計,在視覺上吸引和緩和用戶的緊張情緒等,直接或間接地達到提升用戶操作愉悅度的效果。

3.3 視覺設計

人們獲取信息89%來自眼睛,剩下11%來自其他渠道。 線條、形狀、顏色、空間等設計元素的組合共同構成了全面的視覺效果,而視覺設計本質上也是為用戶服務,使用戶易用且視覺舒服的同時,達到用戶最關鍵的使用目的。

隨著時代的發展,越來越多的產品設計采用簡化的視覺表現手法,滿足人視覺系統中所潛藏的“簡化原則”,主要是在視覺的形式上追求簡單化。 而扁平化的設計風格與視覺簡化的追求目的相一致,通過簡單的圖形、字體和顏色的相互組合,來達到直觀、簡潔的設計目的。 現如今,越來越多的產品都更趨向于扁平化設計,例如微軟、蘋果等。 作為一款校園移動端App,面向對象的主體為年輕人群,利用流行的扁平化設計風格更能吸引學生群體的關注與使用,從而更好地達到校園內部管理的目的。 扁平化也在某種程度上能使人的心情更加自然放松,創造一種安寧、平靜的生活空間,有助于緩解師生由于疫情模塊的加入而產生的緊張情緒。 在色彩方面,藍色界面看起來更沉穩、簡潔與純凈,且更有科技感和依賴感,Dell、支付寶、Facebook等科技公司利用藍色來傳遞信譽信息以此希望更被依賴。 因此在一體化智能校園安全出入App 設計中,客戶端界面選擇藍色為主色調,同時以黃色、暗灰色為輔色調,在確保界面大方簡潔的前提下,采用一種簡約而清新的設計風格。 除此之外,App 的標識設計選擇AI科技感的機器人元素為基礎logo 標識,更能保持現代感與科技創新感,從而吸引學生群體的關注與使用［6］。

4 結語

在當前疫情防控常態化的背景下,加入疫情防控模塊的一體化智能校園安全出入App 開發與設計研究,符合未來高校教育以及數字化校園的發展趨勢,本質上也延伸了數字化校園的建設發展,將疫情防控模塊與校園管理功能模塊相結合,能使校園的管控工作更加精確高效,維護師生正常的生活秩序,貫徹落實“預防為主,安全第一”的方針。 在開發過程中,應實現對底層數據庫的寫入準確性、更新同步性,合理利用數據可視化統計來處理用戶信息數據；在設計過程中,應充分兼顧校園服務與疫情防控模塊的內容、用戶體驗以及界面視覺的結合,思考如何利用設計來提升用戶的操作愉悅度與視覺觀賞性,讓學生在使用過程中能夠提升興趣,感受便捷的校園生活。 讓數字化校園生活能夠進行最優化延伸,才是一體化智能校園安全出入App 研究與設計的基本原則。