基于物联网的校园一卡通的设计

时间：2024-05-04

文/张文增曾艳丽

互联网信息技术和物联网技术在数字化校园建设中的应用，促进了新一代的校园一卡通的应用和发展。基于物联网的校园一卡通系统的设计和研究，实现了对校园的数字化资源和信息系统的整合，更好的为学校教师和学生的生活和学习提供好的服务。

1 系统设计关键技术研究

RFID技术是在校园一卡通中常用的一种技术，RFID射频识别技术是在无线网络信号基础之上研究出的一种新的通信技术，通过无线网络信号就可以对特定目标的数据进行获取，RFID射频识别技术具有高效和准确的数据获取功能。RFID技术可以应用于很多领域，可以对物体的基本信息进行准确的采集，方便对物体进行有效的控制和管理，可以有效的用于校园一卡通的身份识别等功能模块中。

J2EE技术主要应用于一卡通系统的软件架构的设计中，J2EE技术实现了系统的跨平台的分布式应用。J2EE技术设计的系统平台是基于Java技术对系统的框架进行应用设计和开发，并且可以提供容器和组件共同构成的系统平台。一卡通系统架构设计是基于J2EE技术的MVC模式进行多层开发设计的，这种结构的设计可以建立可维护和可扩展的多用户业务系统，有效了提高了校园一卡通系统的应用效率。

2 系统设计需求分析

系统业务需求分析，校园一卡通系统的设计主要是建立在数字化校园的技术之上，并通过物联网技术，满足对教学、科研和师生等基本信息统一管理的需要，并且可以实现对信息资源共享以及集中控制。系统的设计要满足与学校其它应用系统的兼容和数据整合的需要，一卡通系统的设计要考虑到学生餐饮消费和仪器借还功能的基本需要，并保证学校水控和电控系统在数据上的安全性。系统在业务需求的设计上还要设计出完整的门禁系统以及教师和学生的请假考勤系统，满足对教学日常管理的基本功能。需求系统设计要满足安全便捷的财务管理体系设计的需要，为学校的财务资金管理和财务业务的管理提供方便。

图1：校园一卡通系统总体结构图

系统性能求分析，系统要实现对个人身份的ID进行准确的认证，经过认证的ID可以对系统平台的数据进行访问，这样可以保证系统数据的完整性和实时性。系统的设计要可以与数字化校园进行完整的对接，一卡通系统作为数据中心的数据提供者和使用者，系统数据要和主数据中心进行有效的对接，实现系统数据的共享。系统的设计要满足数据交换和同步的需要，对后台数据库和前台的WEB的设计要满足数据存储和用户使用的基本要求，保证系统数据的准确性和共享性。

3 系统总体结构及模块功能设计

系统的总体架构设计是通过物联网技术，在硬件和软件的基础之上进行模块化设计的，在设计的过程中要充分考虑到系统在后期使用中的功能模块的扩展性，因此在设计中要对标准升级接口进行预留，并对系统发生异常时的处理机制进行合理的设计。系统结构和功能的设计要满足系统模块之间数据交换的需要，满足校园一卡通业务功能的要求，对系统的设计要采用模块化和组件化的设计和开发模式，使系统的模块化功能发挥到最大化。系统总体结构设计图如图1所示。

3.1 财务结算系统模块功能分析

财务结算系统模块功能，主要是实现对学校的财务数据信息进行结算的功能，对财务资金数据进行统一计算和管理。并提供银行转账功能，可以真正的实现校园卡的银行支付功能，并且可以为学生提供校园卡资金查询的功能。财务结算模块主要是面向学校内的商户以及学生和教师，为商家和银行系统提供资金结算功能，为个人用户提供充值和消费等基本功能。财务结算系统可以以报表的形式生成结算账单，并提供对个人消费信息的查询功能，方便用户和商家对账单进行查看。

3.2 餐饮消费系统模块功能分析

餐饮消费系统模块功能，实现在食堂和超市等地方进行刷卡消费的功能，餐饮消费系统是校园一卡通的重要功能，通过校园卡实现了消费系统的数据传输和处理。通过校园网把主数据中心的数据和校园内的食堂超市等数据信息连接在一起，并通过TCP/IP协议实现数据信息的传输和连接，然后通过RS-458通信组成消费子网，这样学生通过校园卡就可以在校园内进行消费，支付环境非常便捷。

3.3 水控、电控系统模块功能分析

水控、电控系统模块功能，实现对校园内用水和用电进行科学管理和控制，通过校园网的智能控水和控电系统，以流量的消费方式向学生进行供水供电，这样节约资源避免浪费。水控、电控系统模块通过物联网RFID技术，实现对水控和电控装置的远程控制，对数据信息进行收集和处理，并通过主机数据库对数据进行存储，通过无线网络对控水系统和控电系统进行管理。

3.4 请假考勤系统模块功能分析

请假考勤系统模块功能，在考勤办公区域设置电子考勤设备，通过物联网技术和互联网技术对考勤设备进行远程控制和管理，并把考勤数据连接到一卡通系统的数据中心，通过校园网的一卡通系统实现请假考勤的数字化和智能化。请假考勤系统改变了传统签到的方式，通过数字化模式提高了学校的管理效率。请假考勤系统作为一卡通系统中的子系统，通过请假考勤系统可以对人员的请假和出勤动态数据进行统一管理，对教师上课情况进行统计和管理。

3.5 门禁系统模块功能分析

门禁系统模块功能，通过身份认证对学生进出教学楼和宿舍等身份进行严格认证，学生通过刷卡进出，系统通过对学生刷卡的数据信息进行统计，然后对进出这一区域的学生和教师进行科学的管理，这样有利于学校校园内的安全管理。门禁系统对刷卡数据进行统计和处理，并向管理员提供数据查询功能。通过RFID一卡通系统，实现数据共享，方便管理员对校园的安全进行管理。

3.6 仪器借还系统模块功能分析

仪器借还系统模块功能，通过电子方式实现对仪器的采编归档，以及对仪器的借用和归还等信息进行统计。在一卡通系统中，仪器借还系统作为子系统接入到一卡通系统中，实现业务数据的交换和处理，方便学生或者教师对仪器的借还。在校园FID-SIM卡中对学生或者教师的基本信息和功能权限集成在一起，这样校园卡就和一卡通系统实现了仪器借用信息的交换和对接。在系统的终端可以对仪器的借还情况进行有效的查询，方便管理员对用户仪器使用功能的管理，提高了教学仪器的使用效率。