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1、鉴定会资料之三基于数字化校园的车载管理系统研制技术报告山 东 大 学网络信息中心二一七二一七年八月二十日基于数字化校园的车载管理系统研制技术报告一、开发背景及意义1.1 开发背景随着计算机技术、网络技术、通讯技术的不断发展，数字化校园以不可阻挡的潮流渗入我们的校园。信息化在学校教学、科研管理和生活服务等方面起到的作用越来越明显， “数字化校园”的概念也就应运而生。作为山东大学数字化校园建设的一个组成部分，针对山东大学班车和交通车运输的实际，我们提出了设计了“基于数字化校园的车载管理系统” ，力争为我校班车和交通车运输提供更加高效便捷准确的服务。1.2 校园卡系统简介非接触 IC 卡“校园卡”综
2、合管理系统是“一卡通技术”的典型应用。校园卡采用了国际上先进的非接触 IC 卡技术，将学校中全体人员的证件、档案、考勤、食堂售饭、小额消费、出入控制、节能管理等互不关联的、相互独立的系统联系、统一了起来，可以把学校员工和学生的身份信息 、证件（包括学生证、图书借阅证、出入证等） 、教职工考勤，教职工会议签到、食堂消费、用水管理、机房管理，停车场、游泳池管理、小卖部消费及其它小金额消费等管理功能综合到一张 IC 卡上，使学校摆脱繁琐、低效的管理方式，把更多的精力投入到员工教学工作和学生学习中去。校园卡系统是一种非常有效的管理手段，它能将数量庞大、流动频繁的师生群体科学地管理起来，它代表了校园信息
3、化的发展趋势，是高校现代化管理和校园数字化的重要标志。二、研制目标和研究内容作为国内首套将校园卡信息结合到体育测试过程中的体质检测系统，本系统的研制目标就是充分利用校园卡的方便性和实用性，以求提高高校体质达标测试工作的效率，增强达标测试过程中数据采集的高效性、安全性、精确性和透明性，实现成绩管理的标准化、规范性和共享性。在保证达标测试工作统一规范的进行的同时，尽量考虑到考生在达标测试过程中的个体性和主动性因素，允许考生根据自身的情况安排具体的测试时间、地点和测试内容，以便将自己的最好成绩充分地发挥出来。最终的测试结果格式要符合教育部学生体质健康标准国家库的规范标准，以备上报国家库存档。淘汰现有
4、的车载信息读取手持机，使得黑白名单能实时快速下发和信息的及时上传，减轻了乘务人员的工作负担，透明地完成了各种数据的采集三、系统需求分析四、系统主要功能山东大学车载 POS 管理系统是基于数字化校园的平台建立起来的，它由校园卡系统、 、无线车载 POS、无线车载网关、车载网关控制系统、车载管理系统共同组成。其中，无线车载 POS 负责采集乘车刷卡产生的流水，无线车载网关主要用于接受车载 POS 的流水，并实时回传到校园卡系统后台；车载网关控制系统实现对车载网关的远程管理；车载管理系统用于车载卡片的管理，如制乘车卡、乘车交易信息查询等。4.1 无线车载 POS无线车载 POS 可以工作在两种工作模
5、式下，班车模式和交通车模式。在班车模式下，教师身份的卡片不收费，其它身份按照设置好的费率收费；在交通车模式下，所有身份按照已设定好的费率收费。在工作状态下，车载 POS 会根据身份和费率对卡片进行自动扣款，并显示消费额和卡内余额。车载 POS 目前 32 种身份，每一种身份对应一个费率。无线车载 POS 最大通信距离为 300 米，支持联网工作状态，也可以支持脱机工作状态，当 POS 机与网关失去联系时，会自动转入脱机工作状态，单车载 POS可存储 8000 笔流水。4.2 无线车载网关无线车载网关承担接收车载 POS 流水并回传到校园卡系统后台，它既是一种工业化设计的专用通信设备，又是车载子
6、网和中心数据库通信的桥梁和中继站。车载网关通过 TCP/IP 通讯协议直接连接到校园网中，并通过 RS-485 通讯方式与车载 POS 形成车载子网，同时又能进行简单的营业统计和参数设置功能。4.3 车载管理系统1乘车卡片的制作。在校园卡系统中已经开户的卡片，即可以在本系统当中进行制卡操作，车载系统的卡片分为以下四种：普通卡、学期卡、子女卡和免费卡。其中除普通卡外，其它三种类型的卡都可以在有效期内免费使用，且可以灵活定制有效期；同时制作学期卡、子女卡、免费卡可灵活设置是否收取一定的费用。普通卡指的是已经在校园卡系统中开户的卡片，按正常预设置标准收取费用。为了契合系统间的无缝连接，对于校园卡系统
7、中已经开户的卡片不需在本系统中制作普通卡即可正常使用，按正常乘车收费价格收费。学期卡是针对学生跨校区上课而设立的卡片类型。在学期卡的有效期即当学期内，刷卡乘车免费，过有效期后，自动终止该功能。子女卡是针对教工子女设立的卡片类型。对于教工子女的乘车收费采用优惠或者免费的方式。免费卡是针对贫困学生设立的卡片类型。对于学校认定的贫困生，可办理免费的乘车卡。2消费信息的查询和统计。车载子系统提供了乘车卡信息查询、乘车卡交易查询、乘车流水查询的功能。4.4 车载网关控制系统车载网关控制系统负责身份消费权限方案的设定、身份消费系数设置的设置、车载网关的远程设置、车载网关的远程重启等。(1)身份消费权限方案
8、.。即设定每种身份所对应的收费标准。(2)身份消费系数设置。可以设定某类方案中对应的身份类型不同的消费额度，采用 10消费系统的算法。(3)车载网关设置。商户设置，用于设置车载网关控制商户；餐次设置，用于即网关营业时间的设置；POS 设置，可以设置网关所带 POS 的相关参数，如 POS 机号、餐次、商户、身份消费权限方案、身份消费系数方案、键值表、补助标志等。(4)车载网关远程重启。当身份消费设置、车载网关设置完毕后，必须通知车载网关下载最新配置信息，使配置信息生效，车载网关控制系统提供了远程控制重启的功能，能够非常方便地完成这个操作。五、系统创新点5.1 系统实时性（改）车载管理系统采用大
9、机数据集中的模式，能够从根本上保证与校园卡中心服务器数据保持高度一致。确定以中心服务器中的公共信息为准，各车载网关实时接收下传的变更流水信息，做到基本信息的同步。车载网关内设置数据库高速缓冲引擎，可以保证白名单、黑名单、自动充值表的实时更新。车载管理系统基于校园网架构，车载网关和校园卡中心服务器使用 100M 的专用线路，考虑到系统数据传输峰值和有效数据在传输中所占的比率，每秒能够完成 20000 笔流水的传送；在白名单同步方面，全部白名单 10 万条记录，每条记录 16 字节，共计 1.6MB,在校园网的架构下，全部重传需要时间为 0.128秒。全部子系统重建白名单在 2 分钟内完成；完全能
10、够满足系统的实时性要求。5.3 基于 SN75174 无线模块的无线车载 POS 设计 车载 POS 采用北京捷麦 F49P 无线数传模块和车载网关进行通信，通信模式使用 RS485 电平模式。无线车载 POS 采用低功耗的 SM5964 CPU 作为中央处理器，SM5964 是一种高性能的 CPU 芯片，工作频率可以达到40MHz；FLASH 数据存储器采用 AM29F040B/39SF020；复位芯片选择IMP810，485 通信芯片使用 SN75174 和 MAX487。无线车载POS中增加了校验程序模块。读卡器在读卡过程中，先对该卡进行识别，判断该卡是否为有效卡。即先读出卡上的金额与检
11、验位，然后根据事先写好的程序获取一个校验位，再与从卡上读出的校验位进行比较，相同说明该卡为有效卡，否则表明该卡为无效卡，不允许通过。5.4 异构网络车载网关的设计（补）无线车载网关设计承担车载 POS 流水接收并回传到校园卡系统后台，它既是一种工业化设计的专用通信设备，又是车载子网和中心数据库通信的桥梁和中继站。车载网关通过 TCP/IP 通讯协议直接连接到校园网中，并通过 RS-485通讯方式与车载 POS 形成车载子网。车载网关内置了 RJ45 以太网接口，通过双绞线与以太网相连，网速100Mbps，主要用于将车载网关连接到校园卡系后台。车载网关设计了 4 路 RS-485 通讯接口用于连
12、接无线车载 POS，不受接口位置限制，可任意连接车载POS，每一路接口可连接 32 台无线车载 POS，共可以连接 128 台车载 POS。同时，车载网关内部设计了针式票据打印机，主要用于打印车载 POS 机统计报表商户统计报表。为了保证车载网关信息的安全性，网关内嵌了 PSAM 卡读卡器，用于读取PSAM 卡证书卡信息，未经 PSAM 卡授权认证的网关是无法使用的。车载网关同时配备了大屏幕的显示屏，采用图形化的网关管理程序，使得用户可以方便地本地操作车载网关。5.5 基于 visual C+6.0 的数据处理技术ADO 数据访问技术ADO(ActiveX Data Objects)是建立在
13、OLE DB(OLE DataBase)基础之上的基于对 象的高层数据库 ；ADO 通过封装在低层 OLE DB 功能中的不同对象；方法和属性以提供高层接口，ADO 基于 ActiveX 标准,扩展性强。ADO 的主要特点是使用更加容易，访问速度更快，而对磁盘和存储容量的要求更小；ADO 支持建立各种客户/服务器模式与基于 Web 的应用程序，具有远程数据服务RDS(Remote Data Service)的特性，通过 RDS 能够在一次往返中将服务器端的数据传送到客户端的应用程序或 Web 页面中，并在客户端对数据进行处理后，立即更新服务器端的数据。ADO 通过 ActiveX 脚本可以方便
14、的建立数据库与任何 ODBC 数据源的连接或者数据库的连接。ADO 工作原理对于异种数据库的访问，首先需要一个简单而统一的应用程序接口 APD，应用程序通过它访问和修改各种各样的数据。典型的数据源是支持 ODBC(Open Data Base Connectivity)标准的关系型数据库，通过一系列 SQL 命令进行数据操作。ADO 定义一个设计原型，其中概括了一系列进行数据存取和更新所必须的行为说明。设计原型表示了一个对象模型，包括实现原型所对应的对象集，定义进行数据操作的对象方法，表示数据或对象方法行为控制的属性等。与对象相关的事件说明了将要发生或已经发生的数据操作过程。组件中提供了一组强
15、有力的数据库操作命令让你容易地操纵数据以产生数据驱动的 Web 页面。根据本系统的情况，数据库连接是采用 ADO 技术并利用 OLEDB 来连接数据库的。数据库连接池技术由于 Web 预约及综合管理平台包含大量的功能操作，在事务繁忙时，服务器端应用系统对数据库的操作将非常频繁，并发量也将特别多，为了提高服务器端系统的运行效率和优化对数据库的访问性能，本系统使用了数据库连接池技术。连接池是众多连接对象的“缓冲存储池”，在系统初始化的时候，便在其中建立了若干个连接对象。当系统需要访问数据库时，并非建立一个新的连接，而是从连接池中取出一个已建立的空闲连接对象。使用完毕后，用户也并非将连接关闭，而是将
16、连接放回连接池中，以等待下一个访问请求使用。当需要一个数据库连接时，通过此管理程序来获得连接，当结束一个数据库连接时，此连接交还给连接池管理程序。使用这种方法解决了传统方法中的缺陷，即创建连接需要时间的问题、共享连接会造成多线程的问题以及连接的资源有限的问题，可以达到系统中资源和性能的平衡。5.6 ORACLE 数据库的安全机制（修改一下）一个安全的数据库，合理有效地解决数据库中的数据信息的共享问题。在安全的数据库中，既要保证授权的合法用户对数据的有效存取，又能严格拒绝非法用户的攻击企图。具体地说，数据库安全系统的设计目标要求主要有以下三个方面:第一，数据的完整性：数据的完整性指数据的正确性、一致性和相容性；第二，数据的可用性:采用的安全机制不能明显降低数据库系统的操作性能；第三，数据的保密性:安全系统应该提供一个高强度的加密方案，对数据库中的机敏数据进行加密处理。身份认证在开放共享的多用户系统环境下，数据库系统必须要求用户进行身份认证。可以说，用户身份认证是安全系统防止非法用户侵入的第一道安全防线。它的
