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摘要：本文介绍了“校园一卡通”系统中机房管理子系统的设计与实现，给出了该系统的架构和设计过程，阐述了该系统的主要功能、特点，并进行了数据库设计。
关键词：分布式数据库；MIS；C/S模式；B/S模式
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)06-11482-01
1 引言
随着教育事业的高速发展，高校规模和师生队伍不断扩大，已给传统的管理方法带来了巨大的压力，采用现代化的管理系统势在必行。机房管理系统正是在这种形式下提出的，它是“校园一卡通”系统中一个不可或缺的子系统，为机房的高效、有序地运行及信息的快速、准确地传递提供了保证，从而改善人事管理模式，提高劳动效率。
2 系统分析与设计
2.1 系统结构
由于校园一卡通系统中涉及的模块众多，根据需求分析和实际情况，在整个校园一卡通系统的设计中，采用C/S模式和B/S模式相结合的方法，构成校园一卡通系统的系统软件开发模式。将系统中INTERNET应用采用B/S模式，通过浏览器实现信息的查询、浏览；而对于校园各个部门本地局域网应用，由于其交互性和安全性要求高，采用C/S模式，将其设计为基于局域网的C/S模式的管理信息子系统，这样可以满足系统对安全性、处理速度和针对特定业务交互性强的要求。因此，机房管理子系统采用C/S模式。整个系统的网络体系结构如图1所示：
图1 系统网络体系结构
2.2 系统平台介绍
本子系统服务器操作系统选择 Windows 2000 Server，客户机操作系统选择Windows 2000 professional，开发工具选择Delphi 7.0，数据库选择SQL Server。
2.3 系统功能
根据本子系统的结构和需求分析，其主要功能如下：
(1)机房信息的维护：根据学校的机房情况自由生成机房信息，机房信息可与不同的用户相结合，使不同用户在同一机房上机的费率不同。
(2)操作员权限的设置：通过超级用户设置各操作员的权限，控制到各模块的权限管理，更有利于科学管理。
(3)系统参数的设置：可设置不同服务器编号，上机控制参数（如闭馆时间、闭馆前禁止进入时间、缺省计费方式、上机取消时间等），卡相关参数（如缺省密码、发卡成本、退卡成本等），不同身份上机相关参数（缺省计费单位、缺省计费标准、最小公费机时限制、最小本地机时限制、最小公费金额限制、最小自费金额限制、最大透支限制等）。
(4)费率设置及计费方式的选择：可按不同机房机器类型设置计费费率，也可按不同身份设置计费费率，还可设置不同用户在不同机房的计费费率；也可设置优惠费率及优惠开始与结束时间。机时分为“公费机时”、“自费机时”。收费方式分为“公费”、“自费”，并能设置“公费机时”、“自费机时”的优先使用权，即是先使用公费机时，还是先使用自费机时。
(5)自由添加用户身份及持卡人信息：系统的用户身份采用代码管理，用户可根据自己的不同情况设置不同的用户身份。
(6)机房预约：包括教务包机和非教务包机。教务包机主要是学生上课用机，可按教师每学期的课程安排形成各机房预约课表，某课程预约的机房在课表规定的时间内允许该课程所对应的班级中的所有同学开机注册，点教务包机即可上机，其他班级的同学不允许上机；非教务包机主要是校外包机，如校外培训活动、考试等，未被预约的机房可作为自由上机的机房使用。
(7)无人监管自助上机：学生持卡验卡进入机房、开机注册；注册成功能使用机器，否则不能使用机器，注册时输入学生自己的卡号及密码。学生上机完毕下机注销，出机房验卡下机：如果学生没有下机注销，则下机不成功，只有回去关闭机器后才可验卡下机成功。系统自动计时、自动计费、自动结算。学生每次只能自由开机注册成功一台机器，一台机器一旦注册成功后，就不能再注册另一台机器，这样就可大大提高机器的利用率，减少资源浪费。学生换机只能关机下机结算后，重新进行身份验证和注册另一台机器才可正常使用。
(8)机房状态远程监控：实现对客户端（学生机）的远程管理，包括：远程抓屏、远程锁定、远程解锁、远程关机、 远程重新启动、远程强制退出、远程发送短消息等。
(9)统计报表及查询功能：可统计学生上机机时及财务发生情况、机房利用情况、机时利用情况，并可查询个人帐户档案，可查询学生收费情况及流水帐，查询某天或某时刻机房内微机使用状态，查询机房其它费用的发生情况等。
2.4 通信报文结构的设计
机房管理子系统所涉及的主要模块有通信处理模块，通信控制模块。其中，通信处理模块安装在服务器端，它接收和处理来自通信控制模块的报文并作出响应；通信控制模块安装在客户机端，根据通信处理模块传来的报文信息来决定对学生机的处理，如锁屏、关机、重启、解锁、显示信息等。
为了能在两个模块之间进行信息的传输，必须有一套协议来协调双方的工作。这里，信息的传输是通过UDP报文来实现的。下面是报文的通用格式：
其中，报文长度域是用来识别报文的长度，确保接收到应有的数据；
CRC校验字域用以保证接收到的数据的完整性，以防止数据在信道中传输时受到干扰而产生错误，这可以通过CRC校验来判断其有效性，以决定是抛弃还是接受；
加密字域用来对数据进行加密或是解密，以确保数据的安全性，防止数据被恶意篡改；
命令码域是系统用以识别报文类型的关键域，正是通过该域来确定收到的是何报文，然后作出适当的处理；
数据域则是报文携带的真正有用的数据信息。
2.5 数据库设计
鉴于目前多数高校的各个职能部门在地理上是分离的，难以采用单一的集中式方案对全校的数据库进行统一控制。所以设计采用集中式与分布式相结合的数据库分布方案，设立一个系统中心数据库和各个子系统数据库。
根据需求分析，本子系统数据库中用到的几个主要的表的结构如下：
表1 计算机状态表
表2 在线计算机表
表3 最后一次上机数据表
表4 学生用机流水帐表
3上机流程
学生持卡上机的具体流程如图2所示：(1)用户在系统的参数设置中输入卡片的密码，卡片的卡号位置及长度（需要向卡内写金额时，还要输入写金额的位置，但绝对不可以与已经使用的区域重叠），完成设置后，系统就可以识别卡片，可以进行读写操作；(2)录入使用者的个人信息，同时购买机时，完成卡片发放工作；(3)持卡进入机房上机；(4)上机人员持卡在入口的卡片读写器上打卡注册，任选一台微机。开机输入卡号和密码完成登录过程；(5)上机人员在使用机器的过程中，定时系统按照事先设定好的费率从学生的帐号扣减金额。发现金额不足时，预先提示存款，一旦帐号内（卡内）金额不够支付设定的单位时间的上机费，系统自动锁定机器，不允许继续操作；(6)学生完成上机后必须使用注销程序退出，否则无法验卡结算；(7)出门验卡，完成整个上机过程。
图2 持卡上机的流程图
4 系统特点
系统采用星型网络结构，因此单机荡机、损坏对整个系统无影响；系统采用TCP/IP协议，彻底解决了多个站点同时操作带来的并发冲突问题。
系统采用实时的通信方式，系统实时地将各个时刻的消费记录增加到管理中心服务器的数据库中去。这种通信方式及时、快速，管理中心的服务器可以及时地处理从各个消费点传来的消费记录。
5 结束语
整个系统设计完全基于目前先进的DDMS(分布式数据库管理系统)方法，由分散的物理结构和集中的逻辑结构以及实现这种分布式数据体系的软件构成，具有极强的可扩展性。当构建一个新的“一卡通”系统时，仅需与已有的、与本次应用相关联的系统进行初始化呼叫即可。
参考文献:
[1]周立柱.SQL Server 数据库原理设计及实现[M].北京:清华大学出版社,2004.
[2]毛军,王清心,唐云锦.数据库原理及应用[M].重庆:重庆大学出版社,1997.
[3]迟忠先.Delphi 6.0开发实务[M].北京:电子工业出版社,2002.
[4]崔晓峰,李晓辉.Delphi 6 分布式应用系统开发[M].中国铁道出版社,2001.12.
本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
关键词：分布式数据库；MIS；C/S模式；B/S模式
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)06-11482-01
1 引言
随着教育事业的高速发展，高校规模和师生队伍不断扩大，已给传统的管理方法带来了巨大的压力，采用现代化的管理系统势在必行。机房管理系统正是在这种形式下提出的，它是“校园一卡通”系统中一个不可或缺的子系统，为机房的高效、有序地运行及信息的快速、准确地传递提供了保证，从而改善人事管理模式，提高劳动效率。
2 系统分析与设计
2.1 系统结构
由于校园一卡通系统中涉及的模块众多，根据需求分析和实际情况，在整个校园一卡通系统的设计中，采用C/S模式和B/S模式相结合的方法，构成校园一卡通系统的系统软件开发模式。将系统中INTERNET应用采用B/S模式，通过浏览器实现信息的查询、浏览；而对于校园各个部门本地局域网应用，由于其交互性和安全性要求高，采用C/S模式，将其设计为基于局域网的C/S模式的管理信息子系统，这样可以满足系统对安全性、处理速度和针对特定业务交互性强的要求。因此，机房管理子系统采用C/S模式。整个系统的网络体系结构如图1所示：
图1 系统网络体系结构
2.2 系统平台介绍
本子系统服务器操作系统选择 Windows 2000 Server，客户机操作系统选择Windows 2000 professional，开发工具选择Delphi 7.0，数据库选择SQL Server。
2.3 系统功能
根据本子系统的结构和需求分析，其主要功能如下：
(1)机房信息的维护：根据学校的机房情况自由生成机房信息，机房信息可与不同的用户相结合，使不同用户在同一机房上机的费率不同。
(2)操作员权限的设置：通过超级用户设置各操作员的权限，控制到各模块的权限管理，更有利于科学管理。
(3)系统参数的设置：可设置不同服务器编号，上机控制参数（如闭馆时间、闭馆前禁止进入时间、缺省计费方式、上机取消时间等），卡相关参数（如缺省密码、发卡成本、退卡成本等），不同身份上机相关参数（缺省计费单位、缺省计费标准、最小公费机时限制、最小本地机时限制、最小公费金额限制、最小自费金额限制、最大透支限制等）。
(4)费率设置及计费方式的选择：可按不同机房机器类型设置计费费率，也可按不同身份设置计费费率，还可设置不同用户在不同机房的计费费率；也可设置优惠费率及优惠开始与结束时间。机时分为“公费机时”、“自费机时”。收费方式分为“公费”、“自费”，并能设置“公费机时”、“自费机时”的优先使用权，即是先使用公费机时，还是先使用自费机时。
(5)自由添加用户身份及持卡人信息：系统的用户身份采用代码管理，用户可根据自己的不同情况设置不同的用户身份。
(6)机房预约：包括教务包机和非教务包机。教务包机主要是学生上课用机，可按教师每学期的课程安排形成各机房预约课表，某课程预约的机房在课表规定的时间内允许该课程所对应的班级中的所有同学开机注册，点教务包机即可上机，其他班级的同学不允许上机；非教务包机主要是校外包机，如校外培训活动、考试等，未被预约的机房可作为自由上机的机房使用。
(7)无人监管自助上机：学生持卡验卡进入机房、开机注册；注册成功能使用机器，否则不能使用机器，注册时输入学生自己的卡号及密码。学生上机完毕下机注销，出机房验卡下机：如果学生没有下机注销，则下机不成功，只有回去关闭机器后才可验卡下机成功。系统自动计时、自动计费、自动结算。学生每次只能自由开机注册成功一台机器，一台机器一旦注册成功后，就不能再注册另一台机器，这样就可大大提高机器的利用率，减少资源浪费。学生换机只能关机下机结算后，重新进行身份验证和注册另一台机器才可正常使用。
(8)机房状态远程监控：实现对客户端（学生机）的远程管理，包括：远程抓屏、远程锁定、远程解锁、远程关机、 远程重新启动、远程强制退出、远程发送短消息等。
(9)统计报表及查询功能：可统计学生上机机时及财务发生情况、机房利用情况、机时利用情况，并可查询个人帐户档案，可查询学生收费情况及流水帐，查询某天或某时刻机房内微机使用状态，查询机房其它费用的发生情况等。
2.4 通信报文结构的设计
机房管理子系统所涉及的主要模块有通信处理模块，通信控制模块。其中，通信处理模块安装在服务器端，它接收和处理来自通信控制模块的报文并作出响应；通信控制模块安装在客户机端，根据通信处理模块传来的报文信息来决定对学生机的处理，如锁屏、关机、重启、解锁、显示信息等。
为了能在两个模块之间进行信息的传输，必须有一套协议来协调双方的工作。这里，信息的传输是通过UDP报文来实现的。下面是报文的通用格式：
其中，报文长度域是用来识别报文的长度，确保接收到应有的数据；
CRC校验字域用以保证接收到的数据的完整性，以防止数据在信道中传输时受到干扰而产生错误，这可以通过CRC校验来判断其有效性，以决定是抛弃还是接受；
加密字域用来对数据进行加密或是解密，以确保数据的安全性，防止数据被恶意篡改；
命令码域是系统用以识别报文类型的关键域，正是通过该域来确定收到的是何报文，然后作出适当的处理；
数据域则是报文携带的真正有用的数据信息。
2.5 数据库设计
鉴于目前多数高校的各个职能部门在地理上是分离的，难以采用单一的集中式方案对全校的数据库进行统一控制。所以设计采用集中式与分布式相结合的数据库分布方案，设立一个系统中心数据库和各个子系统数据库。
根据需求分析，本子系统数据库中用到的几个主要的表的结构如下：
表1 计算机状态表
表2 在线计算机表
表3 最后一次上机数据表
表4 学生用机流水帐表
3上机流程
学生持卡上机的具体流程如图2所示：(1)用户在系统的参数设置中输入卡片的密码，卡片的卡号位置及长度（需要向卡内写金额时，还要输入写金额的位置，但绝对不可以与已经使用的区域重叠），完成设置后，系统就可以识别卡片，可以进行读写操作；(2)录入使用者的个人信息，同时购买机时，完成卡片发放工作；(3)持卡进入机房上机；(4)上机人员持卡在入口的卡片读写器上打卡注册，任选一台微机。开机输入卡号和密码完成登录过程；(5)上机人员在使用机器的过程中，定时系统按照事先设定好的费率从学生的帐号扣减金额。发现金额不足时，预先提示存款，一旦帐号内（卡内）金额不够支付设定的单位时间的上机费，系统自动锁定机器，不允许继续操作；(6)学生完成上机后必须使用注销程序退出，否则无法验卡结算；(7)出门验卡，完成整个上机过程。
图2 持卡上机的流程图
4 系统特点
系统采用星型网络结构，因此单机荡机、损坏对整个系统无影响；系统采用TCP/IP协议，彻底解决了多个站点同时操作带来的并发冲突问题。
系统采用实时的通信方式，系统实时地将各个时刻的消费记录增加到管理中心服务器的数据库中去。这种通信方式及时、快速，管理中心的服务器可以及时地处理从各个消费点传来的消费记录。
5 结束语
整个系统设计完全基于目前先进的DDMS(分布式数据库管理系统)方法，由分散的物理结构和集中的逻辑结构以及实现这种分布式数据体系的软件构成，具有极强的可扩展性。当构建一个新的“一卡通”系统时，仅需与已有的、与本次应用相关联的系统进行初始化呼叫即可。
参考文献:
[1]周立柱.SQL Server 数据库原理设计及实现[M].北京:清华大学出版社,2004.
[2]毛军,王清心,唐云锦.数据库原理及应用[M].重庆:重庆大学出版社,1997.
[3]迟忠先.Delphi 6.0开发实务[M].北京:电子工业出版社,2002.
[4]崔晓峰,李晓辉.Delphi 6 分布式应用系统开发[M].中国铁道出版社,2001.12.
本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。