物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計.docx

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計題 目： 手機(jī)一卡通系統(tǒng)姓 名： xxx學(xué) 號： xxx專 業(yè)： xxx班 級： xxx指導(dǎo)教師： xxx 2013 年 11 月 28日目錄摘要1第一章 提出問題11.1 什么是物聯(lián)網(wǎng)11.2 什么是rfid技術(shù)11.3 什么是nfc技術(shù)41.4 什么是rf-sim卡.61.5什么是手機(jī)一卡通系統(tǒng).6第二章 需求分析72.1 手機(jī)應(yīng)用72.2 一卡通應(yīng)用72.3 校園市場82.4 手機(jī)一卡通應(yīng)用8第三章 系統(tǒng)設(shè)計93.1 一卡通系統(tǒng)整體架構(gòu)103.2 手機(jī)一卡通組網(wǎng)方式113.3 軟件架構(gòu)123.4 系統(tǒng)接口設(shè)計143.5 校園一卡通數(shù)據(jù)中心.143.6 手機(jī)一卡通消費(fèi)系統(tǒng).16第四章 系統(tǒng)評價174.1手機(jī)一卡通的發(fā)展前景174.2系統(tǒng)設(shè)計的難度184.3系統(tǒng)的推廣184.4 商業(yè)模式18總結(jié).18參考文獻(xiàn)19rfid新領(lǐng)域：手機(jī)一卡通系統(tǒng)摘要隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，帶動射頻組件價格下降，因此其他商業(yè)領(lǐng)域也將加大對射頻識別技術(shù)的依賴。射頻識別技術(shù)（rfid）使得一個微小的便攜標(biāo)簽也能傳輸數(shù)據(jù)，只需要一個閱讀器就能解讀并根據(jù)特定應(yīng)用需要處理數(shù)據(jù)。這個技術(shù)最近才在這個大市場興起。在手機(jī)業(yè)務(wù)中，射頻識別技術(shù)并不像在其他行業(yè)那樣運(yùn)用廣泛，但圍繞它的討論，現(xiàn)在已經(jīng)很熱烈了。分析人士預(yù)測，射頻識別技術(shù)將通過降低成本并提供更好地管理徹底改變隨著射頻識別系統(tǒng)中器件，標(biāo)簽和閱讀器變得越來越小，越來越便宜，這個技術(shù)開始廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，并且手機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，射頻識別技術(shù)使手機(jī)在這個方向上跨出了第一步。手機(jī)和射頻識別技術(shù)相結(jié)合是手機(jī)通信服務(wù)的一個巨大的潛在市場，rf-sim卡的應(yīng)用就是發(fā)展的主要對象。本文將重點(diǎn)介紹手機(jī)與校園一卡通相結(jié)合的技術(shù)應(yīng)用，集成的一個服務(wù)于在校大學(xué)生的手機(jī)系統(tǒng)，即手機(jī)一卡通系統(tǒng)。關(guān)鍵字：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，rfid，nfc技術(shù)，一卡通，rf-sim卡，通信。第一章 提出問題1.1 什么是物聯(lián)網(wǎng) 物聯(lián)網(wǎng)是新一代技術(shù)組成的重要成分，其英文名為“the internet of things”,其含義就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。其中國定義為：物聯(lián)網(wǎng)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)，傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對象實現(xiàn)互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。其歐盟定義為：物聯(lián)網(wǎng)是一個動態(tài)的全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，它具有基于標(biāo)準(zhǔn)和互操作通信協(xié)議的自組織能力，其中物理的和虛擬的“物”具有身份標(biāo)識、物理屬性、虛擬的特性和智能的接口，并與信息網(wǎng)絡(luò)無縫整合。物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)有rfid、傳感網(wǎng)、m2m、兩化融合等。物聯(lián)網(wǎng)將各種信息傳感設(shè)備，如無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（wsn，wireless sensor network）節(jié)點(diǎn)、射頻識別（rfid，radio frequency identification）裝置、紅外感應(yīng)器、移動手機(jī)、pda、全球定位系統(tǒng)（gps，global positioning system）、激光掃描器等各種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)。在現(xiàn)代社會中，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。 1.2 什么是rfid技術(shù)射頻識別rfid(radio frequency identification),又稱電子標(biāo)簽、無線射頻識別。它是一種通信技術(shù)，可通過無線電信號來識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需在識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。rfid的基本組成部分如下：（1）標(biāo)簽（tag）：由耦合元件及芯片組成，每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象；（2）閱讀器（reader）：讀?。ㄓ袝r也可以寫入）標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計為移動式或固定式；（3）天線（antenna）：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號。 圖21 rfid基本組成圖 rfid技術(shù)的基本工作原理：標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，接收到閱讀器發(fā)出的射頻信號，無源標(biāo)簽或被動標(biāo)簽（passive tag）憑借射頻電磁波束中所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息，有源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽（active tag）則主動發(fā)送某一頻率的信號；閱讀器讀取信息并解碼后，將信息送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理。 rfid的關(guān)鍵技術(shù)如下： （1）標(biāo)簽的能量供應(yīng) 有源標(biāo)簽自帶電池，用于給數(shù)據(jù)載體供電。而無源標(biāo)簽工作所需能量則從射頻電磁波束中獲取，和有源射頻識別系統(tǒng)相比，無源系統(tǒng)需要較大的發(fā)射功率，射頻電磁波在標(biāo)簽上經(jīng)射頻檢波、倍壓、穩(wěn)壓、存儲電路處理，轉(zhuǎn)化為標(biāo)簽工作所需的工作電壓。 （2）標(biāo)簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸 標(biāo)簽回送到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸方式可歸結(jié)為三類： （a）利用負(fù)載調(diào)制的反射或反向散射方式（反射波的頻率與閱讀器的發(fā)送頻率一致）； （b）利用閱讀器發(fā)送頻率的次諧波傳送標(biāo)簽信息（標(biāo)簽反射波與閱讀器的發(fā)送頻率不同，為其高次諧波（n倍）或分諧波（1/n倍）； （c）其它形式。 （3）數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾耘c安全性 由于數(shù)字信號在傳輸?shù)倪^程中會受到干擾，故其傳輸至接收端可能發(fā)生誤判，為保證數(shù)據(jù)的完整性，可以使用校驗和法來識別傳輸錯誤并進(jìn)行校正，最常用的是奇偶校驗法以及冗余校驗法。在與安全相關(guān)的領(lǐng)域，例如出入系統(tǒng)、售票系統(tǒng)越來越多地應(yīng)用射頻識別系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中難免不受到攻擊，因此必須采取一定的防范措施保證數(shù)據(jù)安全，例如可以通過在閱讀器與標(biāo)簽之間建立密鑰來對要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密，達(dá)到安全的目的。 （4）多目標(biāo)識別技術(shù)（反碰撞算法） 當(dāng)閱讀器信號作用范圍內(nèi)存在多個標(biāo)簽，同一時刻有兩個或兩個以上的標(biāo)簽向閱讀器返回信息時，將產(chǎn)生沖突。解決沖突的算法稱為反碰撞算法。傳統(tǒng)無線電技術(shù)（如通信衛(wèi)星、移動電話網(wǎng)）已有空分多路法、頻分多路法、時分多路法以及碼分多路法來解決類似問題。但在射頻識別系統(tǒng)中，由閱讀器和標(biāo)簽構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)有以下特征： （a）規(guī)模：每個閱讀器工作區(qū)域內(nèi)可能存在大量標(biāo)簽； （b）體積：標(biāo)簽附著在各種商品上，體積不能太大； （c）成本：粘貼標(biāo)簽的商品本身價值可能很低，所以標(biāo)簽的成本不能太高； （d）通信量：標(biāo)簽內(nèi)包含的信息量很少，閱讀器與標(biāo)簽間的通信時間很短。 所以解決射頻識別技術(shù)標(biāo)簽沖突的反碰撞算法存在與傳統(tǒng)無線電技術(shù)不同之處?，F(xiàn)有的反碰撞算法主要是aloha算法、分隙aloha算法、二進(jìn)制搜索算法等。1.3 什么是nfc技術(shù)(1)nfc技術(shù)簡介nfc是near field communication縮寫，即近距離無線通訊技術(shù)。由飛利浦公司和索尼公司共同開發(fā)的nfc是一種非接觸式識別和互聯(lián)技術(shù)，可以在移動設(shè)備、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、pc 和智能控件工具間進(jìn)行近距離無線通信。nfc 提供了一種簡單、觸控式的解決方案，可以讓消費(fèi)者簡單直觀地交換信息、訪問內(nèi)容與服務(wù)。 nfc近場通信技術(shù)是由非接觸式射頻識別（rfid）及互聯(lián)互通技術(shù)整合演變而來，在單一芯片上結(jié)合感應(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片和點(diǎn)對點(diǎn)的功能，能在短距離內(nèi)與兼容設(shè)備進(jìn)行識別和數(shù)據(jù)交換。工作頻率為13.56mhz.但是使用這種手機(jī)支付方案的用戶必須更換特制的手機(jī)。目前這項技術(shù)在日韓被廣泛應(yīng)用。手機(jī)用戶憑著配置了支付功能的手機(jī)就可以行遍全國：他們的手機(jī)可以用作機(jī)場登機(jī)驗證、大廈的門禁鑰匙、交通一卡通、信用卡、支付卡等等與rfid一樣，nfc信息也是通過頻譜中無線頻率部分的電磁感應(yīng)耦合方式傳遞，但兩者之間還是存在很大的區(qū)別。首先，nfc是一種提供輕松、安全、迅速的通信的無線連接技術(shù)，其傳輸范圍比rfid小。 其次，nfc與現(xiàn)有非接觸智能卡技術(shù)兼容，已經(jīng)成為得到越來越多主要廠商支持的正式標(biāo)準(zhǔn)。再次，nfc還是一種近距離連接協(xié)議，提供各種設(shè)備間輕松、安全、迅速而自動的通信。與無線世界中的其他連接方式相比，nfc是一種近距離的私密通信方式。 nfc、紅外線、藍(lán)牙同為非接觸傳輸方式，它們具有各自不同的技術(shù)特征，可以用于各種不同的目的，其技術(shù)本身沒有優(yōu)劣差別。 nfc手機(jī)內(nèi)置nfc芯片，比原先僅作為標(biāo)簽使用的rfid更增加了數(shù)據(jù)雙向傳送的功能，這個進(jìn)步使得其更加適合用于電子貨幣支付的；特別是rfid所不能實現(xiàn)的，相互認(rèn)證和動態(tài)加密和一次性鑰匙(otp)能夠在nfc上實現(xiàn)。nfc技術(shù)支持多種應(yīng)用，包括移動支付與交易、對等式通信及移動中信息訪問等。通過nfc手機(jī)，人們可以在任何地點(diǎn)、任何時間，通過任何設(shè)備，與他們希望得到的娛樂服務(wù)與交易聯(lián)系在一起，從而完成付款，獲取海報信息等。nfc設(shè)備可以用作非接觸式智能卡、智能卡的讀寫器終端以及設(shè)備對設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸鏈路，其應(yīng)用主要可分為以下四個基本類型：用于付款和購票、用于電子票證、用于智能媒體以及用于交換、傳輸數(shù)據(jù)。工作原理支持nfc的設(shè)備可以在主動或被動模式下交換數(shù)據(jù)。在被動模式下，啟動nfc通信的設(shè)備，也稱為nfc發(fā)起設(shè)備(主設(shè)備)，在整個通信過程中提供射頻場(rf-field)，。它可以選擇106kbps、212kbps或424kbps其中一種傳輸速度，將數(shù)據(jù)發(fā)送到另一臺設(shè)備。另一臺設(shè)備稱為nfc目標(biāo)設(shè)備(從設(shè)備)，不必產(chǎn)生射頻場，而使用負(fù)載調(diào)制(load modulation)技術(shù)，即可以相同的速度將數(shù)據(jù)傳回發(fā)起設(shè)備。此通信機(jī)制與基于iso14443a、mifare和felica的非接觸式智能卡兼容，因此，nfc發(fā)起設(shè)備在被動模式下，可以用相同的連接和初始化過程檢測非接觸式智能卡或nfc目標(biāo)設(shè)備，并與之建立聯(lián)系。圖為nfc主動通信模式。nfc主動通信模式1.4 什么是rf-sim卡rf-sim卡是可實現(xiàn)中近距離無線通信的手機(jī)智能卡,專利技術(shù)是一個可代替錢包、鑰匙和身份證的全方位服務(wù)平臺。它的最大特點(diǎn)是不需換手機(jī)，現(xiàn)有手機(jī)換一張智能卡后就成了類 nfc手機(jī)，但使用的頻率是2.45g,不是13.56m，通信距離可在1-500cm自動調(diào)整，單向支持100m(數(shù)據(jù)廣播)rf-sim卡內(nèi)具備cos(微型操作系統(tǒng))，區(qū)別于邏輯加密卡，具備極高級別的安全管理措施，可通過手機(jī)讀寫卡內(nèi)個性化數(shù)據(jù)，它通過將最新的射頻技術(shù)集成到手機(jī)sim卡里，使手機(jī)使用者僅需要更換一張智能卡，便可以使現(xiàn)有的手機(jī)變成類nfc手機(jī)。不但擁有普通sim卡的所有功能，還擁有一個可代替錢包、鑰匙和身份證的全方位服務(wù)平臺rf-sim卡結(jié)構(gòu)1.5什么是手機(jī)一卡通系統(tǒng)手機(jī)一卡通系統(tǒng)是在傳統(tǒng)一卡通的基礎(chǔ)上，結(jié)合移動通信運(yùn)營商的短信、移動辦公等平臺，利用最新的智能卡技術(shù)，將卡片與手機(jī)相結(jié)合。持卡人等只需要用手機(jī)，即可完成身份認(rèn)證、電子支付等功能。同時利用移動通信運(yùn)營商的短信、移動辦公等平臺，實現(xiàn)智能卡與手機(jī)的互動，利用手機(jī)可以方便的查詢一卡通相關(guān)的各類信息，實現(xiàn)掛失、注銷等手機(jī)一卡通操作，接收相關(guān)通知等功能。手機(jī)一卡通管理平臺概述：金融交易平臺:一卡通金融交易平臺主要負(fù)責(zé)：一卡通內(nèi)帳戶消費(fèi)交易記錄信息的收集和綜合匯總統(tǒng)計處理。金融交易應(yīng)用的系統(tǒng)：餐飲及其它消費(fèi)、聯(lián)網(wǎng)式水表、聯(lián)網(wǎng)式電表、集中式電表、集中式電控等小額支付等。主要功能是管理各種電子錢包的消費(fèi)功能，在學(xué)校及生活區(qū)內(nèi)，凡涉及到現(xiàn)金使用的任何一個一卡通消費(fèi)網(wǎng)點(diǎn)，手機(jī)一卡通的電子錢包都能通用。身份識別平臺:主要負(fù)責(zé)：一卡通身份識別的信息匯總統(tǒng)計和綜合處理。身份認(rèn)證應(yīng)用：身份認(rèn)證系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、考勤系統(tǒng)、人員監(jiān)管、大門出入系統(tǒng)、通道機(jī)身份認(rèn)證、移動身份識別等。管理中心:管理中心負(fù)責(zé)對一卡通系統(tǒng)運(yùn)營的管理，主要功能包括系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、終端管理、人員管理、商戶管理、系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理和實時集控平臺等結(jié)算中心 :負(fù)責(zé)對單位、消費(fèi)經(jīng)營戶、持卡人在一卡通系統(tǒng)中的資金和賬目進(jìn)行管理。分為消費(fèi)經(jīng)營管理與結(jié)算，系統(tǒng)綜合財務(wù)報表（營業(yè)和出納），各種補(bǔ)助的管理與發(fā)放，卡業(yè)務(wù)注銷與清算，主機(jī)現(xiàn)金充值，分類明細(xì)報表（年、月、日、餐、客戶分類等報表）等模塊。并支持清分清算功能。制卡中心:負(fù)責(zé)整個一卡通系統(tǒng)中所有用卡的初始信息錄入，包括卡的物流管理，并生成相應(yīng)的報表和流水記錄。第二章 需求分析手機(jī)的廣泛應(yīng)用將帶來手機(jī)功能的變革，而在校園中，可以說百分之百的學(xué)生都是手機(jī)用戶，而各個高校的各種管理系統(tǒng)一般都是通過校園一卡通來進(jìn)行管理，將一卡通的應(yīng)用加載到手機(jī)應(yīng)用層面，那將是會使校園管理更加信息化，自動化，便捷化，因此，開發(fā)一個手機(jī)已開通系統(tǒng)將會為校園管理帶來極大的方便。2.1 手機(jī)應(yīng)用 在現(xiàn)在大學(xué)校園中，每個學(xué)生都擁有自己的手機(jī)，而且，由于nfc技術(shù)在國內(nèi)外的迅速發(fā)展，很多品牌的手機(jī)都應(yīng)用到了nfc技術(shù)。早期的有諾基亞，三星，索尼等，近年來，隨著android智能手機(jī)的出現(xiàn)，手機(jī)的功能越來越豐富，nfc的應(yīng)用也更廣泛，幾乎所有的手機(jī)都具有nfc技術(shù)。因此，基于nfc的手機(jī)功能系統(tǒng)開發(fā)，已具備條件。2.2 校園一卡通應(yīng)用 隨著學(xué)校管理現(xiàn)代化方向意識的不斷增強(qiáng)，基于卡片應(yīng)用的計算機(jī)管理系統(tǒng)已日益普及，學(xué)生持有傳統(tǒng)的多種卡片和不同證件已司空見慣。然而，隨著各種卡證的管理功能不斷發(fā)展，由于傳統(tǒng)卡功能的局限，常常需要給學(xué)生簽發(fā)多張卡證才能滿足管理上的需要，如學(xué)生證、圖書證、醫(yī)療病歷卡、出入胸卡、就餐消費(fèi)卡、上機(jī)卡等，不僅增加管理成本，也給每個學(xué)生管理自己的卡片增加了難度，有時甚至是“卡多為患”。這種傳統(tǒng)的校園管理方式具有諸多弊端： （1）沒有實現(xiàn)真正的現(xiàn)代化校園管理； （2）給學(xué)校管理帶來負(fù)擔(dān)； （3）增加了學(xué)校的管理成本； （4）學(xué)生并沒有如逾期般方便、輕松的在校園通行。 現(xiàn)代化的校園管理應(yīng)該具有：高速的信息傳遞、管理更精細(xì)周到而工作更輕松方便、能促進(jìn)學(xué)校教育、教學(xué)質(zhì)量推向一個新階段。 信息時代的校園，當(dāng)然離不開信息化的管理。校園一卡通將智能ic卡的強(qiáng)大功能與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化理念融入校園，將學(xué)校各個系統(tǒng)連為一體，動態(tài)掌握每一持卡人情況，極大提高學(xué)校的管理水平。并為ic卡技術(shù)應(yīng)用于社會創(chuàng)立了典范。 校園一卡通是以ic卡為信息載體，適用于校園消費(fèi)和管理的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。ic卡取代了學(xué)校管理和生活中所使用的各種個人證件和現(xiàn)金支付手段，在一張小小的ic卡上實現(xiàn)生活消費(fèi)、學(xué)籍管理、身份認(rèn)證、網(wǎng)上交費(fèi)等多種功能。校園ic卡與銀行聯(lián)網(wǎng)，可以在校內(nèi)外銀行網(wǎng)點(diǎn)和指定商戶圈存、圈提、取現(xiàn)、消費(fèi)，真正做到一卡通用。 校園ic卡的推廣使用將極大方便學(xué)生、教工的生活，減輕攜帶各種證件的煩惱，并與學(xué)校其他信息基礎(chǔ)設(shè)施相配合，促進(jìn)校園信息化管理水平的提高。2.3 校園市場對于運(yùn)營商：（1）通過手機(jī)一卡通業(yè)務(wù)黏住用戶，提高用戶使用本運(yùn)營商手機(jī)及服務(wù)的忠誠度；（2）通過手機(jī)一卡通業(yè)務(wù)可以增加新用戶并培養(yǎng)其使用習(xí)慣，從而搶占其它運(yùn)營商的用戶；（3）學(xué)校具有特殊性，每年都有新學(xué)生進(jìn)來，因此每年的招生名額都是潛在的且確定的用戶。對于學(xué)校：（1）系統(tǒng)的運(yùn)行與加工處理可以提取大量的信息資源，累積和整合學(xué)校管理決策所需要的管理與控制信息，可以幫助學(xué)校將管理過程逐步升華完善為“數(shù)據(jù)信息決策控制考核”的過程，使管理更加科學(xué)化、規(guī)范化，提高管理效率，使學(xué)校的管理水平躍升到更高的平臺。（2）可以有效地對學(xué)生進(jìn)行管理，提高管理的質(zhì)量和效率；（3）可以有效控制人員的出入，提高了學(xué)校的人身和財產(chǎn)的安全和日常的管理秩序 。（4）“手機(jī)在手，走遍校園”，使得廣大教師職工和學(xué)生的工作、學(xué)習(xí)，特別是生活方面帶來了極大便利，提高了活動的質(zhì)量。2.4 手機(jī)一卡通應(yīng)用需求目前大學(xué)校區(qū)內(nèi)有多套與卡、證、票、現(xiàn)金使用密切相關(guān)的系統(tǒng)，例如：超市消費(fèi)系統(tǒng)、圖書管理系統(tǒng)、宿舍門禁系統(tǒng)、電腦機(jī)房管理系統(tǒng)、校巴公交系統(tǒng)、熱水供應(yīng)系統(tǒng)等，由于各系統(tǒng)有相應(yīng)獨(dú)立的管理體制，給學(xué)校的統(tǒng)一管理、財務(wù)統(tǒng)管、學(xué)生使用帶來了一定的不便。廣州聯(lián)通提出通過建設(shè)以2.4ghzrf-usim卡技術(shù)為基礎(chǔ)的手機(jī)一卡通平臺，將學(xué)校內(nèi)凡是同卡、證、票、現(xiàn)金使用密切相關(guān)的系統(tǒng)整合在一起，達(dá)到用一部手機(jī)來代替原有的卡、證、票、現(xiàn)金，從而方便學(xué)校廣大師生的教學(xué)、科研、學(xué)習(xí)、生活和管理。在方便廣大師生的同時，提高學(xué)校的管理水平、服務(wù)水平，降低學(xué)校和師生在卡、證、票方面的投入，另外在取代原有的卡、證、票、現(xiàn)金過程中也達(dá)到財務(wù)統(tǒng)管的目的。圖為手機(jī)一卡通功能構(gòu)想第三章 系統(tǒng)設(shè)計3.1 一卡通系統(tǒng)整體架構(gòu)1.介紹：校園一卡通包含多個子管理系統(tǒng)，如考勤管理，消費(fèi)管理，圖書館借書管理等，每個系統(tǒng)又包含多個功能模塊，整體的系統(tǒng)架構(gòu)如下圖：3.2 手機(jī)一卡通組網(wǎng)方式一卡通系統(tǒng)的功能比較復(fù)雜。首先，校園有多個部門，每個部門都有自己內(nèi)部的局域網(wǎng)，要想把手機(jī)一卡通應(yīng)用到每個部門，就需要連接每個部門的局域網(wǎng)；其次，手機(jī)一卡通應(yīng)用于整個校園中，因此在校園局域網(wǎng)中，手機(jī)一卡通也需要通過網(wǎng)絡(luò)防火墻，連接到校園局域網(wǎng)；然后，手機(jī)一卡通的消費(fèi)系統(tǒng)需要連接銀行系統(tǒng)接口來實現(xiàn)金錢的交易。綜上所述，可以把手機(jī)一卡通的組網(wǎng)方式用下面的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖來表示：3.3 軟件架構(gòu)手機(jī)一卡通軟件功能大體上按下圖結(jié)構(gòu)來設(shè)計的。1. 用戶層：主要是用戶界面的設(shè)計。用戶可以通過軟件來進(jìn)行個性化管理，用戶可以通過手機(jī)查詢個人信息，以及管理自己在各個系統(tǒng)的信息，如銀行系統(tǒng)，教務(wù)系統(tǒng)，圖書系統(tǒng)，消費(fèi)系統(tǒng)等。2. 表現(xiàn)層：表現(xiàn)層是為用戶層服務(wù)的，用戶層通過表現(xiàn)層來進(jìn)行各個系統(tǒng)的操作。表現(xiàn)層的設(shè)計主要是各種服務(wù)類接口，如消費(fèi)pos機(jī)接口，移動pda接口，讀寫卡接口，web服務(wù)接口，以及各個子系統(tǒng)接口，子系統(tǒng)接口的設(shè)計，放置在綜合前置中，便于維護(hù)。另外，還需提供業(yè)務(wù)邏輯入口，來連接業(yè)務(wù)邏輯控制即邏輯層。3. 邏輯層：邏輯層是軟件架構(gòu)設(shè)計的一個重要部分。邏輯層大體上分為公用組件和專用組件兩大部分，公用組件是給每個子系統(tǒng)提供的服務(wù)。包括身份認(rèn)證，權(quán)限管理，清算管理，卡務(wù)管理，財務(wù)結(jié)算管理，人員信息管理，單位信息管理，綜合查詢系統(tǒng)分析等。專用組件是為每個部門設(shè)計的，服務(wù)于不同的部門。專用組件大致上有以下方面：pos消費(fèi)，機(jī)務(wù)管理，多媒體教室管理，電子閱覽室管理，浴室管理，醫(yī)療收費(fèi)管理等等。邏輯層是整個系統(tǒng)架構(gòu)中的核心部分，也是整個系統(tǒng)中的主要部分。4. 存儲層：存儲層包含三個主要系統(tǒng)：一卡通金融相關(guān)信息，一卡通認(rèn)證相關(guān)信息，一卡通公共信息庫。下面對三個系統(tǒng)作出詳細(xì)介紹。（1） 一卡通金融相關(guān)信息：該子系統(tǒng)主要是存儲一卡通系統(tǒng)中所要進(jìn)行的有關(guān)金融交易的所有信息，對于每一個用戶，其金融方面的信息都保存在該系統(tǒng)中，以供管理者進(jìn)行維護(hù)和查詢。該系統(tǒng)設(shè)計需要一個大型數(shù)據(jù)庫，用來保存所有用戶的信息，考慮到和金融有關(guān)，因此，在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時，數(shù)據(jù)庫的安全性要有保障。設(shè)計數(shù)據(jù)庫時，采用md5加密算法，防注入式攻擊，并且建立系統(tǒng)維護(hù)團(tuán)隊，負(fù)責(zé)后期維護(hù)。（2） 一卡通認(rèn)證相關(guān)信息：該系統(tǒng)是存儲本系統(tǒng)的用戶信息。一卡通認(rèn)證系統(tǒng)需要保存新用戶在使用本系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)證時，所注冊的個人信息。包括用戶的姓名，學(xué)號，班級，銀行卡號，手機(jī)號等等所有個人的私有信息。考慮到用戶的信息安全問題，該系統(tǒng)設(shè)計時對于安全需求應(yīng)和上述系統(tǒng)一樣，放在最高層面。同樣建立相應(yīng)的維護(hù)團(tuán)隊進(jìn)行專門維護(hù)。（3） 一卡通公共信息庫：一卡通公共信息庫是一卡通存儲系統(tǒng)的中心部分。該系統(tǒng)不僅要存儲各個部門與一卡通系統(tǒng)的接口，而且還要保存每個系統(tǒng)中的公用部分，即每個用戶都可以訪問到的部分。另外，邏輯部分的公用組件信息，都要保存到一卡通公共信息庫中。公共信息庫提供了整個系統(tǒng)的公共部分，每個用戶通過訪問公共信息庫，可以進(jìn)行所有公共權(quán)限的操作，因此，在設(shè)計系統(tǒng)的時候，訪問權(quán)限是一個需要慎重考慮的的因素。在整個手機(jī)一卡通軟件架構(gòu)的設(shè)計中，安全管理需要涉及到每一個層面。因此在此四層架構(gòu)的基礎(chǔ)上，還須要設(shè)計安全管理系統(tǒng)，用來維護(hù)整個軟件的安全性問題。下圖是校園手機(jī)一卡通的軟件架構(gòu)示意圖：3.4 系統(tǒng)接口設(shè)計系統(tǒng)的接口是把各個子系統(tǒng)系統(tǒng)連接起來正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。在系統(tǒng)接口設(shè)計上，可以考慮三大主要部分：與校園現(xiàn)有的應(yīng)用系統(tǒng)的對接校園系是一個龐大的復(fù)雜的系統(tǒng)，但是在現(xiàn)代化的校園中，校園數(shù)字化發(fā)展的已有相當(dāng)長的一段時間。因此，在接口設(shè)計上，技術(shù)難題應(yīng)該不是太大。與校園原有系統(tǒng)接口的設(shè)計，可以考慮原有系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。在原來的系統(tǒng)上創(chuàng)建一個新的接口與手機(jī)一卡通系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問，并且要求雙方采用共同的傳輸協(xié)議。而對一卡通系統(tǒng)的要求則需要與多個系統(tǒng)建立接口，同時要考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性。該問題應(yīng)在系統(tǒng)設(shè)計時給予解決、該系統(tǒng)接口的設(shè)計需要包括圖書館系統(tǒng)。上機(jī)管理系統(tǒng)，財務(wù)系統(tǒng)，繳費(fèi)系統(tǒng)等子系統(tǒng)的對接。而具體的功能實現(xiàn)由于篇幅太長，在此不予贅述。與銀行系統(tǒng)的接口與銀行系統(tǒng)的接口涉及到金融安全性問題。因此需要對接口網(wǎng)絡(luò)的安全嚴(yán)格把關(guān)。而對于該接口的設(shè)計，學(xué)校方面和銀行方面分別需要考慮一些功能的實現(xiàn)。學(xué)校方面需要考慮的功能：a. 一卡通消費(fèi)短信提醒功能，以及賬戶余額變動提醒功能。b. 一卡通賬戶鎖定及解鎖功能，可通過手機(jī)短信和電腦終端進(jìn)行鎖定和解鎖，并在操作過程中需要輸入密碼。c. 賬戶余額短信查詢功能。d. 消費(fèi)記錄短信查詢功能。可以按不同的條件進(jìn)行查詢，查詢條件以彩信方式返回。銀行方面需要考慮的功能：設(shè)置轉(zhuǎn)帳前置機(jī)，預(yù)留轉(zhuǎn)賬接口，具體實現(xiàn)由銀行負(fù)責(zé)具體建設(shè)方案。與新系統(tǒng)接口與新系統(tǒng)的接口首要考慮的是系統(tǒng)給的可擴(kuò)展性。在新系統(tǒng)中，迎新系統(tǒng)是一個很重要的系統(tǒng)。因為校園每年都要面對新生入學(xué)注冊問題，因此，都會有大批的新的數(shù)據(jù)的輸入。因此，與迎新系統(tǒng)的對接時，需要對數(shù)據(jù)輸入作出嚴(yán)格的調(diào)控。對接方式為：將手機(jī)一卡通的讀卡終端與迎新系統(tǒng)對接，在迎新工作開始前，將新生號碼與手機(jī)號碼信息預(yù)先寫入，當(dāng)新生入學(xué)時，直接使用rf-sim卡“手機(jī)一卡通”進(jìn)行新生信息讀取和寫入。下圖給出了系統(tǒng)接口設(shè)計的圖解：3.5 校園手機(jī)一卡通數(shù)據(jù)中心“校園手機(jī)一卡通”數(shù)據(jù)中心是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理和存儲中心，保證數(shù)據(jù)的安全性、可靠性、唯一性，它為應(yīng)用服務(wù)中心平臺及應(yīng)用子系統(tǒng)提供高效數(shù)據(jù)訪問和處理服務(wù)?！靶@手機(jī)一卡通”數(shù)據(jù)中心是一卡通的核心部分，所有的數(shù)據(jù)操作和業(yè)務(wù)邏輯都是由后臺系統(tǒng)的相應(yīng)處理程序來處理的。所以后臺系統(tǒng)的安裝質(zhì)量和日常運(yùn)行的狀態(tài)都直接影響整個系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。一卡通中心含操作系統(tǒng)軟件和數(shù)據(jù)庫管理軟件，一般工程部署2臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成雙機(jī)熱備系統(tǒng)，保證多個實例能夠同時訪問同一數(shù)據(jù)庫（存儲器）。為整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)提供了容錯、負(fù)載均衡和性能效益。數(shù)據(jù)服務(wù)器及應(yīng)用服務(wù)器集群。管理中心機(jī)房采用獨(dú)立電源和獨(dú)立的ups電源。校園手機(jī)一卡通數(shù)據(jù)中心分為金融數(shù)據(jù)中心和身份數(shù)據(jù)中心兩大部分，下面是詳細(xì)介紹：金融數(shù)據(jù)中心一卡通的金融中心是所有金融交易的業(yè)務(wù)控制中心和所有金融交易的數(shù)據(jù)存貯中心。包括金融數(shù)據(jù)庫和相應(yīng)的后臺服務(wù)進(jìn)程。金融數(shù)據(jù)庫包含以下幾方面信息：開通登記表、卡銷戶表、商戶和管理帳戶數(shù)據(jù)字典、商戶帳戶字典、全局設(shè)置數(shù)據(jù)字典、學(xué)校代碼、日報字典、操作費(fèi)用設(shè)定、各種代碼、持卡人消費(fèi)折扣、系統(tǒng)管理和運(yùn)行環(huán)境設(shè)置數(shù)據(jù)字典、組織部門、系統(tǒng)登記、系統(tǒng)參數(shù)、操作員、操作員權(quán)限、事件代碼、系統(tǒng)信息、操作員日志、流水帳數(shù)據(jù)字典、交易流水、補(bǔ)助發(fā)放流水、歷史流水、收費(fèi)明細(xì)、報表部分?jǐn)?shù)據(jù)字典、對帳不符清單、業(yè)務(wù)統(tǒng)計報表、清算報表、商戶歷史表、按部門統(tǒng)計報表、日報表、核算單位統(tǒng)計報表等。 身份數(shù)據(jù)中心 一卡通的身份中心保存所有一卡通相關(guān)身份信息單位、部門和人員的信息包括身份認(rèn)證數(shù)據(jù)庫和相應(yīng)的后臺服務(wù)進(jìn)程。 身份認(rèn)證數(shù)據(jù)庫主要包含以下幾方面內(nèi)容：身份數(shù)據(jù)基本字典信息、國籍信息、民族信息、身份類別信息、證件類型信息、校/廠區(qū)信息、卡樣管理表、部門組織信息、黑名單信息表、技術(shù)職稱、行政職務(wù)、文化程度、宿舍(苑/棟)、政治面貌信息、身份數(shù)據(jù)基本信息表、學(xué)生擴(kuò)展信息表、教職工擴(kuò)展信息表、校外人員擴(kuò)展信息表、相片信息、學(xué)生相片信息表、教職工相片信息表、校外人員相片信息表、操作員及權(quán)限信息、操作員代碼信息、操作員權(quán)限信息等。3.6 手機(jī)一卡通消費(fèi)系統(tǒng)校園手機(jī)一卡通消費(fèi)系統(tǒng)適用于校內(nèi)食堂、飲水、開水、洗衣、圖書借閱、超市、醫(yī)院消費(fèi)，其他商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)消費(fèi)支付購物中心、商場等需要資金交流、流通的場所。消費(fèi)者預(yù)先對rf-sim卡進(jìn)行充值，消費(fèi)時營業(yè)員在收款機(jī)上輸入消費(fèi)額，消費(fèi)者持卡在收款機(jī)的感應(yīng)區(qū)輕輕掠過，便完成一次交易。同時系統(tǒng)將記錄這筆交易的數(shù)據(jù)，并上傳至管理系統(tǒng)，可按需求生成各種報表。便于用戶查詢消費(fèi)額度和消費(fèi)情況。手機(jī)一卡通消費(fèi)系統(tǒng)有如下功能：1. 電子錢包電子錢包是幫助用戶進(jìn)行金融管理的功能。用戶通過電子錢包的更能，可以隨時掌握自己的交易情況，交易過程可以實時反饋,當(dāng)帳戶余額發(fā)生變化(如扣款、充值、領(lǐng)到補(bǔ)助)時，手機(jī)會自動發(fā)送消息到用戶，供用戶查看。2. 消費(fèi)管理消費(fèi)管理是一項金融安全方面的功能。是為了應(yīng)對手機(jī)可能丟失的情況下而采取的保險手段。系統(tǒng)可以通過密碼消費(fèi)、消費(fèi)輸出、分流控制、限額消費(fèi)、出勤消費(fèi)等方式來控制消費(fèi)權(quán)限。這樣在用戶的消費(fèi)過于頻繁或者消費(fèi)額過大等異常消費(fèi)時，通過密碼輸入等不同方式來限制消費(fèi)，盡量減小用戶在手機(jī)卡丟失時造成的金融損失。3. 消費(fèi)模式消費(fèi)模式是一種人性化的消費(fèi)管理模式功能。用戶可以根據(jù)個人愛好選擇自己喜歡的，并且用戶還可以自定義消費(fèi)模式，但是自定義消費(fèi)需要通過申請，以防用戶采用不正當(dāng)?shù)氖侄蝸碛绊懴M(fèi)功能。系統(tǒng)具有金額模式（定額、計算）、計次模式、計時模式、會員模式（折扣、預(yù)訂）等多種消費(fèi)模式，用戶也可以根據(jù)個人喜好申請自己喜歡的消費(fèi)模式。4. 福利管理福利管理是為了吸引用戶來使用本系統(tǒng)而才去的營銷模式。根據(jù)用戶使用本系統(tǒng)的時間長短，消費(fèi)額度的多少給予用戶一定的福利，是用戶對于本系統(tǒng)產(chǎn)生依賴性。系統(tǒng)給予用戶的福利可以是資金補(bǔ)貼，餐飲福利等，而福利管理就是系統(tǒng)提供福利補(bǔ)貼、福利餐次、搭伙管理等福利管理方式，以便用戶對領(lǐng)取自己的福利。5. 功能擴(kuò)展消費(fèi)系統(tǒng)可以根據(jù)實際的情況作出新的調(diào)整或者功能的增刪，因此，功能擴(kuò)展部分，不用于顯示在消費(fèi)系統(tǒng)表面，而在與后臺管理中，當(dāng)需要對消費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整時，可由后臺管理員進(jìn)行宏觀的控制。現(xiàn)將消費(fèi)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖展示如下：第四章 系統(tǒng)評價4.1手機(jī)一卡通的發(fā)展前景分析該系統(tǒng)的發(fā)展前景可以考慮還系統(tǒng)的優(yōu)勢以及該系統(tǒng)的市場前景1.手機(jī)一卡通有優(yōu)勢系統(tǒng)支持的rf-uim卡是cpu卡，支持雙向認(rèn)證，嚴(yán)密的加密機(jī)制較普通的ic（mifare 1）卡具有極高安全性。手機(jī)隨身攜帶，用戶無需另帶卡片，且手機(jī)卡的應(yīng)用杜絕了以往代打卡及卡轉(zhuǎn)借他人使用現(xiàn)象。手機(jī)一卡通系統(tǒng)支持門禁、考勤、消費(fèi)（在線或離線）、會議簽到等多項子系統(tǒng)功能，且消費(fèi)通過手機(jī)還可查詢帳戶余額。通過手機(jī)無線網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)空中發(fā)卡、空中充值等，靈活便捷，提高了管理效率。手機(jī)一卡通從以往的只能在某一家單位使用擴(kuò)展至任何單位、小區(qū)等多家單位內(nèi)使用，真正實現(xiàn)了一卡通用。系統(tǒng)平臺通過權(quán)限等級設(shè)置，以便不同的操作員在不同的子系統(tǒng)中具有不同操作權(quán)限， 使權(quán)限相對獨(dú)立，保證系統(tǒng)更安全。系統(tǒng)內(nèi)的門禁網(wǎng)絡(luò)控制器ncu操作系統(tǒng)完全由自主研發(fā)，而非通行windows等操作系統(tǒng)，有效地將病毒、黑客等拒之門外。系統(tǒng)內(nèi)的硬件通訊采用數(shù)據(jù)全程加密技術(shù)，包括讀卡器與門組控制器，門組控制器與主控制器的通訊，主要控制器還支持脫機(jī)通訊。事件跟蹤技術(shù)，以便記錄下所有的操作行為和狀態(tài)，供管理和取證之用，并實時更新黑名單。手機(jī)一卡通系統(tǒng)除了總控外，也可設(shè)置多個管理分控端，進(jìn)行不同區(qū)域的系統(tǒng)管制和授權(quán)?？记凇⒀哺认到y(tǒng)可共用門禁系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)架構(gòu)，減少一卡通建設(shè)成本，提高系統(tǒng)利用率。2.手機(jī)一卡通市場前景該系統(tǒng)可以占領(lǐng)校園這個巨大的市場，有著源源不斷而且數(shù)目巨大的用戶群，因此無論哪個行業(yè)都會感興趣推動該系統(tǒng)的運(yùn)行。該系統(tǒng)將會促進(jìn)電信行業(yè)與學(xué)校的聯(lián)合更加緊密，學(xué)?？梢酝ㄟ^校企聯(lián)合為學(xué)校和學(xué)生帶來利益。該系統(tǒng)也涉及到銀行行業(yè)的利益，可以為銀行帶來不小的收益，因此，可以時學(xué)校和銀行的聯(lián)系更加密切。系統(tǒng)的設(shè)計離不開電子行業(yè)的發(fā)展，手機(jī)一卡通系統(tǒng)運(yùn)用的多項技術(shù)，將推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，符合時代發(fā)展趨勢，因此在市場上就會有很大的發(fā)展趨勢，也會引來巨大的商機(jī)。因此，無論從優(yōu)勢，技術(shù)，還