CN112101925A - 基于实时通信的智慧校园支付管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于实时通信的智慧校园支付管理系统，其包括考勤数据库、考试数据库、多个校园卡、图书馆管理部、奖学金校验部、多个第一支付部。第一支付部读取校园卡时，奖学金校验部根据考勤数据库、考试数据库以及校园卡将总奖学金分次划拨至对应校园卡。在校园卡消费的同时充值指定金额，无须再次圈存。第一支付部输入数据时，检测奖学金校验部与第一支付部的实时通信状态，避免因通信延迟导致校园卡充值失败。

Description

基于实时通信的智慧校园支付管理系统
技术领域
本发明涉及智慧服务系统，尤其涉及基于实时通信的智慧校园支付管理系统。
背景技术
智慧校园管理包含对校园数字支付的管理。CN107633469A等公开了基于区块链技术的奖学金管理系统。其可以向学生支付预定数额的奖学金，并可以存储支付记录。该案显示了奖学金与学生成绩、出勤等的关联。现有技术中，可以将奖学金的发放与学生考评结果挂钩，以便管理学生消费，参考CN109670677A的那种学生管理综合量化考评方法。奖学金可以支付至校园NFC卡。在CN111091359A的校园卡管理系统中，支付给校园NFC卡的金额需要圈存。若奖学金或分步划拨，每一次划拨都需要学生自行圈存，给校园管理再来不便。现有技术需要一种智慧校园支付管理系统，在学生使用校园NFC卡消费的同时，根据学生在校情况充值指定金额。最终从支付管理的角度进一步推进智慧校园建设。
发明内容
本发明提供了基于实时通信的智慧校园支付管理系统，在校园卡消费的同时充值指定金额，通过检测通信状态保证数据传输效率。
一种基于实时通信的智慧校园支付管理系统，其特征在于包括，
一考勤数据库，考勤数据库用于存储多个学生的考勤数据，考勤数据由身份字段I和考勤得分字段P组成；
一考试数据库，考试数据库用于存储多个学生的考试数据，考试数据由身份字段I和考试得分字段E组成；
多个校园卡，校园卡用于存储学生状态数据，学生状态数据由身份字段I、余额字段Mk、累计时间字段Ti组成，k=1，2，3...r，r为学生刷卡消费的次数，i=1，2，3...m，m为学生进入图书馆的次数；
一图书馆管理部，图书馆管理部包括控制单元、入口门禁和出口门禁，入口门禁与校园卡连接后，控制单元生成一学生进入数据并保存，学生进入数据包括身份字段I和进入时间字段Xi，出口门禁与校园卡连接后，控制单元读取当前时间字段Yi和学生进入数据后修改累计时间字段Ti+1，Ti+1=Ti＋Yi－Xi；
一奖学金校验部；
多个第一支付部，第一支付部具有读卡单元、录入单元、第一擦拭单元、第二擦拭单元、第一通信单元以及第一备份单元，读卡单元读取校园卡，录入单元输入金额消费字段Ck，第一通信单元发送包含时间戳与身份字段I、累计时间字段Ti+1的实时数据包；
一奖学金划拨部，奖学金划拨部具有处理单元、第二通信单元以及第二备份单元，第二通信单元从实时数据包中提取时间戳并检测通信延迟，若通信延迟小于延迟阈值，第二通信单元将身份字段I、累计时间字段Ti+1发送给处理单元，处理单元输出相应学生的金额分配字段Vj，调整奖学金剩余字段Sj+1，j=1，2，3...n，n为分配奖学金的次数，同时第二备份单元更新第二金额分配日志，第二金额分配日志具有一条以上的奖学金划拨数据，其中，当
Figure 158749DEST_PATH_IMAGE002
时，
Figure 810310DEST_PATH_IMAGE004
且Sj+1=Sj－Vj，当
Figure 386785DEST_PATH_IMAGE006
时，
Figure 313153DEST_PATH_IMAGE008
且Sj+1=0，S0为该学生可获得的奖学金总额，其中，
若第一通信单元在预设时间内收到金额分配字段Vj，第二擦拭单元修改余额字段Mk+1，Mk+1=Mk＋Vj－Ck，第一擦拭单元将累计时间字段Ti+1清零，第一备份单元更新第一金额分配日志，第一金额分配日志具有一条以上的奖学金划拨数据，
若第一通信单元在预设时间内未收到金额分配字段Vj，第一擦拭单元不工作，第二擦拭单元修改余额字段Mk+1，Mk+1=Mk－Ck，
并且，奖学金划拨数据由身份字段I和金额分配字段Vj组成，奖学金校验部提取属于第二金额分配日志但不属于第一金额分配日志的奖学金划拨数据，修改对应学生的奖学金剩余字段Sj+1，Sj+1=Sj。
在本发明中，延迟阈值为0.1s。
在本发明中，预设时间为0.5s。
在本发明中，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
，T0为系统预设的总学习时间、P0为系统预设的全勤得分以及E0为系统预设的基准考试得分。
在本发明中，第二通信单元周期性的向第一通信单元发出主机时钟参数，第一通信单元修正时间戳发生器。
在本发明中，智慧校园支付管理系统还包括多个第二支付部，该第二支付部具有读卡单元、录入单元以及第二擦拭单元。
在本发明中，智慧校园支付管理系统还包括一后勤结算部，后勤结算部提取第一备份单元的第一金额分配日志，向指定存款账户发送支付申请。
在本发明中，智慧校园支付管理系统还包括一权限管理部，权限管理部向第一擦拭单元提供修改累计时间字段的权限，向第二擦拭单元提供修改余额字段的权限，向出口门禁提供修改累计时间字段的权限。
在本发明中，每日03∶00，处理单元清除全部学生进入数据。
在本发明中，所述校园卡为NFC芯片卡。
本发明的基于实时通信的智慧校园支付管理系统，将对应学生的总奖学金分次划拨至对应校园NFC卡，有利于管理学生消费。在校园NFC卡消费的同时充值指定金额，无须再次圈存。鉴于不同的消费支付部（刷卡机）通信状态不同，充值时检测通信延迟，避免奖学金划拨部已经支付但校园NFC卡充值失败。
附图说明
图1为本发明的基于实时通信的智慧校园支付管理系统的原理图；
图2为图1的奖学金划拨部的框图；
图3为图1的图书馆管理部的框图；
图4为图1的第一支付部的框图；
图5为图1的第二支付部的框图；
图6为本发明的第一通信单元与第二通信单元收发数据的示意图；
图7为本发明的主要的数据流转示意图；
图8为图1的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1至8所示的本发明的基于实时通信的智慧校园支付管理系统，主要由考勤数据库、考试数据库、图书馆管理部、奖学金校验部、奖学金划拨部、权限管理部、后勤结算部以及多个校园卡、第一支付部、第二支付部组成。
校园卡是指内置NFC芯片的校园一卡通，用于学生在学校的身份识别和消费支付。NFC（NearFieldCommunication）芯片具有点对点相互通信的功能，具有权限的刷卡机（支付部）可以修改芯片数据。校园卡用于存储学生状态数据。学生状态数据由身份字段I、余额字段Mk、累计时间字段Ti组成。k=1，2，3...r，r为学生刷卡消费的次数。i=1，2，3...m，m为学生进入图书馆的次数。身份字段I例如是学生学号，例如2019083217。余额字段Mk是校园卡余额，例如81.5元。累计时间字段Ti是学生在指定区域（例如图书馆）学习累计时间，例如310min。
考勤数据库用于存储多个学生的考勤数据，考勤数据来源于校管部门或教师录入的每一学生的考勤情况。考勤数据由身份字段I和考勤得分字段P组成。考勤得分字段可以是9。一般学校要求不得缺课，实际考勤得分通常小于满勤得分10。考试数据库用于存储多个学生的考试数据，考试数据由教务部门录入，可以是一门主要功课的成绩，也可以是所有功课的平均成绩。考试数据由身份字段I和考试得分字段E组成。考试得分字段E例如是前一学期的最终成绩，例如90。为获得相应的奖学金，学校可以设置基准成绩得分，学生的实际得分可能大于或小于基准成绩得分。
图书馆管理部包括控制单元、入口门禁和出口门禁。图书馆管理部主要用于统计学生在图书馆的累计时间。入口门禁和出口门禁通常安装了读卡器，用于校验学生身份，控制单元具有时钟信号单元，可以从外部获取或内部生成时间信号。入口门禁与校园卡连接后，控制单元生成一学生进入数据并保存，学生进入数据包括身份字段I和进入时间字段Xi。时间字段Xi例如是19∶30。出口门禁与NFC卡片连接后，控制单元读取当前时间字段Yi和学生进入数据后修改累计时间字段Ti+1。当前时间字段Yi例如是21∶00，Ti+1=Ti＋Yi－Xi=310＋（21∶00－19∶30）=310＋90=400min。每日03∶00，处理单元清除全部学生进入数据。
在智慧校园中，通常包含两类支付设备，一种是由后勤部门直接管理的食堂刷卡机、用水刷卡机，另一种是招商经营的饭店刷卡机或超市刷卡机。第一类刷卡机（本发明中的第一支付部）由学校直接管理，与奖学金划拨部实时通信，即时结算。第一支付部具有读卡单元、录入单元、第一擦拭单元、第二擦拭单元、第一通信单元以及第一备份单元。读卡单元读取校园卡，录入单元输入金额消费字段Ck，例如10。第一通信单元发送包含时间戳与身份字段I的实时数据包。本发明的时间戳例如是RFC-2822或ISO-8601格式。第一擦拭单元与第二擦拭单元用于修改校园卡的指定数据段。第一备份单元存储第一支付部的部分日志文件。第二类刷卡机（本发明中的第二支付部）由第三方管理，与管理中心非实时通信，在指定周期内与结算。第二支付部具有读卡单元、录入单元以及第二擦拭单元。与第一支付部的区别在于，第二支付部不需要检测通信延迟。
奖学金划拨部具有处理单元、第二通信单元以及第二备份单元。处理单元确定当前奖学金分配数额，第二备份单元存储奖学金划拨部的部分日志文件。第二通信单元从实时数据包中提取时间戳并检测通信延迟。第二通信单元可以采用XMPP通信协议与第一通信单元连接。第二通信单元周期性的向第一通信单元发出主机时钟参数，第一通信单元修正时间戳发生器。可以预料，第二通信单元具有解码实时数据包的能力，例如采用Libpcap方式通过内核协议栈处理数据包。第二通信单元比较该时间戳与自身时钟信号单元的时间，若通信延迟大于等于延迟阈值，例如大于0.1s，视为当前不具备划拨奖学金的通信条件。奖学金划拨部不工作。
若通信延迟小于0.1s，第二通信单元将身份字段I发送给处理单元。处理单元确定相应学生的金额分配字段Vj并调整奖下一周期的奖学金剩余字段Sj+1。j=1，2，3...n，n为分配奖学金的次数。其中，当
Figure 658683DEST_PATH_IMAGE010
时，
Figure 215567DEST_PATH_IMAGE008
且Sj+1=0。也就是说，如果当前的金额分配大于奖学金剩余字段，处理单元将全部剩余奖学金发放至校园卡。当
Figure DEST_PATH_IMAGE011
时，
Figure 810496DEST_PATH_IMAGE004
且Sj+1=Sj－Vj。需要说明的是，当Sj=0，奖学金划拨部不再划拨奖学金。奖学金总额S0最后会根据学生的在校表现逐渐分配到校园卡，有利于管理学生消费。在第二备份单元更新第二金额分配日志，第二金额分配日志具有一条以上的奖学金划拨数据。奖学金划拨数据由身份字段I和金额分配字段Vj组成。在本发明中，处理单元经第二通信单元将金额分配字段Vj发送给第一通信单元后，第二金额分配日志增加一条关于这项金额分配字段Vj的奖学金划拨数据。
本发明的金额分配字段Vj由S0、Ti+1、P以及E确定。不同的学校可以根据奖学金内容和要求确定
Figure DEST_PATH_IMAGE013
的算法。在本发明中，
Figure 540555DEST_PATH_IMAGE009
。例如系统预设总学习时间T0=2000min、全勤得分P0=10以及基准考试得分E0=80。同时，例如该学生可获得的奖学金总额S0=1000元，当前奖学金剩余字段Sj=500元。
Figure DEST_PATH_IMAGE015
180，Sj+1=Sj－Vj=320元。
若第一通信单元在预设时间，例如0.5s内，收到金额分配字段Vj，第二擦拭单元修改余额字段Mk+1。更新后的余额为前次余额扣减当前金额消费，再加上金额分配，Mk+1=Mk＋Vj－Ck=81.5＋180－10=251.5元。第一擦拭单元将累计时间字段Ti+1清零。第一备份单元更新第一金额分配日志，第一金额分配日志具有一条以上的奖学金划拨数据。若第一通信单元在0.5s内，未收到金额分配字段Vj，第一擦拭单元不工作，第二擦拭单元修改余额字段Mk+1。更新后的余额为前次余额扣减当前金额消费，Mk+1=Mk－Ck=81.5－10=71.5元。由此可见，本发明在校园卡消费的同时充值指定金额，无须再次圈存。
避免由于通信堵塞，第一支付部修改余额字段前校园卡已经与第一支付部失去连接，本发明采用奖学金校验部做补充审核。奖学金校验部分别从第一备份单元和第二备份单元接收第一金额分配日志和第二金额分配日志，提取属于第二金额分配日志但不属于第一金额分配日志的奖学金划拨数据。提取的奖学金划拨数据对应因失去连接而未完成充值的校园卡，恢复奖学金划拨部中对应学生的奖学金剩余字段Sj+1，Sj+1=Sj=500元。鉴于不同的消费支付部（刷卡机）通信延迟不同，提前检测通信延迟，避免奖学金划拨部已经支付但校园卡充值失败。
较佳的，第一金额分配日志的总金额为本次向不同学生发放的奖学金总数，后勤结算部提取第一备份单元的第一金额分配日志，向指定存款账户发送支付第一金额分配日志总金额的申请。存款账户可以是奖学金总帐户。为了保证金额安全，修改校园卡的不同字段需要不同的权限。本发明的权限管理部向第一擦拭单元提供修改累计时间字段的权限，向第二擦拭单元提供修改余额字段的权限。向出口门禁提供修改累计时间字段的权限。权限可以表示为数据秘钥（例如HASH函数），不同端口获得相应数据秘钥后可以修改相应字段。可以预料，第二支付部由第三方管理，第二支付部的权限低于第一支付部，以保证数据安全性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于实时通信的智慧校园支付管理系统，其特征在于包括，
一考勤数据库，考勤数据库用于存储多个学生的考勤数据，考勤数据由身份字段I和考勤得分字段P组成；
一考试数据库，考试数据库用于存储多个学生的考试数据，考试数据由身份字段I和考试得分字段E组成；
多个校园卡，校园卡用于存储学生状态数据，学生状态数据由身份字段I、余额字段Mk、累计时间字段Ti组成，k=1，2，3...r，r为学生刷卡消费的次数，i=1，2，3...m，m为学生进入图书馆的次数；
一图书馆管理部，图书馆管理部包括控制单元、入口门禁和出口门禁，入口门禁与校园卡连接后，控制单元生成一学生进入数据并保存，学生进入数据包括身份字段I和进入时间字段Xi，出口门禁与校园卡连接后，控制单元读取当前时间字段Yi和学生进入数据后修改累计时间字段Ti+1，Ti+1=Ti＋Yi－Xi；
一奖学金校验部；
多个第一支付部，第一支付部具有读卡单元、录入单元、第一擦拭单元、第二擦拭单元、第一通信单元以及第一备份单元，读卡单元读取校园卡，录入单元输入金额消费字段Ck，第一通信单元发送包含时间戳与身份字段I、累计时间字段Ti+1的实时数据包；
一奖学金划拨部，奖学金划拨部具有处理单元、第二通信单元以及第二备份单元，第二通信单元从实时数据包中提取时间戳并检测通信延迟，若通信延迟小于延迟阈值，第二通信单元将身份字段I、累计时间字段Ti+1发送给处理单元，处理单元输出相应学生的金额分配字段Vj，调整奖学金剩余字段Sj+1，j=1，2，3...n，n为分配奖学金的次数，同时第二备份单元更新第二金额分配日志，第二金额分配日志具有一条以上的奖学金划拨数据，其中，当
Figure 974021DEST_PATH_IMAGE002
时，
Figure 701805DEST_PATH_IMAGE004
且Sj+1=Sj－Vj，当
Figure 987293DEST_PATH_IMAGE006
时，
Figure 521043DEST_PATH_IMAGE008
且Sj+1=0，S0为该学生可获得的奖学金总额，其中，
若第一通信单元在预设时间内收到金额分配字段Vj，第二擦拭单元修改余额字段Mk+1，Mk+1=Mk＋Vj－Ck，第一擦拭单元将累计时间字段Ti+1清零，第一备份单元更新第一金额分配日志，第一金额分配日志具有一条以上的奖学金划拨数据，
若第一通信单元在预设时间内未收到金额分配字段Vj，第一擦拭单元不工作，第二擦拭单元修改余额字段Mk+1，Mk+1=Mk－Ck，
并且，奖学金划拨数据由身份字段I和金额分配字段Vj组成，奖学金校验部提取属于第二金额分配日志但不属于第一金额分配日志的奖学金划拨数据，修改对应学生的奖学金剩余字段Sj+1，Sj+1=Sj。
2.根据权利要求1所述的智慧校园支付管理系统，其特征在于，延迟阈值为0.1s。
3.根据权利要求2所述的智慧校园支付管理系统，其特征在于，预设时间为0.5s。
4.根据权利要求1所述的智慧校园支付管理系统，其特征在于，
Figure 778849DEST_PATH_IMAGE010
，T0为系统预设的总学习时间、P0为系统预设的全勤得分以及E0为系统预设的基准考试得分。
5.根据权利要求4所述的智慧校园支付管理系统，其特征在于，第二通信单元周期性的向第一通信单元发出主机时钟参数，第一通信单元修正时间戳发生器。
6.根据权利要求1所述的智慧校园支付管理系统，其特征在于，智慧校园支付管理系统还包括多个第二支付部，该第二支付部具有读卡单元、录入单元以及第二擦拭单元。
7.根据权利要求1所述的智慧校园支付管理系统，其特征在于，智慧校园支付管理系统还包括一后勤结算部，后勤结算部提取第一备份单元的第一金额分配日志，向指定存款账户发送支付申请。
8.根据权利要求7所述的智慧校园支付管理系统，其特征在于，智慧校园支付管理系统还包括一权限管理部，权限管理部向第一擦拭单元提供修改累计时间字段的权限，向第二擦拭单元提供修改余额字段的权限，向出口门禁提供修改累计时间字段的权限。
9.根据权利要求1所述的智慧校园支付管理系统，其特征在于，每日03∶00，处理单元清除全部学生进入数据。
10.根据权利要求1所述的智慧校园支付管理系统，其特征在于，所述校园卡为NFC芯片卡。
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