基于校园卡智能门锁在资产管理中的开发与应用

刘玉江,袁汝海,李 威,王晓丹,王 莹

(清华大学 房地产管理处,北京 100084)

基于校园卡智能门锁在资产管理中的开发与应用

刘玉江,袁汝海,李 威,王晓丹,王 莹

(清华大学 房地产管理处,北京 100084)

校园一卡通技术的发展和成熟,尤其是在安全方面的稳定性,使校园卡作为周转公寓门禁卡应用于资产管理成为可能。该文通过阐述智能门锁的工作原理,基于PSAM卡的安全特性以及智能门锁管理系统的功能,介绍了智能门锁的设计、实现及其应用在资产管理中的效果。

校园卡;智能门锁;周转公寓;资产管理

高校周转公寓是重要的办学资源,也是国有资产的重要组成部分,对引进优秀人才、稳定教师队伍、加强教师队伍建设具有重要意义[1-2]。这就要求我们提高周转公寓管理服务水平,提高资源使用效率,满足教师周转居住需要,实现国有资产保值增值。客观上,周转公寓周转比较困难,资源使用效率有待提高。基于校园卡的智能门锁设计与实现为提高周转公寓管理服务水平提供了强有力的技术支撑[3]。

1 校园卡的发展与现状

校园卡作为数字校园建设的重要组成部分,随着高校信息化管理技术的发展在应用上日趋完善。主要体现在以下几个方面。

1.1 校园身份认证

校园卡可以印制本人照片及基本信息,并且内部存储器保存个人信息,通过读卡器等读取设备,可以准确实现身份认证的功能。校园卡有效期一方面印刷在校园卡上,一方面作为电子信息存储在校园卡内部,因此,在身份认证上,校园卡作为内部使用证件,相对于身份证更加准确和方便。

1.2 就餐消费功能

校园“一卡通”建设的基本功能之一,就是实现校园卡在校内食堂作为餐卡进行消费,在减少教师和学生冗余卡片的同时,校园卡已经实现与个人银行账户关联,通过圈存进行充值和消费。

1.3 图书馆阅读与借记登记

在图书馆学习是高校教师与学生日常活动的重要部分,通过校园卡完成身份认证出入图书馆,并利用校园卡的存储功能完成图书借记与归还。

1.4 校医院就医与保健

出示校园卡,可以很方便地到校医院就医与保健,并可以登记或查询个人医疗与保健状况。随着校园卡“一卡通”的建设与完善,校园卡的功能将会更加普遍,涵盖学校教师和学生的工作、学习、餐饮、消费、医疗等各个方面,一步步实现“一卡在手,通行校园”的目标[4]。

2 高校周转公寓管理与周转的需求分析

随着高校住房分配制度改革的不断深化,高校周转公寓,作为高校教学和科研发展过程中的基本资源,一直发挥着举足轻重的作用,在吸引人才和创造教职工舒适生活条件过程中,对教育起到不可或缺的支撑作用[5-6]。高校周转公寓一般可以分为三类:高访公寓、博士后公寓、教工周转公寓。周转公寓的重点在于“周转”,但由于种种原因,高校住房资源的周转一直存在比较突出的矛盾,应该退房的教职工退不出公寓,新入职或者迫切需要住房的教职工住不进去。在管理上,周转公寓管理部门利用行政手段和经济杠杆为实现公寓正常周转不断积累经验,已经取得一定成效[7]。但行政手段和经济杠杆也有弊端。另一方面,进一步加强管理服务的要求也提出了新的课题,需要管理部门不断利用新技术,例如高科技手段和信息化技术加强对周转公寓的建设与管理。设计基于校园卡高校周转公寓智能门锁、加强周转公寓管理的技术革新与应用,就是为实现周转公寓正常周转，满足更多教师周转需要。

3 校园卡门锁的原理与设计

智能门锁由7部分组成:门禁卡、读卡天线、基于PSAM卡权限认证、智能存储与管理芯片、开锁电动装置、智能门锁开或关装置、开锁机械装置与钥匙，如图1所示。

图1 智能门锁结构示意图

3.1 门禁卡

利用校园卡经过授权作为电子钥匙完成门锁的开关。按照门禁卡的发展和应用来说,门禁卡大致分为3类,也可说是门禁卡技术发展的3个阶段。

(1) 早期应用在低端门禁产品上的ID卡。ID卡的认证方式为非加密只读模式,采用ID号作为用户序列号进行认证,不需要密码验证。这类卡片成本低,但门卡复制比较简单,容易造成门禁使用上的安全隐患。

(2) 作为非接触式逻辑加密的IC卡系列的M1卡。M1卡采用的加密方式是飞利浦公司研发的Mifare1算法,也因故称为M1卡,因为当时被认为很安全,所以,M1卡在全球门禁领域甚至小额支付系统都得到广泛应用。可是好景不长,在2008年这一加密算法被德国技术人员破解。2009年初,国家信息产业部明文规定,禁止在校园“一卡通”中使用M1卡作为身份识别或支付费用。

(3) 具有微处理芯片的IC卡(CPU卡)。因其强大而稳定的安全性能,在身份认证、门禁系统、小额支付等活动中被使用,其非接触式的传输接口可以完成快速交易,并且在现有技术下,CPU卡是不可伪造的[8]。

我们在智能门锁中使用的校园卡就是这种CPU卡。CPU卡的微处理芯片相当于一台小型计算机,由中央处理器(CPU)、EEPROM、RAM、ROM以及固化在ROM中的卡内操作系统(COS)、安全逻辑电路、加密运算协处理器等部分组成。其中,芯片的安全逻辑电路可以防止非法读写存储在芯片内部数据或者遭到恶意修改。一般而言,校园卡经过授权成为门禁卡,将存储持卡人身份信息、地址信息、有效期等基本要素。

3.2 读卡天线

智能门锁的读卡天线按一定频率查询、检索在辐射区域内的门禁卡信息。查询频率可以通过设置管理芯片内的参数进行修改。

3.3 PSAM卡认证

PSAM卡认证功能,就是在门锁内安装一个类似于手机卡的PSAM卡,在其内部灌入密钥。在这个认证过程中,密钥不在线路上明文出现,验证报文的计算引入随机因子,加强并完成对持卡人的身份认证。

3.4 管理芯片

智能门锁的存储与管理芯片可以说是门锁整个结构的大脑,在这里完成对开锁指令的各种校验,如地址信息是否匹配、有效期是否合格等。在门锁安装初期,智能门锁的存储与管理芯片需要事先设置各类参数,包括房屋区域信息、时钟信息、地址信息、校验规则等。完成开锁的个人信息与时间将作为一条记录存储在芯片内,如果需要,可以通过采集卡提取并利用管理软件进行分析。

3.5 开关装置

智能门锁的电动装置由电机、控制锁销与电源组成,其在接收到经过身份认证、地址与有效期检验合格的信息指令后,完成允许开门动作。

智能门锁的开或关就是在智能控制结构允许开门的情况下,转动手柄,打开门锁。

在门锁安装初期或者特殊情况下,只通过门锁的机械装置及其匹配的钥匙打开公寓门锁是需要的。对于智能门锁而言,机械钥匙更多地是在管理过程中使用,所以,在情况允许下,一定区域的门锁可以使用相同的机械装置与钥匙,避免整理大量机械钥匙的繁琐。

4 智能门锁参数设置与门禁卡授权

智能门锁的参数设置与门禁卡授权是通过开发相应的管理系统完成。由于智能门锁的管理系统与公寓门锁在物理上是分开的,不存在利用网络或其他技术手段完成信息的直接传递,所以,在智能门锁系统中使用的卡片分成两大类:管理卡与门禁卡,参见图2。

图2 智能门锁管理系统框图

4.1 管理卡

地址卡,存储公寓门锁与公寓物理地址的对应信息。在门锁安装初期由管理人员完成对门锁的设置,将周转公寓的区域信息与地址信息存入到门锁的存储器中。

时钟卡,在门锁安装初期,管理人员可以利用时钟卡刷新门锁的时钟与物理时间一致,以保证在门禁卡完成开门动作时进行有效期校验的准确性。

清权卡与清址卡,这两类管理卡可以完成在智能门锁使用过程中清除锁内保存的区域、地址信息和已经授权的门禁卡信息,这样就可以根据需要再次对智能门锁的参数进行设置。

采集卡,利用采集卡可以提取智能门锁内授权门禁卡的开锁记录,利用智能门锁管理软件,可以读取数据,进行统计分析,为周转公寓管理提供数据。

区域卡,经过授权并设置有效期,可以打开一定区域内智能门锁。

超级通卡,经过授权并设置有效期,可以打开本系统发布的所有门锁,只在特殊情况下使用。

4.2 门禁卡

门禁卡,经过授权的门禁卡,在第一次刷卡时将授权信息存入智能门锁的存储器,在有效期内,可以正常开启智能门锁。因为我们采用的校园卡与身份证卡型一致,可以通过智能门锁管理系统对身份证授权,同样作为门禁卡使用。因为对身份证的写数据受限制,身份证对门锁的授权不能由身份证自身完成,只能利用校园卡传递数据完成对门锁的授权,这也是身份证作为门禁卡与校园卡的区别。

5 智能门锁的应用与效果

作为校园“一卡通”的部分功能,智能门锁在兼顾校园卡管理与周转公寓管理[9]基础上成功实现,并已经在清华大学周转公寓开始实施,大大提高了周转公寓管理服务水平。使用智能门锁的周转公寓包括分散在校园各处的高访公寓、博士后公寓、教职工周转公寓,也包括住宿非常集中的单间博士后公寓[10]。总结智能门锁应用的特点,大致包括以下几个方面。

5.1 以服务为宗旨,提高办事效率

因为智能门锁管理系统通过校园网与校园卡管理系统、住房系统、人事系统共享相关数据,极大提高了教职工办理住宿手续的效率。教职工持校园卡(工作证)即可完成身份认证、协议签订以及智能门锁授权。对于有家属共同使用周转公寓的情况,家属可以办理其身份证作为门禁卡,或者领取经过授权的虚拟校园卡作为门禁卡。住在单间博士后公寓的教职工,智能门锁管理系统已经实现对房间智能门锁授权的同时,实现对博士后公寓大门门禁的授权,在生活上，一卡通实实在在地迈了一步[11]。

5.2 提供了安全保障

智能门锁的安全性能与门禁卡有效期设置,提供了周转公寓使用的安全保障。智能门锁的机械结构,例如防撬锁舌,在实现上采用最大可能的安全设计,其在电子设计和信息处理上也通过校园卡作为门禁卡的卡型选择、基于PSAM卡的秘钥验证、设置门禁卡有效期参数等技术手段,实现智能门锁身份认证与校验，并合理控制对周转公寓的使用期限。在智能门锁管理系统的开发过程中,充分考虑了门禁卡延期以及门禁卡丢失或者损坏情况下的门禁卡延期或重新授权。

5.3 规范对周转公寓的管理,提高资源利用效率

校园“一卡通”作为门禁卡为教职工提供了生活的方便,也在客观上避免了周转公寓的转租转借,由于校园卡专属性质,在一定程度上可以保证用房人员和办理住宿手续教职工的一致。借助校园卡在人事聘任以及门禁授权的有效期设置,可以督促教职工按照学校规定及时缴纳房租,避免拖欠,并按时办理住房延期甚至退房手续。这些技术上的应用,对于加强周转公寓按规定使用,提高了管理部门的办事效率,也提高了周转公寓作为资源对教学和科研的支撑作用[12]。

5.4 促进了周转公寓的周转使用,惠及更多教职工

周转公寓确实“周转”起来是管理服务中的难点和重点,部分教职工以各种理由占房不退,行政手段和经济手段效果不明显。智能门锁预设有效期、到期锁定功能,使租住周转公寓到期教职工不得不按期退房,这在教职工短期租住周转公寓方面体现更为明显。教职工退出周转公寓后,学校安排其他教职工周转使用,使更多教职工以及更需要周转公寓的教职工受益。

6 结束语

智能门锁的设计与应用满足了目前高校对周转公寓管理与服务相结合的目标,这得益于已经初步成熟的校园“一卡通”建设。智能门锁自身的安全设计和管理系统的开放性功能，为其广泛应用于校园内集中或者分散的周转公寓、服务于教职工,进而发挥对教学和科研事业发展的支撑作用提供了保障。

References)

[1] 佟秋利,张慧琳,孙国光.基于CPU卡的大学门禁应用设计实施方案[J].计算机工程与设计,2011,32(4):1453-1457.

[2] 张海戈,何毅东,刘玉江,等. 关于高校住房制度改革的探索[J].高校后勤研究，2004(6):32-33.

[3] 邓华.论新形势下高等学校的资产管理[J].实验技术与管理，2005,22(7):118-121.

[4] 朱家齐.浅谈校园一卡通使用[J].消费电子,2013(4下):201.

[5] 李威,张海戈,王晓丹.高校教工住宅房屋资源管理信息系统开发与应用[J].实验技术与管理,2006,23(9):73-75.

[6] 中央国家机关住房制度改革办公室.中央国家机关住房制度改革文件选编[Z].2000.

[7] 王晓丹,王红武,张海戈.关于访问学者公寓提高管理水平的几点认识[J] .高校后勤研究,2005(2):37-38.

[8] 佟秋利,张慧琳.CPU卡或成主流[J].中国教育网络,2009(6):15-17.

[9] 杨荣华.关于加强高校国有资产管理工作的几点思考[J].实验技术与管理,2001,18(3):137-140.

[10] 刘世弘.高校公用住房管理改革与核算模式的研究[J].实验技术与管理,2005,22(7):129-132.

[11] 傅佩玉.高校公房实行定额配置管理促进实验室建设[J].实验技术与管理,2003,19(4):127-129.

[12] 李威,王红武,郁鼎文,等.清华大学房地产管理信息化建设的实践与思考[J].清华大学教育研究,2009,30(1):102-104.

Development and application of smart door lock based on campus card for asset management

Liu Yujiang,Yuan Ruhai,Li Wei,Wang Xiaodan,Wang Ying

(Office of Realestate Management, Tsinghua University,Beijing 100084,China)

It is possible that campus card is used as access card on the basis of development and achievement of campus one-card technology,especially its stability of security is successful. This paper elaborates on the working principle of smart door lock,the security features based on PSAM card and the function of management system of smart door lock. Then, this paper introduces the design and realization of smart door lock,along with the results that the smart door lock is applied to the asset management.

campus card;smart door lock;temperate apartment;asset management

2014- 07- 10

刘玉江(1960—)，男，北京，大专，七级职员，住宅服务中心主任，研究方向为教职工住宅管理与服务

李威(1973—)，男，六级职员，主要研究方向为职工住房管理.

E-mail：lw@tsinghua.edu.cn

TP211

B

1002-4956(2015)1- 0255- 04