联通校园一卡通解决方案.doc

中国联通青海省分公司校园一卡通解决方案校园一卡通解决方案中国联通青海省分公司 2010年9月14日2目录第一章概述3第二章rfid技术概述52.1rfid概念52.2rfid系统的组成52.3rfid的工作原理62.4rfid的工作频段82.5各频段的典型应用82.5.1低频段射频标签92.5.2高频段射频标签102.5.3超高频与微波标签11第三章一卡通系统总述143.1需求概述143.1.1应用场景描述143.1.2主要建设内容143.2系统总体设计依据和设计原则153.2.1系统总体建设目标153.2.2系统的设计原则163.2.3系统应用范围17第四章校园一卡通系统整体框架184.1rfid校园“一卡通”总体说明184.1.1系统体系结构184.1.2软件体系架构194.2系统组成22第五章校园一卡通卡样展示23第六章校园一卡通系统优势及特色247.1系统优势247.2系统特色24第七章维护及服务26第一章 概述中国联合网络通信有限公司青海省分公司于2009年月日正式运转，是中国联合网络通信有限公司在青海省设立的分支机构，简称中国联通青海省分公司。中国联通青海省分公司是在原中国联通青海分公司和原中国网通青海分公司合并的基础上成立的新公司，实现移动（话音、移动增值业务）、固网（固话、数据、宽带、互联网应用及固网增值等业务）全业务经营。截止2008年12月底，移动交换容量89万门、基站1187座，光缆线路10084公里，网络覆盖全省总人口的92.8%，gsm网上用户68万户，固定、宽带互联网用户6万户，固定资产18亿元。“情系中国结，联通四海心”，公司秉承“关注客户需求，奉献真情服务”的宗旨,坚持“打造精品网络、奉献优质服务、保证持续改进、不断追求卓越”的服务质量方针，以不断提高客户满意度为目标，公开“八项服务承诺”，采取“十项服务举措”，进一步优化服务流程、业务流程，大力推进服务措施规范化、服务质量标准化、服务监督社会化，实实在在地从客户出发、替客户着想，根源于客户需求，但更超越于客户需求，使服务设施不断完善，服务意识不断增强，服务质量不断提高，逐步打造了具有青海联通特色的“亲情化、差异化、个性化”的优秀服务品牌。树立产业报国思想，关注西部大开发，投身青海大发展，公司通过自己模范的企业行为回报社会、社区，做出了积极的努力和贡献。中国联合网络通信有限公司青海省分公司将紧紧依靠省委省政府的关怀支持，紧紧依靠广大用户的深情厚爱，紧紧围绕中国联通的发展战略，深入贯彻落实科学发展观，按照“以全业务经营为主线，重点发展移动业务，积极发展宽带业务”的经营策略，坚定信心，抢抓机遇，集中精力加快业务发展和网络建设，提升服务水平，树立企业新形象，增强综合竞争力和可持续发展能力，适应不断变化的多元化市场需求，向用户提供专业化和全方位的宽带通信与信息服务，为建设富裕文明和谐新青海做出新的更大贡献。第二章 rfid技术概述2.1 rfid概念rfid，即radio frequency identification，是无线射频识别的英文缩写。它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境，可识别高速运动物体，并可同时识别多个标签，操作快捷方便。因此，“rfid技术”已经成为21世纪全球自动识别技术发展的主要方向。2.2 rfid系统的组成 最基本的rfid系统基本上由三部分组成：电子标签、阅读器和天线。 电子标签是射频识别系统的核心，又称为射频标签，其英文名为tag，也有称为label的。电子标签是射频识别系统真正的数据载体。一般情况下，射频标签由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；当受无线电射频信号照射时，能反射回携带有数字字母编码信息的无线电射频信号，供阅读器处理识别。依据射频标签供电方式的不同，可以分为有源（active tag）和无源（passive tag），有源标签内装有电池，无源标签内部没有电池。 阅读器是读或读/写电子标签的电子装置，有时也被称为读写器（reading device）、查询器（interrogator）、通讯器或称为读出装置，用以产生发射无线电射频信号并接收由电子标签反射回的无线电射频信号，经处理后获取标签数据信息，有时还可以写入标签信息的设备，可设计为手持式或固定式。在标签和阅读器间传递射频信号，读写器的天线可以内置也可以外置。 2.3 rfid的工作原理 读写器是信号产生、发射、接收的设备。它产生的射频信号，经功率放大器放大，通过天线发射出去，同时接收由标签反射回来的信号，经射频接收器进行收发分离，然后进行检波、解调、通过前置放大器放大，送至读出计算机进行处理。电子标签将内存数据反射调制微波载波信号。当载有标签的物体经过通信器时，标签接收到天线发出的微波，对微波信号进行反射调制，通信器接收到标签调制后的信息，还原标签中的物体信息，从而达到识别物体的目的。 图 1 rfid系统的主要组成阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量，发送出自身编码等信息被读取器读取并解码后送至电脑主机进行有关处理。读写器向标签发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个lc串联谐振电路，其频率与读写器发射的频率相同，在电磁波的激励下，lc谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷，在这个电容的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内储存，当所积累的电荷达到2v时，此电容可做为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接取读写器的数据。 图 2 rfid系统工作原理2.4 rfid的工作频段 对射频识别系统来说，最主要的频率是0135khz，以及ism频率6.78mhz、13.56mhz、27.125mhz、40.68mhz、433.92mhz 、869.0mhz、915.0mhz（在欧洲不使用）、2.45gmhz、5.8ghz以及24.125ghz。典型的射频标签（射频识别系统）工作频率如图所示。 图 3 rfid工作频段分类2.5 各频段的典型应用从应用概念来说，射频标签的工作频率也就是射频识别系统的工作频率。 2.5.1 低频段射频标签 低频段射频标签，简称为低频标签，其工作频率范围为30khz 300khz。典型工作频率有：125khz，133khz。低频标签一般为无源标签，其工作能量通过电感耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。低频标签与阅读器之间传送数据时，低频标签需位于阅读器天线辐射的近场区内。低频标签的阅读距离一般情况下小于1米。低频标签的典型应用有：容器识别、工具识别、电子闭锁防盗（带有内置应答器的汽车钥匙）等。与低频标签相关的国际标准有：iso11784/11785（用于动物识别）、iso18000-2（125-135 khz）。低频标签有多种外观形式，应用于动物识别的低频标签外观有：项圈式、耳牌式、注射式、药丸式等。 低频标签的主要优势体现在：标签芯片一般采用普通的cmos工艺，具有省电、廉价的特点；工作频率不受无线电频率管制约束；可以穿透水、有机组织、木材等；非常适合近距离的、低速度的、数据量要求较少的识别应用等。 低频标签的劣势主要体现在：标签存贮数据量较少；只能适合低速、近距离识别应用；与高频标签相比：标签天线匝数更多，成本更高一些。2.5.2 高频段射频标签 高频段射频标签的工作频率一般为3mhz 30mhz。典型工作频率为：13.56mhz。该频段的射频标签，从射频识别应用角度来说，因其工作原理与低频标签完全相同，即采用电感耦合方式工作，所以宜将其归为低频标签类中。另一方面，根据无线电频率的一般划分，其工作频段又称为高频，如表2.2所示，所以也常将其称为高频标签。 高频标签一般也采用无源设主，其工作能量同低频标签一样，也是通过电感（磁）耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。标签与阅读器进行数据交换时，标签必须位于阅读器天线辐射的近场区内。高频标签的阅读距离一般情况下也小于1米。 高频标签由于可方便地做成卡状，典型应用包括：电子车票、电子身份证、电子闭锁防盗（电子遥控门锁控制器）等。相关的国际标准有：iso14443、iso15693、iso18000-3（13.56mhz）等。 高频标准的基本特点与低频标准相似，由于其工作频率的提高，可以选用较高的数据传输速率。射频标签天线设计相对简单，标签一般制成标准卡片形状。 2.5.3 超高频与微波标签 超高频与微波频段的射频标签，简称为微波射频标签，其典型工作频率为：433.92mhz，862(902)928mhz，2.45ghz，5.8ghz。微波射频标签可分为有源标签与无源标签两类。工作时，射频标签位于阅读器天线辐射场的远区场内，标签与阅读器之间的耦合方式为电磁耦合方式。阅读器天线辐射场为无源标签提供射频能量，将有源标签唤醒。相应的射频识别系统阅读距离一般大于1m，典型情况为46m，最大可达10m以上。阅读器天线一般均为定向天线，只有在阅读器天线定向波束范围内的射频标签可被读/写。 由于阅读距离的增加，应用中有可能在阅读区域中同时出现多个射频标签的情况，从而提出了多标签同时读取的需求，进而这种需求发展成为一种潮流。目前，先进的射频识别系统均将多标签识读问题作为系统的一个重要特征。 以目前技术水平来说，无源微波射频标签比较成功产品相对集中在902928mhz工作频段上。2.45ghz和5.8ghz射频识别系统多以半无源微波射频标签产品面世。半无源标签一般采用钮扣电池供电，具有较远的阅读距离。微波射频标签的典型特点主要集中在是否无源、无线读写距离、是否支持多标签读写、是否适合高速识别应用，读写器的发射功率容限，射频标签及读写器的价格等方面。典型的微波射频标签的识读距离为35m，个别有达10m或10m以上的产品。对于可无线写的射频标签而言，通常情况下，写入距离要小于识读距离，其原因在于写入要求更大的能量。 微波射频标签的数据存贮容量一般限定在2kbits以内，再大的存贮容量是乎没有太大的意义，从技术及应用的角度来说，微波射频标签并不适合作为大量数据的载体，其主要功能在于标识物品并完成无接触的识别过程。典型的数据容量指标有：1kbits，128bits，64bits等。由auto-id center制定的产品电子代码epc的容量为：90bits。微波射频标签的典型应用包括：移动车辆识别、电子身份证、仓储物流应用、电子闭锁防盗（电子遥控门锁控制器）等。相关的国际标准有：iso10374，iso18000-4（2.45ghz）、-5（5.8ghz）、-6（860-930 mhz）、-7（433.92 mhz），ansi ncits256-1999等。13 中国联通青海省分公司校园一卡通解决方案第三章 一卡通系统总述3.1 需求概述 3.1.1 应用场景描述一卡通系统项目建设实现了使用一张校园卡即可在校内所有应用点包括食堂就餐、校医院就医、超市购物、开水房打水、洗澡、机房上机、会议签到、图书馆阅览室出入、办公楼出入、宿舍楼出入以及校门出入等方面的应用，并且还配套提供第三方系统接口方案、 web应用系统（包括自助查询和出入授权两部分应用）以及语音自助查询功能等辅助系统，还提供了进行校内管理的一套全面的控制系统。校园一卡通建设真正实 现了学校内部的一卡多用，使得消费和管理更加规范化，通过全面数字化而大大提高了各个环节的工作效率。3.1.2 主要建设内容数据中心：公共数据服务模块（sun 6800 domain插件）、一卡通专网、一卡通中心平台、web查询、电话语音查询、触摸屏查询机、校医院就医、会议签到、门禁系统、停车场管理系统、触摸屏查询机、收费pos机、手持pos机、水控、无线班车收费机、ic卡寄存柜、巡更管理系统、一卡通图书馆、通道管理系统，自助查询借阅还书系统、校门出入管理系统、圈存管理系统等等。3.2 系统总体设计依据和设计原则3.2.1 系统总体建设目标一卡通管理系统运用先进的计算机网络技术、通信技术及rfid技术，为一卡通应用领域提供现代化的管理手段，为用户提供方便、快捷和安全的服务。在系统设计初期进行全面的论证和规划，有利于系统的稳定运行和满足实际需要。整个系统为嵌入式设计，在对成熟的管理环节应一步到位而又在软硬件构造模块中能充分保证系统可扩充。系统软件简便、可靠、易于操作。校园“一卡通”管理系统运用先进的计算机网络技术、通信技术及射频识别技术，将所有子系统都纳入局域网，对所有现场设备实时监控，对有关设备和工作过程进行有效管理，实现科学管理，为用户提供方便、快捷和安全的服务。3.2.2 系统的设计原则今天，微电子计算机技术高速发展，射频识别技术如火如荼，计算机网络及应用系统中的技术越来越多，各种设备日趋先进和完善。对于设计者来说最重要的一点是如何将先进的技术和设备有机地加以结合，根据用户的实际情况使系统切实地发挥出应有的作用。先进性校园一卡通系统的建设立足于当今国际先进且有发展前途并代表主流趋势的技术，由此实现的系统才可以随着未来信息技术的发展而能不断平滑升级。如：采用先进高频加超高频rfid技术。实用性校园一卡通系统充分理解并分析用户各项管理的模式和特点，各应用系统的开发，应做到功能完善、使用方便、科技人性化并经济合理、切合实际、运作高效，同时可对特定需要及现场工程等的实际情况作出针对性的设计与灵活的解决方案。安全性校园一卡通系统的设计具有高度的可靠性，产品成熟性能稳定，保证系统长时间无故障运行，即便遭遇事故造成中断后也能确保数据的准确性、完整性和一致性，并可迅速恢复正常。扩展性校园一卡通系统在容量和功能上不仅能满足目前用户的需求，而且由于系统的标准化和开放性兼容性使其易于扩展以保障用户今后的扩容和升级，系统可随意增加现有系统的控制设备，也可增加新的系统组成更大的“一卡通”系统。3.2.3 系统应用范围本设计方案涉及的范围包括：学校、教育培训机构等。第四章 校园一卡通系统整体框架4.1 rfid校园“一卡通”总体说明4.1.1 系统体系结构图 4 校园一卡通网络架构校园“一卡通”系统设计采用图5所示的网络构架。阅读器与rfid中间件之间的资料承载与传输可以是有线或者无线方式。图 5-1校园一卡通应用系统分布图校园“一卡通”系统设计采用图5-1所示的系统分布。4.1.2 软件体系架构4.1.2.1 rfid应用系统构架rfid应用系统是将rfid技术应用于各行各业的应用系统， rfid应用系统基于统一的应用平台，开发了包括综合应用与专业应用在内的广泛的应用系统，为用户带来高效益。rfid应用系统构架如图所示：图 6 rfid应用系统构架4.1.2.2 一卡通系统软件组成智能一卡通系统的软件体系结构在纵向上分为底层软件平台和应用软件平台两层。其中底层软件平台层是由操作系统、设备驱动、通讯协议和应用软件接口构成的。应用软件平台层横向上又分为两个大层：标准应用层和定制应用层，包含了“一卡通”系统必备模块和可选模块，可以根据不同厂商要求定制不同应用，提高了版本的灵活度。从功能上看，校园一卡通系统应用软件由以下几部分组成：机房收费系统：一卡通系统可在计算中心实现快捷的多媒体教学工作。学生只须在读卡器上刷卡即可进入机房上课。系统将自动进行计费管理。整个过程更加的方便、高效、安全。校门出入查验系统：出入管理子系统可对出入校门的人员进行实时监控，系统允许正常卡（学生卡、教师卡以及已授权的临时卡）出入校门，而当异常卡（挂失卡或未授权的卡）刷卡时系统进行警告并提示异常原因，既保证本校人员的正常通行又严格控制了外来人员的进出，有效地加强了学校的安全保卫工作。门禁管理系统：在节假日或休息时段只对持有授权卡的人员开放，授权卡刷卡后绿灯亮，电磁锁自动打开，可以进出；异常卡刷卡后红灯亮，不允许进出。校医院应用系统：学生在校医院就医必须按挂号（读卡）看病记账（读卡）取药（读卡），只需三次刷卡就可完成整个过程。商务消费系统：学校各个食堂都使用了餐饮收费系统，用于学生就餐的计费。学生可以在食堂内任何一台pos终端机上完成餐饮消费。自助圈存系统：在校内的任何一台圈存机上，都可以实现从银行卡圈钱到校园卡，该过程完全实现无纸化操作，更加安全，方便。浴室和水房计费管理系统：学生进入浴室后，先将校园卡摆放在出水控制器上，然后系统根据指令自动出水，同时按一定的费率自动进行收费。图书馆应用：只有持有正常卡才能通过，异常卡将不能通过。图书馆门禁子系统可以根据借阅人员的类别分别为各个阅览室的出入管理分配权限，并且支持实时的出入记录上传。4.2 系统组成校园一卡通系统是架构在局域网上，以感应式射频卡为媒介，综合提供身份识别与电子支付服务功能的系统平台，以及其架构在此平台上的各种信息化应用系统。第五章 校园一卡通卡样展示正面背面uim卡第六章 校园一卡通系统优势及特色7.1 系统优势7.1.1 实力保证校园一卡通系统采用先进的射频识别技术。7.1.2 电子钱包应用真正的电子钱包方式，以卡为准，保证个人账户的一致性、连续性。7.1.3 安全性有保证采用加密技术，提高系统的安全性，并且对于不同的卡赋予不同的权限，进行组权限管理。根据用户应用场景需要，可最大限度的保证卡片使用的安全性。7.2 系统特色可以树立学校的规范化管理形象，提高管理档次，同时规范化学生的管理体制。“一卡、一库、