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随着时代向数字化、信息化的方向发展，智慧校园的概念应运而生，而在智慧校园中的一个亮点就是虚拟校园卡。虚拟校园卡是依附于电子设备存在的，相对于传统校园卡易丢失，补办成本较高等弱点，虚拟校园卡具有无可比拟的优势。虚拟校园卡不仅可以继承传统校园卡一
卡多用、身份认证功能，而且可以增加数据统计、信息服务等新功能，更好的符合了数字化、信息化时代发展的需求。
现如今人们的生活不断向智能化、数字化的方向发展，人脸识别技术，二维码技术，指纹识别技术等等逐步发展成熟并不断的推广应用。在各种智能技术拓展建设的过程中，智慧校园的理念产生了。智慧校园是学校在信息化时代下“以人为本，深度融合”的一个新的发展阶段。智慧校园强调“以服务为核心，以管理为支撑”的理念，智能感知、资源组织、信息交换、管理逻
辑与科学决策等。注重学校信息化工作与学校各项常规工作在机制与机构等层面的融合、信息化平台资源的融合与集约化利用、信息化业务流程与消息数据的融合、信息化基于所有校园活动以及与外部环境(如智慧城市)的融合。智慧校园环节最终目的都是向用户提供更好的服务。
高校校园生活中学生们不可或缺的东西之一就是校园一卡通。经过积年累月的发展，各校校园卡的功能在不断地完善，校园内的许多需求都可以凭借校园卡实现，但是校园卡作为一个携带物品，性质上和以前普遍使用的货币有相似的地方，容易出现丢失或忘带等情况，每年在补办校园卡上浪费不少人力物力。随着从数字校园向智慧校园发展，传统的实体校园卡也需向数字化、虚拟化迈步。在虚拟校园卡中，我们要考虑两个主要问题，一是如何将传统校园卡的功能在不失便捷性的情况下顺利转移在虚拟校园卡上，二是如何结合现在的智能技术，赋予校园卡更多的功能。
1  校园卡的使用过程和特点
1.1  传统校园卡
本文以华北电力大学为例，浅谈实体卡的使用过程和特点。传统校园卡开通：
新生刚入学，在登记报到的时候，会获得一张未激活的校园卡，然后由学长学带领着新生去激活认证。实体校园卡的激活需要在圈存机上操作，新生排队会浪费很多时间，同时也为迎新工作增大了难度。
传统校园卡充值：
无论是充值校园卡或是从绑定的银行卡中转账到校园卡，充值校园卡都必须通过圈存机实现。圈存机分布不算广泛，感应并不灵敏，因此寻圈存机、排队、充值，这一系列过程会花费较长时间。
传统校园卡挂失：
校园卡较薄较小，即使增加卡套也很容易丢失。丢失后即使通过学校企业号挂失，也只能保护挂失后的金额，存在被他人盗刷的危险。即使未被盗刷，丢失后也不易到。
传统校园卡补办：
校园卡兼具刷门禁、支付餐费、进出图书馆等功能的唯一工具，对学生的校园生活影响巨大，丢失后的第一选择就是补办。补办可以通过机器自助完成，但补办的金额较高。补办后，之前使用的卡失去作用，且不能回收重复使用。
由以上可知，传统校园卡具有普适性，但缺点明显。此外，卡片实体的大规模生产会花费大量材料和环境成本。校园卡无法再次利用且不易降解，对环境有很大影响。且卡片容易消磁，使用寿命并不长。1.2  虚拟校园卡
虚拟校园卡的出现会解决实体校园卡的大部分问题。虚拟校园卡通过技术手段继承传统
华北电力大学  孙雅茹  陈  灯  张明月  孔  娇
数字化时代下校园一卡通信息集成开发与有效利用
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校园卡的功能且不具有卡片实体。同时虚拟校园卡的开通、充值都可以线上完成。成本会进一步压缩，对环境的污染大大减少。
那么，在大数据的时代背景下，虚拟校园卡如何发挥作用呢？首先，虚拟校园卡不管通过什么方式发挥作用，扣费方式都可以分为两种。一种是绑定银行卡实时扣费，另一种是利用独立的应用软件（如支付宝）充值扣费。前者比较简单，而后者拥有更大的空间。通过银行卡实时扣费操作便捷，但校园
消费情况可能不易统计。独立的应用软件在作为虚拟校园卡支付手段之外，也可以集合校园信息，作为学校特的应用软件。
2  虚拟校园卡支付方案
校园卡的必要性是因为校园卡证明了使用者为在校学生的身份，从而使用学校的一些相关的功能。根据实际情况，我们选择了四种较为成熟的虚拟校园卡方案——二维码，指纹，人脸，NFC 。四种方案需要继承传统校园卡的两大功能——身份认证和支付消费。身份认证的功能容易实现，下文重点介绍虚拟校园卡如何实现支付功能。虚拟校园卡方案如图1所示。
密码验证保证了付款码只能由该校学生使用。这种方案学校会花费一定的研发成本，但极大地保证虚拟校园卡在校园内的专用性，并且现在该技术已经趋于成熟，相对成本已经降低了很多，因此这种费用在整个智慧校园的建设中并不大。新生入学时，可以在了解流程后自主在手机上完成身份认证，也比传统校园卡的激活方式更加便捷。2.2  指纹识别支付
指纹技术属于人体生物特征识别技术。首先，使用者录入指纹，系统通过指纹图像输入、图像预处理与增强、提取指纹特征值，建立指纹数据库。使用时通过同样的步骤，与数据库比对特征值指纹进行指纹匹配。指纹具有唯一性和稳定性，在系统完善的情况下，学
生的身份认证不会出现差错。在学校需要支付时，也只需要按入自己的指纹，而后机器识别指纹认证身份，在相应的账户里面扣除费用。这种虚拟校园卡的方式在新生入学时也很容易操作，新生录入一个或多个指纹后即可向数据库中录入自己的信息，激活虚拟校园卡。2.3  人脸识别支付
人脸识别是通过比对人的面部特征与信息进行身份认证。检测
器首先判断机器前有无人脸，然后识别脸部信息，处理器与数据库进
图1 虚拟校园卡方案
2.1  二维码识别支付
二维码，尤其是付款码，是如今移动支付的一种主流形式。收款方在扫描学生付款码的时候，不仅认证了学生的身份，同时收取了相应费用。如果利用这一功能代替传统校园卡的身份认证和支付功能，学生只需要携带手机就可以享受便捷的校园生活。那可不可以直接用或支付宝的付款码支付方式(以下统称支付）来替代传统校园卡呢？答案是否定的。大学生吃饭享有国家补贴，因此学校食堂的食物费用较低。但支付是全国普遍的，如果学校食堂全面使用支付，就会使校外不明身份的人员可以来学校享受学生的这份补贴，这样其实是一种不公平，也是一种不安全的状况，因此，这里所说的付款码支付不借助支付等外界支付方式。我们的初步设想是，与付款码的原理一样，在学校的企业号或者学校专用的一个App 里面提供一个这样的功能——学生通过输入学号以及学校初设的密码认证自己的身份，从而开通该App 的使用功能，而后就会像生成动态的付款二维码，学校扫描学生付款码的时候可以识别学生的身份，从而进行对应的扣款。动态保证了学生支付码的安全性，学号和
行对比，最终判断被识别者的身份。根据现在的技术水平看，与上述的指纹支付相比，人脸识别支付的识别准确度低一些，不同时期人脸会有不同的变化，而且长相相似的人，如双胞胎，精确识别也会有一定难度，若两个人同时出现在检测器检测范围内，身份认证的速度和精度难以保证，同时检测器的高度固定，对于身高也有一定的限制。针对这一情况，可以借鉴人脸支付技术较为完善的支付宝的认证方式。支付宝在人脸识别不能完全确认身份时，可以输入手机号尾号来确认，仍然不能确定时，
就输入全部的手机号码。学校的人脸支付也可以仿照这种认证方式：检测器未识别人脸时不工作，当检测器判断有人脸、但人脸特征识别不准确时，可以通过让用户输入具有分辨性的学号尾号或身份证尾号来加以辨认。依附于人脸识别技术的虚拟校园卡的建立数据库方式与方案二类似，新生入学后，将人脸数据录入到学校系统中即可认证身份，获得自己专属的虚拟校园卡。2.4  NFC识别支付
方案四中校园卡的依附方式是现在快速发展的NFC 技术。NFC 技术是RFID 的进阶，使用NFC 近场通信技术的单一芯片结合P2P 模
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式、卡模式、读卡器模式的功能就可以实现与其他电子设备进行信息交换。目前已经有部分学校可以通过NFC功能绑定学生的校园卡，从而实现校园卡的功能。由于NFC功能以日常生活不可缺少的手机
作为载体，虽然不及指纹识别支付、人脸识别支付便捷，但相比传统卡来说，丢失和忘带的可能性大大降低，充值也便捷许多。
如果是为了实现一般的食堂支付、门禁系统、图书馆进出等基本身份认证和消费功能，以上四种方式都是可以的，但是便捷性会有所不同。例如人脸识别不适合长时间排队的食堂支付，基于手机NFC认证的虚拟校园卡对于想要避免手机干扰、去图书馆学习的同学们不太适用，每种都相对具有一定的限制性。这里要特别分析基于虚拟校园卡的接水洗澡问题。以华北电力大学的热水机为例，传统校园卡在余额不足或未插入机器时没有热水供给，在卡正常且有余额时可以调节水温并接水，机器根据插卡时长扣除费用，使用传统校园卡洗澡也是类似。如果使用二维码支付或者NFC功能支付的虚拟校园卡，学生洗澡时带手机是很不方便的。因此为了弥补这一缺陷，洗澡时可以通过输入自己的学号密码开始计费，按相应的按键结束计费。如果是指纹支付或者刷脸支付，不需要依靠手机设备，可以通过洗澡前指纹或人脸识别认证身份从而开始计费，洗澡后再次刷脸或用指纹结束计费。
3  虚拟校园卡的功能拓展全国一卡通
3.1  收取快递的功能
现在校园内出现了多个快递点，除了之前就存在的菜鸟驿站，京东快递点，还新增加了近邻宝。菜鸟驿站签收的方法是打开“菜鸟裹裹”APP，到身份码，将包裹和身份码同时放在签收的地点即可签收。
这种办法需要等待工作人员辅助签收，顺丰京东等快递点的签收方式也很类似，相对费时费力。而近邻宝采用储蓄柜保存快递，取件或者是输入密码取件，不仅能够相对准确地识别身份，而且无需人工服务，高效便捷。因此我们可以推广近邻宝的取件方式。介于校园一卡通也具有身份识别的特性，我们可以通过与近邻宝等快递点的合作，使用二维码、NFC、人脸识别、指纹识别等方式，为虚拟校园卡添加收取快递的功能。由于签收快递所需的机器数量不多，人力投入较少，且相关的技术也趋于成熟，因此，这个功能所需的成本相对较低，只要学校与近邻宝等快递点达成协议，录入学生简单的身份信息就能实现。
3.2  校园卡与学生交通卡的一体化
学生交通卡对于学生来说还是非常优惠的，尤其是大学生经常会出去游玩，用到交通卡的地方也比较多。但是，因持学生卡乘坐公交可享受特殊票价优惠，故学生必须本人携带证件到指定发卡充值网点办理充值及延期业务。然而，指定网点的数量是有限的，充值及延期业务不能在一般公交卡的办理地点办理，因此对于学校不同的地理位置，有的学校指定网点会离学校较远，在校学生到指定网点办理业务相对繁琐，导致一些学生为了避免这些麻烦，放弃了学生公交卡的优惠。但是，当校园卡与学生公交卡合为一体时，高校学生交通卡不仅可以通过线下公交充值网点进行人工充值，还可在校园内的自助设备上自行完成充值及卡片延期操作，免去了在校学生到指定网点办理业务的繁琐手续。根据北京晚报的报导，目前北京市已经有五所高校与北京一卡通公司达成合作，实行“两卡合一”，推出了兼具
校园卡及交通卡功能的“高校学生卡”，高校学生卡有线上充值渠道，持卡人仅需下载“北京一卡通”App，通过NFC智能手机即可为卡片随时随地在线充值。如此丰富、快捷的充值渠道，有效的解决了学生卡的“充值难”问题。当然，虽然交通卡和校园卡可以合并为一张卡，但是鉴于校园卡和交通卡仍然归属于两个独立的部门，因此仍然是两个独立的账户，要分别向两个账户充值才可以使用。如果这种二合一的校园卡可以推广使用，相信更多的在校学生会选择使用学生公交卡去坐公交，享受属于学生的公交优惠。因此，既然现在两卡合一的方式效果很好，我们可以改进和优化的可能性就很大。只不过现在乘坐公交的支付方式只有刷卡、扫码支付和NFC支付，如果使用指纹或刷脸的话，还需要看更久以后的公交公司设备的更新。
3.3  通过校园卡统计数据分析人流
在大学中经常会遇到这样的问题——不知道哪个食堂的人相对较少一点，去哪个食堂可能会更早的买到饭，甚至是抉择去食堂吃饭还是点外卖；不知道学校图书馆或自习室大概的人数，抉择是去自习室或是去图书馆。那么，有没有方法可以缓解这种情况呢？校园一卡通系统集成了用户大量的使用信息，如师生在食堂就餐消费、在超市购物消费、在校医院看病消费、进出学校大门和宿舍门禁等等，通过对这些校园一卡通系统的大量数据进行预处理提取关键特征，然后，采用K-means聚类算法建立数据分析模型，可以实现校园内人流密度的图像分析、预测和绘制。这些处理好的人流密度信息及时反映给学校和师生后，学校的管理工作会得到很好的参考，便于学校管理者做出更好的决策，同时方
便学生更有效的在校园内安排自己的行程。
结语：在数字化时代下，二维码，NFC，人脸识别，指纹识别等技术已经趋近于成熟，高校实现智慧校园是一种必然的趋势，如何将原有校园卡的功能完全转移到虚拟校园卡，并利用新的技术开发更多校园卡的功能从而更好地服务于学生是智慧校园建设的关键，从现在高校改革的趋势来看，未来智慧校园一定能够蓬勃发展，促进学生在学校更好地生活。
作者简介：
孙雅茹（2000—），女，山西临汾人，大学本科，现就读于华北电力大学信息管理与信息系统专业。
陈灯（1998—），男，白族，云南大理人，大学本科，现就读于华北电力大学信息安全专业。
张明月（2001—），女，河北衡水人，大学本科，现就读于华北电力大学自动化专业。
孔娇（2000—），女，河北邢台人，大学本科，现就读于华北电力大学会计专业。