校园一卡通系统的研究.docx
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中国网络大学
CHINESENETWORKUNIVERSITY
毕业设计（论文）
院系名称：
百度网络学院专 业：
百度学生姓名：
百度
学 号：
123456789
指导老师：
百 度
中国网络大学教务处制
2019年3月1日
目 录
一、校园一卡通系统背景分析 3
二、校园一卡通系统的研究的提出及意义 3
三、接触类IC卡控制方法技术特点及优势 6
四、校园一卡通系统的硬件组成及结构 6
1、一卡通系统服务主机 6
2、校园卡管理子系统 6
3、门禁子系统 6
4、考勤子系统 13
5、巡更子系统 15
6、POS消费子系统 16
7、宿舍热水管理子系统 19
8、电控系统方案 21
9、图书借阅管理子系统 23
五、系统的整体性分析 27
1．安全性 27
2.可靠性 27
3.便捷性 27
六、参考文献 28
29
摘要：
校园一卡通应用中，IC卡主要用于身份识别、消费和记录特征信息。
IC卡作为学生和教工在校内的证件，应用于教学、日常生活及其管理等方面，以实现个人基本信息的识别与管理及相应收费，实行一卡多用，一卡通用。
一、校园一卡通系统背景分析
1985年，银行IC卡最早出现在法国，但直到上世纪90年代中期，IC卡才在金融领域得到较普遍应用。
2007年前，IC卡在金融领域以电子钱包等小额支付应用为主，但除了在少数国家获得局部成功外，绝大部分地区发展不佳。
目前，VISA基本停止了对其电子钱包VISACASH的推广，万事达还在部分地区推广其Mondex。
1999年左右，国际卡组织调整了IC卡发展重点，开始大力推广借记/贷记卡的IC化，也就是所谓的IC卡迁移（因为基本都遵循了EMV标准，所以有时也称为EMV迁移）。
与电子钱包等小额支付定位为对传统金融支付手段的补充不同，IC卡迁移主要是为了防止日益增长的卡片欺诈和金融支付应用面临的各种挑战，是卡支付介质的一次革命，将对整个卡支付产业产生重大而深遥的影响。
下文主要以亚太区有关国家和地区为例，简要说明国际卡组织及其成员机构向IC卡迁移的原因、采取的政策及目前进展情况。
二、校园一卡通系统的研究的提出及意义
校园一卡通的种类有：
磁卡；智能CPU卡；IC卡：
非接触型IC
卡；条码卡；非接触ID感应卡。
非接触式智能卡一卡通管理系统（简
称一卡通）是信息技术、电子通讯技术发展的产物，是实现物业管理、安全防范管理的有效措施，该系统通过射频技术实现非接触信息传输，实际使用时，卡片不与设备直接接触，只需在设备前晃动，系统即可采集到所需信息，实现门禁、考勤、停车场管理、POS餐饮消费管理等诸多功能。
学校员工和学生只需将做成工牌、学生证的智能卡在门口的读卡器前晃一下（约7公分距离），即可根据权限进入学校和自己的办公室等防范区域，无卡或无效卡持卡人不能进入防范区域，同时，系统自动记录员工考勤情况，可实现员工考勤数据采集﹑信息查询和考勤统计过程自动化，完善人事管理现代化，代替了以往的人工签卡﹑打卡，方便管理人员统计﹑考核各部门出勤率，准确地掌握员工出勤情况；同时，该卡还可直接在学校食堂买饭或在图书馆借阅图书。
一张智能卡，即可代替出入房门的钥匙、学生证、图书证、医疗证、上机卡和各种体育设施的使用证等，具备身份识别和电子钱包功能，学校通过该系统，可实现对重要办公、教学、实验场所，图书馆、学生宿舍等的出入管理，教职员工考勤、学生出勤管理、对学校学生食堂的消费管理，实验大楼微机室的上机管理，学校浴室热水管理、图书馆的图书借阅等功能，使用极为方便，设计的门禁系统是整个智能一卡通系统的组成部分，因此，通过系统扩展，很容易实现电梯控制、停车场管理、保安巡更管理等功能。
一张智能卡可通用于所有子系统，所有子系统数据共享，真正实现学院的校园智能“一卡通。
”
三、非接触类IC卡控制方法技术特点及优势
非接触式IC卡一卡通系统由一卡通服务主机、门禁子系统、考勤子系统、POS消费子系统、水控系统、电控系统、图书借阅系统、停车场管理子系统、巡更子系统、发卡子系统等系统组成。
各子系统功能和具体实施见下面分项描述。
该一卡通系统网络拓扑结构清晰、功能明确，一张卡片可通用于所有子系统，所有子系统共享一个数据库服务器，且可扩展其他子系统，实现真正意义上的一卡通，完全能够满足本学校需要。
每一个教职员工和学生均发放一张IC卡，卡中记录有学生、教职
员工资料、证卡信息、各子系统数据记录等，如：
姓名、卡号、照片、部门、职位、班级、卡内金额，持卡人通过在各系统的读卡设备前读卡，实现出入、消费、图书借阅等功能。
该卡上印刷有持卡人相关资料、照片，可作为学生证或员工证使用。
特点和优势：
1、智能控制：
感应式IC卡系统采用权限管理、智能控制的方式，实现了现代企业管理的目的。
对于各个读写器，只要给予下载相应的权限，则每一类卡就呈现出不同的级别和功能，实现了持卡人相对应的各类权限和对持卡人权限的限制。
2、树立全新的娱乐业管理形象：
现代化的高科技产品的使用，一定会使娱乐业管理形象和知名度得到很大的提高。
采用感应式IC卡管理系统，无论从产品的造型方面，还是自动控制系统所具有的先进性及管理的科学性，都将给企业管理树立起良好的形象，使企业管理成为
科学管理的楷模。
3、防伪性高：
因为IC卡保密性极高，每张卡均有世界唯一的序号，它的加密功能一般电脑花上十年的时间也解开不了，所以不容易仿造，防伪性极高。
4、耐用可靠，使用方便：
本系统采用的IC卡，为无源的非接触式的IC卡，卡内有线圈作数据传递和接收能源用，全部密封，所以防尘，防水，防污，适用于多尘，潮湿等恶劣环境。
不用磁头读写，不存在磨损磁头或受干扰，或因磁头积尘而失效等现象。
免刷卡动作，感应速度快，使用方便。
5、易维护性：
系统易学易懂，使用方便，简单，非计算机专业员一经培训就可方便地使用该后台管理系统。
四、校园一卡通系统的硬件组成及结构图
1、一卡通系统服务主机：
负责整个一卡通系统的数据管理功能；全系统所有数据（学生、教职员工资料、证卡信息、各子系统数据记录等）都存贮在一卡通服务器数据库内
（设置在监控中心）；各子系统管理员通过权限查询、维护本系统的数据。
本方案设计一卡通系统服务主机放置在智能监控中心。
2、校园卡管理子系统：
校园卡管理子系统也叫发卡子系统。
为方便用户操作，严格管理，避免重复发卡，本方案设计独立的校园卡管理子系统，负责系统智能卡的资料录入、新卡发行、卡挂失（黑名单）、卡解挂、退卡、充值、验值、卡资料修
改等管理功能。
我们为在本校上学的学生、本校教师及后勤职工每人发放一张智能IC卡，根据该学生所属年级班级情况实现设置好个人资料及相应权限，教师也一样。
IC卡与持卡人一一对应，通过对IC卡的管理，实现对学生和教师的出入、考勤、售餐、图书借阅管理和对学校保安的巡更管理。
该子系统管理主机可设置在学校后勤管理办公室或其它任何可以连接到校园网的办公室，或设置在智能监控中心。
3、门禁子系统：
门禁系统主要用于加强学校重要安保区域的人员出入管理，防止校外无关人员随意进入学校影响学校正常教学环境，同时加强办公室、机房、实验室、学生宿舍、图书馆等区域的管理，做到校内人员合理、有序的流动，有效防止内盗、外盗和校园侵害事件的发生。
根据校方实际需求，本方案设计在以下门安装门禁设备：
学校主、次出入口，男生宿舍，女生宿舍，办公楼各主要通道口和重要办公室、机房，实验楼各实验室，其他若干活动室根据需要也考虑安装门禁设备。
1）系统结构：
门禁系统与一卡通系统共用一台主机，放置在监控中心，在管理主机上安装门禁一卡通管理软件，负责对整个门禁系统的维护管理；由于本学校有多栋楼需要做门禁管理，为实现分级、分权限的校园门禁管理功能，在每栋楼分设门禁管理分机，负责本楼所有门禁的管理、维护功能；我们充分利用学校现有的校园局域网络，门禁管理主机与各楼门禁管理分机通过校
园局域网实现通讯。
一卡通管理主机一卡通数据库
打印机
交换机
交换机 交换机 交换机
1#楼 2#楼 3#楼
控制器 控制器 控制器
交换机
4#楼
控制器
TCP/IP以太网
交换机 交换机
5#楼
6#楼
控制器
交换机 交换机
7#楼 8#楼
控制器 控制器 控制器
1#楼门禁分机 2#楼门禁分机 3#楼门禁分机 4#楼门禁分机 5#楼门禁分机 6#楼门禁分机 7#楼门禁分机 8#楼门禁分机
n
n
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1#门禁点 1#门禁点 1#门禁点 1#门禁点 1#门禁点 1#门禁点 1#门禁点 1#门禁点
2#门禁点 2#门禁点 2#门禁点 2#门禁点 2#门禁点 2#门禁点 2#门禁点 2#门禁点
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4#门禁点 4#门禁点 4#门禁点 4#门禁点 4#门禁点 4#门禁点 4#门禁点 4#门禁点
n#门禁点 n#门禁点 n#门禁点 n#门禁点 n#门禁点 n#门禁点 n#门禁点 n#门禁点
学校智能监控中心
为方便施工和管理，控制器集中安装在各楼的弱电设备间内，通过
RS485总线方式联接到本楼门禁管理分机上。
2）具体方案实施：
门禁管理主机
打印机
Rs232串口通讯线
CVX232转换器
220V/AC
RS485通讯线
控制器1
电锁门磁
RS485通讯线
控制器2
（同控制器1）
控制n
（同控制器1）
进门 出门
读卡器 读卡器
门禁子系统结构图
学校主出入口：
设置X个单向读卡门，门外安装读卡器，门内安装出门按钮；师生通过读卡方式进入东校门，读卡器上有读卡信号指示灯，红灯为未成功读取（非法卡），绿灯为成功读取（有效卡）；
学校次出入口：
设置X个单向读卡门，功能同主出入口；
男生宿舍：
设置X个双向读卡门，门内外均安装读卡器，学生出入均需读卡，进门、出门均有记录保存；
女生宿舍：
设置X个双向读卡门，功能同男生宿舍；
活动室：
根据需要设置若干单向读卡门，除做上课门禁管理外，还可实现学生考勤管理；
校门门禁：
在学校大门设置门禁点，学生上学、放学高峰期可设置为首卡开门状态，当第一个学生读卡打开通道门后该通道门即保持常开状态，其他学生仅需在读卡器前读卡签到即可，以避免校门处拥堵，上学、放学高
峰期结束后该校门自动恢复到读卡安全状态；
宿舍门禁管理功能设计：
对于来访客人和外来联系业务的人员，采取发放临时卡的方式管理，外来人员来访需要在管理部门指定的地点登记，由登记人员询问来访客人要去的楼层和部门，经电话联系确认后，发给相应权限的卡，访客凭手中的授权卡进出指定的楼层或部门，不能进出其它的楼层或部门，既保障了安全管理，又不妨碍正常的工作交流；通过对智能卡的分级权限管理，实现对整个办公大楼安全的有效管理；
在门上安装磁力锁或电插锁做为门禁系统的执行部件，系统通过对智能卡权限的判断，决定是否打开门锁；通过门点上安装门磁，实现对门状态的实时监视；系统通过联动输出点与闭路监控，防盗及消防报警等其他系统协调联动。
发行后的智能卡印上照片，可以作为员工工作证和学生的学生证。
3）门禁系统主要功能：
CSS门禁系统实现对指定区域分级、分时段的通行权限管理，限制外来人员随意进入学校、宿舍，并根据师生的职位、年级、宿舍等情况确定其通行级别和允许通行的时段，有效防止内盗外盗；
系统可实时显示、记录所有事件数据；读卡器读卡数据实时传送给管理系统，可在管理中心电脑中立即显示出来；可显示各种信息如：
持卡人
（姓名、照片等）、事件时间、门点地址、事件类型（正常上班、加班、非正常时段读卡、无效卡读卡、非正常开门等）并如实记录且记录不可更改，如出现异常事件会立即报警，并能通过人名、卡号、进出时间进行检索、查询；
分级权限管理功能：
本学校各栋大楼分设组织机构，每栋大楼门禁管理员只有管理、维护本大楼门禁系统并查看门禁出入信息的权限，没有管理、维护和查看其它大楼门禁系统权限；学校智能监控中心门禁管理主机管理员拥有最高权限，可对整个校园门禁系统进行管理维护。
系统充分考虑安全性，可设置不少于12个操作员并设置不同的密码，系统的操作员可以分为多个级别，级别低的操作员只能对信息进行监视，而级别最高的操作员可以对系统内的任何权限进行修改。
除以上门禁系统基本功能以外，CSS门禁系统还具有以下功能：
①支持多卡开门模式；可设定某些重要门点如财务室、密库、仓库等，只
有多个人同时读卡才能开门；
②配合双向读卡门点设计，系统可将宿舍门设置区域防跟随功能；师生必须按照‘进门→出门→进门→出门’的循环方式进出，且不能跟随其他持卡人进出，否则该持卡人会被锁定在固定区域，从而更有效保障防范宿舍的安全；
③系统可采集各种事故信号（火警、匪警等），及时记录并报警；
④系统可通过联动输出点与楼宇自动化、闭路监控、防盗及消防报警等其他系统协调联动；当门禁控制系统接到火灾报警信号后，系统能够自动打开控制区域内的所有大门，有利于控制区域内的人员逃生；如果在重要部位安装有摄像机，系统还可自动联动切换摄像机画面，对需要监控的部位进行监控，并进行录像；
⑤控制器可脱机（与管理主机失去联系）工作，并且不影响进出门；当门禁与管理中心重新建立通讯时，控制器能实时上传事件信息；
⑥在控制中心，拥有权限的管理人员，对各门点均可进行直接的开/闭控制；利用CSS系统独特的电子地图功能，可实现直观、形象的多种联动控制，如对门锁、闭路监控摄象机、消防设备等的控制；
4、考勤子系统：
打印机
管理主机
Rs232电脑线
CVX-232转换器
B---Rs485屏蔽网络线
C-八芯信号线
门禁控制器
考勤门读卡器1
考勤门读卡器2
负责学校教职员工上下班考勤统计工作，同时，还可实现对学生出勤的自动管理和学生宿舍管理；采用非接触式IC卡考勤系统，可实现员工考勤数据采集﹑信息查询和考勤统计过程自动化，完善人事管理现代化，从而方便了员工上下班考勤，代替了以往的人工签卡﹑打卡，方便管理人员统计﹑考核各部门出勤率，准确地掌握员工出勤情况。
方案实施：
考勤子系统结构图
在各办公楼、教学楼等需要考勤的单位大门口设置考勤读卡点，安装读卡器，在管理主机上安装考勤软件，门禁与考勤系统结合工作，即可实现考勤功能。
指定校门门禁点和宿舍门禁点为考勤签到点，也可考虑将其它门禁点设置为考勤点，不需另外增加考勤读卡设备；在管理主机上安装考勤软件，门禁与考勤系统结合工作，即可实现考勤功能。
发行后的IC卡印上照片，可以作为员工工作证。
上班时，员工在考勤点前出示自己员工卡后，读卡器自动记录考勤数据；下班或外出时，同上班一样只需读一下卡，电脑便记录所需的信息。
考勤系统主要功能：
考勤记录：
员工上、下班、学生上课读卡后，系统自动记录员工、学生姓名、部门、职务、上班、日期、时间等，并把信息传送至电脑；
考勤统计：
系统将指定读卡器采集到的
数据进行过滤处理，只保留每天有用的考勤记录。
然后按员工姓名、部门、日期进行统计，自动生成各种报表。
考勤软件管理界面
宿舍考勤管理：
按照三段时间单独管理：
晚自修至早上离开宿舍、上午下课至下午上课、下午下课至晚自修上课，在规定时间通过宿舍出入的学生记录，可按年级分级统计查询学生宿舍出入情况。
考勤查询：
管理部门可根据需要随时在查询系统上查询各部门员工的考勤情况，同时也可以查询员工进出的详细记录。
并可随时打印出来。
各部门也可以根据需要，随时查询本部门员工的考勤情况及出入门状况。
数据接口：
考勤软件提供数据接口，以方便其他系统对考勤数据的调用。
5、巡更子系统：
负责对保安员的巡更路线、到达地点、时间等信息进行管理与分配。
传统签名簿的巡更签到形式容易出现冒签或补签的问题。
在查核签到时比较费时费力，对于失盗、失职分析难度较大。
在高安全性、现代化管理的要求下，我方提供的电子巡更系统会对学校的教学设施和保安巡更人员的安全起到极其重要的保护作用。
方案实施：
我们在学校各园区围墙四角、单元口、车库出入口、园区死角，财务室、实验室、资料室、办公室等重要的巡视位置设置巡更点（可将部分门禁读卡点指定为巡更点）。
管理中心
巡更管理主机
打印机
CVX-232
Rs485总线
控制器
n#巡更点
4#巡更点
3#巡更点
2#巡更点
1#巡更点
系统组成：
系统由巡更读卡器、管理主机、管理软件组成。
针对本方案，我们将部分门禁读卡器设定为巡更点，这样，在门禁系统的基础上，仅需要在没有门禁点的位置增加少量读卡器，在管理主机上安装巡更管理软件即可实现巡更管理功能。
工作流程：
保安巡更时，按巡更软件事先编排好的巡更路线巡视线路，在规定的时间内，在各巡更点读卡器上用巡更卡读卡记录巡更信息。
读卡器采集的信号，记录有巡更员到达日期、时间、地点及相关信息。
若不按正常程序巡视或发生特殊意外，则管理中心电脑将产生报警信号，弹出相应画面警示,以便采取相应措施。
控制管理中心也可随时查询整理备份相关信息，对失盗失职进行有效分析。
该系统可实现对保安进行定时、定点、定线路的巡更管理。
在线式巡更系统的特点：
采用在线式IC卡读卡巡更方式，保安的巡更数据可实时传输到管理中心，而不必等他回到管理中心才得到数据，这样可以更有效保障物业和巡更保安人身安全。
6、POS消费子系统：
POS子系统负责食堂售餐的自动缴费、统计发卡与消费各类报表等的管理；如图所示，员工消费时，不需要缴纳现金，收银员将员工已充值的智能卡在POS机上读一下，即可完成缴费。
该子系统由POS机（消费终端）、POS管理主机、RS232-485转换器、POS管理软件和发卡机等组成，POS管理主机上安装管理软件，负责POS消费系统的管理工作，POS消费管理主机通过网线与整个一卡通系统联网。
1）系统组成：
该系统硬件主要由充值终端、消费终端、发卡器和监控主机组成。
充值终端和消费终端统称为窗口机，窗口机和监控主机通过RS-485接口相连，组成主从式网络。
发卡机与监控主机通过RS-232接口相连。
系统结构如下图所示：
2）方案实施：
POS消费子系统结构图
基于项目实际情况，本方案设计采用RS485网络的POS机。
在食堂设置POS消费收款机，负责员工餐饮消费的读卡收费工作，在食堂管理办公室设置一台POS消费管理主机，与一卡通管理中心联网，并设置前台发卡点，统一对智能卡进行发放登记、充值、验值操作；系统主要功能包括消费扣款、发放补助、现金充值、挂失、解挂、报表统计、餐次设定等。
3）主要功能：
对POS机进行餐饮、营业分组等营业参数的设置；实时监控各终端机状态；
按照商户及持卡人身份设置管理收取方式；
POS机键盘操作支持编码、现金、定额方式操作；
系统具有日消费限额、次消费限额机制来保护持卡人的利益；
实时查询、统计营业窗口明细表及消费汇总等账务情况；
自定义查询各类报表，报表也可以在网上，通过权限限制打印；维护系统白名单，自动防止伪卡；
整理黑名单，下传到POS机。
4）系统特点：
真正的电子钱包
非接触的读写特性、更快的读写速度。
支持真正的离线运行。
计费POS在离线运行时，自身可以判定卡内是否有余额，该卡是否是已挂失或已注销的卡而不依赖于主控计算机中的数据库，有效验证卡的有效性和合法性。
强大的黑名单管理功能
系统中对挂失卡和注销卡，采用批次号黑名单和零散黑名单两级管理方式：
A：
成批管理：
系统可设置254个批次号，每个批次号可注销65535张卡。
B：
零散管理：
系统可以容纳10000个单一卡号黑名单。
将卡发行时设置有效期，如果使用时间超出有效期，不管该卡是否挂失或者注销，均拒绝使用。
高效、安全的管理
分区管理多重身份认证登录：
系统管理软件分为系统管理区、出纳管理区、公用信息区三个相互独立的操作区域，操作员登录需要密码和操作卡的双重认证，采用动态密钥管理机制确保系统安全性。
个人密码：
系统使用的卡都设有个人密码，可以在任意一台计费POS上由持卡人自行修改，有效的保护持卡人利益。
卡分类管理：
消费卡分为16个特性类别，可分别针对每类卡设定不同
的管理费比例或生活补助标准，将就餐人员分类管理，提高管理的科学性。
实时补助：
系统在设定的任意时间段内，按规定的补助标准发放个人生
活补助，只需在规定的时间段内，在任意一台计费POS上使用一次消费卡即可将补助写入卡中，并生成详细的报表。
租退卡业务：
方便管理临时就餐人员，按不同租卡类型收取日租金或月租金。
各种查询更加方便：
针对持卡人可查询他的消费、纠错、存取款、补助发放等历史记录，以及消费情况曲线图。
对于出纳员、管理员，可以方便地查询到详细操作记录和营业报表。
系统提供三十余种的各类报表。
领导查询功能：
领导办公室设置联网工作站即可实时动态显示食堂的营业情况，随时查询任意数据。
软件主程序界面
7、宿舍热水管理子系统
系统使用智能卡新技术，射频卡控制开水、热水及自来水，终端控制
每一个水龙头，实行实时计费功能。
可根据合作单位的需要连接锅炉、电热水器、太阳能热水器、燃气热水器供水等等。
适用于锅炉大澡堂及开水房，亦可安装于每间学生或员工宿舍，控制冷热水的使用。
系统攻克了一个重大的技术难关，彻底解决了防水、防潮的问题，确实解决了管理上用水收费及分配不合理的难题，又为单位大大降低了经营成本，得到了广大用户的一致好评。
事实证明使用了本系统以后，节水率高达50％以上。
系统功能
实现合理收费，多用多收，少用少收；
可与食堂售饭系统共用一张卡，节约投资。
采用计时/计量收费方式，以射频卡控制开关，划卡出水，再划卡断水。
变人工收费为自助使用管理，收费自动统计；
有换卡和不换卡两种模式，可使用EM和MIFARE1卡。
读卡和显示部分与阀分体安装，便于使用者插卡和观看余额
采用网络版软件，可挂接在一卡通收费系统下，也可独立使用。
数据实时回收、实时处理。
软件功能丰富齐全，集系统控制、管理、查寻、统计、报表打印于一体。
用户可根据成本自行设置费率，系统工作后可下载到控水器中。
控水器与电动阀均为安全电压，充分保证使用者安全。
8、电控系统方案
电控终端安装在每个公寓或寝室内，完全独立运行，独立控制用电。
屏弃了传统方案中在每栋宿舍楼下安装大型控电机柜以及大量布线的弊端。
CSS电控子系统管理的重心放在预收费和用电管理上。
预先收费就避免了用户的恶意欠费；而用电管理则控制了用户的用电能力，不
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