现钞冠字号码追踪管理系统的设计与实现

分类号学号M********* 学校代码10487密级
硕士学位论文
现钞冠字号码追踪管理系统的
设计与实现
学位申请人：郑丽敏
学科专业：软件工程
指导教师：武剑洁副教授
答辩日期：2015.1.14
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree for the Master of Engineering The Design and Implementation of
RotoCash Management System
Candidate : Zheng Limin
Major : Software Engineering
Supervisor : Assoc. Prof. Wu Jianjie
Huazhong University of Science and Technology
Wuhan 430074, P. R. China
January, 2015
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名：
日期：年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

保密□，在年解密后适用本授权书。

本论文属于
不保密□。

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学位论文作者签名：指导教师签名：
日期：年月日日期：年月日
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摘要
为了满足人民银行关于冠字号码数据收集管理的要求，达到银行跟踪存取款每张钞票详情的目的，需建立一套冠字号码追踪系统。

冠字号码追踪系统是对纸币冠字号码从清分中心出来就开始进行跟踪记录，记录纸币所经历的每个流程，其中包括了设备端采集系统和管理系统，冠字号码追踪管理系统用于对采集到的冠字号码进行查询和分析。

系统用户有超级管理员、业务操作员和系统管理员三类，超级管理员权限最大，可执行系统全部操作，业务管理员只能操作系统业务功能部分，系统管理员只能操作系统基础信息管理部分。

系统主要功能模块有冠字号码检索、交易检索、冠字号码文件上传、涉假信息查询登记、纸币流转和基础信息管理。

冠字号码检索模块主要是对单张冠字号码进行检索；交易检索模块是对交易进行检索，根据具体交易可以查看该笔交易的全部信息；冠字号码文件上传模块主要是执行文件上传和查看上传文件详情操作；涉假信息查询登记模块主要执行客户涉假信息申请查询登记操作；纸币流转模块主要是执行人工控制纸币流转阶段的控制；基础信息管理模块主要是对系统基础信息进行管理。

系统数据库设计涉及冠字号码、交易等实体，相应地建立冠字号码表、交易表等数据表。

系统开发使用Eclipse和Flash Builder为开发平台，Java为开发语言，Oracle为数据库。

使用功能测试对开发的系统各模块的相关功能进行逐一测试，测试成功通过。

测试结果表明，所开发的现钞冠字号码追踪管理系统可实现预期的功能需求。

关键词：冠字号码涉假信息纸币流转
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Abstract
In order to implement the requirements to collect and manage the sequence number on cash from the people's Bank of China, and the purpose to help each bank to track each note's detail status, we need to develop a RotoCash System. The system records the sequence number on the cash while it flowing out from the clearing center, records each process the note has experienced, including the equipment end acquisition system and the management system. The management system is used to search and analyze the data which collected by the equipment end acquisition.
There are three kinds of authorized users in the system, the super administrators, the business operators and the system administrators. The super administrators get the highest privileges, they can operate all functions of the system, business operators can only operate the business part, and the system administrators can only operate the basic information management. There are six function modules in the system, including sequence number search, transaction search, file upload, suspicious notes information management, banknote circulation control and the basic information management. Sequence number search module is used to search each note's information; transaction search module retrieves the transaction, allowed to get all sequence number's information of the transaction; file upload module is to perform the operation of file upload and view upload details; suspicious notes information management module mainly for checking in the suspicious notes information and allowed to manage the information which had been checked in; banknote circulation control module is executed control banknote flow stage manually; basic information management module is mainly to manage the basic information of the system.In the database design, entities like TransBanknoteSeq, TranInfo are designed. And the corresponding data tables like CML_SENT_INFO_HIS, ATM_TRAN_INFO are established. Eclipse and Flash Builder are used for the development platform, and Java is used to be the development language, and Oracle for the database.
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Functional test is used as the test method to test each module of the management system. The test result shows that the developed RotoCash management system can achieve the desired functional requirements.
Key words: Sequence number Involving false information RotoCash
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目录
摘要 (I)
Abstract (II)
1 绪论
1.1课题来源、目的和意义 (1)
1.2国内外研究现状 (1)
1.3论文的研究内容及结构安排 (3)
2 相关技术分析
2.1系统技术框架 (5)
2.2Flex技术分析 (6)
2.3Spring技术分析 (6)
2.4Hibernate技术分析 (7)
2.5本章小结 (8)
3 现钞冠字号码追踪管理系统的分析
3.1需求概述 (9)
3.2系统用户及用例 (9)
3.3系统数据需求分析 (11)
3.4系统功能需求分析 (11)
3.5系统非功能需求分析 (15)
3.6本章小结 (17)
4 现钞冠字号码追踪管理系统的设计
4.1系统架构设计 (18)
4.2系统主要功能的设计 (20)
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4.3系统数据库设计 (24)
4.4本章小结 (30)
5 现钞冠字号码追踪管理系统的实现与测试
5.1系统开发环境 (31)
5.2系统主要模块的实现 (31)
5.3系统测试结果分析 (43)
5.4本章小结 (47)
6 总结与展望
6.1全文总结 (48)
6.2展望 (48)
致谢 (50)
参考文献 (51)
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1 绪论
1.1 课题来源、目的和意义
中国人民银行于2012年4月针对银行业金融机构对外误付假币所产生的责任认定提出了通过有计划、分步骤地推进银行对外支付现金的全额清分，有效解决假币流通问题，完成对假币“零通过”的目标的专项治理工作[1]。

根据中国人民银行相关部署文件规定，自2014年1月1日起，全国银行业务金融机构须实现自动取款机人民币冠字号码记录，并将逐步实现存取款一体机、柜台渠道对外付出记录，为银行对外误付假币引起的责任认定问题提供解决帮助。

应人行要求，各渠道对外付出现金，在实现冠字号码可追踪上的时间要求具体为：2013年底前，完成取款机上所办理的全部取款业务的冠字号码查询工作。

2015年底前，完成所有渠道内的每一笔存取款业务的冠字号码查询工作。

在ATM配钞和存取款业务中根据冠字号码唯一的特性应用冠字号码管理技术，完成相关过程中纸币冠字号码的采集、记录等工作[2]。

完成采集工作后，一旦发生假币纠纷，可及时通过管理系统对相关冠字号码进行比对，从而推断确认该假币的来源[3]。

针对以上要求，需建设一套冠字号流转追踪系统来应对人行的要求及促进设备的销售。

利用该追踪系统对采集到的纸币冠字号码信息进行有效分析管理，达到对市场中的所有流通纸币的实现实时监控的目的，从而对纸币暴力抢劫及洗黑钱等犯罪行为起到有效打击作用。

1.2 国内外研究现状
图像识别技术是图像研究领域中一项广泛应用于如身份证号码识别、车辆号码识别、商品条码识别、信函自动分拣识别、货车车厢号码识别等领域中的非常热门的技术[4]。

除此之外此项技术也可运用于ATM机等相关金融业设备上，帮助识别人民币的面额、真伪等情况。

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1.2.1 国外研究现状
OCR (optical character recognition, 光学字符识别)技术是号码识别技术的核心，是一种图形识别技术[5]。

世界各国于二十世纪六、七十年代相继展开了针对OCR (光学字符识别)技术的相关研究工作。

在研究工作初期，主要是对阿拉伯数字(0到9)进行识别研究。

1965年IBM公司在纽约世界博览会上推出的能对具有固定字体印刷体的阿拉伯数字、英文字母以及部分符号进行识别的光学字符识别产品IBM1287是当时最早开发出来的OCR产品，但是这款产品的识别范围是非常有限的[6]。

除此之外，日本亦于上个世纪六十年代开始研究OCR技术，其研究主要还是以数字为识别对象，在此基础上日立公司和富士通公司均在之后的十年左右时间里研制成功并推出了各自的OCR产品。

随后日本东芝公司成功研制并推出了当时全世界第一个能自动识别手写体邮政编码的信函自动分拣系统，该系统的信函自动分类识别率随着OCR技术的不断完善也不断进行着提升，至1983年日本东芝公司在日文汉字上的识别率已提升至99.5%，且汉子识别速度达到了每秒70-100个。

2011年4月28日，富士通先端科技株式会社成功研制出了能够快速高效且高精度地识别纸币冠字号码的BV100模块，该模块能对纸币冠字号码序列中的字符进行有效地识别并且同时支持对于多国币种的识别，可以有效帮助解决各银行金融机构和客户之间因为伪钞引发的相关责任认定问题[7]。

1.2.2 国内研究现状
人民币冠字号码是纸币上用于对纸币进行唯一标识的一串由字母和数字组成的10位号码，用以控制各种票券印制数量和起到防伪作用[8]。

在我国人民币一般实行一张纸币对应一个号码序列的制度，即每张人民币都有其特定的冠字号码，充当其特有的通行证[9]。

任意一张纸币的冠字号码序列，都可以通过银行和印钞厂方面的相关存档资料帮助跟踪查询到与之相关的印刷日期时间、印刷地点、印刷经手人等相关信息。

然而，自从2011 年起，全国各地陆续发现了以“TJ55”，“AZ88”，“WL55”，“YX86”等冠字号码开头的高仿真假币，严重破坏了社会的经济秩序和社会信用原则，因此对纸币的冠字号码序列进行有效地记录管理工作显得尤其重要[10]。

华中科技大学硕士学位论文冠字号码查询推广工作是一项为维护金融财产安全、有效打击违法犯罪活动、有效保护金融消费者权益而开展的系统性工程，该工程受设备型号繁杂、配备进度慢以及知悉度较低的影响而进展缓慢[11]。

目前冠字号码查询推广工作主要受以下几方面因素的影响。

（1）纸币冠字号码误识率客观存在且难以降低。

由于机器性能较低或钞票本身污损、破损等原因，机具在完成纸币上冠字号码的拍摄或扫描工作将记录图片转换成字符时会出现误差，造成记录的冠字号码文本与纸币上原始的冠字号码不一致。

主要分辨不清的有B与8、D与0等数字、字母。

而且，误识率也会随着机具老化和纸币污损程度的加大不断攀高[12]。

（2）数据导出频率有待规范。

对于A类点钞机和没有连接到冠字号码查询系统的清分机而言，需要将数据手动导出上传至PC端。

而由于目前清分机或A类点钞机内置的U盘存储容量较大，加之清分人员对数据保管意识不强，采集数据的导出频率最短为一个月，有的甚至两三个月导一次，无形中延长了数据的产生和导出之间的时间差，与人行相关指导文件中对记录的数据信息当天传输到冠字号码查询信息系统的要求不符。

一旦U盘损坏或机器发生故障，很有可能导致数据丢失，影响冠字号码的正常查询。

（3）数据记录要素有待完善。

根据人总行文件要求，为保证纸币涉假纠纷举证的准确性，各银行金融机构的冠字号码查询信息系统中记录的冠字号码要素至少应记录10种，但是目前大部分的银行金融机构所使用的查询信息系统的记录要素达不到人总行的要求。

从目前使用的冠字号码查询信息系统记录要素所包含内容的角度来看，要实现银行金融机构所有对外支付的人民币冠字号码数据与人民银行数据查询系统进行并网存储的目标仍需一段时间[13]。

1.3 论文的研究内容及结构安排
课题的研究内容是：为了有效地解决金融机构和客户之间因为伪钞引发的责任认定纠纷问题，推出现钞冠字号码追踪系统，该追踪系统由WEB端管理系统、设备端采集系统以及服务端解析系统构成，针对Web端管理系统，采用Flex + Spring +
华中科技大学硕士学位论文Hibernate为技术框架，Oracle为数据库完成该系统的相关开发工作，系统最终实现包括冠字号码检索、交易检索、冠字号码文件上传、涉假信息登记查询、纸币流转以及基础信息管理在内的功能。

对实现功能进行全方面的测试，保证系统能准确完成对冠字号码的追踪，能有效解决客户与银行机构间的对外误付假币责任认定问题。

全文的结构安排如下：
第一章为绪论，分析本课题的意义和目前国内外在纸币识别方面的研究情况。

明确课题来源及项目背景意义。

第二章从理论上分析介绍了现钞冠字号码追踪管理系统在开发过程中所使用的技术框架及相关技术。

第三章描述现钞冠字号码追踪管理系统的分析。

从钞冠字号码追踪管理系统用户功能需求和非功能需求方面对系统进行分析。

第四章描述现钞冠字号码追踪管理系统的设计。

分别对钞冠字号码追踪管理系统中的相关功能设计和对应的数据库表相关设计进行介绍。

第五章描述现钞冠字号码追踪管理系统的实现和测试。

针对钞冠字号码追踪管理系统的功能设计介绍各功能部分的实现结果及测试结果。

第六章总结和展望，对全文进行总结，并对尚未开展下一步拟进行开展的工作进行展望。

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2 相关技术分析
现钞冠字号码追踪管理系统开发平台为Eclipse + Oracle。

系统前端使用FLEX框架、后台使用Spring + Hibernate框架。

2.1 系统技术框架
FLEX + Spring + Hibernate多层体系结构如图2.1所示[14]。

图2.1 基于Flex + Spring + Hibernate的多层体系结构
如图所示，在该体系结构中，使用Flex为表示层，业务逻辑层使用Spring实现，使用Hibernate技术完成持久化层操作[15]。

下面将对Flex、Spring、Hibernate各自的相关技术分别进行分析介绍。

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2.2 Flex技术分析
Flex 最初是作为一个J2EE（Java 2 Platform, Enterprise Edition）应用，或者可以说是JSP（JavaServer Pages）标签库而发布的一个免费高效的开源框架[16]。

最新版本的Flex所支持创建的静态文件可以不需要通过购买服务器许可证进行在线部署，可以直接使用解释编译方式完成在线部署[17]，并可用于构建利用Adobe AIR和Adobe Flash Player实现跨浏览器、桌面和操作系统的具有表现力的Web应用程序[18]。

虽然Flex应用程序只能使用Flex 框架进行构建，但可以借由智能编码、交互式遍历调试和用户界面布局可视设计等功能加快Adobe Flash Builder（之前称为Adobe Flex Builder）软件的开发[19]。

FLEX的开发环境就是FlexBuilder，开发者可以通过FlexBuilder中的可视化拖拽方式灵活轻便地开发人机界面[20]。

不同于HTML网页开发中用HTML标记语言进行布局，用javascript 语言操作HTML组件[21]，FLEX中混合使用MXML 和ActionScript来进行应用开发。

其中MXML 是一种能便利快速地完成人机界面组件的布局的类似于HTML的XML标记语言，ActionScript 是一种用来操作MXML元素的与javascript 类似的脚本执行语言[22]。

MXML与HTML的不同的是：MXML拥有更多更具表现力的标记集合，其所定义的应用最终将结合程序中指定的图片和声音等一些信息一起被编译为执行于Flash Player客户端中的SWF文件，而HTML应用是基于页面的。

因此，MXML能提供更多动态的UI控件[23]。

FLEX在系统多层技术体系结构中的职责是：
（1）提供用于管理用户请求并对请求做出相应响应的界面视图[24]。

（2）提供用于执行业务逻辑调用委派工作及相关上层处理操作的控制器。

（3）提供用于进行UI输入有效性、合法性的验证操作。

2.3 Spring技术分析
Spring是一个于2003 年兴起的由Rod Johnson 在其著作Expert One-On-One J2EE Development and Design中阐述的部分理念和原型衍生而来的轻量级的基于Java 开发的为了解决企业应用开发的复杂性而创建的开源框架[25]。

对于以前只可能由EJB实现
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的相关功能在Spring中可以通过使用各种基本的JavaBean来实现[26]。

然而，Spring 除了用于服务器端的开发外，还可用于其他方面的构建开发[27]。

由于Spring具有开发简单、高可测和耦合极度松散的特性，任何Java应用都可以从中获得一定的便利。

简而言之，Spring是一个具有控制反转（IoC）和面向方面编程（AOP）特性的轻量级的容器框架，其框架架构如图2.2所示[28]。

图2.2 Spring框架架构
Spring框架具有轻量、控制反转、面向切面、容器、框架、MVC六个特征[29]。

其中，Spring的轻量性体现在程序开发占用的大小与程序运行产生的开销两方面，在一个只有1MB大小的可编译JAR文件里就可以实现一个完整的Spring框架的发布[30]。

在Spring中通过IoC（控制反转）技术达到程序在耦合松散度上的开发要求，并且为面向切面的编程在一定程度上提供了极大的支持，为了满足系统的内聚性开发要求Spring中允许对应用的业务处理逻辑及相关的系统级服务进行分离操作[31]。

Spring技术在系统多层技术体系结构中的职责是：
（1）提供对业务层级别间各类对象间依赖的有效管理[32]。

（2）提供一个介于表示层和持久层之间的灵活性机制，从而有效避免表示层与持久层进行直接的对话关联[33]。

（3）提供用于揭示从表示层到业务层之间的业务数据内容的逻辑处理。

（4）提供从业务层到持久层的各相应管理程序的执行操作[34]。

2.4 Hibernate技术分析
Hibernate是一种开放源代码的ORM（对象与关系型数据，Object Relational
华中科技大学硕士学位论文Mapping)映射框架[35]。

它的轻量级特性体现在对JDBC的对象封装操作上，通过在Java 对象和关系数据库之间建立某种特定的映射对应关系实现将对象模型中的对象映射至基于数据库查询语句（SQL）的关系模型数据库中，从而使得Java程序员可以随意自由地使用面向对象编程的思想来操作相应相关数据库，进而实现对Java对象的直接有效存取[36]。

不同于在传统的数据持久化编程中使用JDBC以及大量SQL语句，Hibernate可以直接通过操作相关配置文件为应用程序提供相应的数据持久化服务。

在hibernate.properties、XMLMapping等配置文件中即可完成对所连接的数据库的所有相关配置，在创建SessionFactory实例后调用其中的openSession()方法获得相应的Session 对象从而完成相关的数据库操作，此种操作避免了大量使用JDBC和SQL，大大地提高了数据库相关部分的开发效率[37]。

Hibernate中有几个常用的概念SessionFactory、Session与Transaction[38]。

其中SessionFactory（org.hibernate.SessionFactory）用于维护包括数据库连接池、缓存数据等在内的Session相关资源。

Session（org.hibernate.Session）用于维护包括Transaction、当前数据库连接等在内的Session相关资源。

Transaction（org.hibernate.Transaction）代表一次事务，事务内包含若干的数据修改，事务提交后才生效[39]。

Hibernate技术在多层体系结构中的职责是：
（1）提供用于对对象相关信息进行检索的查询语句。

（2）提供对数据库中的记录进行存储、更新和删除等管理相关的操作。

（3）提供对大部分主流数据库、事务处理、继承和多态的支持[40]。

2.5 本章小结
本章介绍了现钞冠字号码追踪管理系统开发所使用的Flex、Spring、Hibernate 技术的相关基础，对相关开发框架有了一定认识，为后期基于框架开发系统奠定了基础。

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3 现钞冠字号码追踪管理系统的分析
为了更好的开发现钞冠字号码追踪管理系统，需要对系统的功能需求、面向用户有一定的了解，才能在后期的模块设计以及开发中避免一些理解性错误。

3.1 需求概述
纸币冠字号码追踪系统为银行客户建立集中统一的钞票冠字号码管理平台，通过系统实现对ATM、清分机等设备的远程监控、钞票冠字号码追踪等功能。

该系统可配合ATM、清分机产品一同销售。

同时，通过该系统，将银行现金类设备（现金循环机、现金收纳机、现金清分机等）所记录的冠字号数据进行统一收集、集中管理了，并统一接口及数据规范，为银行提供相关检索、追踪管理。

系统的主要面向用户有超级管理员、业务操作员、系统管理员三类用户。

其中超级管理员可操作系统全部功能；业务操作员只能操作系统业务功能部分，如冠字号码检索、交易检索、冠字号码文件上传、涉假信息登记查询、纸币流转控制等；系统管理员只能操作系统基础信息管理功能部分，如菜单管理、机构管理、用户管理、设备管理等。

3.2 系统用户及用例
系统用户主要有超级管理员、业务操作员、系统管理员。

图3.1给出了系统的用例图。

超级管理员可以操作系统的全部功能，包括冠字号码检索、交易检索、冠字号码文件上传、涉假信息登记查询、纸币流转和基础信息管理。

业务操作员可以操作系统业务部分的相关功能，包括冠字号码检索、交易检索、冠字号码文件上传、涉假信息登记查询和纸币流转。

系统管理员可以操作系统基础信息管理部分，包括机构管理、用户管理、角色管理、设备管理、数据字典管理和参数管理。

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图3.1 系统用例图
冠字号码检索用例是针对单张纸币的冠字号码进行检索操作，客户提供要查询的纸币的冠字号码等基本信息，业务操作员或超级管理员可根据提供的纸币冠字号码在系统中进行检索操作，定位跟踪到具体的纸币信息，并支持查看纸币所处交易的详细信息以及纸币经过数据采集系统所采集的纸币冠字号码图片。

交易检索用例是针对整笔交易进行检索，客户提供要查询的纸币所涉及的交易流水等基本信息，业务操作员或超级管理员可根据提供的交易信息在系统中进行检索，跟踪查询到该笔交易的信息，并支持查看该笔交易中所有纸币的冠字号码及图片等信息。

冠字号码文件上传用例是针对未能连接至冠字号码采集系统服务器的A类点钞机或清分机采集纸币冠字号码信息后生成的冠字号码文件在未能实时上传采集数据的情况下，系统提供给业务操作员或超级管理员进行文件手动控制上传控制，并支持查看本机构当日上传冠字号码文件的详情，查看详情中支持查看所上传的冠字号码文件中的所有纸币冠字号码及图片等信息。

华中科技大学硕士学位论文涉假信息登记查询用例用于提供给业务操作员或超级管理员登记客户涉假信息及后续的处理操作，主要包含客户涉假登记信息的查询、新增客户涉假登记信息、对已登记的客户涉假信息进行修改、删除、查询结果登记以及二次查询登记。

纸币流转用例用于提供给业务操作员或超级管理员进行纸币流转阶段管理，钞票在经过清分中心清点后会为规定的一定数量的捆钞生成一个相应的流转条码，纸币流转部分则是以供业务操作员或超级管理员在管理端对捆钞的流转条码进行批量控制管理，根据流转条码跟踪纸币的流转阶段。

基础信息管理用例包括机构管理、用户管理、角色管理、设备管理、数据字典管理和参数管理，是提供给系统管理员对信息基础信息进行管理操作。

3.3 系统数据需求分析
3.3.1 数据容量和效率要求
系统应至少能查询到3个月以内的冠字号码明细记录，并保证查询、统计的效率正常。

“冠字号码查询”单次响应时间不超过10秒。

3.3.2 数据完整性要求
系统应确保经点钞设备清点的指定面额的纸币全数被记录，系统应有完善的机制确保在出现网络中断、电源中断、系统瘫痪等异常情况下能将数据完整传输到服务器中保存，不缺漏、不重复记录。

3.3.3 数据安全性要求
系统应确保数据及应用的安全性，不被篡改、不被攻击，确保系统连续服务。

系统中所有配置文件部分数据库连接访问数据库名和访问密码均采用加密处理，不可明文显示配置项。

3.4 系统功能需求分析
现钞冠字号码追踪管理系统功能需求有：冠字号码检索、交易检索、冠字号码文件上传、涉假信息查询登记、纸币流转、基础信息管理。

具体需求分析如下。