校園一卡通系統(tǒng)中應用集成接口的設計與應用

文章出處：http://m.botanicstilllife.com 作者：廖華江，鐘劍 人氣： 發(fā)表時間：2011年07月09日

“校園一卡通”系統(tǒng)是架構在校園網(wǎng)上，利用計算機、網(wǎng)絡設備、終端等設備，充分發(fā)揮校園網(wǎng)絡優(yōu)勢，借助于卡片載體，實現(xiàn)先進的信息化管理的系統(tǒng)。高校的校園一卡通從最早單一的消費結算到目前涵蓋高校教學管理、實驗室管理、圖書館管理、機房管理、后勤管理及水控電控等學校管理的方方面面，是一個涉及面非常廣的系統(tǒng)工程，它包括為提供基礎數(shù)據(jù)和認證結算的系統(tǒng)平臺，和為校園各種需要身份認證及消費結算的場所開發(fā)的應用系統(tǒng)兩部分。系統(tǒng)平臺主要是提供身份識別和電子支付的后臺服務功能，為“以卡代證”和“以卡代幣”提供平臺支持。為滿足校園管理的各種需求，越來越多的應用系統(tǒng)集成到一卡通中來，這些應用系統(tǒng)大大提高了高校教學、管理、生活和服務的水平。與此同時，在應用系統(tǒng)集成到一卡通過程中也出現(xiàn)了諸多問題。

    在校園一卡通系統(tǒng)中，關于教師、學生、班級、部門等基礎數(shù)據(jù)及消費結算數(shù)據(jù)都由系統(tǒng)平臺管理，而在應用系統(tǒng)中往往也需要使用到這些基礎數(shù)據(jù)，但這些專業(yè)的應用系統(tǒng)往往都是自成體系，并非專為一卡通系統(tǒng)設計的。有自己的數(shù)據(jù)管理和存儲模塊，這樣同樣或類似的數(shù)據(jù)需要在多個系統(tǒng)中同時存在，此時就會產生數(shù)據(jù)冗余。當一卡通后臺數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，很難及時在各個應用系統(tǒng)中同時反應并由此帶來數(shù)據(jù)的不一致性。另外，在需要產生消費扣款的應用系統(tǒng)中，消費產生的流水也必須上傳到一卡通的系統(tǒng)平臺進行統(tǒng)計結算。為使應用系統(tǒng)能與系統(tǒng)平臺對接，必須在系統(tǒng)平臺與應用系統(tǒng)之間設計接口，用以完成數(shù)據(jù)共享與同步。應用系統(tǒng)通過接口對接到一卡通平臺中，既能保證后臺數(shù)據(jù)安全 也能減輕后臺服務器的負荷。另外，接口實際上承擔了部分后臺服務器的功能，當后臺服務器因緊急情況停機時，應用系統(tǒng)因有接口的支持不至于癱瘓，為系統(tǒng)維護提供了方便。

    1 一卡通系統(tǒng)體系結構

    校園一卡通系統(tǒng)的規(guī)劃和建設應遵循”一體化、兩級體系、三層結構”的原則 J。整個校園一卡通系統(tǒng)可以分為一卡通后臺，應用接口和應用系統(tǒng)三層，如圖1所示。
    (1)一卡通后臺，是一卡通基礎平臺，包括核心服務器和中心數(shù)據(jù)庫，還包括對后臺進行管理監(jiān)控和查詢的相關工作站，如卡務管理、系統(tǒng)管理和結算管理等。這些構成了一卡通系統(tǒng)平臺的核心功能。
    (2)應用接口，是各種應用系統(tǒng)對接一卡通后臺的接口層。包括接口服務器和本地數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫用于存儲機構和用戶數(shù)據(jù)、黑名單和消費流水數(shù)據(jù)等。
    (3)應用系統(tǒng)，即各種豐富校園一卡通功能的第三方系統(tǒng)。一般包括了應用服務器，數(shù)據(jù)庫，客戶端，刷卡工作站和刷卡器等。

    2 校園一卡通系統(tǒng)集成接口功能需求

    根據(jù)接口在整個一卡通系統(tǒng)中的地位與作用，其需要實現(xiàn)以下功能：

    2.1 同步院系部門數(shù)據(jù)和帳戶數(shù)據(jù)：在很多應用系統(tǒng)中，如圖書館管理系統(tǒng)、機房管理系統(tǒng)等，因系統(tǒng)本身的功能需要，都要求有自己的用戶數(shù)據(jù)，并提供相應的用戶管理功能，這些院系部門和用戶數(shù)據(jù)都可以從一卡通后臺的數(shù)據(jù)庫中獲取。當一卡通平臺的用戶數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，如新增用戶、刪除用戶，或用戶的屬性變更時，這些變化需要及時同步更新到各應用系統(tǒng)中。因此，在接口中必須提供相應的院系部門數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)同步功能。接口提供的功能中，既可以一次將所有在庫的院系部門數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)同步到應用系統(tǒng)中，也可以是增量同步，即在一卡通平臺中的院系部門數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，這個變化也要能通過接口同步到應用系統(tǒng)中。增量同步的策略主要是通過比較版本號，同步版本不一致的，就可以獲取更新的數(shù)據(jù)。
    2.2 消費流水數(shù)據(jù)采集上傳：在需要刷卡扣費的應用系統(tǒng)中，如機房管理扣取上機費用、校醫(yī)院刷卡收取門診醫(yī)藥費用，在刷卡扣費成功后，會產生一條收費流水數(shù)據(jù)，包括卡號、流水號、扣費金額、余額、刷卡端編號等數(shù)據(jù)，這條流水數(shù)據(jù)必須通過接口上傳到一卡通系統(tǒng)平臺中進行消費結算。因此，接口中必須提供采集流水并上傳到一卡通數(shù)據(jù)平臺的功能。
    2.3 卡帳戶認證：校園一卡通系統(tǒng)中卡帳戶的認證是基本功能，所有刷卡端的首要任務就是進行卡帳戶的認證功能，在接口中主要依據(jù)黑名單實現(xiàn)卡帳戶認證的功能。
    2.4 黑名單下載：卡務管理系統(tǒng)中掛失或失效的卡帳戶信息會形成黑名單，并下載到接口中存儲，以便刷卡端進行認證。黑名單功能主要是為卡帳戶認證提供依據(jù)，是存儲在接口程序本地，并不是下載到應用程序中。
    2.5 機具設備認證：為保證數(shù)據(jù)安全，一卡通系統(tǒng)中所有的機具設備和管理終端都必須是在系統(tǒng)中登記注冊過的，當機具設備的管理軟件啟動時，需要到接口中進行認證。

    3 校園一卡通接口系統(tǒng)架構

    應用接口的系統(tǒng)架構可以分為六個模塊：
    (1)用戶界面：即提供給用戶控制系統(tǒng)的操作界面，管理員可以控制系統(tǒng)運行的關鍵參數(shù)。
    (2)數(shù)據(jù)同步模塊：通過與一卡通后臺建立套接字連接，進行數(shù)據(jù)傳送和協(xié)調雙方運行，進行會話管理等，這時接口是充當客戶端角色。同時，還通過與應用服務器建立連接，接受應用系統(tǒng)請求，完成數(shù)據(jù)同步功能，這時接口充當服務器端角色。

  (3)驗證模塊：接口還承擔卡帳戶和機具設備的認證功能，通過與數(shù)據(jù)庫中存儲的相關數(shù)據(jù)，驗證刷卡用戶或機具設備的合法性。
    (4)流水采集上傳模塊：通過與后臺及刷卡工作站的連接，完成流水采集和上傳流水到一卡通后臺的功能。
    (5)邏輯控制模塊：負責接口各部分工作模塊的協(xié)調控制功能。
    (6)數(shù)據(jù)訪問模塊：通過單獨的數(shù)據(jù)訪問層，將業(yè)務邏輯與數(shù)據(jù)庫分離。有利于系統(tǒng)維護，使得系統(tǒng)層次清晰。

 

    4 接口關鍵業(yè)務流程

    接口的關鍵業(yè)務功能可以分兩個方面，一是與一卡通后臺的數(shù)據(jù)同步，二是應用系統(tǒng)運行時的身份認證和交易結算處理。下面分別描述這兩部分業(yè)務流程。

    4.1 數(shù)據(jù)同步業(yè)務流程

    數(shù)據(jù)同步分為整體同步和增量同步兩種。整體同步即一次將接口本地數(shù)據(jù)庫中有關的表中的數(shù)據(jù)同步到應用系統(tǒng)相關的數(shù)據(jù)表中，因可能存在的平臺和數(shù)據(jù)庫之間的差異性，這中間可能涉及到相關數(shù)據(jù)表示的轉換問題。增量同步則是在后臺數(shù)據(jù)發(fā)生變更時，將變量的信息同步到應用系統(tǒng)中，避免數(shù)據(jù)的不一致。增量數(shù)據(jù)同步可以分為三個步驟：第一步，當一卡通后臺檢測到相關數(shù)據(jù)的變更時，啟動同步過程，將變更的數(shù)據(jù)按協(xié)議傳送到接口中，這個過程是采用“推”的方式，不需要接口不斷詢問一卡通后是否有數(shù)據(jù)變更。第二步，應用系統(tǒng)向接口查詢更新數(shù)據(jù)。應用系統(tǒng)從接口中同步更新數(shù)據(jù)則采用“拉”的方式，即應用系統(tǒng)每隔一定的時間間隔就向接口詢問是否有數(shù)據(jù)更新。第三步，如有更新則啟動數(shù)據(jù)同步過程，將最新的數(shù)據(jù)變更同步到應用系統(tǒng)中。通過這個流程可以看到，應用系統(tǒng)并非直接與一卡通后臺聯(lián)系，而是通過專用的應用接口來完成。這樣設計一是保證一卡通后臺數(shù)據(jù)的安全性，同時也有效緩解后臺服務器的負荷。

    4.2 應用系統(tǒng)運行時的身份認證和交易結算處理流程

    認證過程：
    (1)持卡人刷卡；
    (2)刷卡端向接口申請卡帳戶認證；
    (3)接121返回認證結果；
    (4)刷卡端向應用服務器進行用戶身份認證；
    (5)應用服務器返回身份認證結果；
    (6)刷卡完成。
    交易結算過程：
    (1)持卡人刷卡結算；
    (2)刷卡端向應用服務器查詢消費數(shù)據(jù)；
    (3)應用服務器返回消費金額；
    (4)刷卡端刷卡扣費，流水上傳至接口；
    (5)接口返回確認；
    (6)完成刷卡結算，顯示結果信息。

    在應用系統(tǒng)運行時，接口主要在用戶進人和登出時參與進來。在用戶進入應用系統(tǒng)之前必須經過刷卡認證，此時往往是雙認證，即卡合法性認證和用戶身份合法性認證，刷卡端在讀取了IC卡中卡號信息后，首先向接口申請卡帳戶合法性認證，通過后，再向應用服務器申請用戶合法性認證，只有通過了雙認證的持卡人才允許進入應用系統(tǒng)。在用戶使用完應用系統(tǒng)登出時，也要到刷卡端進行消費結算，此時刷卡端會首先向應用服務器查詢用戶消費的數(shù)據(jù)，接著從卡中扣除相應的金額，然后形成相應的消費流水，并上傳到接口中，最后向用戶顯示消費的金額，完成刷卡結算的過程。

    5 結束語

    校園一卡通系統(tǒng)中的應用集成接口是各種應用系統(tǒng)集成到一卡通系統(tǒng)中的橋梁，承擔著數(shù)據(jù)同步、用戶認證、流水采集上傳的重要功能。本文從應用接El的系統(tǒng)架構，業(yè)務流程和功能模塊三個方面對應用接口的設計與應用進行了闡述。隨著各種系統(tǒng)集成技術的成熟與完善，并應用到校園一卡通系統(tǒng)集成中來，校園一卡通的應用將越來越豐富，為信息化校園建設鋪設一個完善的基礎平臺?！囤M南師范學院學報》（(贛南師范學院現(xiàn)代教育技術中心 廖華江，鐘劍）

    參考文獻：
    [1] 孫小權。鄒麗莢。校園一卡通的方案設計與管理[J]。實驗室研究與探索。2004(3)：29—31。
    [2]楊子云，羅洪澤。校園一卡通系統(tǒng)的建設與實踐——新中新集團副董事長楊子云做客賽迪網(wǎng)訪談實錄[J]。金卡工程，2007(1)：38。
    [3]李宏芳。一種高安全的校園多功能一卡通設計[J]。計算機與現(xiàn)代化，2005(2)：79。
    [4] 張升平。數(shù)字化校園之校園一卡通的建設[J]。重慶工商大學學報(自然科學版)。20o8(I)：58。