基于IC卡的機(jī)房管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
文章出處：http://www.mjagi.com 作者：王櫻 劉風(fēng)華 王璐 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年11月23日
當(dāng)今，計(jì)算機(jī)在高校的應(yīng)用已很普及，各高校相繼建成許多微機(jī)房，其中有數(shù)百臺(tái)計(jì)算機(jī)的大機(jī)房，也有幾十臺(tái)計(jì)算機(jī)的小機(jī)房．在這些機(jī)房中有相當(dāng)一部分的管理方式還很原始，采用手工表格填寫管理模式，在這種管理方式下，管理人員對(duì)學(xué)生和機(jī)器的動(dòng)態(tài)管理顯得力不從心，機(jī)器使用率降低．目前，有許多學(xué)校在機(jī)房管理上使用了IC卡，但還是不盡人意．對(duì)其機(jī)理進(jìn)行分析，以往用的IC卡機(jī)房管理系統(tǒng)有2種模式：一種是在每個(gè)機(jī)房中配置了1個(gè)IC卡讀寫終端、1臺(tái)微機(jī)和1個(gè)電源控制器。用戶刷卡后可以通過電源控制器打開相應(yīng)的終端上機(jī)，但該方案需要額外的硬件設(shè)備．此外，它只能實(shí)現(xiàn)對(duì)各終端進(jìn)行開關(guān)控制，而不能對(duì)用戶上網(wǎng)或?qū)ζ渌浖Y源的使用進(jìn)行管理．另外一種模式是每個(gè)客戶終端都配備了讀卡器，用戶開機(jī)和關(guān)機(jī)前都必須插卡，并以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房資源的管理，但該方案會(huì)大大增加系統(tǒng)的造價(jià)．綜合上述2種模式，我們依據(jù)機(jī)房現(xiàn)有條件及將來的擴(kuò)展，取其之長(zhǎng)，進(jìn)行了新的設(shè)計(jì)．
1 機(jī)房管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
1．1 系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)
機(jī)房管理系統(tǒng)的總體框架(如圖1所示)包括發(fā)卡系統(tǒng)、客戶端子系統(tǒng)、以及IC卡機(jī)房計(jì)費(fèi)系統(tǒng)等．發(fā)卡系統(tǒng)又包含有辦卡子系統(tǒng)、掛失和解掛失子系統(tǒng)、充值子系統(tǒng)、查詢子系統(tǒng)和退卡子系統(tǒng)．客戶端子系統(tǒng)包括了用戶登陸和計(jì)費(fèi)控制2部分．計(jì)費(fèi)系統(tǒng)包括了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、費(fèi)率設(shè)置以及按費(fèi)率結(jié)帳子系統(tǒng)．
圖1 機(jī)房管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
1．2 系統(tǒng)的主要硬件構(gòu)成
該系統(tǒng)的硬件主要有以下幾部份組成：IC卡+讀卡器十服務(wù)器+網(wǎng)絡(luò)．IC卡是一種內(nèi)部具有存儲(chǔ)和處理能力的集成電路卡，在響應(yīng)外部激勵(lì)時(shí)其本身能夠建立或修改數(shù)據(jù)，它的存儲(chǔ)容量大大超出了磁卡，具有很好的安全性．IC卡從內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為存儲(chǔ)器卡、邏輯加密卡和CPU 卡；按連接方式分為接觸式和非接觸式IC卡．由于非接觸式IC卡比接觸式IC卡具有更高的可靠性、且操作方便，因此本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了非接觸式IC卡．非接觸式IC卡又稱射頻卡，是射頻識(shí)別技術(shù)和IC卡技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物．IC卡具有標(biāo)準(zhǔn)化、智能化以及安全性的特點(diǎn)，所以可以將其作為學(xué)生上機(jī)學(xué)習(xí)的“身份證”，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)房的信息化管理．
本系統(tǒng)采用的是非接觸式IC卡，中主要記錄有用戶的學(xué)號(hào)、密碼、金額、以及卡號(hào)等用戶的基本信息.
1．3 系統(tǒng)的軟件平臺(tái)
系統(tǒng)采用微軟．NET技術(shù)，基于B／S結(jié)構(gòu)，腳本為VB，數(shù)據(jù)庫用SQL SERVER 2000來實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)留有對(duì)外的軟、硬件接口，易于功能擴(kuò)充．
2 各部分的功能介紹
2．1 發(fā)卡系統(tǒng)功能介紹
發(fā)卡子系統(tǒng)主要記錄辦卡人的基本信息，比如：專業(yè)、班級(jí)、學(xué)號(hào)、姓名、性別、密碼、卡編號(hào)、金額、辦卡日期等信息．然后將這些信息存入持卡人基本信息表，這張表中除了記錄以上信息外．還要有該卡是否掛失的字段，該字段可以用來表示該卡是否有效，剛辦理的IC卡應(yīng)當(dāng)都是有效的．卡分為2類：班級(jí)卡和自費(fèi)卡．班級(jí)卡無需充值，只是在發(fā)卡時(shí)在補(bǔ)貼項(xiàng)目輸入nh的機(jī)時(shí)，供上課使用．自費(fèi)卡需要充值，在管理中心刷卡時(shí)僅能獲得1個(gè)座位．此系統(tǒng)中還包括換卡功能，主要是給已有IC卡的學(xué)生更換1張IC卡，主要用于更換非人為損壞的IC卡．機(jī)房管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫總體設(shè)計(jì)如圖2所示．
圖2 機(jī)房管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫總體設(shè)計(jì)
掛失解掛系統(tǒng)主要是在持卡人的卡丟失時(shí)，能及時(shí)向網(wǎng)絡(luò)中心報(bào)告，從而減少持卡人相應(yīng)的損失．掛失表中主要記錄丟失卡人的卡編號(hào)、學(xué)號(hào)、姓名、密碼等信息．
解掛主要是如果持卡人找到丟失的卡時(shí)，能將系統(tǒng)對(duì)該卡的禁用解除，使持卡人能繼續(xù)使用該卡．在機(jī)房總數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中包含了持卡人基本信息表、掛失表和解掛表．發(fā)卡端可以直接操作這3張表，這些操作包括查詢、修改、刪除等，這樣做使上述操作更快地對(duì)用戶生效．當(dāng)各個(gè)機(jī)房的子服務(wù)器開機(jī)時(shí)，它們從機(jī)房總數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中下載有效持卡人的基本信息表．如果有人到發(fā)卡端掛失或進(jìn)行解掛，機(jī)房總數(shù)據(jù)庫服務(wù)器就會(huì)生成掛失表和解掛表，每隔5 min就將這2張表發(fā)向各個(gè)機(jī)房的子服務(wù)器，各個(gè)機(jī)房的子服務(wù)器根據(jù)這2張表進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置操作．
充值系統(tǒng)可以使用戶對(duì)卡中的金額進(jìn)行補(bǔ)充．可以分為2大類：一類是集體充值，另一類是單個(gè)充值．集體充值主要是在進(jìn)行某些活動(dòng)時(shí)，機(jī)房進(jìn)行統(tǒng)一的充值活動(dòng)，比如以班為單位進(jìn)行充值．查詢子系統(tǒng)中，用戶可以在充值時(shí)對(duì)卡中所剩的金額進(jìn)行查詢，以便了解情況．另外還可以查詢充值記錄，上下機(jī)時(shí)間記錄等．每種查詢都可以根據(jù)卡號(hào)、學(xué)號(hào)、姓名、日期等參數(shù)進(jìn)行分類或綜合查詢．對(duì)管理員而言，可以對(duì)某些用戶進(jìn)行詳細(xì)的查詢，也可以查詢符合某些條件的用戶信息，統(tǒng)計(jì)IC卡在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)的出售數(shù)量及金額．
退卡子系統(tǒng)，當(dāng)用戶不再使用該卡時(shí)，可通過該模塊進(jìn)行結(jié)算，扣除折舊費(fèi)，收回該卡，經(jīng)處理后該卡可再使用．
2．2 客戶端子系統(tǒng)介紹
客戶端子系統(tǒng)主要來完成對(duì)用戶身份的確定，包括控制用戶登陸和計(jì)時(shí)．在用戶上機(jī)時(shí)，各個(gè)機(jī)房中都有1臺(tái)子服務(wù)器，這臺(tái)服務(wù)器中有持卡人的驗(yàn)證信息，這些驗(yàn)證信息包括班級(jí)、姓名、學(xué)號(hào)、卡編號(hào)、金額、密碼等．用戶須持卡上機(jī)，卡上記錄著用戶的基本信息．進(jìn)入房間時(shí)須先刷卡，進(jìn)行身份驗(yàn)證和帳戶審核，同時(shí)顯示該用戶的基本信息．如果是合法用戶，則可以正常開機(jī)登陸注冊(cè)；否則登陸注冊(cè)不成功，同時(shí)修改該用戶在數(shù)據(jù)庫表中的狀態(tài)字．這時(shí)用戶進(jìn)行的驗(yàn)證僅僅是身份的驗(yàn)證，然后當(dāng)用戶打開電腦進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示用戶輸入學(xué)號(hào)和密碼，用戶必須輸入正確的學(xué)號(hào)和密碼方可使用電腦．如果用戶使用的IC卡是撿到的或通過其他途徑得到的，當(dāng)用戶輸入密碼和學(xué)號(hào)3次，仍不正確時(shí)，系統(tǒng)將鎖定該用戶帳號(hào)，并提示管理員該帳戶存在問題；用戶若想繼續(xù)使用，則須到機(jī)房服務(wù)器解鎖．用戶登陸成功后，機(jī)房服務(wù)器會(huì)自動(dòng)讀取該用戶的金額，實(shí)時(shí)檢測(cè)用戶的金額，判斷用戶能使用計(jì)算機(jī)的時(shí)間，當(dāng)用戶的金額即將用完時(shí)會(huì)通過客戶端子程序提示用戶．用戶登陸成功后就開始計(jì)時(shí)，機(jī)房服務(wù)器將用戶當(dāng)前計(jì)算機(jī)的IP地址進(jìn)行登記，這樣做是為了防止用戶同時(shí)使用多臺(tái)計(jì)算機(jī)造成設(shè)備資源的浪費(fèi)．客戶機(jī)管理軟件依據(jù)預(yù)定費(fèi)率自動(dòng)進(jìn)行計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)，每3 min從IC卡中扣減一次金額并修改服務(wù)器中心數(shù)據(jù)庫的相關(guān)數(shù)據(jù)．客戶端軟件同時(shí)還具有查詢余額、更改密碼、關(guān)機(jī)、重啟和注銷等功能．
2．3 IC卡機(jī)房計(jì)費(fèi)系統(tǒng)介紹
網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控：系統(tǒng)監(jiān)控模塊是針對(duì)系統(tǒng)管理員而設(shè)計(jì)的，對(duì)機(jī)房的各個(gè)機(jī)器和用戶上機(jī)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控．在網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行時(shí)，通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)視所有的上機(jī)用戶信息，包括其系別、班級(jí)、姓名、學(xué)號(hào)、余額、上機(jī)運(yùn)行屏幕信息等詳細(xì)信息；可實(shí)時(shí)向機(jī)房全部微機(jī)下達(dá)廣播通知；如果有學(xué)生在上課時(shí)，做一些與上課無關(guān)的事情或玩游戲，管理員可以發(fā)送警告消息，嚴(yán)重者可強(qiáng)行鎖定、注銷或關(guān)閉該計(jì)算機(jī)．
費(fèi)率設(shè)置：系統(tǒng)管理員可以設(shè)定或修改相應(yīng)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)．比如，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的通訊情況，或者根據(jù)上機(jī)的時(shí)段來設(shè)置費(fèi)率
按費(fèi)率結(jié)帳：用戶在下機(jī)離開機(jī)房時(shí)必須劃卡進(jìn)行關(guān)機(jī)驗(yàn)證和結(jié)帳．如果用戶已正常注銷則從卡中扣除上機(jī)金額并再次更新該用戶的刷卡記錄．用戶在注銷電腦時(shí)，客戶端軟件會(huì)通知服務(wù)器，服務(wù)器會(huì)將該用戶的電腦IP地址釋放。
2．4 總體的實(shí)現(xiàn)過程
當(dāng)用戶辦理1張IC卡開始上機(jī)時(shí)，首先在進(jìn)入機(jī)房時(shí)，要進(jìn)行1次刷卡，這次刷卡是對(duì)用戶身份的確定，看該卡是否是有效卡．如果不是有效卡，則上機(jī)失?。蝗羰怯行Э?，則在機(jī)房服務(wù)器中顯示用戶信息，并允許用戶登陸，同時(shí)修改該卡的信息；這樣即使用戶強(qiáng)行進(jìn)入機(jī)房，也會(huì)因?yàn)闆]有用戶的記錄而不能使用計(jì)算機(jī)．當(dāng)用戶打開計(jì)算機(jī)進(jìn)行上機(jī)時(shí)，客戶端子程序要求用戶輸入學(xué)號(hào)和密碼．如果輸入錯(cuò)誤，則需要重新登陸，在輸入3次仍然不正確時(shí)，鎖定用戶并提示機(jī)房管理員；若輸入正確，則可以開始上機(jī)，然后系統(tǒng)開始計(jì)時(shí)；用戶上完機(jī)后退出系統(tǒng)，接著注銷，在注銷時(shí)，客戶端子系統(tǒng)會(huì)通知機(jī)房服務(wù)器用戶退出的時(shí)間，服務(wù)器將該用戶電腦IP地址釋放，在用戶離開機(jī)房時(shí)，需要再次刷卡．整個(gè)流程如圖3所示．
圖3 基于IC卡的機(jī)房管理系統(tǒng)操作流程圖
3 系統(tǒng)特點(diǎn)
(1)安全可靠．本系統(tǒng)使用的IC卡是非接觸邏輯加密卡，卡上只保留標(biāo)志信息 ．用戶信息保存在服務(wù)器上，只有通過服務(wù)器上查詢才可得到，對(duì)數(shù)據(jù)的安全及保密起到了積極作用．
(2)響應(yīng)速度快．機(jī)房服務(wù)器每次開機(jī)，就把本機(jī)房的座位信息表從數(shù)據(jù)中心下載下來，并把用戶信息從管理中心總服務(wù)器下載下來．這樣管理中心刷卡操作所引起的數(shù)據(jù)交換只在本地?cái)?shù)據(jù)庫上進(jìn)行，加快了刷卡速度．
(3)防止1卡多用現(xiàn)象．系統(tǒng)采用了數(shù)據(jù)集中管理，在用戶使用1臺(tái)計(jì)算機(jī)時(shí)，用戶的帳號(hào)會(huì)和電腦IP地址進(jìn)行綁定，所以1個(gè)用戶只能使用1臺(tái)計(jì)算機(jī)，杜絕了1卡多用的現(xiàn)象．
(4)多種計(jì)費(fèi)方式．系統(tǒng)對(duì)不同座位，不同時(shí)段以及網(wǎng)絡(luò)的通訊狀況設(shè)定不同的費(fèi)率，便于機(jī)房的多種計(jì)費(fèi)方式．
(5)可靈活地增加一些輔助管理軟件幫助管理，如美萍、凌波等，都很方便．
4 結(jié) 語
基于IC卡的機(jī)房管理系統(tǒng)，在無人值守的情況下能保證上機(jī)秩序井然，提高了計(jì)算機(jī)的利用率；同時(shí)實(shí)驗(yàn)室管理人員的負(fù)擔(dān)也明顯減輕，實(shí)現(xiàn)了高效的、全自動(dòng)化的開放式管理．采用向用戶發(fā)行預(yù)置金額的IC卡，實(shí)現(xiàn)了上機(jī)預(yù)收費(fèi)，對(duì)用戶有極大的吸引力，極大地保證了客流量的穩(wěn)定．通過機(jī)房管理系統(tǒng)用戶上機(jī)自由度加大，管理無難度，大大減少了工作人員，降低了管理費(fèi)用．控制與收費(fèi)的嚴(yán)密性，保證了無漏費(fèi)、無人情機(jī)、無糾紛等．本系統(tǒng)的建立，為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的管理建立了一個(gè)理想的、科學(xué)化的管理模式．由于學(xué)校目前教師、學(xué)生使用的IC卡實(shí)為非接觸式的RFID卡，如果要實(shí)現(xiàn)真正的校園一卡通，兩個(gè)系統(tǒng)間還需進(jìn)一步的進(jìn)行耦合與改造．
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