基于物联网的校园一卡通系统的设计与实现.pdf

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《自动化与仪器仪表》2017年第4期(总第210期)基于物联网的校园一卡通系统的设计与实现袁晓戎(西安邮电大学图书馆陕西西安,710121)摘摇要:针对互联网时代的智慧校园建设的需求,文中探索了物联网下的校园一卡通模式,建立了基于物联网的校园一卡通智能管理系统。本系统在设计中利用传感器网络、物联网、互联网,多维度、多方法的感知、获取、传输信息,实现了学生生活的便利化、安全化与智能化,以及校园管理的便捷化。关键词:智慧园区;物联网;管理系统;系统设计;一卡通中图分类号:TP311摇摇摇摇文献标识码:B摇摇摇摇DOI编码:10郾14016/j.cnki郾1001-9227郾2017郾04郾225Abstract:WiththedevelopmentofmoderncommunicationandInternet,inordertosatisfytherequirementofWisdomcampusconstruction,thispaperexploresthemodelofthecampusundertheInternetofthingsandamanagementsystemisdesigned.Themanagementsystemusessensornetworks,Internetofthings,theInternetandothernetworkfortransmissionofinfor鄄mation,improvingtheproductivityandcompetitivenessofthestudents爷lives.Keywords:wisdompark;internetofthings;managementsystem;systemdesign过一卡通实现对身份的鉴别,获得校园内资源的使用权0摇引言限。同时,还可使用一卡通进行消费结算。在具体设计随着信息技术的发展,物联网成为了近年来发展的热时,采用MVC结构,将系统从逻辑上分为三个层次,平台点,物联网技术正在引领万物互联时代的到来。在“智慧开发基于客户端/服务器模式。硬件构架上,将功能划分校园冶的建设中,物联网技术使得校园更加智能。“智慧为三个部分:终端小额消费模块、第三方接入模块与用户校园冶在设计中利用传感器网络、物联网、互联网,多维身份认证模块,其余的硬件部分由网关、PC、手机、传感器度、多方法的感知、获取、传输信息,将网络传输到数据中以及智能物联网设备各类摄像头等硬件组成,通过心的服务器上,再通过智能系统进行数据分析,利用网络ZigBee、IrDr、以太网网线和RF技术等链路互联而成。在[1-3]协同使校园内管理更高效,学生生活更加快捷、安全。一卡通交易、身份识别中采用RFID技术,第三方模块接在“智慧校园冶中,校园一卡通是支持学生充分享受智能入主要用于和银行的金融机构完成校园卡转账。在一卡化生活的重要保证,其是构建“智慧校园冶的信息化基础通信息处理中,构建一卡通数据中心,存储全部一卡通数与重要产物。“智慧校园冶的建设涉及到多个学科的复据,负责学校与银行的数据传递,并记录学生的一卡通认合,在设计中需考虑校园的基础设施建设与系统设计的匹证信息等。该系统的功能模块,如图1所示。[4-6]配以及软硬件的协同。本文仅站在校园一卡通管理的角度设计一卡通管理系统,以实现校园内一卡通有效、科学的管理,指导学生有效利用校园一卡通。物联网技术是上世纪末提出的“物物相连的互联网冶,而射频识别技术、无线传感器技术与智能嵌入式技[7]术是物联网中的三大关键技术。近年来,伴随着Web2郾0出现的计算机云技术也成为了物联网技术的重要组成部分,Web2郾0使得各种计算资源向各类信息产品便捷开放,大幅加强了物联网的计算能力,并提高了对数据图1摇居民用电模式示意图的处理与系统控制能力[8]。本文基于物联网技术,将其与本系统将一卡通管理平台布置在互联网“云冶中,一现有的校园信息网络相融合,高效、低成本的构建校园一卡通管理平台按照前台和后台两部分划分,学生通过账号卡通信息服务体系。密码登录前台,管理员通过系统权限认证在后台进行软件管理,校园管理员则可通过PC机或手机GPRS协助校园1摇系统功能模块设计管理,监督校园实时环境,同时完成校园内各种行为控制、在一卡通的系统设计中,本文结合学生生活需要的基软件用户的功能权限划分以及学生日常津贴的发放。一础功能,进行系统功能需求分析,划分功能模块,学生可通卡通系统的硬件部分由遍布在校园的网关、智能物联网设备、摄像头等构成,这些硬件平台将获取的数据通过各种网络传输到云端。收稿日期:2017-02-01将一卡通系统按照功能划分为三类:身份识别类、商作者简介:袁晓戎(1981-),男,河南南阳人,硕士,工程师,主要研究方向为计算机科学与应用、信息化管理。品消费类和混合类。身份识别模块主要用于学社功能在·225· 基于物联网的校园一卡通系统的设计与实现摇袁晓戎学校各处门禁的考勤,会议的签到,教学打卡,宿舍准入,制解调等模块,还包括卡片的射频接口,该接口可从波段安全保障等;商品消费主要通过RFID技术实现超市、食的不同电波中识别卡片中的信息,内部的电子原件在读卡堂的消费以及水电费的清缴;混合类功能模块则主要包过程中可以获得所需的电能,发出的电磁波可通过天线耦括,上位机消费系统与学社功能通过一卡通登入图书馆管合到读卡设备,从而送至一卡通管理中心进行数据处理。理系统。在刷卡的过程中,可以在需要时进行卡片的认证与密码的输入确保卡片安全。数字部分由编码解码、运算、时钟控2摇系统实现与应用制、加密解密、权限认证等模块构成,在该部分可通过设置2郾1摇系统总体规划一卡通密码认证的方式,例如当输入密码错误的次数超过根据系统的功能模块,采用物联网技术将一卡通系统系统既定的值限时,一卡通将被锁死,以提高一卡通的安进行规划,并结合高校中已建设完备的校园网信息平台互全性。存储模块用于数字部分和通信接口的信息交换。相融合,分层实现。具体系统规划图,如图2所示。2郾2郾2摇一卡通管理中心的实现对于一卡通管理中心,结合实际需求,选择两台PC机作为服务器。在设计一卡通中心时,为了便捷的接入云计算网络,采用了一套50CPULicence云管理软件,外加一套存储虚拟化软件,一卡通数据存储在2台20TB的磁盘阵列上。针对物联网和校园网的网关节点,由于需要支持WIFI、3G、GPS等多种通信模块,本文选取以ARM9位核心的STC89C52RC构建单片机的最小系统构建。该单片机具有超强的抗干扰能力,同时电压有较高的动态输出范图2摇系统规划图围,可采用间歇和掉电两种工作方式,功耗低。传感器网由图2可以看出,系统在设计时被分成客户端、传输络的实现基于Zigbee协议,其是物联网中最为重要的协议层、感知层三个层次。感知层包括各类基本的感应器件,之一。通过该协议,本系统可协同红外传感器、温度传感如RFID标签、二维码标签、传感器等信息获取标识器件,器等各类传感器获取校园实时信息。系统在宽带接入时同时包括用来传输信息感应器件所获得数据的网络;传输选取SDH技术,以满足学生、数据管理中心等对于带宽的层基于校园中建设完备的校园网络,通过融入一卡通管理需求。在带宽需求加大时,只需租用更高带宽的SDH端系统降低系统建设成本,同时可方便一卡通的接入,传输口即可,这使得物联网可以便捷有效地介入校园网,同时层中的重要组成部分是各类路由器,包括基于ZigBee协SDH相对于DNN等具有更低的成本。系统的硬件架构,议用于传感器数据路由的路由器与普通以太网路由器;数如图4所示。据传输层将各类数据传输至一卡通管理平台,在数据处理后反馈到各类物体、手机、一卡通等客户端。2郾2摇系统实现2郾2郾1摇校园卡设计校园卡的设计也是校园一卡通系统的重要内容。由于互联网信息的透明化,为了防止校园卡出现伪造或复制等危害学生财产和人身安全的情况发生,校园卡必须具备一定的防伪与加密功能。本文采用RFID技术,选取高频段电子卡片,该卡片中将电子信息存储在单元电路内,具有逻辑加密能力。校园卡的结构,如图3所示。图4摇系统硬件架构在软件上,一卡通管理中心的软件系统采用版本号为2郾6郾32的Linux系统与云计算中心互联,二者在通信上采[9]用TCP/IP协议。在软件平台的选择是采用RedHat[10-11]Linux的Web服务平台,数据库平台采用SQLServer2008,软件开发中涉及Java、JavaScript、XML、HTML等开发语言。软件系统使用C/S结构,采用ip地址和网关链接,获得物联网接口传递的数据信息,在一卡通管理图3摇校园卡内部构造图中心中还需将数据传送到云端处理,并反馈到各用户端。由图3可看出,一卡通主要由三部分组成:模拟部分、软件平台设计中最为重要的是一卡通管理中心数据数字部分和存储部分。模拟部分频率包括整流、稳压、调库的设计,一卡通数据中存放着所有的数据信息和用户信·226· 《自动化与仪器仪表》2017年第4期(总第210期)息。在SQLServer2008中可实现对由数据库进行撤销时[4]摇TheInternetofThings.ITUInternetReports[M].USA:产生空余空间的及时分配,由此提高了磁盘的利用效率,OriginationsofInternetofThings,2005.能动态的管理SQL数据库。同时,SQL支持跨平台,这使[6]摇张玉梅.物联网在高校中的应用前景分析[J].物联网技术,2011(8):82-84.得其可以在基于物联网技术的多平台系统中灵活扩展,以[7]摇王春红.物联网RFID技术在数字校园管理中的应用[J].满足大多数软件、系统的访问。电子科技,2012,25(12):30-33.3摇结束语[8]摇聂涛.基于物联网的数字化仓库软件架构研究与实现[D].合肥:合肥工业大学,2012.本文针对信息化校园一卡通技术,基于互联网、云平[9]摇张应辉,郑东,马华.具有隐私保护的云存储访问控制方案台、RFID技术、无线传感器网络与现有的校园网建立了以[J].电子科技,2015,28(6):61-63.校园为应用对象的智能一卡通系统。同时采用多类网络[10]王庆华.全球物联网发展及中国物联网建设若干思考获取数据信息,结合自主设计的一卡通模型,加强了现有[J].电子学报,2014,38(21):164-164.的校园一卡通系统的信息获取能力。相信随着云计算技[11]石建兵.物联网产业发展及安全风险研究[J].信息安全术的日益成熟,伴随着云技术的物联网平台将在未来的智与通信保密,2015(5):31-35.能校园建设中有更加深入广泛地应用。[12]席慧颖,由睿,张晓君.城市一卡通中RFID物联网技术的应用[J].数字技术与应用,2016,(05):37-39.参考文献[13]程芳.基于物联网技术的校园一卡通系统设计与实现[1]摇吕聪敏.物联网的内涵和商业模式研究[J].移动通信,[D].西安科技大学,2015.2015,39(23):46-50.[14]田永晔,陈长顺.基于物联网的新一代校园一卡通系统的[2]摇王晓飞.基于CORTEX-M4的2郾4G有源RFID系统—阅设计[J].赤峰学院学报(自然科学版),2015,(06):18读器子系统的设计与实现[D].成都:电子科技大-20.学,2015.[15]黄鹏.物联网之城市一卡通创新服务研究[D].北京邮电[3]摇邓国新.中国移动手机支付应用与策略分析[D].广州:华大学,2013.南理工大学,2014.詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬(上接第224页)[2]摇张园园,刘睿.我国民办高校信息化建设的现状及策略研科技信息,2013(20).究[J].吉林华桥外国语学院学报,2013(02).[10]季云.高校信息化建设的问题与对策[J].常州信息职业[3]摇农业团.对高校信息化建设的若干思考[J].科技信息,技术学院学报,2012(05).2013(15).[11]王任.云计算在高校信息化建设中的意义[J].数字技术[4]摇胡海英.云计算在高校信息化建设中的运用[J].软件,与应用,2012(01).2014(01).[12]董日波.基于云计算的高校信息化建设[J].电脑编程技[5]摇史晓卓,付鹏.高校信息化建设现存问题的探讨[J].电子巧与维护,2012(08).技术与软件工程,2014(03).[13]李炜.论高校信息化建设与高校核心竞争力提升[J].教[6]摇袁清.高校信息化建设的“云冶之路[J].信息化建设,2013育教学论坛,2012(23).(11).[14]孙林.关于高校信息化建设的思考[J].科技信息,2012[7]摇曹丽蓉.高校信息化建设相关性探究[J].数字技术与应(35).用,2013(03).[15]蒋志.新时期高校信息化建设的机遇与挑战[J].出版与[8]摇孙海玲.美国高校信息化建设启示[J].教育与职业,2013印刷,2012(03).(28).[16]KrassimiraSchwertner.CloudComputingasAreaofModern[9]摇赵小刚.浅谈高校信息化建设现状与发展趋势[J].江苏Industry.JournalofModernAccountingandAuditing,2012.·227·