基于RFID技术的主动式校园一卡通系统的设计与实现

　　摘要一卡通系统是现代学校内部管理的重要组成部分，它以接触式射频卡为信息载体，以射频卡读写机具为信息交换装置，通过使用RFID技术达到校园的智能化建设，通过一张射频卡便可实现学校内的学员入学注册、身份识别、考勤管理、车辆出入、会议签到、图书借阅、消费管理等功能。
　　【关键词】RFID技术 主动式校园一卡通系统 运营管理
　　校园一卡通是感知校园建立的的重要组成部分，一卡通作为感知校园数据采集的重要来源，是感知校园建设中的重中之重。也是感知校园系统是否能成功实施的关键。作为基础系统的RFID校园一卡通系统，必须站在全局角度进行合理设计，既要满足目前校园需要，也要有能力在学校发展后进行多方面拓展。
　　1 RFID校园主动式一卡通系统的设计原则
　　RFID校园主动式一卡通系统在设计与研发过程中，必须将数据安全、通讯安装作为系统设计和研发的重要原则，确保一卡通使用者和学校的利益不用因为安全性受到损害[3]。要充分考虑容错性，并且尽量选择成熟的技术和成熟的硬件作为RFID一卡通系统的支撑。要能够较简单直观地管理一卡通系统，并能够对系统运行状态做出有效控制。同时，系统出现问题或故障时，能够较快速的找到故障问题，解决问题。要使用可靠的技术和硬件支撑，使之成为一个整体的校园管理平台，以满足高校需求，适应高校的应用环境。同时，该管理系统必须有合理的接口供其他子系统对接，保持遵守既定的技术规范和技术标准，并具有良好的拓展性。
　　2 RFID一卡通系统总体架构设计
　　2.1 RFID一卡通硬件架构
　　RFID是无线射频身份识别技术的缩写，英文全称是Radio Frequency Identication。很多公司企业又把这种技术叫做感知卡，主动式卡，射频卡，智能卡，感知芯片，电子标签等等。这种系统一般而言都是由RFID感知读写器，RFID电子标签和射频网络这几部分组成（见图1）
　　校园主动式一卡通系统就是基于射频识别技术的一种射频识别系统，主要组成是天线、中间件、电子标签和阅读器等。基于RFID的校园主动式一卡通系统是利用对主动式RFID感应标签信息的抓取和解码，获得持卡人相关的信息数据。并且可以通过其信息数据，在服务器获取更多的相关数据，进行各种各样的校园应用。
　　2.2 RFID一卡通软件架构
　　SOA架构，国内又称为面向服务的体系架构，是一种新型的以服务为对象的架构体系。SOA架构的全称叫做service oriented architecture。该RFID一卡通采用C/S与B/S的混合模式，使用多层架构设计开发。在系统的标准层，通过一卡通硬件的发送和服务，各子系统和一卡通数据交换中心发送数据的存储、交换与服务。在系统的运营层，RFID一卡通数据交换中心将数据同步到一卡通数据库平台，比如人员、设备、卡片、商铺、用户信息、刷卡记录等数据。在一卡通的数据维护层，管理人员可以通过多种方式使用软件管理平台，结合硬件平台对RFID校园主动式一卡通系统进行管理。
　　2.3 RFID一卡通设备接口
　　基于RFID的校园主动式一卡通系统采用的射频设备，都是通过自带的WINDOWS动态库，常见的动态库有COMRD800.DLL，这个动态库为这些射频设备的接入提供了许多接口函数。如初始化通讯口，接口说明为intdc_init(int port，long baud)，接口参数port：取值为0-19时，表示串口1～20；为100时，表示USB口通讯，此时波特率无效。成功则返回串口标识符>0，失败返回负值。
　　2.4 开发语言
　　基于RFID的校园主动式一卡通系统采用C#作为主要的开发语言，C#是微软推出的一种基于.NET框架的、面向对象的高级编程语言。C#由C语言和C++派生而来，继承了其强大的性能，同时又以.NET 框架类库作为基础，拥有类似Visual Basic的快速开发能力。C#由安德斯•海尔斯伯格主持开发，微软在2000年发布了这种语言。NET框架是由微软开发，适用于敏捷的开发框架。.NET框架适用于短周期应用开发 具有优秀的跨平台特性。对现在日益壮大的敏捷开发群体而言，.NET是非常适合的开发平台。.NET可以对多种开发语言提供支持和执行环境，让程序编写和服务支持更加容易，并且为互联网上各个程序提供服务通道，方便程序集之间的通信。.NET框架包括服务框架、公共语言运行时和应用程序框架(WForms)与ASP.NET的WEB FORMS/WEBSERVICES。
　　2.5 数据库选择
　　在数据库方面，本RFID一卡通系统使用SQL Servser2008。作为数据库开发平台。微软SQL Server是一个关系数据库管理系统，由微软开发的。作为一个数据库，它仅仅是一个软件产品，其主要功能是存储和检索数据所要求的其他应用软件，是那些在同一台计算机或整个网络（包括互联网）在另一台计算机上运行。至少有十几种不同版本的Microsoft SQL Server针对不同的受众和不同的工作负载（从小型应用程序，存储和检索数据的同一台计算机上，数以百万计的用户和计算机从互联网上访问大量的数据在相同的时间）。其主要的查询语言是T-SQL和ANSI SQL。
　　3 RFID校园主动式一卡通的有效实施
　　学校在RFID 的校园主动式一卡通系统实施，必定会带来管理方法，管理流程的变化，在提升学校管理水平的同时，也会因为革命性的管理带来各种实施主力。在RFID一卡通的实施过程中，应该注意以下几个方面：
　　3.1 满足师生需求
　　基于RFID的校园主动式一卡通系统，牵涉业务较多，涉及管理面较广。在系统的设计和实施过程中，都应该不断的对学校需求，老师需求，学生需求进行采集整理，对各个业务的流程合理梳理，不能闭门造车。该系统是感知校园的重要组成部分，在实施时需要考虑系统后期支持能力和拓展能力，不能把业务和流程做死，方便日后系统的进一步升级。同时，基于RFID 的校园主动式一卡通系统的实施应用，一定会触及一部分人的利益，会提出这样或那样的理由来消极推进或阻扰一卡通系统的顺利实施。对于这种情况，学校管理层需要制定相应的监控措施和管理措施，排除在一卡通实施运营过程中的干扰，确保系统顺利实施。
　　3.2 确保系统规范
　　基于RFID 的校园主动式一卡通系统，是感知校园建立的基础。一卡通系统并不能带来整个校园的信息化管理。高校信息化建设工作还需要这样那样的业务子系统进行针对性的管控。但是一卡通系统是部门与部门间，系统与系统间的重要桥梁，必须保证系统遵循设计规范和技术规范，保证其他子系统可以方便调用相关数据，做到业务配合管理。
　　3.3 确保数据安全
　　因为基于RFID 的一卡通系统是一个比较大的基础平台系统，对接的子系统多，涉及的业务复杂。并且一卡通系统服务器包含个人信息和敏感的金融数据。这给系统的设计和实施都提出了很高的要求。该系统面临的是一个复杂的网络环境和非常庞大的用户群体，系统需要对常见的黑客攻击有足够的健壮性。同时，该RFID主动式一卡通系统，依赖学校的基础网络建设，所有信息都是通过校园网络进行交互，学校的网络必须流畅，确保数据在传输过程中的安全性。在一卡通系统出现问题时，也有合理的排查手段进行排查解决。
　　3.4 确保资金安全
　　基于RFID的校园主动式一卡通系统，一个重要的功能就是作为学校老师，学生的消费载体。在不同的用户中，对应不同的用户账户信息和已充值的资金。一般而言，学校对于这些充值的资金是由财务部和一卡通管理部门共同管理，但是由于这部分资金数目巨大，我建议成立专门的RFID一卡通充值管理委员会对这部门资金进行定时的审核和跟踪。
　　基于RFID的校园一卡通系统在学校内的成功实施，不光是要在系统设计和实现方面做得合理规划，在系统的实施过程中可能也会碰到技术以外的问题。为了让一卡通系统发挥能力，需要在设计和实施过程中预先考虑会碰到的问题和解决方案，也要在问题发生或，进行分析和总结。一卡通系统的一项大工程，需要一步一步的推进实施。同时，一卡通系统也是感知校园建设的第一步，需要考虑以后的发展，为系统拓展，系统改进留下空间。
　　
　　参考文献
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　　[2]徐坤.浅谈校园网一卡通系统的设计与应用[J].辽宁师专学报,2010,12(1):89-90.
　　[3]周力峰,张洲英.长江科学院一卡通工程设计技术问题研究[J].长江科学院院报,2010,27(4):74-78.
　　[4]李伟鸿.浅谈高职院校一卡通管理的规划与改进[J].电脑知识与技术,2010(2): 1279-1280.
　　[5]易著梁,韩伟平.校园一卡通系统的设计与数据管理问题及对策[J].广西轻工业,2008(9): 95-97,106.
　　
　　作者单位
　　江苏无锡机电高等职业技术学校江苏省无锡市214028