校園“一卡通”讓票證卡不再滿天飛

文章出處：http://hz-huyue.com 作者：張鐸 張韌   人氣： 發表時間：2011年11月14日

    目前, 在大專院校內使用著大量的不同類別的卡、證、票,以北方交通大學為例, 除了每人必備的身份證、學生證、醫療證外,還有各種卡,如光電卡(學生食堂飯卡) 、IC卡(校內餐廳飯卡) 、磁卡(學生上機卡) 、條碼卡(圖書證)等,同時還存在著一些有價票據,如澡票、水票等等。各種證、卡、票的同時并存, 使得管理分散, 使用不便。即使是采用各種自動識別技術的卡,也因機器種類繁多, 各種類別的卡之間不可通用, 造成辦理與使用手續復雜,學校內也沒有統一管理,這與重點大學的現代化管理水平極不相稱。

    據報道, 上海交通大學、北京大學等高校近兩年來與工商銀行聯合向校內教職工和學生發放了“聯名卡”, 這是世界流行的一種著名大學與信用卡公司合發的信用卡; 國內一些學校為統一管理, 在校園內統一各種證卡的發放與管理, 紛紛推出“一卡通”試行方案。如北京牛欄山二中發行的“一卡通”,是一種磁條卡,它在校內各管理部門和各收費部門均可使用; 北京醫科大學曾籌劃的“一卡通”,準備使用二維條碼(矩陣碼) ,碼內可以表示照片在內的更多信息。可見, 國內院校為提高管理水平, 實施“一卡通”將是大勢所趨。

    實施校園“一卡通”,不僅可以減少卡、證、票據數目繁多,手續復雜不便的問題,更可以在“一卡通”中加入個人身份認證信息,使“一卡通”的卡不僅可以作為現金卡供支付用, 也可以作為證件進行身份識別, 這樣就可以統一管理單位, 將各部門進行統一管理,節省時間,提高效率,使校園具有現代化的管理水平。
 
    實行校園“一卡通”的關鍵在于自動識別技術的選定, 它所采用的技術不僅決定了“一卡通”的功能, 也決定了應用的難易程度和應用范圍, 更決定卡的自動程度和后續管理的易用性。

    自動識別技術簡介

    1. 磁卡
    磁卡采用的是磁條技術。它被廣泛地應用于金融、郵電、航空等領域。目前在高校中,應用最多的就是這種卡, 它是利用貼在卡上的磁條來記錄持卡人的帳戶、姓名等信息的。它屬于接觸性識讀,一般作為識別卡用。 

    2. IC 卡

    IC 卡是將CPU 存儲器封裝在一張與信用卡大小相同的塑料卡片上的一種信息記錄載體。它是一種利用安裝在卡基上的集成電路(IC)來記錄和傳遞信息的金融交易卡。 

    3. 條碼
    條碼技術是在計算機的應用實踐中產生和發展起來的一種自動識別技術。由于其輸入速度快、準確度高、成本低、可靠性強,因而發展十分迅速, 它不僅擴大了計算機的應用范圍, 而且使計算機技術的應用在深度還是廣度上都有了新的發展。條碼總體上分為兩種: 一維條碼和二維條碼。其中具有代表性的一維條碼有EAN 碼、UPC 碼、EAN128碼; 具有代表性的二維條碼有PDF417 碼。

    “一卡通”與網絡

    在“一卡通”的應用過程中,無論采用哪種自動識別技術, 都不能離開網絡而存在。即使是IC 卡或PDF417 碼等可以脫機運行,但這也是相對的, 也就是說, 在應用的當時可以不向網絡中的數據庫發出實時的數據請求, 在數據處理完畢后, 仍然需要和數據庫進行通信。它們盡管避免了數據高峰時的網絡擁堵,但并不能避免數據庫的存在。不管是否和數據庫進行實時通信, 良好的網絡基礎都是實現校園“一卡通”的前提條件。

    實現校園“一卡通”離不開網絡, 運行良好的網絡是實現校園“一卡通”的基礎, 在校園內實現“一卡通”, 就要實現各單位、部門具有一個統一的管理機制, 只有有了統一的管理, 才能使各單位、部門的信息數據統一, 才能實現“一卡通”, 而這一切都離不開網絡,在實際“一卡通”的應用中,網絡不僅起到載體的作用, 在某些情況下, 甚至會決定“一卡通”卡型的選擇和設計, 進而影響整個“一卡通”的方案。具體表現在以下幾個方面:

    (1) 網絡的布局可以決定“一卡通”的選型。如果在校園內實現了全面網絡化, 在所有的應用范圍內都有網絡可以達到, 則可以降低脫機運行的要求,在設計“一卡通”時,則對自動識別技術可否脫機運行的考慮放寬。

    (2) 網絡的帶寬可以決定“一卡通”的選型。在網絡的帶寬很窄的情況下, 減少對網絡中心數據庫的實時請求, 這是一個非常突出的問題, 否則在數據高峰時, 很容易造成網絡擁堵,甚至崩潰。

    (3) 網絡的速度可以決定“一卡通”的選型。校園中“一卡通”的應用,主要是飯卡, 如果網絡速度很慢, 對于幾千人幾乎在30 分鐘到1 小時之內解決吃飯的問題就很困難。這時,那些可以脫機運行, 不必實時請求數據庫的卡型則可以很好地解決這個問題。

    校園“一卡通”的設計方案

    校園“一卡通”是為解決校園中“卡”、“票”、“證”種類繁多、管理復雜、管理難度大、不統一的問題,因此,在設計“一卡通”時要考慮到以下幾點問題:

    (1) 成本低。校園“一卡通”的特殊性在于它是針對校園, 主要是針對學生的,卡的成本太高不易實行。
    (2) 應用范圍廣。校園“一卡通”本身的目的就是解決多種票、卡、證并存的問題, 因而它要有替代多種票、卡、證的能力, 因而應用的范圍要廣。
    (3) 數據可靠性高。校園“一卡通”的特點在于其使用的不平均性,在早7 : 00～8 : 00、午11 : 30～1 : 00、晚5 : 00～6 : 00 三個時間為數據高峰, 其它時間則基本上不使用或使用較少, 因而數據要可靠, 否則一旦出問題, 將會引發大量的連鎖反應而造成混亂。
    (4) 適應性強,受環境影響小。校園“一卡通”主要對象是學生, 由于學生活動量大, 易造成“卡”的磨損、彎曲、沖擊及其它一系列的影響,因此,卡應當具有較強的適應能力。
    (5) 網絡占用小。校園“一卡通”的使用不平均性, 使得在數據高峰時, 網絡中數據流很大, 減小網絡占用對保持網絡穩定性、數據可靠性具有極為重要的意義。

    從對于校園中常用的自動識別技術的介紹來看, 任何單一的自動識別技術, 都不能全部滿足上述要求,故在進行校園“一卡通”設計的時候,不考慮只采用一種自動識別技術的方案, 而將兩種或兩種以上的自動識別技術結合使用, 提出以下三種具體設計方案。

    1. 磁卡+一維條碼 

    選用磁卡的第一著眼點便是可以節省大量的設備初始投資。磁卡采用磁條技術, 它的優點就是數據具有可讀寫的特點, 即具有現場改變數據的能力。它能粘附在許多不同規格和形式的基材上, 造價低廉。但是磁卡對環境要求較高, 在受到外力或磁場的作用下會丟失和改變數據。同時磁卡為接觸性識讀, 靈活性差, 使用時,持卡人必須到識讀設備前才行。另外, 磁卡為實時請求, 識讀設備必須與計算機網絡連接, 由服務器中的數據庫得到相應的信息, 在一些網絡連接不到的地方, 則不好進行數據處理。解決這些問題的辦法之一就是加印一維條碼符號, 如加印EAN -128碼。在一些需要輸入代碼的場所,或計算機網絡連不到的地方, 可持便攜式數據采集器到現場采集信息, 事后再輸入計算機內應用。

    同時, 加印一維條碼符號可以提高磁卡數據的安全性。磁卡的第一磁道可以記錄卡號、學號、以EAN -128碼編制的條碼, 也可以儲存卡號、學號,在服務器的數據庫中,每一個卡號對應一個帳戶, 描述有姓名和學號,在應用中, 由磁卡和條碼同時返回一組卡號和學號, 由數據庫根據卡號查得其描述得知姓名和學號, 將學號和前兩者返回作比較, 同時比較姓名字段是否與磁卡第一磁道記錄相符, 三者之中有一項不符, 則視為非授權使用。這樣, 可使數據安全得到極大提高。網絡設計形式如圖1。

    在此方案中,解決了一定的磁卡使用不便的問題, 可以滿足數據中含有字符型數據的要求。采用磁卡+ EAN - 128 碼的設計方案見圖2。設備的基本配置為: 制卡機、磁卡讀寫機、三合一閱讀器、CCD 條碼掃描器或卡槽式條碼掃描器、以及便攜式數據采集器等。

    2. 磁卡+二維條碼

    磁卡+一維條碼的設計方案,提高了數據安全性, 能夠在一定程度上適應校園“一卡通”的基本要求,但是磁卡和一維條碼在應用中都需要后備式數據庫, 在許多地方應用受到限制, 如不易進行聯網的地方不易使用。同時, 兩者都要和數據庫進行實時通信, 無形中增大了數據流量, 又受到網絡帶寬的限制, 在數據高峰時,極易造成網絡擁堵,甚至崩潰,而加大網絡帶寬, 則要重建網絡, 更換網線及相應部件, 使得校園投資過大。這時, 最好的解決辦法就是采用磁卡+二維條碼的設計形式。如加印PDF417 碼,它在秉承磁卡的優點上,又彌補了上述不足。

    PDF417 作為一種堆積式、連續型便攜二維條碼, 具有數據密度高,無需數據庫的特點。它不僅可以存儲大量的文本信息對事物進行描述, 而且可以存儲圖片信息, 這可以提高“卡”的易用性, 特別是需要核實證件真偽的場合尤其重要。

    選擇PDF417 條碼的另一個原因是它在技術上比較成熟, 易于實際應用。采用磁卡+二維條碼的設計方案見圖3。

    設備的基本配置為: 制卡機、磁卡讀寫機、三合一閱讀器、二維條碼掃描器、以及便攜式二維條碼數據采集器等。 

    3. IC 卡+條碼

    IC 是繼磁卡之后, 備受人們關注的一種新的自動識別技術。它擁有比磁卡更大的容量, 不僅能存儲大量的數字、字符型信息, 更可以存儲圖像信息。它通過在卡基內植入一枚CPU 芯片而具備脫機運行能力。它的這些優點為以它為基礎的“一卡通”奠定了很好的基礎。

    我們知道, IC 卡也是一種接觸識讀技術, 這對于只有35 微米厚的觸點, 意味著它的使用次數有限(當然可以在IC 卡報廢時換一張新卡,但是這就要耽擱其使用, 因為學校中使用不均衡性的存在, 它的影響要比在社會上影響大) 。

    增加使用次數的方法有兩種: 增大觸點厚度或減少使用頻度。增大觸點厚度是不現實的。這不只是因為在IC 卡制造國際標準中已經規定了觸點的厚度, 即使可以增加其厚度,那么IC 卡的成本也將會使其得不償失。

    那么我們可以從降低其使用頻度來入手。“一卡通”作為一種校園卡, 它在很多的時候并未與現金打交道,如進出圖書館, 考試查人等,如果將這部分信息, 不置入IC 卡內,而是放在它的外面,讀取這部分信息時, 不與IC卡發生關系, 那不就可以延長它的壽命嗎?

    能擔負這種任務的, 非條碼莫屬。在一般情況下, 一維條碼就足以勝任, 若使用二維條碼, 則更顯其強大的功效。

    如PDF417 二維條碼,它具有的強大的糾錯能力, 可以在數據一半受損的情況下, 仍保證數據的準確性, 這可以滿足大多數的應用要求。

    當然, 采用非接觸式IC卡也是一種可行的方法。目前許多高校的食堂售飯卡已經開始使用非接觸式IC 卡。

    4. 問題與探討

    在進行校園“一卡通”方案設計的時候, 就要考慮到數據安全問題, 這不僅是電子形式的信息可以從很遠的地方被竊取, 更是因為截獲或改變電子數據比現金形式更容易,也更隱蔽。數據安全問題必然成為焦點問題,否則“, 一卡通”使用范圍越廣就越為犯罪創造機會。

    校園“一卡通”的推廣還面臨著一個實際問題, 許多學校業已使用著多種卡基卡具,如若統一,勢必造成一部分原有設備資源的浪費, 如何解決這個問題是各高校主管領導首先要考慮的。所謂磁卡+條碼卡等方案的提出, 或多或少都是圍繞著能夠更好地解決原有設備盡量利用的問題。

    各學校在設計自己的“一卡通”時, 也可以采用與銀行聯合的形式,這樣可以使雙方得到互利———由銀行制卡、發卡, 使學校降低了整個系統的成本, 而學校使用銀行的卡(IC卡) , 可以擴大銀行卡的使用范圍, 不僅在校園內可以使用, 大學生畢業后邁向社會, 也仍是銀行的IC 卡使用者。