新中新：武汉理工大学基于数字化校园下的一卡通

    一、项目背景

    在21世纪的今天，中国的发展已到了令世界惊异的程度，高度发达的信息技术不仅体现在一些高科技行业中，在平日的生活里也处处可见。而大学校园作为培养世纪人才的摇篮，数字化进程也是日新月异，紧跟时代潮流，以网络技术和多媒体技术为核心的现代教育技术，已在校园的教学变革中发挥着积极的作用，“数字化时代”的到来，为现代教育发展提出了更高的目标，也为校园信息化的建设指出了方向。

    随着信息技术在学校各方面的广泛应用，武汉理工大学已逐步建成了多个应用系统。它对提高武汉理工大学教学、科研和管理水平起到了积极的推动作用。但各应用系统都有各自专用的卡或证，不能通用，各自存在不同的身份认证方式，用户必须记忆不同的密码和身份，加大了系统使用的难度，而各应用系统需要各自维护一套用户信息，加大了管理人员的工作量，出现重复投资。纵观全局，正是在全校范围内建立全新的校园卡系统的良好时机。

    建立一个跨平台、跨数据库的可自我发展的数字校园信息系统平台是必要的。它既是数字校园的数据信息存储和处理中心，也是整个数字校园的核心引擎。各个相关的系统以构件的方式存在并运行其上。该平台还要具有自我发展性，通过简单的逻辑堆叠就可以完成新的系统接入，通过极少量的代码重构就可以适应业务的变化。所有与数字校园相关的数据和信息在系统内进行统一管理，实现整个数字校园的数据无重复、无冗余的存储与共享，以真正实现高度数据共享的数字校园系统。

    数字化校园建设的主要内容是：发展和完善网络基础设施与应用环境，大力发展网络教学应用，全面建设各种MIS、OA系统，建设数字化图书馆，建设全面的网络社区服务等，从而形成全校区的数字化网络环境，实现教育的信息化和现代化。

    二、总体设计目标

    数字化校园建设的总体目标是：建设一流的数字化网络环境，数字化的教学资源，数字化的教学与学习环境，数字化的管理手段和工作环境，实现数字化学习、数字化教学、数字化科研和数字化管理，创建数字化的生活空间，创建虚拟大学空间，实现教育的信息化和现代化。

   首先在全校形成学校统一管理的信息平台，促进教育信息的标准化，构建起优良的数字空间和信息共享环境，在学校进一步实现教学资源数字化、数据传输网络化、用户终端智能化、结算管理集中化。其次，借助“校园一卡通”系统提供的基础数据，整合和带动学校各类管理信息系统的建设，为各管理部门提供综合信息服务和辅助科学决策，全面提升学校管理效率和管理水平。第三，促进学校网络应用基础平台的建设，逐步完成校内应用系统体系结构的升级。第四，在全校实现统一的电子支付和费用收缴管理，彻底解决学校内各类费用收缴难、管理乱的问题。

    三、系统特点

    1、数字化校园中的重要有机组成部分

    “新中新校园一卡通系统”服从于数字化校园的统一规划，与校园内其他应用系统协调并存。“校园一卡通系统”是数字化校园中的基础应用系统，是其中的重要组成部分。“校园一卡通系统”先行将全校的师生员工的身份信息档案统一管理和使用起来，已经成为“统一用户管理系统（UUM）”的雏形，可以先期提供给校园的其它信息化系统使用。

    2、量身定做的、一体化的完美设计

    新中新为武汉理工大学量身定做了大型高校的完整解决方案。将校务管理、校内消费与金融消费功能有机地融合在一起，充分考虑大型高校校园卡应用的特殊性，进行完整的一体化设计。

    方案全面地考虑到学校环境卡片各类应用的特殊性，同时兼容紧耦合、松耦合、不耦合的“三环套”式的一卡通应用，不是在原有应用系统上的简单拼凑，比简单的“一卡多用”从根本上高出一个档次。

    Ø 紧耦合：应用子系统与一卡通平台紧密相连，身份信息、电子钱包、黑名单库等数据充分共享，信息更改及交易流水实时更新。

    Ø 松耦合：应用子系统与一卡通平台中度连接，局部地、单独地、离线地使用身份信息、电子钱包、黑名单库等数据。

    Ø 不耦合：仅仅在形式上使用同一张卡片，应用子系统与一卡通平台不发生任何关系，卡片占用其中的独立扇区作为卡号或独立的小钱包，形成“一卡多用”、“小钱包”式应用。 

    四、系统主要功能

    1. 数字校园信息系统平台是各应用系统提供安全服务体系的平台。

    a) 它包括统一身份认证体系和统一授权访问控制体系。该平台通过对资源（应用程序模块或方法）的划分，并由此定义具有不同访问权限的角色集合，而用户的授权则通过授予相应的角色来完成。由于平台统一了集成到本平台中的所有应用系统的权限管理模型，从而使得对应用系统的权限管理集中一致，也简化了系统管理员的工作。

    b) 在采用PKI CA等安全技术保障信息安全的基础上，提供单点登录的功能。一旦用户通过了身份验证，就会拥有自己的身份凭证。当访问其他应用系统时，不再需要用户手工输入用户名和口令，而由系统帮助用户完成登录过程。保证了信息的安全性，具有极大的方便性和灵活性。

    c) 采用数据集中的管理方式，在数字化校园范畴内的所有数据都纳入到数据中心中来统一管理。这样即为以后的数据采集、挖掘和分析打下坚实的数据基础，而且也利于在校园内数据的重复利用和共享，同时由于统一管理增强了数据的安全性。

    2. 依托“数字校园信息系统平台”本着“立意全局、信息齐备、功能强健”的原则我们为武汉理工大学提供了一套数字化校园信息管理系统；如教务系统和收费系统等。

    3. “校园一卡通系统”作为整个数字化校园的核心应用项目，设计上符合数字化校园的整体设计思想。因此，一卡通系统不仅仅是消费系统，还要具备管理功能，与学校管理信息系统结合起来，不仅考虑了IC卡的类型、功能适合一卡通消费系统，更重要的是适合未来的管理信息系统，要能给学校管理信息系统提供更完善的服务。

    校园一卡通系统”是架构在校园网上，利用计算机、网络设备、终端等设备，充分发挥校园网络优势，借助于卡片载体，实现先进的信息化管理的系统。系统采用三级平台结构：一卡通中心作为一级平台，各应用子系统作为二级平台，读卡设备为三级平台。“校园一卡通系统”的整体结构如下图所示：

    整个系统采用流行的C/S和B/S结构。系统总体上分为系统主干平台与应用子系统两大部分，下面分别介绍：

    a) 一卡通中心平台

    武汉理工大学校园一卡通中心主机系统是系统的数据处理中心和业务管理中心，由主机房硬件、管理机和各业务处理系统构成。中心主机系统提供全校身份认证、数据库服务、账务管理、应用集成平台、客户业务统一清算服务；承担计算机网络系统中各种前后台业务的集中处理和控制，并管理全部的重要数据；提供查询数据源服务。

    b) 综合前置机系统

    综合前置机在一卡通系统中处于控制子系统和一卡通中心的连接位置，是将子系统和一卡通数据中心连接起来的关键枢纽，在一卡通系统中占有重要的地位，是一卡通系统的总控中心，有系统接入、同步白名单和黑名单、系统监视等功能。

    c) 身份管理子系统

    为校园一卡通系统的其它子系统提供基础身份数据信息，也可以说是一卡通系统所有子系统所需公共信息的来源。用于管理与学校的学生、教师、职工、外校人员等相关的身份信息。

    d) 查询子系统

    查询子系统是持卡人通过访问一卡通网站或电话子系统查询自己的基本信息、消费流水及办理相关业务。

    e) 综合业务子系统

    综合业务子系统是一卡通的主要业务操作平台，和数据中心一起，完成参数设置、持卡人和商户管理、财务统计结算等，并与各个子系统进行数据交换，实现数据的同步管理。

    f) 商务消费子系统 

    商务子系统具备实时联网和脱机工作的功能，通过综合业务子系统实现各个商户之间的财务清算，并打印各种报表。通过统计图表来分析就餐消费情况，制定相应措施，改善食堂的服务。

    g) 银行转帐系统

    转帐系统是一卡通系统同银行业务系统的接口，与自助圈存机形成银行转账系统，是按照转账约定由持卡人的银行账户向持卡人账户（电子钱包）转账的服务模式。

    h) 机房管理子系统

    学生持校园卡可在全校所有开放机房上机，彻底改变现在各单位机房分散收费、乱收费、现金交易、管理混乱的现状，实现全体人员上机通过校园卡自动收费，全校统一管理、科学管理的目的。

    i) 医疗管理子系统

    通过患者就医进行身份识别、收费管理和病历管理，提高医院收费工作的效率和准确性，并对医院的各类管理业务实行计算机信息化管理。

    j) 门禁管理子系统

    门禁管理系统是将智能卡技术、计算机控制技术与电子门锁有机结合，用智能卡替代

    钥匙，配合计算机实现智能化门禁控制和管理的系统。

    k) 通道机子系统

    与门禁系统原理类似，不同的是采用通道机，可控制人员的进与出，适合人员流量较大的场所，如图书馆出入口等。

    l) 巡更管理子系统

   通过安装设置在不同地点的身份识别器，巡更人员定期前往验卡，实现对巡更工作人员的工作进行科学化、规范化的管理。

   m) 考勤管理子系统

    考勤管理系统实现教职工和学生的上班、上课、出席会议等的考勤，实现对人员出入控制、数据采集﹑信息查询和考勤统计过程的自动化管理。

    n) 图书管理子系统

    图书馆管理子系统包括图书采编、图书流通、证卡管理、读者查询、查询统计、系统设置和数据维护等多个管理功能。

    o) 小钱包应用方案

    小钱包系统借助以太网POS的卡内转账功能，先将一卡通系统的电子钱包的余额根据指定的金额转入专用小钱包；再通过在消费设备的读写卡设备根据收费设置直接扣减专用小钱包的余额，来完成消费收费功能，实现自助服务。小钱包应用方案主要应用于不易联网的地方，不收流水，转账完成即完成消费，主要用于洗衣房、饮水机、公共汽车等场所。

    五、应用的成果

    在新中新和武汉理工大学的共同努力下，“武汉理工大学数字化校园”项目取得了一定的成果：

    （一） 系统平台方面：

    1、 初步建立了整个数字化校园的统一身份认证系统。

    2、 完整的PKI公/私钥分发机制是很烦锁的，而且也未必适合学校实情。我们综合考虑武汉理工大学学校业务的实际情况和PKI体系，设计一套切合实际的安全控制流程。

    3、 建立了统一数据中心，实现了整个数字化校园的数据集中管理。

    （二）OA、MIS方面：

    u 公共数据信息平台的初步构造

    u 数字化校园系统资源管理系统

    n 系统初始化全局配置/共享信息的构建

    n 系统用户及角色权限管理

    有效提供整个系统相关机构不同业务角色关联的系统使用控制权限，为系统能够更好的提供符合校方实际管理流程及业务流程打下基础。

    u 全日制本（专）科学生招生录取信息管理

    u 学生报到注册管理系统

    u 学生学籍信息管理系统

    u 园区办宿舍调配管理模块

    u 院系宿舍分配管理模块

    u 提供校方相关业务部门所需的数据接口

    （三）“校园一卡通系统”方面

    ①在连通各校区的校园网骨干平台上，“校园一卡通系统”作为“数字化校园”的一个

    有机组成部分，与校园内其它管理信息系统协调一致。

    ②“校园一卡通系统”主要由一卡通系统平台和应用子系统两大部分组成，系统平台将

    商务消费、身份识别和银行卡服务功能进行一体化设计，而不是拼凑。应用子系统分为纯商务消费类子系统（如就餐、超市、小卖部、洗衣、复印等应用）、纯身份识别类子系统（如门禁、巡更、学籍注册等应用）、身份识别与商务消费混合类子系统（如医疗系统、图书系统可以既识别身份又从卡中支付医疗费、图书罚款等）。

    ③各应用子系统与一卡通平台系统的耦合程度可以分为三种：紧耦合（持卡人信息和钱

    包余额全局共享、实时生效——真正意义上的一卡通）、松耦合（卡片独立在各个应用系统中注册、子系统共享白名单）、不耦合（一张卡重复在多个应用系统中注册——一卡多用，子系统不回收流水、不从电子钱包中扣款——小钱包方式）。这三种方式在一卡通系统中均需要并存，以适应不同的管理模式，或兼容已经有的管理信息系统，如图书管理系统、医疗管理系统等。

     ④在一卡通平台上，可以在任何位置挂接任何数量的子系统，增加子系统不需要再对一卡通平台系统进行扩充和改动。

     ⑤在一卡通平台上，可以实现身份信息、电子钱包信息的全局共享，同时实现对各个子系统的状态的监控，实现全局的财务信息的统一管理。