校園一卡通開放平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

胡育濤

關(guān)鍵詞：校園一卡通；開放平臺(tái)；中間數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)共享

0引言

隨著高校信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，校園一卡通逐漸成為校園信息化的重要載體，是數(shù)字校園建設(shè)不可或缺的一部分，為高校信息化建設(shè)提供重要的平臺(tái)。一卡通在校園管理、生活等方面應(yīng)用廣泛，其不僅為師生提供了便利，還提高了校園的運(yùn)行效率。

目前在很多高校的一卡通系統(tǒng)使用中仍存在用戶數(shù)據(jù)重復(fù)采集、信息孤島等問題，這些都影響了高校數(shù)字化發(fā)展。在高校信息化的背景下，通過構(gòu)建開放平臺(tái)，將數(shù)據(jù)共享與校園其他應(yīng)用系統(tǒng)深度融合，這逐漸成為一卡通建設(shè)的關(guān)鍵點(diǎn)。

本文研究了一卡通開放平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，通過該平臺(tái)，采集一卡通用戶的數(shù)據(jù)會(huì)更便捷，同時(shí)提供門禁數(shù)據(jù)共享、門禁授權(quán)功能等，從而使一卡通與校園其他應(yīng)用系統(tǒng)深度融合。

1一卡通應(yīng)用的現(xiàn)狀問題

1.1信息孤島

目前，一卡通系統(tǒng)的基礎(chǔ)用戶信息基本上是采用手動(dòng)錄入，數(shù)據(jù)采集往往是利用Excel文件通過微信、QQ等網(wǎng)絡(luò)工具實(shí)現(xiàn)信息共享，這種操作方式效率低、易出錯(cuò)且無法及時(shí)更新，存在信息泄露的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2門禁授權(quán)復(fù)雜

宿舍管理系統(tǒng)和一卡通門禁系統(tǒng)分屬兩個(gè)系統(tǒng)，宿舍管理人員先通過宿舍管理系統(tǒng)分配學(xué)生宿舍，然后在一卡通系統(tǒng)中對(duì)宿舍門禁權(quán)限進(jìn)行授權(quán)，門禁授權(quán)通過Excel的方式導(dǎo)入，耗費(fèi)大量人力。

1.3門禁數(shù)據(jù)未共享

一卡通門禁合多個(gè)部門的門禁如圖書館、保衛(wèi)處等，各部門希望獨(dú)立獲取數(shù)據(jù)用于數(shù)據(jù)分析等不同用途，但門禁進(jìn)出記錄數(shù)據(jù)無法與其他應(yīng)用系統(tǒng)共享。

2開放平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1平臺(tái)功能

本文的開放平臺(tái)功能包括：①定義統(tǒng)一接口規(guī)范。所有數(shù)據(jù)通過標(biāo)準(zhǔn)格式進(jìn)行交互，使一卡通系統(tǒng)用戶的數(shù)據(jù)采集、錄入更便捷。無須人工操作錄入數(shù)據(jù)，提高效率的同時(shí)降低信息泄露的風(fēng)險(xiǎn)。②門禁進(jìn)出記錄共享。第三方系統(tǒng)可獲取特定門禁的進(jìn)出記錄數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。③實(shí)現(xiàn)門禁授權(quán)的對(duì)接。提供三方接口，支持第三方系統(tǒng)與宿舍管理系統(tǒng)對(duì)接，從而對(duì)門禁授權(quán)進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)門禁的自動(dòng)授權(quán)。

2.2架構(gòu)設(shè)計(jì)

開放平臺(tái)應(yīng)遵從以下3個(gè)原則。一是高安全性，平臺(tái)涉及門禁數(shù)據(jù)共享，應(yīng)具有較高安全性，第三方系統(tǒng)只能獲取特定門禁數(shù)據(jù)，避免權(quán)限過高導(dǎo)致信息泄露。二是集中化，平臺(tái)提供的服務(wù)集中統(tǒng)一部署，提升集中化管理水平。三是易擴(kuò)展，對(duì)于平臺(tái)提供的接口，后續(xù)如果有新的需求可簡(jiǎn)便進(jìn)行擴(kuò)展。

當(dāng)前很多高校已實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中臺(tái)系統(tǒng)的使用，數(shù)據(jù)中臺(tái)系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)共享與交換的重要載體，匯集各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，如學(xué)生、教職工信息等。當(dāng)其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)需要數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)中臺(tái)系統(tǒng)抽取特定數(shù)據(jù)推送到指定中間數(shù)據(jù)庫，業(yè)務(wù)系統(tǒng)可從中間數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)。本文的開放平臺(tái)也采用該方式獲取一卡通系統(tǒng)的用戶數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)采集和錄入操作，用戶數(shù)據(jù)來源統(tǒng)一，減少人工操作，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和全面性。數(shù)據(jù)中臺(tái)系統(tǒng)負(fù)責(zé)把一卡通系統(tǒng)需要的用戶信息推送到指定中間數(shù)據(jù)庫，一卡通系統(tǒng)負(fù)責(zé)從中間數(shù)據(jù)庫讀取用戶數(shù)據(jù)，完成用戶數(shù)據(jù)的采集和錄入。

一卡通數(shù)據(jù)共享可采用RESTful應(yīng)用程序編程接口（application programming interface，API）的方式，但是該方式安全性、擴(kuò)展性較低，開發(fā)新接口周期長(zhǎng)。此外，還可采用數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)共享的中間載體，從邏輯層面解決數(shù)據(jù)共享的問題，同時(shí)保證系統(tǒng)間的獨(dú)立性。數(shù)據(jù)庫作為中間載體，相較于API的方式，具有系統(tǒng)間耦合性小、干擾小、易于定位分析等特點(diǎn)。

一卡通門禁授權(quán)接口同樣可采用中間數(shù)據(jù)庫方式進(jìn)行三方對(duì)接，整個(gè)開放平臺(tái)的對(duì)接方式保持統(tǒng)一，所有數(shù)據(jù)都通過中間數(shù)據(jù)庫進(jìn)行中轉(zhuǎn)交換。中間數(shù)據(jù)庫根據(jù)各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的需要進(jìn)行選用，如ORACLE數(shù)據(jù)庫、MySQL數(shù)據(jù)庫、SQLServer數(shù)據(jù)庫等。由于一卡通系統(tǒng)使用ORACLE數(shù)據(jù)庫，因此本文的開放平臺(tái)設(shè)計(jì)也選用此數(shù)據(jù)庫。

考慮到系統(tǒng)間的獨(dú)立性，設(shè)計(jì)采用同步中間件，在中間數(shù)據(jù)庫與一卡通系統(tǒng)之間定期同步特定數(shù)據(jù)。同時(shí)一卡通系統(tǒng)增加開放平臺(tái)組件，用于與同步中間件進(jìn)行對(duì)接以及業(yè)務(wù)的邏輯處理。

根據(jù)上述開放平臺(tái)架構(gòu)分析，設(shè)計(jì)一卡通開放平臺(tái)架構(gòu)，如圖1所示。中間數(shù)據(jù)庫用來與第三方系統(tǒng)對(duì)接，為保證一卡通系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，中間數(shù)據(jù)庫應(yīng)與一卡通生產(chǎn)庫（一卡通系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)庫）進(jìn)行區(qū)分，獨(dú)立部署。

2.3業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.3.1同步中間件

同步中間件對(duì)接中間數(shù)據(jù)庫和一卡通系統(tǒng)，是整個(gè)開放平臺(tái)的重要組成部分，使用Spring Boot框架進(jìn)行開發(fā)，Druid作為數(shù)據(jù)庫連接池，同步中間件工作流程如圖2所示。具體步驟如下。

（1）定時(shí)任務(wù)。定時(shí)任務(wù)是將中間數(shù)據(jù)庫3個(gè)表的數(shù)據(jù)與一卡通系統(tǒng)進(jìn)行同步，對(duì)時(shí)效性要求不高的用戶數(shù)據(jù)表，每日凌晨同步一次；而對(duì)時(shí)效性要求較高的門禁進(jìn)出記錄表和門禁授權(quán)表，每隔5分鐘同步一次。

（2）同步操作。用戶數(shù)據(jù)表只進(jìn)行讀取操作，先讀取全量數(shù)據(jù)，然后寫入一卡通系統(tǒng)中；門禁進(jìn)出記錄表只進(jìn)行寫入操作，先從一卡通系統(tǒng)中讀取增量門禁記錄，然后寫入門禁進(jìn)出記錄表中；門禁授權(quán)表可進(jìn)行讀寫操作，先讀取全量數(shù)據(jù)，然后寫入一卡通門禁。

2.3.2一卡通系統(tǒng)開放平臺(tái)組件

一卡通開放平臺(tái)組件采用微服務(wù)方式，其工作流程如圖3所示。具體步驟為：先判斷是哪種類型表的數(shù)據(jù)。如果是用戶數(shù)據(jù)表則對(duì)一卡通用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行更新；如果是門禁授權(quán)表則先進(jìn)行門禁設(shè)置使其在門禁終端上生效，然后更新門禁授權(quán)表中設(shè)置結(jié)果。

2.3.3開放平臺(tái)的業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

（1）用戶數(shù)據(jù)采集。步驟1：數(shù)據(jù)中臺(tái)系統(tǒng)每天定時(shí)把在校學(xué)生、在職在崗的教職工信息全量插入用戶數(shù)據(jù)表。表中數(shù)據(jù)采取“先刪除后插入”的方式，首先把表中的數(shù)據(jù)全部刪除，然后再進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)插入。步驟2：同步中間件定時(shí)從中間數(shù)據(jù)庫同步數(shù)據(jù)到一卡通系統(tǒng)中。一卡通系統(tǒng)判斷學(xué)工號(hào)是否存在，不存在則添加；存在則用新數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。一卡通系統(tǒng)通過表中的版本號(hào)字段判斷是否對(duì)此數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如果中間數(shù)據(jù)庫中版本號(hào)與一卡通系統(tǒng)更新日期一致，可對(duì)此用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，否則判斷為舊數(shù)據(jù)不處理。

（2）門禁進(jìn)出記錄共享。步驟1：同步中間件每隔5分鐘同步一卡通生產(chǎn)庫的門禁進(jìn)出記錄至中間數(shù)據(jù)庫。步驟2：第三方系統(tǒng)根據(jù)需要從中間數(shù)據(jù)庫獲取門禁信息。

中間數(shù)據(jù)庫根據(jù)第三方系統(tǒng)的需求創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫視圖，第三方系統(tǒng)可直接訪問數(shù)據(jù)庫視圖。第三方系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)有所不同，如圖書館只需要獲取圖書館的門禁數(shù)據(jù)。因此，中間數(shù)據(jù)庫應(yīng)根據(jù)第三方系統(tǒng)建立不同的視圖及賬號(hào)，并對(duì)賬號(hào)進(jìn)行授權(quán)。該賬號(hào)只具有讀數(shù)據(jù)庫的權(quán)限并且只能獲取特定視圖的內(nèi)容，最大限度地降低數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險(xiǎn)。視圖可根據(jù)門禁進(jìn)出記錄表中TERMNAME字段的門禁終端名稱字段進(jìn)行創(chuàng)建，使視圖只含有特定門禁數(shù)據(jù)。如果第三方系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)有變化，可以直接修改視圖字段，具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性。

（3）門禁授權(quán)。步驟1：第三方系統(tǒng)將門禁授權(quán)信息設(shè)置到門禁授權(quán)表。步驟2：同步中間件每隔5分鐘從門禁授權(quán)表讀取信息并設(shè)置到對(duì)應(yīng)門禁設(shè)備，同時(shí)把設(shè)置結(jié)果更新至門禁授權(quán)表。

一卡通系統(tǒng)根據(jù)表中的UPDATEFLAG字段判斷是否需要設(shè)置到對(duì)應(yīng)門禁，如果其值為99表示此數(shù)據(jù)已同步，不做處理；如果其值為1表示新增數(shù)據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置。根據(jù)GRANTTYPE字段判斷是否進(jìn)行授權(quán)操作。UPDATERESULT字段表示該授權(quán)信息設(shè)置的結(jié)果，由一卡通系統(tǒng)開放平臺(tái)組件進(jìn)行更新。第三方系統(tǒng)可定期讀取設(shè)置結(jié)果。

3部署與測(cè)試

3.1部署

根據(jù)開放平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)際部署方案為：獨(dú)立部署1臺(tái)ORACLE數(shù)據(jù)庫服務(wù)器用作中間數(shù)據(jù)庫。同步中間件作為獨(dú)立進(jìn)程與中間數(shù)據(jù)庫部署在同一個(gè)服務(wù)器。中間數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建的3個(gè)表分別為T USERSYNC（用戶數(shù)據(jù)同步）、M RECORD一OUT（門禁進(jìn)出記錄共享）、M_USERAUTHOR（門禁授權(quán)）。

3.2測(cè)試

（1）用戶數(shù)據(jù)同步。用戶數(shù)據(jù)同步到用戶數(shù)據(jù)表中，如圖4所示。

經(jīng)測(cè)試設(shè)置用戶數(shù)據(jù)表后，一卡通系統(tǒng)會(huì)定時(shí)從此表中同步用戶數(shù)據(jù)。

（2）門禁進(jìn)出記錄共享。根據(jù)門禁進(jìn)出記錄的共享方案，在中間數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建視圖。例如，該視圖只顯示“圖書館”的門禁數(shù)據(jù)，創(chuàng)建視圖SQL語句如下：

如圖5所示，測(cè)試第三方系統(tǒng)訪問上述視圖能正常獲取圖書館門禁記錄數(shù)據(jù)。

（3）門禁授權(quán)。第三方系統(tǒng)把門禁授權(quán)信息設(shè)置到中間數(shù)據(jù)庫，門禁授權(quán)設(shè)置如圖6所示。

測(cè)試三方系統(tǒng)通過上述方式設(shè)置授權(quán)表后，一卡通系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)把授權(quán)信息安裝到門禁設(shè)備中，使授權(quán)功能生效。

4結(jié)語與展望

本文設(shè)計(jì)的一卡通開放平臺(tái)，以校園一卡通使用中的現(xiàn)狀問題為導(dǎo)向，通過構(gòu)建開放平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和三方對(duì)接，在保證數(shù)據(jù)安全的同時(shí)使一卡通系統(tǒng)的應(yīng)用更加便捷，應(yīng)用場(chǎng)景更多，為高校信息化的進(jìn)一步發(fā)展提供支撐。

目前開放平臺(tái)在數(shù)據(jù)共享上只提供門禁進(jìn)出記錄，應(yīng)用場(chǎng)景方面具有較大提升空間，未來可進(jìn)一步擴(kuò)展數(shù)據(jù)共享，結(jié)合所有師生的用卡信息構(gòu)建一卡通大數(shù)據(jù)平臺(tái)，多維度地了解師生生活，為貧困生評(píng)定等方面的問題提供解決方案。