基于NFC技术的智慧校园系统研究

王晓庆

摘要：李克强总理2015政府工作报告中将“互联网+”作为一项国家战略，“互联网+”将深刻改变传统教育生态的结构和心态。十三五规划中，各大高校将“互联网+”与教育进行融合，纷纷开展基于NFC技术的“智能校园系统”研究。智慧校园系统将通过具有智能校园卡功能的NFC智能手机，实现各项校园应用场景，优化了用户体验，效率和可靠性，从而提高学生的校园生活，提升改造工程已完成后的校园管理。

关键词： NFC； 智慧校园； 互联网+； 一卡通

中图分类号：TN99 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）28-0053-03

Research on Intelligent Campus System Construction Based on NFC

WANG Xiao-qing

（Nanjing University of Finance and Economics， Nanjing 210023， China）

Abstract：Influenced by the fusion of Internet Plus and education， the universities launch the construction of “Intelligent Campus System” through the application of NFC Smart Campus Card. Through reviewing the functions of NFC mobile phone smart campus card， the multiple application scenes on campus are demonstrated and the advantages are indicated as multi-function， optimized user experience， efficiency and reliability， which improve the campus life of students and enhance the campus management after the renovation project have been completed.

Key words：Internet Plus； NFC； NFC mobile phone smart campus card； Intelligent Campus System

李克强总理在2015年政府工作报告中，首次提出制定“互联网+”行动计划，“互联网+”将深刻改变传统教育生态的结构与形态。十三五规划中，各大高校都在提倡“智慧化校园”的理念，以全面应对“互联网+”带来的挑战：一是完善数字化校园平台，提供基于身份的个性化定制服务；二是开发移动客户端，逐步将综合信息服务平台平移到移动端；三是推广NFC校园智慧卡工程，拓展应用场景和使用方式。

智能手机的普及为NFC技术的发展提供了契机，NFC手机校园智慧卡将校园卡的功能植入NFC手机，把学习、生活、工作有机地结合在一起，改变和扩展了原有传统校园卡的应用场景和使用方式，进一步推动智慧校园的发展。目前大部分手机厂商都推出支持NFC功能的手机（苹果手机具有NFC功能，但iOS最新版本还未向Apple Pay以外的应用开放NFC）；根据Gartner公司预测，到2017年，全球移动支付预计将达到7210亿美元，拥有4.5亿个移动支付用户[1]，其中NFC技术将于2016年开始进入快速增长期；据AC尼尔森调查统计，82%的市民愿意把公交卡、银行卡集成在手机使用，相信在这些趋势的利好下，NFC应用将逐步融入我们的生活。

1 高校一卡通建设现状

1.1 系统功能与应用

目前高校的一卡通系统，主要是依托校园卡，不断丰富各类应用，基本上覆盖了校园餐厅与超市消费、银行卡圈存、浴室水控、宿舍电控购电、宿舍无障碍通道、图书借阅等应用场景。并通过校园卡，替代了各种证件和有价票证，实现了有效的身份识别和智能化电子钱包[2]。

1.2 应用现状与问题

高校的一卡通系统兴建始于几年前，大多数高校都已运行多年，相对于发展迅速的IT行业，系统的安全性、方便易用性已逐渐落后，软件系统也亟需升级换代，更需要与“十二五规划”中的校园信息化项目进行完美结合。通常存在以下问题：

1） 设备老化故障率高

各类终端硬件设备是使用年限过长，部分硬件设备开始老化，维修率在逐年上升，给使用者和管理者带来很多不便，也给维修人员带来大量的工作量；部分开水水控和浴室淋浴水控采用的是较早的灌胶模式的水控。系统厂家设备早已停产，不再生产。水控器的工作环境十分恶劣，原来水控的维护工作量很大，设备容易出现各种故障不能正常工作。由于设备的特殊性设备返修维修周期也比较长，给全校的师生带来了很大的不便利。

2） 原有平台和终端不支持新功能、系统扩展性不足

随着电信互联的快速发展，基于CPU卡片一卡通的应用越来越多，也越来越广。但目前CPU卡片一卡通技术在部分高校现有的系统上实现存在很大的难度：无法兼容一卡通部分性能好、工作稳定的新产品，不支持一些新的自助服务终端，无法使用自助终端取代工作人员来处理各种业务，如自助现金充值机，自助补卡机等。无法实现一些基于CPU系统平台的新功能，如NFC空中充值，NFC空中发卡、NFC终端自助缴费等功能。如：北京邮电大学、南京师范大学、河南大学、河南工业大学、河南农业大学等已经完成M1到CPU系统平台的升级。

3 ）M1卡片安全性和卡片扩展空间受限

目前学校大部分持卡人员使用的M1卡（非接触式IC卡），其安全性和扩展性相对于CPU卡明显落后和不足，见下表对比：

从以上2个对标表格看出，M1 卡，也就是所说的逻辑加密卡，其采用加密方式是固定密码，而采用非接触CPU 卡智能卡采用的是动态密码，并且是一用一密，即同一张非接触CPU 卡智能卡，每刷一次卡的认证密码都不相同，这种智能化的认证方式使得系统的安全性得到提高。逻辑加密卡（M1）由于不具有运算能力，就不可能产生交易的验证码[6]。同时M1卡片空间限制也无法扩展到公交等外部系统的使用，包括基于CPU平台的新平台、新终端、新应用。

2 NFC手机校园智慧卡

2.1 NFC技术

NFC是一种高频无线通信技术，应用NFC技术的手机相当于把手机变成了支付终端，可以直接刷机支付。电信通过NFC技术打造一个支付平台，在这个平台上实现各种交易信息的传递。校园一卡通与电信手机NFC的结合，既可以作为银行卡实现POS机刷卡，也可以作为校园卡充值、消费、查询余额，还可以用作校园的门禁身份认证。这一切，都是NFC技术通过与SIM卡绑定实现的，而且安全有保证。结合NFC技术的优点，手机NFC充值消费已经开始在市政公交系统中开始应用，在校园生活系统中也将成为不可忽视的移动空圈力量。

随着移动支付技术的发展和支付手段的多样化，信息通信技术的发展将服务于高校的教学、生活和校园管理。NFC校园智慧卡将通过高技术芯片嵌入到NFC手机的UIM卡中，实现手机门禁、课堂考勤、会议签到、迎新注册、缴费支取、手机钱包、图书借阅等各项功能，提供了具有开放性、灵活性、面向全部应用的服务管理平台，为师生员工提供了一个全新的、方便的、高效的工作、学习、生活方式。

NFC手机校园智慧卡系统满足“数字化生活”的两个条件：一是“一机”，即校园内每人一部手机，而不需要其它任何证件；二是“通”，即校园内所有的日常生活、学习、生活都可以一部手机的基础上实现通用，师生员工将因NFC校园智慧卡而更加简单便捷。

2.2 应用优势

1）多卡合一，丰富应用场景

NFC手机钱包为多卡合一的电子钱包，实现了普通钱包向NFC手机的迁移，进一步拓展了手机钱包的应用范围，为全校师生带来了更便捷的生活、更自由的消费、更贴心的服务。

2）多行业多应用融合，极致用户体验

NFC校园智慧卡用户在实现食堂就餐、超市购物、图书借阅、课堂考勤、无障碍通道、校内班车等基础应用的同时，也可实现电子钱包的各项功能，搭乘公交、地铁、散户等小额支付领域刷卡消费。

3）多种校园应用自主体验，即想即所用

学校通知通告、迎新报道、无障碍通道、消费、缴费等各应用集成在手机APP上展现，方便自主业务办理，既节省了业务办理时间，又提升了管理效能。

4）“三空”特色应用，让智慧贴近你我生活

无需到处找网点，随时随地通过手机APP自助办理空中发卡、空中换卡和空中圈存的特色业务，给用户一种全新快捷的自主体验。

5）一查便知，随时随地在您身边

随时随地查询余额和使用记录，查阅校园通知公告、课程安排、考试成绩等，便于自我管理。

2.3 业务功能

1）读卡器模式：NFC支持双向无线认证和通信，NFC手机可模拟读卡器进行读卡、写卡操作。通过相应手机APP，可以将NFC手机作为读卡器、消费机、充值机、考勤机、签到机、圈存机等使用。

2） 身份识别：实现个人NFC手机作为个人信息的载体，应用于各个需要身份识别的环境下，主要用于校门出入门禁、实验室门禁、宿舍无障碍通道、会议签到、课堂考勤等。

3）点对点交换：两个NFC手机相连接，可以点对点进行数据传输，如下载音乐、图片互传、互换通讯录、课件传送等。

4） 信息查询： NFC手机作为一部智能中断，可以通过APP随时随地查询余额和使用记录，查阅校园通知公告、课程安排、考试成绩、校内导航等。

5）移动支付：实现校园卡、公交卡和银行卡等多卡合一，将多个电子钱包整合到一部手机上。用户将NFC手机靠近相应的POS机进行支付，并确认消费。

6）“三空”操作：用户通过一键启动校园NFC手机校园智慧卡客户端APP，填写个人信息，后台进行用户身份识别后将用户身份识别信息直接下载至电信NFC-UIM卡上，即可完成开卡。换卡与圈存操作也是通过与后台系统连接，完成相应功能。

2.4 升级目标与意义

2.4.1 一卡多用

升级现有校园一卡通系统，使师生使用一张卡片，可以同时实现校园卡和公交卡、地铁卡、金融IC卡、工作证等功能、实现一张卡片，既可以在校园内支付、购物、借书，也可以乘坐城市公交、地铁等校外场所服务。满足校内外商场超市、公交地铁等多种支付应用，车票门票、门禁、考勤等多种身份识别应用，支持自助现金充值机和自助补卡机，节省一卡通管理人员的人力成本。为今后金融IC卡、NFC手机一卡通的扩展做铺垫，使高校一卡通系统成为智慧校园建设的新亮点。

2.4.2 业务覆盖

覆盖校园及周边商圈的O2O业务，打造优质的高校支付生态环境：利用校园卡快捷方便的线下支付能力，打造线下支付通道；结合校内在线支付平台、支付宝、快钱等第三方线上支付通道；校园卡走出校园，做校园周边商圈；提供针对学生群体的网上团购业务，保证为学生提供最优质的资源服务；和学校、电商共同打造优质O2O高校支付生态环境。

2.4.3 数据挖掘、校情分析

整合学校现在各个系统平台资源，进行数据深度挖掘、可视化校情分析；依托一卡通业务系统的基础数据开展针对持卡用户的行为分析，掌握学生就餐、消费、图书借阅、上课、出入宿舍等活动规律；为各部门负责学生工作的教师提供了真实客观的依据，便于做出合理正确的决策[7]。帮助学校提升后勤、教务、图书馆等多个部门的管理水平。例如：对于就餐次数正常，但是每餐消费金额过少的学生，可以为助学贷款发放的审查等工作提供辅助决策。

2.4.4 支持NFC扩展

将高校一卡通平台升至基于CPU系统的标准化系统，是系统后续支持NFC一卡通的基本要求。第一步，升级至NFC平台，可以使用NFC预置卡片，师生可使用NFC手机替换现有的学生卡，应用于校园门禁，食堂、超市消费等应用场景；第二步，可通过手机客户端进行空中发卡、空中充值、空中圈存、缴纳水电费、消费充值记录查询、自助挂失等操作。使一卡通的使用更方便，更快捷。

3 结论

基于NFC技术的智慧校园建设，将更好的整合校内资源，全面提升学校管理效率和管理水平，更好地为师生员工提供更为便捷地服务，更好地将学生、生活、工作有机融合在一起，随时随地连接学校的各项应用，同时又拓展到社会应用，改变和扩展了原有传统校园卡的应用场景和使用方式，进一步推动智慧校园的发展[8]。

参考文献：

[1] 快鲤鱼. NFC支付在海外陷入苦战面临硬件向软件过渡[J]. 金卡工程， 2013（12）：25-26.

[2] 吴铭心. 大学校园一卡通的研究与实现[J]. 信息安全与技术， 2011（6）：69-72.

[3] 毕双龙. 智能卡操作系统通讯模块的设计与实现[D]. 北京邮电大学， 2011.

[4] 于安源， 关凤霞， 孙世杰，等. 单相载波预付费电子式电能表： CN， CN201819953 U[P]. 2011.

[5] 张康明， 周伟锋， 付根利，等. 采用商用密码的ic卡门禁终端及其操作方法： CN， CN101840592 B[P]. 2013.b

[6] 张长勇， 源 杨， 王小矿，等. 基于智能卡和动态密码的身份认证系统： CN， CN100492966 C[P]. 2009.

[7] 林洁. 高校教师档案的用途与管理研究[D]. 苏州大学， 2008.

[8] 丁琼， 肖监. NFC技术在智慧校园系统中的应用研究[J]. 电子技术与软件工程， 2015， 第14期：106-107.