摘要：随着国家教育教学改革的推进，校园信息化建设也得到了空前发展，校园一卡通成为了教育信息化发展中的重要组成部分。本文采用RFID射频识别技术，提出了中学校园一卡通的设计方案，具有操作简单、功能强大、扩展性强和安全性好等特征。
关键词：RFID技术；一卡通；总体规划
1 引言
随着国家教育信息化建设的深入发展，“数字化校园”建设成为了教育教学改革中的重点工作。建设“数字化校园”的最终目的是有效整合校园资源，构建一个集成化信息管理系统平台，进一步提高校园管理的工作效率，降低了校园管理人员的工作强度。由此，越来越多的学校开始建设符合自身发展特征的校园一卡通系统，同时采用先进的RFID射频识别技术，将RFID射频识别技术应用于校园各项管理工作中，对应校园不同的管理内容构建基于RFID的子系统，将校园网络作为系统平台，最终实现全部RFID子系统的集成化管理。
2 基于RFID的中学生一卡通系统总体设计
2.1系统总体规划
（1）消费结算管理
基于RFID的中学生一卡通系统的构建方案，需要在中学校园涉及现金交易的位置建立网点，一卡通的电子钱包功能可以在不同网点使用。网点商户可以代理收取费用和结算，实现商户资金的即时到账。例如：校园食堂、超市、便利店、水房、浴室等，在校园范围内尽量少使用现金，最终实现“数字化校园”的建设目标。在校园财务管理方面，对全部网点商户采取统一结算和管理的方式，将其与校园财务管理系统连接，进一步实现校园财务的信息化管理。
（2）数字身份管理
利用校园一卡通代替原始的各类卡证，包括学生证、图书证、上机证和出入证等，以全面实现数字身份管理。校园内涉及各类卡证的信息管理系统的身份识别模块必须与基于RFID的中学生一卡通系统连接，最终实现对身份的数字管理。
（3）自助服务管理
一卡通系统通过银行提供的自助服务终端设备，用户可以随时随地享受银行自助服务业务，同时，系统具有自助查询服务功能，可实现终端查询、在线查询等，为用户提供7*24小时的在线查询服务，全面建设数字化中学校园。
2.2网络结构设计
基于RFID的中学生一卡通系统网络机构设计如图1所示：
图1系统网络拓朴结构图
传统的“一卡一网一库”的校园一卡通构建方式已经不能满足现代信息技术环境下数字化校园的发展。因此，本文提出了“三网一卡一库”的校园一卡通构建模式，“三网”指的是校园内网、校园专网和外部网络，该模式的提出是基于一体化设计的思想理念，对校园一卡通的体系结构进行完整概括，通过虚拟局域网、2M专线和光纤专线实现对多校区一卡通系统的集成连接。
2.3软件结构设计
软件体系结构是基于RFID的中学生一卡通系统的逻辑模型，其软件体系结构设计如图2所示：
图2 系统软件体系结构图
在系统软件体系结构设计中，本文综合考虑了C/S架构模式和B/S架构模式的优势特征，决定采用混合模式构建方案进行软件体系结构设计。在实施联机资金交易设计中采用C/S架构模式，以提高系统的安全性；在查询功能设计时采用B/S架构模式，以实现简便操作和维护扩展。
2.4系统数据库设计
基于RFID的中学生一卡通系统的数据库采用的是Oracle数据库系统，其字段包括以下数据类型：
（1）基本功能表
基本功能表的作用是对其他数据库表需要的信息进行记录，包括用户个人信息表、用户密码信息表、教师用户信息表、存款信息表、消费信息表、黑名单信息表等。
（2）功能操作表
功能操作表的作用是对系统功能操作生成的数据信息进行记录。由于篇幅有限，本文列举了资金充值数据库表，如表1所示：
表1 资金充值信息表
字段名 数据类型 长度 是否为空
卡号 varchar 20 否
姓名 varchar 18 否
存款金额 double 否
存款时间 date 否
流水号 long 否
3 基于RFID的中学生一卡通数据采集流程设计
3.1 RFID射频技术工作原理
RFID射频识别技术的工作流程：由读写器发送特定频率的射频信号，当射频卡进入到射频信号范围内，即刻产生感应电流，此时射频卡被电流激活并获得能量，射频卡再将内部信息利用内部设置将其发送出去，当读写器接收到信号之后，对信号进行调制解调，再将信号发送到主平台中进行相应处理，主平台内的SAM卡按照加解密算法验证该卡的合法性，同时采取相应的处理控制措施，通过指令信号控制执行动作。
3.2 系统数据采集流程设计
基于RFID的中学生一卡通系统采用了标准的三层结构设计，分别是用户层、数据层和应用层。同时结合先进的集成技术，将各个子系统集中于同一个平台上进行统一管理，再通过内部网络构成数据信息共享资源，以确保校园一卡通系统对数据的基本需求。基于RFID的中学生一卡通系统的数据采集的实现由数据中心、采集工作站、用户账户管理系统、消费支付POS系统、水房水控系统、浴室水控系统、考勤管理系统等构成。系统数据采集站是校园一卡通的核心组成部分，学生可以通过手机内置的RFID-SIM卡的终端在碰触POS机，此时会产生一笔消费交易，数据采集站通过联机方式将数据采集到数据中心，同时存储于本地，之后对数据进行解析和合法验证，确定数据是否处于正常状态。数据中心则是校园一卡通系统的基本组成部分，负责对系统数据库的创建和管理工作，将数据分发信息及时同步，处理系统中全部的交易数据，包括用户挂失、解挂、消费和充值等，还可以自动生成结算报表。其中，用户账户管理系统作为校园一卡通系统中的基础保障，主要负责对校园一卡通系统的账户设置、参数设置、建户管理等进行管理维护，并且提供规范完整的财务数据统计报表。
4 基于RFID的中学生一卡通的子系统设计
基于RFID的中学生一卡通系统主要包括两个子系统，一是收费管理子系统；二是身份识别子系统。系统运行分为即时通信和非即时通信形式。安全稳定、性能可靠的校园一卡通管理系统必须综合采用两种混合的通信形式，才能实现联网使用和脱网使用。在即时通信模式下，系统可以采取联机通信的方式实现数据信息的交换和共享，当网络出现故障问题时，终端设备和PSAM卡仍然可以保持正常使用状态。
4.1收费管理系统
（1）消费管理子系统：主要针对校园内部食堂、超市、便利店等交易过程复杂、交易数额较小的区域进行使用。
（2）机房管理子系统：可以实现与校园已经建设完成的计算机机房上机管理系统连接，达成上机计时收费的目的。
（3）水房浴室管理系统：利用节约用水的设计原理，将用户每笔水费交易记录到数据库中，方便后期的明细核对和归档。
4.2身份识别系统
（1）图书管理子系统：该子系统负责实现图书馆电子借阅、归还功能。利用校园一卡通代替了传统的图书馆借书证件。根据校园已经建设完成的图书馆管理系统的接口，在不改变原始图书馆管理系统的情况下完成有效连接，最终实现校园图书借阅、归还的一卡通行。
（2）考勤管理子系统：该子系统可以对学校会议组织的出勤情况进行管理，准确记录每个参会人员到会时间，为学校会议管理工作提供更多方便。
结论
综上所述，目前，国家教育教学改革工作日益深入，数字化校园建设已经迫在眉睫。由于校园管理工作非常复杂，涉及多个学科领域，各类信息管理系统的建设和使用，带来了海量数据信息亟待处理和存储的问题。本文提出的基于RFID的中学生一卡通系统设计方案，摒弃了传统一卡通系统不透明的弊端，采用RFID射频识别技术，准确记录每一笔交易数据，具有良好的应用前景。
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