校园“一卡通”让票证卡不再满天飞

文章出处：http://www.singbon.com 作者：张铎 张韧   人气： 发表时间：2011年11月14日

    目前, 在大专院校内使用着大量的不同类别的卡、证、票,以北方交通大学为例, 除了每人必备的身份证、学生证、医疗证外,还有各种卡,如光电卡(学生食堂饭卡) 、IC卡(校内餐厅饭卡) 、磁卡(学生上机卡) 、条码卡(图书证)等,同时还存在着一些有价票据,如澡票、水票等等。各种证、卡、票的同时并存, 使得管理分散, 使用不便。即使是采用各种自动识别技术的卡,也因机器种类繁多, 各种类别的卡之间不可通用, 造成办理与使用手续复杂,学校内也没有统一管理,这与重点大学的现代化管理水平极不相称。

    据报道, 上海交通大学、北京大学等高校近两年来与工商银行联合向校内教职工和学生发放了“联名卡”, 这是世界流行的一种著名大学与信用卡公司合发的信用卡; 国内一些学校为统一管理, 在校园内统一各种证卡的发放与管理, 纷纷推出“一卡通”试行方案。如北京牛栏山二中发行的“一卡通”,是一种磁条卡,它在校内各管理部门和各收费部门均可使用; 北京医科大学曾筹划的“一卡通”,准备使用二维条码(矩阵码) ,码内可以表示照片在内的更多信息。可见, 国内院校为提高管理水平, 实施“一卡通”将是大势所趋。

    实施校园“一卡通”,不仅可以减少卡、证、票据数目繁多,手续复杂不便的问题,更可以在“一卡通”中加入个人身份认证信息,使“一卡通”的卡不仅可以作为现金卡供支付用, 也可以作为证件进行身份识别, 这样就可以统一管理单位, 将各部门进行统一管理,节省时间,提高效率,使校园具有现代化的管理水平。
 
    实行校园“一卡通”的关键在于自动识别技术的选定, 它所采用的技术不仅决定了“一卡通”的功能, 也决定了应用的难易程度和应用范围, 更决定卡的自动程度和后续管理的易用性。

    自动识别技术简介

    1. 磁卡
    磁卡采用的是磁条技术。它被广泛地应用于金融、邮电、航空等领域。目前在高校中,应用最多的就是这种卡, 它是利用贴在卡上的磁条来记录持卡人的帐户、姓名等信息的。它属于接触性识读,一般作为识别卡用。 

    2. IC 卡

    IC 卡是将CPU 存储器封装在一张与信用卡大小相同的塑料卡片上的一种信息记录载体。它是一种利用安装在卡基上的集成电路(IC)来记录和传递信息的金融交易卡。 

    3. 条码
    条码技术是在计算机的应用实践中产生和发展起来的一种自动识别技术。由于其输入速度快、准确度高、成本低、可靠性强,因而发展十分迅速, 它不仅扩大了计算机的应用范围, 而且使计算机技术的应用在深度还是广度上都有了新的发展。条码总体上分为两种: 一维条码和二维条码。其中具有代表性的一维条码有EAN 码、UPC 码、EAN128码; 具有代表性的二维条码有PDF417 码。

    “一卡通”与网络

    在“一卡通”的应用过程中,无论采用哪种自动识别技术, 都不能离开网络而存在。即使是IC 卡或PDF417 码等可以脱机运行,但这也是相对的, 也就是说, 在应用的当时可以不向网络中的数据库发出实时的数据请求, 在数据处理完毕后, 仍然需要和数据库进行通信。它们尽管避免了数据高峰时的网络拥堵,但并不能避免数据库的存在。不管是否和数据库进行实时通信, 良好的网络基础都是实现校园“一卡通”的前提条件。

    实现校园“一卡通”离不开网络, 运行良好的网络是实现校园“一卡通”的基础, 在校园内实现“一卡通”, 就要实现各单位、部门具有一个统一的管理机制, 只有有了统一的管理, 才能使各单位、部门的信息数据统一, 才能实现“一卡通”, 而这一切都离不开网络,在实际“一卡通”的应用中,网络不仅起到载体的作用, 在某些情况下, 甚至会决定“一卡通”卡型的选择和设计, 进而影响整个“一卡通”的方案。具体表现在以下几个方面:

    (1) 网络的布局可以决定“一卡通”的选型。如果在校园内实现了全面网络化, 在所有的应用范围内都有网络可以达到, 则可以降低脱机运行的要求,在设计“一卡通”时,则对自动识别技术可否脱机运行的考虑放宽。

    (2) 网络的带宽可以决定“一卡通”的选型。在网络的带宽很窄的情况下, 减少对网络中心数据库的实时请求, 这是一个非常突出的问题, 否则在数据高峰时, 很容易造成网络拥堵,甚至崩溃。

    (3) 网络的速度可以决定“一卡通”的选型。校园中“一卡通”的应用,主要是饭卡, 如果网络速度很慢, 对于几千人几乎在30 分钟到1 小时之内解决吃饭的问题就很困难。这时,那些可以脱机运行, 不必实时请求数据库的卡型则可以很好地解决这个问题。

    校园“一卡通”的设计方案

    校园“一卡通”是为解决校园中“卡”、“票”、“证”种类繁多、管理复杂、管理难度大、不统一的问题,因此,在设计“一卡通”时要考虑到以下几点问题:

    (1) 成本低。校园“一卡通”的特殊性在于它是针对校园, 主要是针对学生的,卡的成本太高不易实行。
    (2) 应用范围广。校园“一卡通”本身的目的就是解决多种票、卡、证并存的问题, 因而它要有替代多种票、卡、证的能力, 因而应用的范围要广。
    (3) 数据可靠性高。校园“一卡通”的特点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 三个时间为数据高峰, 其它时间则基本上不使用或使用较少, 因而数据要可靠, 否则一旦出问题, 将会引发大量的连锁反应而造成混乱。
    (4) 适应性强,受环境影响小。校园“一卡通”主要对象是学生, 由于学生活动量大, 易造成“卡”的磨损、弯曲、冲击及其它一系列的影响,因此,卡应当具有较强的适应能力。
    (5) 网络占用小。校园“一卡通”的使用不平均性, 使得在数据高峰时, 网络中数据流很大, 减小网络占用对保持网络稳定性、数据可靠性具有极为重要的意义。

    从对于校园中常用的自动识别技术的介绍来看, 任何单一的自动识别技术, 都不能全部满足上述要求,故在进行校园“一卡通”设计的时候,不考虑只采用一种自动识别技术的方案, 而将两种或两种以上的自动识别技术结合使用, 提出以下三种具体设计方案。

    1. 磁卡+一维条码 

    选用磁卡的第一着眼点便是可以节省大量的设备初始投资。磁卡采用磁条技术, 它的优点就是数据具有可读写的特点, 即具有现场改变数据的能力。它能粘附在许多不同规格和形式的基材上, 造价低廉。但是磁卡对环境要求较高, 在受到外力或磁场的作用下会丢失和改变数据。同时磁卡为接触性识读, 灵活性差, 使用时,持卡人必须到识读设备前才行。另外, 磁卡为实时请求, 识读设备必须与计算机网络连接, 由服务器中的数据库得到相应的信息, 在一些网络连接不到的地方, 则不好进行数据处理。解决这些问题的办法之一就是加印一维条码符号, 如加印EAN -128码。在一些需要输入代码的场所,或计算机网络连不到的地方, 可持便携式数据采集器到现场采集信息, 事后再输入计算机内应用。

    同时, 加印一维条码符号可以提高磁卡数据的安全性。磁卡的第一磁道可以记录卡号、学号、以EAN -128码编制的条码, 也可以储存卡号、学号,在服务器的数据库中,每一个卡号对应一个帐户, 描述有姓名和学号,在应用中, 由磁卡和条码同时返回一组卡号和学号, 由数据库根据卡号查得其描述得知姓名和学号, 将学号和前两者返回作比较, 同时比较姓名字段是否与磁卡第一磁道记录相符, 三者之中有一项不符, 则视为非授权使用。这样, 可使数据安全得到极大提高。网络设计形式如图1。

    在此方案中,解决了一定的磁卡使用不便的问题, 可以满足数据中含有字符型数据的要求。采用磁卡+ EAN - 128 码的设计方案见图2。设备的基本配置为: 制卡机、磁卡读写机、三合一阅读器、CCD 条码扫描器或卡槽式条码扫描器、以及便携式数据采集器等。

    2. 磁卡+二维条码

    磁卡+一维条码的设计方案,提高了数据安全性, 能够在一定程度上适应校园“一卡通”的基本要求,但是磁卡和一维条码在应用中都需要后备式数据库, 在许多地方应用受到限制, 如不易进行联网的地方不易使用。同时, 两者都要和数据库进行实时通信, 无形中增大了数据流量, 又受到网络带宽的限制, 在数据高峰时,极易造成网络拥堵,甚至崩溃,而加大网络带宽, 则要重建网络, 更换网线及相应部件, 使得校园投资过大。这时, 最好的解决办法就是采用磁卡+二维条码的设计形式。如加印PDF417 码,它在秉承磁卡的优点上,又弥补了上述不足。

    PDF417 作为一种堆积式、连续型便携二维条码, 具有数据密度高,无需数据库的特点。它不仅可以存储大量的文本信息对事物进行描述, 而且可以存储图片信息, 这可以提高“卡”的易用性, 特别是需要核实证件真伪的场合尤其重要。

    选择PDF417 条码的另一个原因是它在技术上比较成熟, 易于实际应用。采用磁卡+二维条码的设计方案见图3。

    设备的基本配置为: 制卡机、磁卡读写机、三合一阅读器、二维条码扫描器、以及便携式二维条码数据采集器等。 

    3. IC 卡+条码

    IC 是继磁卡之后, 备受人们关注的一种新的自动识别技术。它拥有比磁卡更大的容量, 不仅能存储大量的数字、字符型信息, 更可以存储图像信息。它通过在卡基内植入一枚CPU 芯片而具备脱机运行能力。它的这些优点为以它为基础的“一卡通”奠定了很好的基础。

    我们知道, IC 卡也是一种接触识读技术, 这对于只有35 微米厚的触点, 意味着它的使用次数有限(当然可以在IC 卡报废时换一张新卡,但是这就要耽搁其使用, 因为学校中使用不均衡性的存在, 它的影响要比在社会上影响大) 。

    增加使用次数的方法有两种: 增大触点厚度或减少使用频度。增大触点厚度是不现实的。这不只是因为在IC 卡制造国际标准中已经规定了触点的厚度, 即使可以增加其厚度,那么IC 卡的成本也将会使其得不偿失。

    那么我们可以从降低其使用频度来入手。“一卡通”作为一种校园卡, 它在很多的时候并未与现金打交道,如进出图书馆, 考试查人等,如果将这部分信息, 不置入IC 卡内,而是放在它的外面,读取这部分信息时, 不与IC卡发生关系, 那不就可以延长它的寿命吗?

    能担负这种任务的, 非条码莫属。在一般情况下, 一维条码就足以胜任, 若使用二维条码, 则更显其强大的功效。

    如PDF417 二维条码,它具有的强大的纠错能力, 可以在数据一半受损的情况下, 仍保证数据的准确性, 这可以满足大多数的应用要求。

    当然, 采用非接触式IC卡也是一种可行的方法。目前许多高校的食堂售饭卡已经开始使用非接触式IC 卡。

    4. 问题与探讨

    在进行校园“一卡通”方案设计的时候, 就要考虑到数据安全问题, 这不仅是电子形式的信息可以从很远的地方被窃取, 更是因为截获或改变电子数据比现金形式更容易,也更隐蔽。数据安全问题必然成为焦点问题,否则“, 一卡通”使用范围越广就越为犯罪创造机会。

    校园“一卡通”的推广还面临着一个实际问题, 许多学校业已使用着多种卡基卡具,如若统一,势必造成一部分原有设备资源的浪费, 如何解决这个问题是各高校主管领导首先要考虑的。所谓磁卡+条码卡等方案的提出, 或多或少都是围绕着能够更好地解决原有设备尽量利用的问题。

    各学校在设计自己的“一卡通”时, 也可以采用与银行联合的形式,这样可以使双方得到互利———由银行制卡、发卡, 使学校降低了整个系统的成本, 而学校使用银行的卡(IC卡) , 可以扩大银行卡的使用范围, 不仅在校园内可以使用, 大学生毕业后迈向社会, 也仍是银行的IC 卡使用者。