校園一卡通系統中應用集成接口的設計與應用

文章出處：http://hz-huyue.com 作者：廖華江，鐘劍 人氣： 發表時間：2011年07月09日

“校園一卡通”系統是架構在校園網上，利用計算機、網絡設備、終端等設備，充分發揮校園網絡優勢，借助于卡片載體，實現先進的信息化管理的系統。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工程，它包括為提供基礎數據和認證結算的系統平臺，和為校園各種需要身份認證及消費結算的場所開發的應用系統兩部分。系統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集成到一卡通中來，這些應用系統大大提高了高校教學、管理、生活和服務的水平。與此同時，在應用系統集成到一卡通過程中也出現了諸多問題。

    在校園一卡通系統中，關于教師、學生、班級、部門等基礎數據及消費結算數據都由系統平臺管理，而在應用系統中往往也需要使用到這些基礎數據，但這些專業的應用系統往往都是自成體系，并非專為一卡通系統設計的。有自己的數據管理和存儲模塊，這樣同樣或類似的數據需要在多個系統中同時存在，此時就會產生數據冗余。當一卡通后臺數據發生變化時，很難及時在各個應用系統中同時反應并由此帶來數據的不一致性。另外，在需要產生消費扣款的應用系統中，消費產生的流水也必須上傳到一卡通的系統平臺進行統計結算。為使應用系統能與系統平臺對接，必須在系統平臺與應用系統之間設計接口，用以完成數據共享與同步。應用系統通過接口對接到一卡通平臺中，既能保證后臺數據安全 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，應用系統因有接口的支持不至于癱瘓，為系統維護提供了方便。

    1 一卡通系統體系結構

    校園一卡通系統的規劃和建設應遵循”一體化、兩級體系、三層結構”的原則 J。整個校園一卡通系統可以分為一卡通后臺，應用接口和應用系統三層，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據庫，還包括對后臺進行管理監控和查詢的相關工作站，如卡務管理、系統管理和結算管理等。這些構成了一卡通系統平臺的核心功能。
    (2)應用接口，是各種應用系統對接一卡通后臺的接口層。包括接口服務器和本地數據庫，數據庫用于存儲機構和用戶數據、黑名單和消費流水數據等。
    (3)應用系統，即各種豐富校園一卡通功能的第三方系統。一般包括了應用服務器，數據庫，客戶端，刷卡工作站和刷卡器等。

    2 校園一卡通系統集成接口功能需求

    根據接口在整個一卡通系統中的地位與作用，其需要實現以下功能：

    2.1 同步院系部門數據和帳戶數據：在很多應用系統中，如圖書館管理系統、機房管理系統等，因系統本身的功能需要，都要求有自己的用戶數據，并提供相應的用戶管理功能，這些院系部門和用戶數據都可以從一卡通后臺的數據庫中獲取。當一卡通平臺的用戶數據發生變化時，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中。因此，在接口中必須提供相應的院系部門數據和用戶數據同步功能。接口提供的功能中，既可以一次將所有在庫的院系部門數據和用戶數據同步到應用系統中，也可以是增量同步，即在一卡通平臺中的院系部門數據和用戶數據發生變化時，這個變化也要能通過接口同步到應用系統中。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據。
    2.2 消費流水數據采集上傳：在需要刷卡扣費的應用系統中，如機房管理扣取上機費用、校醫院刷卡收取門診醫藥費用，在刷卡扣費成功后，會產生一條收費流水數據，包括卡號、流水號、扣費金額、余額、刷卡端編號等數據，這條流水數據必須通過接口上傳到一卡通系統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據平臺的功能。
    2.3 卡帳戶認證：校園一卡通系統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，在接口中主要依據黑名單實現卡帳戶認證的功能。
    2.4 黑名單下載：卡務管理系統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，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：為保證數據安全，一卡通系統中所有的機具設備和管理終端都必須是在系統中登記注冊過的，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架構

    應用接口的系統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的操作界面，管理員可以控制系統運行的關鍵參數。
    (2)數據同步模塊：通過與一卡通后臺建立套接字連接，進行數據傳送和協調雙方運行，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，接受應用系統請求，完成數據同步功能，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，通過與數據庫中存儲的相關數據，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調控制功能。
    (6)數據訪問模塊：通過單獨的數據訪問層，將業務邏輯與數據庫分離。有利于系統維護，使得系統層次清晰。

 

    4 接口關鍵業務流程

    接口的關鍵業務功能可以分兩個方面，一是與一卡通后臺的數據同步，二是應用系統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務流程。

    4.1 數據同步業務流程

    數據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據庫中有關的表中的數據同步到應用系統相關的數據表中，因可能存在的平臺和數據庫之間的差異性，這中間可能涉及到相關數據表示的轉換問題。增量同步則是在后臺數據發生變更時，將變量的信息同步到應用系統中，避免數據的不一致。增量數據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據的變更時，啟動同步過程，將變更的數據按協議傳送到接口中，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據變更。第二步，應用系統向接口查詢更新數據。應用系統從接口中同步更新數據則采用“拉”的方式，即應用系統每隔一定的時間間隔就向接口詢問是否有數據更新。第三步，如有更新則啟動數據同步過程，將最新的數據變更同步到應用系統中。通過這個流程可以看到，應用系統并非直接與一卡通后臺聯系，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據的安全性，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據；
    (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。在用戶使用完應用系統登出時，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據，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

    校園一卡通系統中的應用集成接口是各種應用系統集成到一卡通系統中的橋梁，承擔著數據同步、用戶認證、流水采集上傳的重要功能。本文從應用接El的系統架構，業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。隨著各種系統集成技術的成熟與完善，并應用到校園一卡通系統集成中來，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。校園一卡通系統的建設與實踐——新中新集團副董事長楊子云做客賽迪網訪談實錄[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]。計算機與現代化，2005(2)：79。
    [4] 張升平。數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。