北京师范大学校园卡自2006年推出，经过十几年建设积累，作为校园内电子支付和电子身份识别的唯一凭证，已经覆盖了食堂就餐、超市购物、在线缴费、直饮热水、浴室水控、自助打印、校内就医、报到注册、图书借阅、会议签到、课堂考勤、门禁识别、智能门锁、机房上机、体育运动等15大类应用范围的296个应用场所，成为师生在校内学习、工作、生活不可或缺的一部分。学校还建成了线上线下一体的自助服务体系，实现自助补卡、自助充值、自助交费、自助查询等校园卡的高度自助化。具体如图1所示。图1 校园卡应用范围　　学校在“一体两翼”的建设过程中，还建成了全国首家“跨北京珠海2000公里”的校园一卡通，“后台统一、独立结算”，实现“一卡在手，走遍北京珠海两地五校园”。新型校园卡的探索历程　　2013年起智能手机开始普及并迅速渗透进人们的社会生活，一部手机就可满足购物、支付等需求，直接推动了移动支付的兴起。在移动支付发展10年之际，央行发布了一组数据，我国移动支付普及率达到86%，居全球第一。在这样的时代背景下，校园中的支付场景仍然是“实体校园卡”，显得和时代格格不入。如果学生在食堂吃饭忘记带卡、去教室打开水、去校医院就诊没带校园卡，怎么办？因此面对实体卡和智能化时代之间的矛盾，校园卡必须紧跟时代的步伐。　　二维码创新　　2017年，随着二维码的创新，校园一卡通又推出了“虚拟校园卡”。师大率先创新出形式多样的虚拟校园卡，师大通App、微信卡券、校友E卡等。虚拟校园卡借助二维码技术，生成携带用户信息的二维码，将二维码嵌入在微信企业号、App或小程序中，通过主动扫码或者被动扫码的形式实现校园卡电子消费和身份认证的功能，是原有实体校园卡在移动互联网上的服务延伸。虚拟校园卡拓展了校园卡的使用形式，解决了实体卡丢失或者不在身边的尴尬，为学校师生校园生活提供了智能化便利，提升了师生智慧校园生活质量。自2019年开始，虚拟卡应用大幅增加，扫码支付达19万次数之多。　　NFC的探索　　NFC是Near Field Communication缩写，即短距离无线通讯技术。理论上，NFC是一套协议，用于两个电子设备之间进行通信。NFC和RFID一样，也是在频谱的无线频率部分通过电磁感应耦合传输，是一种无线连接技术，提供简单、安全、快速的通信体验。它的传输范围比RFID小（RFID的传输范围可达几米甚至几十米），但NFC采用了独特的信号衰减技术，具有短距离、高带宽、低能耗的特点。　　NFC是RFID技术和网络技术的简单合并，将感应读卡器、感应卡和点对点功能集于一个芯片上，可在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。通过将NFC技术集成在手机中，人们可以随时随地获得服务和交易，具有移动支付、数据传输、信息浏览和访问控制等功能。NFC技术为交换信息、访问内容和服务提供了一种简单、触敏的解决方案，同时还具有成本低、使用方便、更直观的特点。　　两种模式的对比　　虚拟校园卡需要借助于网络，依托于第三方软件，受限于手机必须有电有网，以上条件缺一不可。即使有电有网，还需要刷卡终端具备“二维码”的识别功能，比如现阶段流行的智能门锁，很多不具备二维码扫描功能，因此虚拟校园卡无法应对校园实体卡的全部应用场景。相较之下，手机NFC校园卡“即刷即走”“无需解锁”“无电无网”等优势尽显，表1是两种模式的详细对比。相比实体卡，手机NFC校园卡具有快速稳定的刷卡体验，同时还具备扫码方式的智能化。表1 校园卡NFC和二维码两种模式对比手机NFC校园卡建设历程和技术难点　　建设历程　　要想手机NFC校园卡畅通无阻地运行起来，除了校园卡厂商的技术支持外，更需要信息化人的拼搏努力，建设前后经历了6个环节，每个环节环环相扣，缺一不可。　　1.架构设计。全面汇总分析现有校园卡的使用规则、应用场景、业务需求，针对手机NFC校园卡的技术特点，结合实体校园卡的实际应用情况，进行卡结构、业务逻辑、数据同步等规则的基础设计工作。　　2.升级硬件。升级校园卡前端硬件，将3个校园10个食堂253台刷卡POS机从原来的485老款升级为支持扫码、支持NFC、支持实体卡的以太POS机，做到了食堂、超市等消费场所全面支持手机NFC校园卡。　　3.升级系统。升级校园卡后台管理系统，支持手机NFC校园卡在线支付功能和手机NFC校园卡身份认证功能。　　4.对接应用。在完成软硬件升级的基础上，首先对接食堂、超市等消费场景，调试支持消费民族、身份、费率等多种策略，支持手机NFC校园卡及POS机双脱机使用。除了消费场景外，还有五大应用场景要进行一一对接：大门门禁通道机200道，教室160台饮水机水控，1900套智能门锁，图书馆141个自助终端以及校医院的挂号缴费。　　5.测试完善。招募了50名学生志愿者内测1个多月，建立志愿者测试微信群，及时反馈各类问题，从功能、场景到刷卡体验进行了全方位的详尽测试。　　6.全面启用。提前设计了学校的专属手机校园卡卡面，前后经过4个多月的紧张开发调试，面向全校师生推出。　　技术难点　　1.校内身份验证。学生电子交通卡的开通需要进行校园身份验证，常见的验证方式有对接校内统一身份认证、对接CARSI认证、对接校内其他认证方式。考虑到手机NFC校园卡属于校园一卡通的另一种介质，在使用方式、管理要求、数据维护等方面均与实体校园卡相关，因此我们采取直接对接校园一卡通的方式进行身份验证，这样既方便了人员开放范围的精准管理，也能够及时同步实体校园卡账户状态，避免因校内统一身份认证信息与校园一卡通状态不一致导致的身份验证误判。详细的身份验证及开卡流程如图2所示。图2 手机NFC校园卡开卡流程　　2.物理卡号获取。门禁、门锁、通道机等场景通过读取物理卡号进行权限和身份鉴别，由于电子交通卡开卡过程中无法提供手机NFC的真实物理卡号信息，给手机NFC校园卡在门禁识别场景的应用带来了困难。经过技术沟通和测试验证，我们决定利用POS消费流水数据回传机制，在用户首次使用手机NFC校园卡成功消费的同时，通过POS机获取用户手机NFC物理卡号信息并回传至校园一卡通系统，实现了NFC物理卡号信息的无感采集。　　3.门禁数据同步。手机NFC校园卡的应用导致了一个用户信息对应两个物理卡号（实体卡、NFC）的情况，这对数据同步和权限管理提出了新的挑战。我们采取实体卡和手机NFC校园卡门禁功能二选一的使用规则，同时开发校园卡服务平台门禁识别方式自助切换功能，既能避免“一人多卡”的情况，也能满足师生不同的使用需求。　　4.脱机消费验证。手机NFC校园卡在消费过程中需要实时与公交一卡通进行在线验证，为了避免网络延迟或网络故障导致交易无法进行，我们在设计公交一卡通0015文件内容时设置了一个数据校验位，在手机NFC校园卡开卡过程中直接写入到手机里，POS机在消费扣款过程中，如果公交一卡通验证接口结果反馈超过0.3秒则立即转为本地验证，通过读取校验位数据验证卡片合法性并继续进行交易，实现校园一卡通到公交一卡通的脱机交易。该校验位信息也可用于鉴别门禁识别场景下的复制卡，只需更换专用读卡器即可识别出当前读取的卡片是否为复制卡。　　开通方式　　手机NFC校园卡的开通安装也比较便捷，可通过三种方式来实现。　　1.通过“北京一卡通”App激活，自助完成卡片申领、充值、延期、身份认证等操作，完成校园卡的绑定。支持的手机品牌较多，苹果、华为、荣耀、小米、OPPO、一加、真我等均可；　　2.更换超级SIM卡，通过移动“和包”App来实现身份验证，绑定校园卡。这种模式适用于vivo、三星、魅族等安卓手机品牌；　　3.“师大通”App直接开通，华为、荣耀、小米、OPPO、vivo等手机均适用。这种模式无需先开通电子交通卡，简单便捷，但这张手机NFC校园卡未集成电子交通卡，在校外无法刷公交和地铁。　　为什么要借助于第三方的App来实现，一方面是苹果手机接口目前仅开放给北京一卡通，而在学校里苹果手机占比40%，只有通过北京一卡通才能实现苹果手机的NFC校园卡功能；另一方面对接第三方App开通NFC卡，可直接乘坐公交和地铁，实现了一卡两用，省去了切换交通卡和校园卡的麻烦。　　应用场景　　自2023年6月份面向师生全面推出手机NFC校园卡后，实现了“一卡两用”，在校外是电子交通卡，可以刷公交和地铁，在校内是手机校园卡，用于校园消费支付和身份识别，见图3。全面开通手机NFC校园卡，标志着北京师范大学在国内高校中率先实现全终端全场景应用覆盖，实现了校内身份接入城市生活。图3 手机NFC校园卡的应用场景和适配机型　　在校外，乘坐公交和地铁，学生只需掏出手机靠近感应区，不用解锁手机屏幕，就可以轻松实现刷卡，即使手机没电也不受影响。手机NFC校园卡同时承载了以前的大学生交通卡，实现了学生电子交通卡在线自助开通、自助充值、自助延期，免去了过去十几年实体学生交通卡使用过程中的诸多不便。学生手持手机NFC校园卡在北京市内乘坐公交还可享2.5折乘车优待，在全国300多个城市的公共交通领域均可使用。　　在校内，手机NFC校园卡实现食堂消费、超市购物、图书借阅、门禁门锁、体育场馆、挂号就医、自助打水、自助打印等校园卡功能，同时支持所有品牌的NFC手机，为师生提供更加高效便捷的信息化服务和智慧校园体验。　　使用效果　　自2023年6月全面启用以来，已有半年的运行时间，可以从开通人数、刷卡消费、补卡数量三个方面看到使用的效果。　　1.开通人数：截止目前开通并使用手机NFC校园卡的师生已经超过12000人，其中学生开通11075人，占学生总人数44.3%。　　2.刷卡消费：每月的消费金额稳步递增，从7月份的37.7万已经增长到11月的200万，刷手机校园卡消费25万人次，已经超过了虚拟校园卡一整年的使用量。　　3.补卡数量：实体卡补卡数量逐步递减，不论是同比还是环比，2023年5月补卡量1347张，而11月份为936张。　　随着手机NFC校园卡的推广，相信再过半年，这几组数据还会不断增长，也许会翻倍增长。因为手机NFC校园卡已基本替代了实体校园卡的主要功能，师生的手机既是饭卡，也是水卡、阅览卡，还可以是宿舍钥匙。同学也反馈自从使用了手机NFC校园卡，自己的实体卡基本都放在宿舍，只有在去浴室时才需要使用，大大降低了校园卡丢失风险。未来的愿景　　从多张卡到一张卡，从实体卡到一部手机，数字化正在让校园生活变得更加便捷和美好。以数字化赋能智慧校园建设，不仅推动了智慧校园数字化、智能化、一体化的高质量发展，同时为师生提供数字化生活新体验，实现更全面、更便捷、更开放的智慧校园。　　来源：《中国教育网络》2024年1月刊　　作者：田小萍、王兴建、王志博（北京师范大学信息网络中心）　　责编：余秀网址:www.7mingwang.com