校园卡消费系统技术方案.docx
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校园卡消费系统技术方案
校园卡消费系统技术方案
云南小博士软件技术有限公司
2006年7月
第一章项目需求分析
学院基本情况学校是采取封闭式管理，现有学生约四千人,通过建立校园卡消费系统,是学生在校内的消费全部使用校园卡进行结算。
消费场所为:
食堂、小超市、小食堂、卫生所医院POS消费机、话吧、浴池、饮水机、电开水器、网吧。
同时建立银校圈存系统，使学生可以利用银行卡向校园卡内进行冲值。
根据学校人数各消费点的设备配置如下:
1、食堂POS消费机40
2、小超市、小食堂POS消费机10
3、卫生所医院POS消费机2
4、话吧POS消费机2
5、浴池POS消费机4
6、饮水机、电开水器POS消费机2
7、网吧POS消费机2
8、圈存机2
第二章系统总体综合介绍
一、功能丰富、完善，产品成熟可靠
●我公司99年率先推出非接触式校园IC卡系统并投入实际应用，已有丰富的用户实际使用经验
●实现了真正的电子钱包卡方式
●系统功能分区管理
●租退卡业务
●实时补助及管理费用收取
●报表丰富、查询便利
●消费数据实时上传
●系统维护方便
●系统设备的卡容量50万张
二、终端机性能
消费机功能特点：
●提供联机、脱机两种消费模式；
●出纳机带有打印功能；
●黑名单功能：
系统黑名单和补贴名单，黑名单容量不小于1万，单台POS机单次更新所有名单时间不大于5分钟；
●支持双工工作模式：
更新名单的同时可进行消费交易；
●多个钱包功能，自动识别钱包，并按照一定规则从指定钱包扣款；
●提供大容量交易记录的存储，可以保证长时间不间断的脱机交易，事件记录不小于20000笔；
●上传的消费数据要同时包括卡唯一账号和卡流水号；
●能够显示本次消费金额和卡内余额；
●提供断电保护功能，后备电池在停电后立即启用，保证停电状态下不小于8小时的工作时间；
●窗口POS机具有防误刷机制，防止1张IC卡在同一台消费机上短时间内连续有效刷卡；
●支持各种方式的卡消费；
●具有发放补贴功能；
●时钟由系统下载；
●提供RS485或TCP/IP接口；
●窗口POS机具备防水、防潮、防尘、防腐蚀的特性，可在零下十摄氏度至六十摄氏度的温度环境下正常工作；
●内含蜂鸣器，各种正常、异常使用均有声音提示；
●与射频卡标准操作距离0—5cm；
●POS内信息采用双备份机制；
●采用黑匣子数据保护机制；
●采用多种黑名单处理方式；
●采用后备式电源方式；
●采用ZIF接插件FFC电缆方式；
●完全支持脱机运行，脱机可存储20000条记录；
●具有双面、液晶或数码显示；
●支持金额、单价、菜号、份数等四种运行方式；
●独特的前后双键盘设计，前键盘可供用于密码输入；
●内置式贴膜键盘，防水、防尘，可擦拭；
●营业机主板采用了FLASH存储器件，数据有效存储10年；
●POS机中的数据采用备份机制保存，用于保证数据的安全性和完整性；
●POS机的通讯芯片采用防雷击的技术，有效保护POS机主板和存储的信息；
●POS机型号丰富，分为挂式和台式两种。
充值机性能：
●充值的最高限额为600元整；
●可实现脱离PC操作界面对卡片进行校验、充值；
●能够显示卡内余额和本次充值额度；
●使用时须经过出纳卡授权，才能进行交易；
●内含蜂鸣器，充值正常、异常均有相关声音提示；
●与射频卡标准操作距离0—5cm。
硬件产品功能
●采用先充值（或转账）后消费的使用模式，可设定卡底金。
●使用先扣钱后供水的消费模式。
检测到卡后先减去一个最小单位的金额。
Ø低精度计流量水控器（RF01-SK-G-FA-01和RF01-SK-G-FB-01）采用每1.6升水减一次钱的计费方式，每1.6升水的单价Price从1分到2.55元自由设定（用户可根据自身需要，以分为单位设定）。
Ø高精度计流量水控器（RF01-SK-G-FA-02和RF01-SK-G-FB-02）采用每1分钱放几百毫升水的计费方式，每1分钱的流量Flux从1到255自由设定（用户可根据自身需要，以百毫升为单位设定）
●水控器在消费中实时动态显示消费者卡中余额。
●水控器本身不带键盘，使用红外遥控器设置水控器地址，系统配备专用的红外遥控键盘。
●安全供电模式。
220V交流经隔离变压器后变为24V安全电压为控制器供电，并加装漏电保护开关，安全可靠。
●采用单电磁阀控制混合水,控制器采用全密封防水设计。
●水控系统包括四种卡：
消费卡、操作卡、出纳卡、参数卡，消费卡由消费者保管，操作卡、出纳卡和参数卡由系统管理人员保管。
注意：
小钱包版水控器根据用户需要可以配备采集卡，用于采集各水控器的总额记录。
●控制软件主要用于对充值机（转账机）的充值记录（转账记录）进行采集。
运行控制软件之前需要用户输入正确的用户名和密码，增强了系统的安全性。
●管理软件主要用于系统基本参数环境的建立和处理各种日常工作，包括主机存款（充值），数据统计，数据月结，各种卡的操作（挂失、解挂、查看卡信息等），以及各种切合实际的报表和数据的查询功能。
●采用支持在线升级程序的CPU：
可在不拆机的情况下将POS机中的固件程序升级，方便地扩展或完善系统功能（可选）。
三、卡片的选择先进性和安全可靠性
●在卡内容的安全上作了周密的校验和安排，以确保卡内数据的完整和有效性：
●选用的是PHILIPS公司的Mifare1射频卡，该卡是目前应用最广，市场占有率最高。
●卡本身有严密的密码管理机制，具有非线性，不可复制。
●我们对卡上信息分区存放，重要信息采用双备份校验机制。
确保数据可靠存放。
四、数据采集通讯安全
●在系统的监控程序与POS机之间，采用RS485协议通讯，所有的数据帧采用16位的CRC校验，确保通讯数据的完整性。
●POS机内的记录使用动态删除技术，在得到主机的上一条记录存放正确的通知下，才从POS机中删除上一条记录，保证了流水记录的一致性。
五、操作系统安全性
●系统建造在WindowsNT4.0/Windows2000Server平台上，操作系统和SQLServer的有机集合，对数据库进行安全使用。
●SQLServer数据库管理系统使用安全账户认证，控制用户对服务器的连接，使用数据库用户和角色等限制用户对数据库的访问，它们共同构成SQLServer数据库系统安全机制的基础，而我们采用NT系统和SQLServer提供的集成安全机制进行控制。
●为了提高整个系统的安全性，我们选用Windows2000Server作为服务器的操作系统，Windows2000Professional作为工作站的操作系统，进一步利用平台本身提供的安全机制实施安全机制。
六、系统数据库选择：
SQLServer2005
●SQLServer2005数据库管理系统，是一个高性能的关系型数据库管理系统。
●简单的图形化管理工具，使系统管理更为直观方便。
●隐含的并发控制性能：
利用动态锁定功能防止用户在查询和更新并发操作时相互间发生冲突，动态锁定是隐含的，用户不必关心锁定过程。
丰富的编程接口工具。
●多线程体系结构。
SQLServer2005支持多线程操作，在多用户并发访问时，系统在产生较小额外负担的情况下能够进行并行处理，从而减少内存需求，提高系统的吞吐量。
在用户数量增加时，SQLServer2005的运行速度也不会明显变慢。
●具有很好的伸缩性。
SQLServer2005既能运行在Windows98／2000操作系统下，又可运行在WindowsNTWorkstation、WindowsNTServer等操作系统下。
并且能够实现自身动态管理，自动调整对内存、锁定等资源的使用和配置。
所以它可以满足从桌面应用到大型企业的分布式应用等不同层次的需求。
●世界级的安全性，SQLServer2005已经从NationalSecurityAgency获得了C2级别。
所有的安全（SSL）网站中有超过一半依赖Microsoft平台，这是SunSolaris数量的四倍。
●处理能力强、容量大，在SQLServer2005上可存储并管理着超过9TB的数据，单一数据库大小超过了2.2TB。
●数据库的存储能力可行性。
第三章软件部分
（通用收费系统程序演示界面：
主程序界面）
一、管理软件介绍
1、系统管理区
本区包括使用此系统的开通的参数的设置，服务器校时，系统用户的增加以及注销（包括管理员以及出纳员），月结年结，数据整理，工作站信息维护，单位信息设置，售饭机信息设置，交换数据文件的路径设置，数据源维护以及报表浏览。
2、出纳管理区
本区的主要功能是客户卡操作。
包括客户开户，客户开户存款，客户挂失，客户解挂客户补卡，客户注销，客户信息修改，客户租卡，客户退卡，客户存取款，消费纠错以及发放补助以及报表查看。
Ø出纳人员主业务
Ø系统参数维护
设置系统手续费和消费限额，每项数据的修改都将记录进入系统，以便查询。
Ø系统单位维护
主要用于增加和删除系统单位的定义，鼠标右键激活功能菜单、选项功能，灰色功能菜单为不可使用功能。
Ø餐别定义
用于修改餐别的名称和餐别的开始时间，以及重建餐别信息。
Ø餐卡类别定义
定义各类卡的管理费和补助费：
管理费在0~50%之间，补助费在0~1000元之间。
每次补助费或管理费的修改都将记入系统，以便查询。
当某一类卡的成员，在未来时间存在没有处理的暂停或扣发补助记录时，将不能修改该类卡的补助费。
Ø租卡规则
Ø系统时间维护
Ø租卡退卡
Ø持卡人操作
3、报表区
本区主要用于查找各种数据，系统资金平衡表，出纳报表，营业报表，补助报表以及客户报表。
二、采集软件介绍
1、主要功能介绍：
通用版：
●采集各终端机的营业数据、存取款数据。
●集中监控各终端机,向终端机发送系统参数、校时及发送系统黑名单。
●实时汇总各终端机运行状态及营业、存取款状况。
●对终端机的营业及存取款数据进行汇总。
网络版：
●从服务器上下载本地工作站的各种基础信息。
●将本地工作站采集回来的各种操作记录上传到主控服务器上。
●将本地工作站营业账目上传到主控服务器上。
2、对终端机的操作和控制：
操作和控制可以分为四类：
联机和脱机：
即开始或停止对终端机端机采集数据。
可以从主菜单上进行操作或者直接在工具条上单击[联机/脱机]按钮。
向终端机校正当前时间：
向各通讯端口发送当前主机的日期和时间，操作方式可参考上面的校正时间部分。
向终端机发送黑名单
向各通讯端口发送数据库中的所有的黑名单和作废批次号。
广播发送系统参数
广播发送系统密码
向终端机授权发放补助
回收终端机补助发放权利
3、数据库修复功能：
当程序在启动时，发现使用的本地数据库无法正常打开后，即显示一个窗口，用户可以在此窗口中指定正确的本地数据库，并且可以对此库进行适当的修复，然后再重新打开数据库使用。
此操作比较简单，按照提示进行即可。
第四章餐饮收费系统
一、餐饮收费系统结构图
注：
此图仅为示意图，实际系统以实物为准。
●餐饮售饭系统硬件主要由充值终端、消费终端、发卡器和监控主机组成。
充值终端和消费终端统称为窗口机，窗口机和监控主机通过RS-485接口相连，组成主从式网络。
发卡机与监控主机通过RS-232接口相连。
●监控主机每个端口最多可带127台窗口机,这些窗口机通过电缆段与监控主机相连，电缆段的最长可达1.2KM。
●监控主机以Windows98或Windows2000系统为操作平台，其上运行射频卡售饭系统软件，包括射频卡终端机数据采集软件、射频卡售饭管理软件。
●充值终端和消费终端配有双面LCD或LED显示屏、状态指示灯、射频卡读写器。
●窗口机（包括消费终端和充值终端）可联网运行，也可单独脱网运行，由于射频卡内存有余额，且窗机内存有黑名单，因此，脱网运行时，能保证识别消费卡的有效性，并能避免透支消费。
二、系统功能说明
此系统通过独有的数据库，实现餐饮售饭系统功能。
系统主要功能包括消费扣款、发放补助、现金充值、挂失、解挂、报表统计、餐次设定等。
主要功能：
●对POS机进行餐饮、营业分组等营业参数的设置；
●实时监控各终端机状态；
●按照商户及持卡人身份设置管理收取方式；
●POS机键盘操作支持编码、现金、定额方式操作；
●系统具有日消费限额、次消费限额机制来保护持卡人的利益；
●实时查询、统计营业窗口明细表及消费汇总等账务情况；
●自定义查询各类报表，报表也可以在网上，通过权限限制打印；
●维护系统白名单，自动防止伪卡；
●整理黑名单，下传到POS机。
POS机有两种：
一种是基于485通信协议方式，主要用于POS机比较集中，如食堂等场所，采用专线的方式和计算机通信；另一种是基于TCP/IP通信协议方式，主要用于POS机比较分散的地方，且有接入原有网的双绞线接口的场所，如超市、书店、复印店等场所，此类POS机中内嵌TCP/IP模块，接入比较方便。
POS机有四种消费模式：
金额模式、定额模式、菜号模式及单价份数模式。
终端机内有后备电池，平时使用市电，在出现电路或网络故障时，可以脱机使用，在故障排除后可立即传入计算机中处理，上传到中心数据库。
终端机内有大容量存储器，存储器采用FLASH芯片，可防掉电丢失数据，脱机消费可存储记录达20000笔，黑名单存储容量达12000个，并可永久保存。
终端机有挂式和台式两种，以适合不同的使用场所。
无论是脱机运行还是联网运行，在终端机上均可识别伪卡，并启动报警装置，拒绝消费，并且列入黑名单之中，在其它终端机上也会拒绝消费。
在任何一台营业终端机上可实现消费卡的个人密码修改，为了保护个人利益，终端机还会根据系统设定的次消费限额和日消费限额来限制消费，只有输入正确的个人卡密码才允许消费，否则拒绝消费并启动报警装置。
在终端机接收到主机发过来的补助命令，就会响应补助命令，并且终端机上的补助灯亮，只要有补助的消费卡放在终端机上，就立即发放补助，并形成相应的补助发放记录，送回主机。
终端机可以识别不同种类的卡，并可以控制某类卡是否可以在此终端机上消费。
系统软件包括管理软件和采集软件，采集软件负责终端机数据采集、发送主机命令及处理记录，并实时监控终端的使用状态。
在联网的状态下，系统会自动检查黑名单的更新情况，若有新进黑名单，则会自动发送到终端机上，终端机更新原有黑名单，并即时生效。
管理软件可以设定餐数，每餐的开始时间和结束时间可自定义，参数传送到POS机上就立即生效。
三、系统特点
1、真正的电子钱包
非接触的读写特性、更快的读写速度。
支持真正的离线运行。
计费POS在离线运行时，自身可以判定卡内是否有余额，该卡是否是已挂失或已注销的卡而不依赖于主控计算机中的数据库，有效验证卡的有效性和合法性。
2、强大的黑名单管理功能
系统中对挂失卡和注销卡，采用批次号黑名单和零散黑名单两级管理方式：
A：
成批管理：
系统可设置254个批次号，每个批次号可注销65535张卡。
B：
零散管理：
系统可以容纳10000个单一卡号黑名单。
将卡发行时设置有效期，如果使用时间超出有效期，不管该卡是否挂失或者注销，均拒绝使用。
3、高效、安全的管理
分区管理多重身份认证登录：
系统管理软件分为系统管理区、出纳管理区、公用信息区三个相互独立的操作区域，操作员登录需要密码和操作卡的双重认证，采用动态密钥管理机制确保系统安全性。
个人密码：
系统使用的卡都设有个人密码，可以在任意一台计费POS上由持卡人自行修改，有效的保护持卡人利益。
卡分类管理：
消费卡分为16个特性类别，可分别针对每类卡设定不同的管理费比例或生活补助标准，将就餐人员分类管理，提高管理的科学性。
实时补助：
系统在设定的任意时间段内，按规定的补助标准发放个人生活补助，只需在规定的时间段内，在任意一台计费POS上使用一次消费卡即可将补助写入卡中，并生成详细的报表。
租退卡业务：
方便管理临时就餐人员，按不同租卡类型收取日租金或月租金。
各种查询更加方便：
针对持卡人可查询他的消费、纠错、存取款、补助发放等历史记录，以及消费情况曲线图。
对于出纳员、管理员，可以方便地查询到详细操作记录和营业报表。
系统提供三十余种的各类报表。
领导查询功能：
领导办公室设置联网工作站即可实时动态显示食堂的营业情况，随时查询任意数据。
四、产品功能与特点
1.产品图片
M1台式机M1挂式机
2.营业机功能和特点
2、1营业机具有双面显示，前后两个键盘。
后键盘面向操作员，用于操作员键入消费额；前键盘面向消费者，用于必要时输入用户密码等操作。
2、2营业机具有打印功能。
2、3营业机在脱网运行和联网运行时的功能完全相同，脱网运行时可以存20000次消费记录。
2、4营业机支持四种结算方式
1>.金额方式:
直接键入消费金额
2>.菜单消费方式:
窗机内预先设置了1—9号菜，消费者或者食堂操作员可以在后键盘点1--9号中的任一号菜。
3>.份额方式:
在设定的食品单价后,另需键入食品份数。
4>.定额方式：
放卡后自动扣除1号菜的单价，显示消费后的余额。
2、5可限制消费额，保护消费者利益。
营业机支持两种不同的消费限额。
1>.一次消费最大限额
例如：
设定一次消费最大限额内20元，则当一次消费额大于20元时，营业机便会提示消费者输入密码，消费者通过前键盘输入自己的密码，密码正确可以消费，否则拒绝消费，并启动声光报警。
2>.日消费最大限额
例如：
设定日消费最大限额为100元，则当该卡的日消费额累计（不论在何窗口消费）达到100元后，每次插卡营业机都会提示消费者输入密码。
2、6消费者更改密码功能：
消费者可在任何一台营业机上更改自己的密码。
2、7操作员可随时查询本机当日各个餐别的营业总额和人次。
2、8机内可存放12000个零散黑名单和4000个批次黑名单。
2、9营业机分为台式和挂式两种。
显示方式分为液晶和数码显示两种方式。
3.出纳机功能和特点
3、1出纳机外观与营业机完全相同：
具有双面显示，前后两个键盘。
后键盘面向操作员，用于操作员键入消费额；前键盘面向消费者，用于必要时输入用户密码等操作。
3、2出纳机在脱网运行和联网运行时的功能完全相同，脱网运行时可以存20000次消费记录（存款、取款）。
3、3出纳机支持两种运行方式。
存款：
向餐卡追加金额。
取款：
从餐卡取出金额。
3、4对于取款操作，需要用户键入自己的密码。
3、5出纳员可随时查询自己当日在本机的存款总额和人次。
3、6出纳机一般为液晶款台式机。
3、7各种POS机带有打印功能，外接微型打印机，方便管理人员的统计查询。
4.POS机产品技术参数
指标
参数
指标
参数
显示方式
双面LED、LCD
通讯接口
RS-485、以太网接口
键盘数量
双面防水键盘
功耗
<10W
结算方式
现金、品种、定额
环境温度
0-50℃
结算时间
<200ms
环境湿度
20-85%RH
通讯距离
<1200M
电池
1.7Ah/7.2VNi-H电池
记录容量
20000笔
断电数据保护时间
10年
电源电压
交流185V-245V
密码设定范围
十进制0001—9999
通讯速度
9600BPS
重量
台式：
1.7Kg
挂式：
1.4Kg
读卡模块
Philips新一代Mifare1读卡芯片
外形尺寸
台式：
295*188*102.5（mm）
挂式：
251*172*71（mm）
5.发卡机技术参数
指标
参数
指标
参数
显示方式
单面LED
通讯接口
RS-232
键盘数量
无
功耗
<6W
读卡时间
<100ms
环境温度
0℃-50℃
通讯距离
<32M
电源电压
DC9V
通讯速度
57600BPS
大气压力
86～106kPa
读卡模块
Philips新一代Mifare1读卡芯片
外形尺寸
141mmx100mmx32mm
第五章银校一卡通银行端解决方案
为了实现学生在银行的账户与校园卡内部之间的资金划帐转移，本系统采用圈存机来实现银行与校园之间的接口。
学生（或家长）将钱存在银行卡的农行分理处账户内，存款时无需校园卡，当需要使用钱的时候学生通过圈存机将银行账户的钱圈存到学校账户和校园卡上，学生就可持卡在校内消费。
此时，相应的功能和管理就由学校来实现，银行和学校之间只须确保圈存的记录和金额一致即可。
通过圈存机，也可以实现查询、结算、转帐、自动冲正等功能。
银校自助式圈存有多种实现形式，主要有网上方式、电话委托方式、圈存机方式、批量转账方式。
其中上网方式、电话委托方式、圈存机方式可以实现7*24小时的自助服务，利用银行提供的不间断系统，可以自由地享受现代的消费方式和金额服务。
目前根据一卡通系统建设的情况，比较多的银行和院校选用自助圈存机模式或者后台批量转账模式。
1.自助圈存机转账：
为了实现银行账户与校园内部之间的资金划帐转移，本系统采用圈存机来实现银行与校园之间的接口。
学生（或家长）将钱存在校园卡的银行账户内，当需要使用的时候学生通过圈存机将银行账户的钱圈存到学校账户和校园卡上，学生就可持卡在校内消费。
此时，相应的功能和管理就由学校来实现，银行和学校之间只须确保圈存的记录和金额一致即可。
通过圈存机，也可以实现查询、结算、转帐、自动冲正等功能。
圈存机均以TCP/IP模式通过校园网与一卡通圈存服务器连接，一卡通圈存服务器通过DDN、X.25等协议方式与银行联网，通过标准的ISO-8583协议与银行联系，银校一卡通系统网络与银行客户服务系统网络采用硬件物理隔离与软件“防火墙”方式加以隔离和保护。
1.1.系统结构图：
1.2.圈存系统功能
●校园卡账目查询
●银行卡的账目查询
●银校卡账目圈存转账
●银校圈存对账
1.2.1.圈存转账操作流程示意图
说明：
此处流程示意图为简单示意图，仅供参考，圈存服务程序需要知道以下内容：
A.圈存机转账申请帧命令协议格式和内容；
B.圈存机转账成功帧命令协议格式和内容；
C.圈存机转账冲正帧命令协议格式和内容；
D.银行客户服务程序允许转账帧命令协议格式和内容；
E.银行客户服务程序拒绝转账帧命令协议格式和内容；
1.2.2.对帐示意图
说明：
A．每天结帐前同银行对帐；
B．如果在当日银行方启动对账申请后，通讯发生中断异常或在规定的时间内得不到对方的应答，可以断开连接再次发起。
如果某天一直不能对帐，则改天也可发起此天的对帐请求。
但必须保证每次对帐时对帐文件中的日期必须完全相同。
C．双方的通讯以TCP方式进行；由银行向圈存服务端口请求连接。
D．一卡通方在数据库中的圈存日报中记录每日的对账信息（时间和结果），如果银行方再次
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