一种基于云计算与手机终端的校园服务系统技术领域
本发明涉及校园服务技术领域，尤其是一种基于云计算与手机终端的校园服务系
统，此校园服务系统主要提供以校园卡为中心的各种校园服务。
背景技术
近年来，随着信息技术的高速发展，各大高校的服务管理系统信息化水平不断提
高，为了提高学生校园生活的便利性，学校为每个学生以及教职工配备校园卡，可以用来消
费、图书馆借阅、上机、刷门禁、校医院就医、体育打卡、与银行卡关联等等，真正实现“一卡
在手，走遍校园”的宗旨。
之前，校园卡普遍使用IC卡，最近随着系统升级，CPU卡被广泛应用在校园卡中，
CPU卡内具有中央处理器CPU、随机存储器RAM、程序存储器ROM、数据存储器EEPROM以及片内
操作系统COS，也被人称之为微型电脑，拥有用户空间大、读取速度快、安全性高、支持一卡
多用的功能特点。
随着校园卡功能的日益强大，大部分的校园服务也都围绕校园卡展开，但还是不
够方便。比如，查询图书借阅情况，需要使用浏览器登录图书馆校园信息网页，进行查询，操
作繁琐不方便；查询校园卡消费记录，有两种方法，一种方法是可以到校园卡管理中心人工
查询，此种方法需现场办理，浪费时间，另一种方法是进入校园卡服务网站，此网站可以进
行信息查询、交易流水查询、卡片挂失、修改密码、存款及消费统计的操作，但需要使用浏览
器登录网页，不易操作；校园卡充值也有两种方法，一种是去圈存机自助转账，这种方法需
要到有圈存机的地方现场操作，很不方便，另一种方法是手机终端登录手机银行APP，进行
校园卡充值，此种方法需要额外安装手机银行APP；查询成绩、课表、选课情况等信息，需要
用浏览器登录教务处系统网页进行查询；当由于休学、出国等原因，需要校园卡延期时，要
先去教务处开在读证明，才能办理，无法直接调用教务处的数据库，进行自行延期，诸如此
类不方便之处还有很多，而且，校园内各处分布着POS机、圈存机、自助补卡机等，当出现故
障，不能及时发现，发现故障之后，需要打电话通知维修人员来现场进行维修处理，这样导
致设备瘫痪时间过长，给同学们生活带来不便。随着大数据与云计算技术的普及与智能手
机的强大功能，本发明开发了一种基于云计算与手机终端的校园服务系统，在手机终端的
一个APP上就可以实现以校园卡为中心的校园服务，包括校园卡管理、图书馆管理、门禁管
理、体育打卡管理、银行卡管理等功能，并将所有的数据汇集到云服务中心，既保护了数据
的安全，又实现了数据的共享，给在校人员的生活提供便利。
发明内容
本发明的目的是克服目前校园服务系统的缺陷，提出一种基于云计算与手机终端
的校园服务系统，此系统主要是以校园卡为中心的各种校园服务，为了实现此目的，本发明
是通过以下技术方案实现的：
本发明是一种基于云计算与手机终端的校园服务系统，主要包括手机终端、云服务中
心、云终端、校园卡服务终端、教务处管理中心、宿舍管理中心、图书馆管理中心、银行管理
中心、远程客户端、设备制造厂管理中心、校园卡制造厂管理中心几部分。所述校园卡服务
终端包括POS机、圈存机、自助补卡机、门禁控制器、体育打卡机、自助借阅机。所述手机终端
通过3G、4G或者无线网络与云服务中心相连，云服务中心向下通过Internet网与云终端、教
务处管理中心、宿舍管理中心、银行管理中心、图书馆管理中心相连，向上通过Internet网
与远程客户端、设备制造厂管理中心、校园卡制造厂管理中心相连。
进一步，所述云终端与校园卡服务终端通过RS485接口连接，POS机、圈存机、自助
补卡机、门禁控制器、体育打卡机、自助借阅机将采集到的校园卡信息，通过485接口传入云
终端，云终端使用TCP/IP协议，将数据通过Internet网传输到云服务中心。所述教务处管理
中心、宿舍管理中心、银行管理中心、图书馆管理中心也通过Internet网传输到云服务中
心，形成数据共享。
进一步，所述云服务中心运用Hadoop技术，包括界面呈现与操作层、业务逻辑层、
计算模型层、数据存储层、文件存储层和监控管理层。
进一步，所述文件存储层使用HDFS技术，是数据存储平台，处于整个云服务中心的
底层，其他模块通过调用HDFS提供的接口，在HDFS中进行数据的存取工作。
进一步，所述数据存储层采用HBase技术，它是主从架构，包括一个HMaster和多个
HRegionServer，其中需要监控管理层ZooKeeper进行协调管理，HBase将数据以文件的形式
存储在HDFS中。数据包含校园卡的初始信息、从校园卡服务终端采集来的数据以及教务处
管理中心的数据信息、银行管理中心的数据信息、设备故障案例及解决办法。校园卡初始信
息包括学生的姓名、卡账户余额、性别、学号、校园卡号、身份证号、学院、班级、毕业日期、开
户日期、有效日期、银行卡号、消费密码、查询密码、宿舍号等信息，在学生拿到校园卡前，相
关管理人员已经将这些信息录入校园卡中，供后续服务操作。当学生消费时，POS机向云终
端请求校园卡的信息数据，云终端再向云服务中心请求数据，即存储在云服务中心数据存
储层的校园卡初始信息，当完全对应时，将消费金额从校园卡账户余额中扣除，同时，POS机
将刷卡时间、POS机号、姓名、卡号、消费金额等信息数据通过485接口传输到云终端，云终端
再通过Internet网将数据传输到云服务中心，存储在数据存储层中。同样的方式，当学生进
入宿舍，刷校园卡时，也会先从云服务中心取数据，核对宿舍号、姓名、卡号、等信息，当校园
卡的信息与云服务中心数据存储层中存储的信息数据完全对应时，宿舍门就会打开，同时，
宿舍门禁系统也会将刷卡时间、宿舍号、姓名、卡号等信息传入云终端，再传到云服务中心
的数据存储层中。学生开始上课后，教务处会将学生姓名、学号、学院、班级、所选课程、教
师、考试时间、地点、成绩等信息通过Internet网传入云服务中心的数据存储层，并实时更
新数据库。当学生体育打卡时，先核对校园卡信息，没有错误时，会将开始运动时间、结束运
动时间、姓名、学号、卡号、班级、体育课程名称、体育课老师等信息传入到云服务中心的数
据存储层中。学生在图书馆借书后，自助借阅机或者借阅终端会将校园卡信息与云服务中
心数据存储层中初始信息核对，完全对应，则将借阅图书名称、借阅日期、应还日期、馆藏
地、姓名、卡号、学号等信息传入云服务中心的数据存储层中，方便数据挖掘处理。与学生校
园卡关联的银行卡信息也上传到云服务中心的数据存储层，包括持卡人姓名、校园卡号、银
行卡卡号、交易流水。设备故障案例及其对应的解决办法也会存储在数据存储层，方便进行
故障自动诊断与修复。
进一步，所述计算模型层中存有各种算法，例如神经网络、模糊算法、小波变换、希
尔伯特黄、支持向量机、贝叶斯、故障树等，可以利用这些算法进行数据分析处理，主要使用
MapReduce计算模型框架提供的简单而强大的编程接口进行分布式计算。
进一步，所述业务逻辑层是云服务中心的重要组成部分，主要包括校园卡管理、银
行卡管理、宿舍管理、图书馆管理、教务处管理、体育打卡管理、故障管理、安全管理七个管
理模块，完成某一个模块的功能时，可以调用数据存储层和计算模型层为其服务。在校园卡
管理模块中，可以查询校园卡消费记录，这时，调用数据存储层中通过POS机上传到云服务
中心的数据，就可以得到POS机号、消费金额、时间等数据；相关技术人员可以调用计算模型
层中的算法进行数据挖掘，找到有用的信息，例如，我们可以根据每个学生的消费记录，推
测其消费水平，进而得出该学生的家庭状况，以此作为决定助学金获得者的影响因素，在一
定程度上做到了客观、公正、公开。在银行卡管理中模块中，可以通过调用数据存储层中银
行卡相关数据，得到银行卡交易明细。在宿舍管理模块中，相关技术人员调用数据存储层中
的数据，使用算法进行数据挖掘，统计一个月内学生晚归情况，学校老师找相关学生谈话教
育，使公寓管理更加智能化，更有效的保障学生的安全。在图书管理模块中，可以调用数据
存储层中通过借阅机采集到的数据，得到学生的当前借阅和借阅历史，包括图书名称、借阅
日期、应还日期、馆藏地等信息，可以通过这些数据挖掘出想要的信息，了解学生喜欢的图
书类型、学习状况等。教务处管理模块中，通过与HBase交互，得到学生每科成绩，更加直观
的了解学生的学习状态。体育打卡管理模块中，通过计算模型层的算法处理通过体育打卡
机上传到云服务中心的数据，可以得到学生锻炼身体的状况，根据此信息调用MapReduce中
的程序自动打分，并将分数传到数据存储层中教务处体育科目平时成绩中。故障管理模块
中，会存有故障案例，当采集设备的故障数据到云服务中心，会先进行案例匹配，寻找匹配
度最高的案例，再按照案例解决方法稍作修改，修复故障，故障成功修复后，将数据更新到
数据存储层中。安全管理模块中，根据用户请求，可以修改相应的密码。
进一步，所述监控管理层主要管理云服务中心的服务器集群和全局的配置信息，
快速响应集群中机器的变化，并将全局的集群配置信息作为共享配置保存到ZooKeeper服
务器的某特定目录下，一旦配置发生变化，会通知集群中每台服务器，使他们都能得到最新
的配置信息。
进一步，所述界面呈现与操作层是用来呈现最终的web操作界面，供用户进行各种
操作的交互，可以登录个人账户，名称为学号，初始密码为身份证后6位，查询校园卡消费记
录，卡内余额；与校园卡关联的银行卡卡号、交易明细、账户余额；宿舍刷卡记录、宿舍号；图
书借阅情况，包括名称、借阅日期、到期时间、过期时间、续借；课表、所选科目、考试时间、考
试地点、成绩；体育打卡锻炼时间、次数、地点；故障历史数据查询、故障报警；修改密码。该
层与业务逻辑层属于web层次，他们之间的交互模式为MVC（Modle-View-Control）模式。
进一步，所述远程客户端、设备制造厂管理中心、校园卡制造厂管理中心通过
Internet网与云服务中心相连。所述设备制造厂管理中心、校园卡制造厂管理中心的管理
人员对POS机、圈存机、自助补卡机、门禁器、自助借阅机、体育打卡机等校园卡服务终端的
状态可以远程监控，当设备出现故障时，先进行自动诊断，运用计算模型层中的算法及计算
程序将设备的故障数据与数据库中的故障案例进行匹配，寻找匹配度最高的故障案例，随
后按照故障案例解决方法稍作修改进行故障修复，若成功消除故障，则把此故障数据及解
决方法存入数据存储层，进行数据库更新，若故障没有消除，则设备制造厂管理中心和校园
卡制造厂管理中心的诊断专家通过音频或者文本的方式与现场人员进行交流，通过对实时
的监测数据分析处理，查找故障原因，给出解决方案。
进一步，所述手机终端通过3G、4G、或者无线网络与云服务中心相连，进行数据交
互。手机上安装有校园服务APP，此APP是在Eclipse中用Java语言编写而成，可以实现以校
园卡为中心的各种校园服务，包括校园卡管理、银行卡管理、宿舍管理、图书馆管理、教务处
管理、体育打卡管理、安全管理。所述校园卡管理包括余额查询、消费记录查询、挂失、解挂、
冻结、解冻、延期、建立对应关系功能，其中，消费记录包括时间、POS机号、消费金额、消费前
余额、消费后余额。所述银行卡管理包括交易明细查询、临时挂失、民生缴费、转账汇款的功
能，其中民生缴费包括缴纳学费、校园卡充值。所述宿舍管理包括进出宿舍记录查询、自选
宿舍、调换宿舍、退宿、校外住宿功能。所述图书馆管理包括查询当前借阅、借阅历史和续借
功能，其中当前借阅和借阅历史包括借阅图书名称、借阅日期、应还日期、馆藏地。所述教务
处管理包括查询课表、选课、所选科目、成绩、考试地点、考试时间、入学时间、毕业日期等信
息的功能。所述体育打卡管理包括打卡记录查询功能，其中包括开始运动时间、结束运动时
间、打卡机号等信息。所述安全管理包括修改登录密码、修改校园卡查询密码、修改校园卡
消费密码的功能。
比到已有技术，本发明有益效果是：
本发明通过将云计算与手机终端相结合的技术运用到校园服务系统中，相比现有的去
现场办理，或者在手机上既要登录各种网页又要登录指定APP等方式，有四点好处：首先本
发明使学生直接在一个手机APP上就可以完成与以校园卡为中心的各种校园服务，包括校
园卡管理、银行卡管理、宿舍管理、图书馆管理、教务处管理、体育打卡管理、安全管理等服
务项目，方便快捷；其次，将校园卡服务终端采集的数据、校园卡管理中心数据、教务处管理
中心、宿管科数据、图书馆管理中心、银行管理中心都通过网络汇集到云服务中心，形成数
据共享，而且云服务器只需租赁，不用花费大量资金购买硬件设备，成本低，而且数据安全
性高；还有，设备制造厂管理中心、校园卡制造厂管理中心，远程客户端通过网络与云服务
中心相连，可以实现远程监控；最后，云服务中心中存有大量的故障案例、故障解决方法以
及很多高效算法，当校园卡服务终端的设备出现故障时，能实现自动诊断与修复。本发明极
大地方便了同学们的生活，不论何时何地，只需一个联网的手机，就可以进行以校园卡为中
心的各种校园服务操作，在很大程度上减少了时间的浪费，实现了数据共享，便于学校管
理。
附图说明
附图1为本发明的整体框图，用于表明整个系统的各个部分以及连接方式。
附图2为云服务中心内部架构，用于表明云服务中心功能实现方法与组成部分。
附图3为手机终端显示界面，用于表明手机APP实现的功能。
附图4为银行卡为校园卡充值流程图，用于表明在手机APP上进行银行卡为校园卡
充值操作时的步骤。
附图5为校园卡延期流程图，用于表明在手机APP上进行校园卡延期操作时的步
骤。
附图6为校园卡建立对应关系流程图，用于表明在手机APP上进行银行卡校园卡对
应关系建立时的步骤。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
参照附图1所示，本发明是一种基于云计算与手机终端的校园服务系统，主要包括手机
终端、云服务中心、云终端、校园卡服务终端、教务处管理中心、宿舍管理中心、图书馆管理
中心、银行管理中心、远程客户端、设备制造厂管理中心、校园卡制造厂管理中心几部分。所
述手机终端通过3G、4G网络或者无线网络与云服务中心相连，云服务中心向下通过
Internet网与云终端、教务处管理中心、宿舍管理中心、银行管理中心、图书馆管理中心相
连，向上通过Internet网与远程客户端、设备制造厂管理中心、校园卡制造厂管理中心相
连。
所述云终端与校园卡服务终端通过RS485接口连接，POS机、圈存机、自助补卡机、
门禁控制器、体育打卡机、自助借阅机将采集到的校园卡信息，通过485接口传入云终端，云
终端使用TCP/IP协议，将数据通过Internet网传输到云服务中心。所述教务处管理中心、宿
舍管理中心、银行管理中心、图书馆管理中心也通过Internet网传输到云服务中心，形成数
据共享。
所述设备制造厂管理中心、校园卡制造厂管理中心的管理人员对设备的状态可以
实现远程监控。当设备出现故障时，先进行自动诊断，运用计算模型层的算法及计算程序将
设备的故障数据与数据库中的故障案例进行匹配，寻找匹配度最高的故障案例，随后按照
故障案例解决方法稍作修改进行故障修复，当故障成功解决，则把此故障数据及解决方法
存入设备故障管理模块的数据库中，进行数据库更新，当故障没有解决时，则在远程客户端
的设备制造厂和校园卡制造厂的诊断专家通过音频或者文本的方式与现场人员进行交流，
对实时的监测数据分析处理，查找故障原因，给出解决方案。
参照附图2所示，所述云服务中心运用Hadoop技术，包括界面呈现与操作层、业务
逻辑层、计算模型层、数据存储层、文件存储层和监控管理层。所述文件存储层使用HDFS技
术，是数据存储平台，处于整个云服务中心的底层，其他模块通过调用HDFS提供的接口，在
HDFS中进行数据的存取工作。所述数据存储层包含校园卡初始信息、从校园卡服务终端采
集来的数据以及教务处管理中心的数据信息、银行管理中心的数据信息、设备故障案例及
解决办法，当学生用校园卡服务终端时，服务终端会先与数据存储层中的初始信息进行核
对，完全对应后，才会进行相关操作，并将时间、消费金额、图书名称、宿舍号、终端机号等信
息通过485接口上传到云终端，云终端再通过Internet网络传到云服务中心的数据存储层，
供其他层调用完成相应功能。所述计算模型层中存有各种算法，例如神经网络、模糊算法、
小波变换、希尔伯特黄、支持向量机、贝叶斯、故障树等，可以利用这些算法进行数据分析处
理，主要使用MapReduce计算模型框架提供的简单而强大的编程接口进行分布式计算。所述
业务逻辑层是云服务中心的重要组成部分，主要包括校园卡管理、银行卡管理、宿舍管理、
图书馆管理、教务处管理、体育打卡管理、故障管理、安全管理七个管理模块，完成某一个模
块的功能时，可以调用数据存储层和计算模型层为其服务。所述监控管理层主要管理云服
务中心的服务器集群和全局的配置信息，快速响应集群中机器的变化，并将全局的集群配
置信息作为共享配置保存到ZooKeeper服务器的某特定目录下，一旦配置发生变化，会通知
集群中每台服务器，使它们都能得到最新的配置信息。所述界面呈现与操作层是呈现最终
的web操作界面，供用户进行各种操作的交互，该层与业务逻辑层属于web层次，它们之间的
交互模式为MVC（Modle-View-Control）模式。
参照附图3所示，所述手机终端采用智能Android手机，手机上安装有校园服务
APP，此APP是在Eclipse中用Java语言编写而成，可以实现以校园卡为中心的各种校园服
务，包括校园卡管理、银行卡管理、宿舍管理、图书馆管理、教务处管理、体育打卡管理、安全
管理。首先用户登录，登录名为学号，初始密码是身份证后六位，输入信息后，将信息传入云
服务中心与数据存储层中的初始数据比对，无误后，显示校园服务管理系统的界面，否则，
提示：您输入的用户名或者密码有误，请重新输入。通过手机按键发送指令，校园卡管理包
括查询余额、消费记录、挂失、解挂、冻结、解冻、与银行卡建立对应关系、卡片延期，当查询
余额和消费记录时，在云服务中心的数据存储层中存有由POS机采集并上传到云服务中心
的数据，包括时间、POS机号、消费金额、消费前余额、消费后余额，使用计算模型层中的算法
将需要的信息挖掘出来并传到手机终端界面，完成余额和消费记录的查询工作。同理，当查
询银行卡余额、交易流水、进出宿舍记录、所选课程、成绩、课表、考试时间、考试地点、体育
打卡记录时，也是运用数据挖掘算法从云服务中心数据存储层获取所需数据并显示到手机
终端界面，完成查询工作。当选宿舍或选课时，云服务中心会使用计算模型中的算法与程序
查询空宿舍、空床位、课程所选人数，并显示空宿舍、未满课程相关信息到手机终端界面，供
学生进行选择，当宿舍或者课程人数满后，不显示该宿舍号或者该课程信息。当退宿、校外
住宿、调换宿舍时，通过手机提交相关申请，此信息会传到云服务中心，远程客户端与云服
务中心通过Internet网相连，校园服务中心管理人员可看到此申请，审批后，下达同意或者
拒绝等相关意见，通过云服务中心，传到手机终端，完成申请。
参照附图4、5和6所示，当在手机终端银行卡管理民生缴费中，进行校园卡充值时，
首先查询云服务中心数据存储层中初始信息，查看是否有与校园卡关联的银行卡，将查询
结果通过Internet网传到手机终端，当没有关联的银行卡时，在手机终端页面显示：转账失
败，尚未关联银行卡；当有关联的银行卡，则在手机终端页面出现让用户输入转账金额的页
面，用户输入金额后，将金额数据传到云服务中心，与数据存储层中的银行卡账户余额比
较，输入转账金额大于银行卡账户余额时，在手机终端页面显示：转账失败，银行卡余额不
足；数据转账金额小于银行卡账户余额时，出现输入消费密码的页面，用户输入密码后，将
结果传入云服务中心，与数据存储层中初始信息的消费密码核对，一致时，手机终端页面显
示：转账成功；密码不一致时，在手机终端页面显示：所输密码错误，请重新输入，再次出现
输入密码的界面，验证密码正误。在手机终端校园卡管理中，执行卡片延期操作时，首先查
询云服务中心数据存储层中有效日期和毕业日期，当毕业日期晚于有效日期时，将有效日
期改到毕业日期，并在手机终端页面显示：延期成功。当毕业日期早于或者等于有效日期
时，手机终端页面显示：不能延期。在手机终端校园卡管理中，执行建立对应关系的操作时，
在手机终端出现输入关联的银行卡号的页面，查询云服务中心数据存储层中银行卡号，如
果数据库中不存在银行卡号，则在手机终端页面显示：建立对应关系失败，请到银行办理关
联手续；如果数据库中的银行卡号与用户输入的银行卡号不对应，则在手机终端页面显示：
建立对应关系失败，银行卡号输入错误，请重新输入；如果数据库中的银行卡号与用户输入
的银行卡号完全对应，则进行关联，并在手机终端页面显示：建立对应关系成功，可进行网
上银行卡校园卡转账。
本发明未涉及部分与现有技术相同，或采用现有技术加以实现。