基于IC卡的机房管理系统设计

文章出处：http://www.nexussmartsolutions.com 作者：王樱 刘风华 王璐   人气： 发表时间：2011年11月23日

    当今，计算机在高校的应用已很普及，各高校相继建成许多微机房，其中有数百台计算机的大机房，也有几十台计算机的小机房．在这些机房中有相当一部分的管理方式还很原始，采用手工表格填写管理模式，在这种管理方式下，管理人员对学生和机器的动态管理显得力不从心，机器使用率降低．目前，有许多学校在机房管理上使用了IC卡，但还是不尽人意．对其机理进行分析，以往用的IC卡机房管理系统有2种模式：一种是在每个机房中配置了1个IC卡读写终端、1台微机和1个电源控制器。用户刷卡后可以通过电源控制器打开相应的终端上机，但该方案需要额外的硬件设备．此外，它只能实现对各终端进行开关控制，而不能对用户上网或对其他软件资源的使用进行管理．另外一种模式是每个客户终端都配备了读卡器，用户开机和关机前都必须插卡，并以此来实现对机房资源的管理，但该方案会大大增加系统的造价．综合上述2种模式，我们依据机房现有条件及将来的扩展，取其之长，进行了新的设计．

1 机房管理系统的总体设计 

1．1 系统总体框架设计 

    机房管理系统的总体框架(如图1所示)包括发卡系统、客户端子系统、以及IC卡机房计费系统等．发卡系统又包含有办卡子系统、挂失和解挂失子系统、充值子系统、查询子系统和退卡子系统．客户端子系统包括了用户登陆和计费控制2部分．计费系统包括了网络监控、费率设置以及按费率结帐子系统．

图1 机房管理系统总体设计 

1．2 系统的主要硬件构成 

    该系统的硬件主要有以下几部份组成：IC卡+读卡器十服务器+网络．IC卡是一种内部具有存储和处理能力的集成电路卡，在响应外部激励时其本身能够建立或修改数据，它的存储容量大大超出了磁卡，具有很好的安全性．IC卡从内部结构分为存储器卡、逻辑加密卡和CPU 卡；按连接方式分为接触式和非接触式IC卡．由于非接触式IC卡比接触式IC卡具有更高的可靠性、且操作方便，因此本系统的设计采用了非接触式IC卡．非接触式IC卡又称射频卡，是射频识别技术和IC卡技术有机结合的产物．IC卡具有标准化、智能化以及安全性的特点，所以可以将其作为学生上机学习的“身份证”，从而实现机房的信息化管理．
本系统采用的是非接触式IC卡，中主要记录有用户的学号、密码、金额、以及卡号等用户的基本信息.

1．3 系统的软件平台 

    系统采用微软．NET技术，基于B／S结构，脚本为VB，数据库用SQL SERVER 2000来实现，该系统留有对外的软、硬件接口，易于功能扩充． 

2 各部分的功能介绍

2．1 发卡系统功能介绍 

    发卡子系统主要记录办卡人的基本信息，比如：专业、班级、学号、姓名、性别、密码、卡编号、金额、办卡日期等信息．然后将这些信息存入持卡人基本信息表，这张表中除了记录以上信息外．还要有该卡是否挂失的字段，该字段可以用来表示该卡是否有效，刚办理的IC卡应当都是有效的．卡分为2类：班级卡和自费卡．班级卡无需充值，只是在发卡时在补贴项目输入nh的机时，供上课使用．自费卡需要充值，在管理中心刷卡时仅能获得1个座位．此系统中还包括换卡功能，主要是给已有IC卡的学生更换1张IC卡，主要用于更换非人为损坏的IC卡．机房管理系统的数据库总体设计如图2所示．

图2 机房管理系统的数据库总体设计 

    挂失解挂系统主要是在持卡人的卡丢失时，能及时向网络中心报告，从而减少持卡人相应的损失．挂失表中主要记录丢失卡人的卡编号、学号、姓名、密码等信息． 

    解挂主要是如果持卡人找到丢失的卡时，能将系统对该卡的禁用解除，使持卡人能继续使用该卡．在机房总数据库服务器中包含了持卡人基本信息表、挂失表和解挂表．发卡端可以直接操作这3张表，这些操作包括查询、修改、删除等，这样做使上述操作更快地对用户生效．当各个机房的子服务器开机时，它们从机房总数据库服务器中下载有效持卡人的基本信息表．如果有人到发卡端挂失或进行解挂，机房总数据库服务器就会生成挂失表和解挂表，每隔5 min就将这2张表发向各个机房的子服务器，各个机房的子服务器根据这2张表进行相关的设置操作．

    充值系统可以使用户对卡中的金额进行补充．可以分为2大类：一类是集体充值，另一类是单个充值．集体充值主要是在进行某些活动时，机房进行统一的充值活动，比如以班为单位进行充值．查询子系统中，用户可以在充值时对卡中所剩的金额进行查询，以便了解情况．另外还可以查询充值记录，上下机时间记录等．每种查询都可以根据卡号、学号、姓名、日期等参数进行分类或综合查询．对管理员而言，可以对某些用户进行详细的查询，也可以查询符合某些条件的用户信息，统计IC卡在某个时间段内的出售数量及金额． 

    退卡子系统，当用户不再使用该卡时，可通过该模块进行结算，扣除折旧费，收回该卡，经处理后该卡可再使用．

2．2 客户端子系统介绍 

    客户端子系统主要来完成对用户身份的确定，包括控制用户登陆和计时．在用户上机时，各个机房中都有1台子服务器，这台服务器中有持卡人的验证信息，这些验证信息包括班级、姓名、学号、卡编号、金额、密码等．用户须持卡上机，卡上记录着用户的基本信息．进入房间时须先刷卡，进行身份验证和帐户审核，同时显示该用户的基本信息．如果是合法用户，则可以正常开机登陆注册；否则登陆注册不成功，同时修改该用户在数据库表中的状态字．这时用户进行的验证仅仅是身份的验证，然后当用户打开电脑进入系统时，系统会提示用户输入学号和密码，用户必须输入正确的学号和密码方可使用电脑．如果用户使用的IC卡是捡到的或通过其他途径得到的，当用户输入密码和学号3次，仍不正确时，系统将锁定该用户帐号，并提示管理员该帐户存在问题；用户若想继续使用，则须到机房服务器解锁．用户登陆成功后，机房服务器会自动读取该用户的金额，实时检测用户的金额，判断用户能使用计算机的时间，当用户的金额即将用完时会通过客户端子程序提示用户．用户登陆成功后就开始计时，机房服务器将用户当前计算机的IP地址进行登记，这样做是为了防止用户同时使用多台计算机造成设备资源的浪费．客户机管理软件依据预定费率自动进行计时计费，每3 min从IC卡中扣减一次金额并修改服务器中心数据库的相关数据．客户端软件同时还具有查询余额、更改密码、关机、重启和注销等功能．

2．3 IC卡机房计费系统介绍 

    网络监控：系统监控模块是针对系统管理员而设计的，对机房的各个机器和用户上机状态进行监控．在网络正常运行时，通过网络监控功能可实现在线监视所有的上机用户信息，包括其系别、班级、姓名、学号、余额、上机运行屏幕信息等详细信息；可实时向机房全部微机下达广播通知；如果有学生在上课时，做一些与上课无关的事情或玩游戏，管理员可以发送警告消息，严重者可强行锁定、注销或关闭该计算机．
    费率设置：系统管理员可以设定或修改相应的收费标准．比如，根据网络的通讯情况，或者根据上机的时段来设置费率
    按费率结帐：用户在下机离开机房时必须划卡进行关机验证和结帐．如果用户已正常注销则从卡中扣除上机金额并再次更新该用户的刷卡记录．用户在注销电脑时，客户端软件会通知服务器，服务器会将该用户的电脑IP地址释放。

2．4 总体的实现过程 

    当用户办理1张IC卡开始上机时，首先在进入机房时，要进行1次刷卡，这次刷卡是对用户身份的确定，看该卡是否是有效卡．如果不是有效卡，则上机失败；若是有效卡，则在机房服务器中显示用户信息，并允许用户登陆，同时修改该卡的信息；这样即使用户强行进入机房，也会因为没有用户的记录而不能使用计算机．当用户打开计算机进行上机时，客户端子程序要求用户输入学号和密码．如果输入错误，则需要重新登陆，在输入3次仍然不正确时，锁定用户并提示机房管理员；若输入正确，则可以开始上机，然后系统开始计时；用户上完机后退出系统，接着注销，在注销时，客户端子系统会通知机房服务器用户退出的时间，服务器将该用户电脑IP地址释放，在用户离开机房时，需要再次刷卡．整个流程如图3所示． 

图3 基于IC卡的机房管理系统操作流程图

3 系统特点 

    (1)安全可靠．本系统使用的IC卡是非接触逻辑加密卡，卡上只保留标志信息 ．用户信息保存在服务器上，只有通过服务器上查询才可得到，对数据的安全及保密起到了积极作用．
    (2)响应速度快．机房服务器每次开机，就把本机房的座位信息表从数据中心下载下来，并把用户信息从管理中心总服务器下载下来．这样管理中心刷卡操作所引起的数据交换只在本地数据库上进行，加快了刷卡速度．
    (3)防止1卡多用现象．系统采用了数据集中管理，在用户使用1台计算机时，用户的帐号会和电脑IP地址进行绑定，所以1个用户只能使用1台计算机，杜绝了1卡多用的现象．
    (4)多种计费方式．系统对不同座位，不同时段以及网络的通讯状况设定不同的费率，便于机房的多种计费方式．
    (5)可灵活地增加一些辅助管理软件帮助管理，如美萍、凌波等，都很方便．

4 结 语 

    基于IC卡的机房管理系统，在无人值守的情况下能保证上机秩序井然，提高了计算机的利用率；同时实验室管理人员的负担也明显减轻，实现了高效的、全自动化的开放式管理．采用向用户发行预置金额的IC卡，实现了上机预收费，对用户有极大的吸引力，极大地保证了客流量的稳定．通过机房管理系统用户上机自由度加大，管理无难度，大大减少了工作人员，降低了管理费用．控制与收费的严密性，保证了无漏费、无人情机、无纠纷等．本系统的建立，为网络环境下计算机实验室的管理建立了一个理想的、科学化的管理模式．由于学校目前教师、学生使用的IC卡实为非接触式的RFID卡，如果要实现真正的校园一卡通，两个系统间还需进一步的进行耦合与改造．

    参考文献
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