基于半有源RFID技術(shù)的家校通平安短信系統(tǒng)解決方案

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　　一、 系統(tǒng)開發(fā)背景

　　隨著智能化管理制度的逐步完善和信息化設(shè)施的不斷更新，學校安全防范和控制的能力大大增強。針對學校對于在校學生的進出考勤管理和家長接送、平安短信等，結(jié)合我們公司半有源RFID技術(shù)的優(yōu)勢，我公司特意開發(fā)了本套系統(tǒng)“基于半有源RFID射頻識別技術(shù)的家校通平安短信系統(tǒng)”，對學生的在校安全管理起到重大作用。平安短信系統(tǒng)是一個應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)來實現(xiàn)家長和學校之間的實時通信的先進系統(tǒng)，利用先進的計算機技術(shù)和無線傳輸技術(shù)，有效地解決了為幫助孩子們健康成長的家長和老師間的溝通瓶頸。

　　河北沃爾思科技有限公司采用了半有源RFID技術(shù)，對進出校園的人員進行讀卡監(jiān)控，實現(xiàn)了不需排隊刷卡考勤，可以準確知道學生的到離校時間，以監(jiān)督管理學生安全。同時，結(jié)合短信平臺等通知家長，使之獲得學生狀況，可以在一些特殊場合做出應(yīng)對。很好的解決了在校學生自動進出判斷管理，學生考勤管理、平安短信等管理。大幅度的提升在校學生的安全性和管理效率, 提高管理效率，降低管理人員的工作強度，同時該系統(tǒng)接口開放，具有多方面擴展功能，比如與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動，實現(xiàn)精細化管理。

　　二、系統(tǒng)概述

　　1、現(xiàn)狀與分析

　　由于學校學生具有人員多、在校內(nèi)流動性大、一般老師都很難以及時掌握每個學生的來校情況，家長無法及時得知孩子是否按時上、下學。一旦孩子逃課不去學校或到校后曠課出校玩耍，老師及家長因不能實時了解具體情況，會給學生安全管理、孩子教育工作帶來極大的困難。因此，校方和家長都需要了解以下信息：

　　l 學生安全情況(是否安全到校、離校等)；

　　l 學生出勤情況(是否準時到校、離校，有無遲到、早退等)；

　　l 學生在校(或在家)表現(xiàn)(考試成績、學習態(tài)度、行為優(yōu)劣等)。

　　2、功能優(yōu)勢

　　家校通平安短信管理系統(tǒng)是整個教學行業(yè)安全工作的需求，它可為家長提供孩子的準確的到離校及在校信息，同時它也是一種科學化的校園管理方式，可以提高校園安全保障和校園的現(xiàn)代化管理水平。

　　對于學校：

　　——考勤管理信息化

　　同時實現(xiàn)學生和教職員工的高效、直觀的考勤管理。

　　——學生管理信息化

　　建立學生電子檔案，形成內(nèi)容豐富的學生電子簡歷，便于學生實習和就業(yè)。

　　對于學生家長：

　　——實時、便捷地獲取學生出入校信息

　　家長可以及時了解學生出入校的時間節(jié)點，不必再牽掛學生的動向，安心工作。

　　對于學生：

　　——親情電話

　　學生可通過通訊平臺和家長建立免費電話溝通。特別對于在異地求學的學生，親情電話的功能無疑成為了學生和家長間不可或缺溝通方式。

　　——隨身電子簡歷

　　可以存儲學生電子簡歷，成為學生隨身攜帶，隨時展示的個性化名片。

　　——信用支付消費

　　學生使用電子學生證可在學校指定的消費場所內(nèi)進行消費。

　　三、 半有源RFID技術(shù)方案優(yōu)勢

　　1、RFID技術(shù)簡介

　　RFID(Radio Frequency Identification Technology)射頻識別技術(shù)是一種通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)的非接觸式自動識別技術(shù)。從概念上來講，RFID類似于條碼掃描，條碼掃描技術(shù)是將已編碼的條形碼附著于目標物并使用專用的掃描讀寫器利用光電信號將信息由條形磁傳送到掃描讀寫器；而RFID則使用專用的RFID讀寫器及專門的可附著于目標物的RFID單元，利用RFID信號將信息由RFID單元傳送至RFID讀寫器。

　　目前，RFID技術(shù)中所衍生的產(chǎn)品大概有三大類：無源RFID產(chǎn)品、有源RFID產(chǎn)品、半有源RFID產(chǎn)品。

　　有源RFID產(chǎn)品和無源RFID產(chǎn)品，其不同的特性，決定了不同的應(yīng)用領(lǐng)域和不同的應(yīng)用模式，也有各自的優(yōu)勢所在。但在本系統(tǒng)中，我們著重介紹介于有源RFID和無源RFID之間的半有源RFID產(chǎn)品，該產(chǎn)品集有源RFID和無源RFID的優(yōu)勢于一體，在開放式門禁進出管理，區(qū)域定位管理，及安防報警等領(lǐng)域有著很大的優(yōu)勢。

　　2、半有源RFID技術(shù)簡介

　　半有源RFID產(chǎn)品，結(jié)合有源RFID產(chǎn)品及無源RFID產(chǎn)品的優(yōu)勢，在低頻125KHZ頻率的觸發(fā)下，讓微波2.45G發(fā)揮優(yōu)勢。半有源RFID技術(shù)，也可以叫做低頻激活觸發(fā)技術(shù)，利用低頻近距離精確定位，微波遠距離識別和上傳數(shù)據(jù)，來解決單純的有源RFID和無源RFID沒有辦法實現(xiàn)的功能。簡單的說，就是近距離激活定位，遠距離識別及上傳數(shù)據(jù)。真正做到“運籌帷幄之中，決勝千里之外”的大將風范。

　　3、半有源RFID技術(shù)特點及優(yōu)勢

　　半有源RFID是一項易于操控、簡單實用且特別適合用于自動化控制的靈活性應(yīng)用技術(shù)，識別工作無須人工干預(yù)，它既可支持只讀工作模式也可支持讀寫工作模式，且無需接觸或瞄準;可在各種惡劣環(huán)境下自由工作，短距離射頻產(chǎn)品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環(huán)境，可以替代條碼，例如用在工廠的流水線上跟蹤物體;長距射頻產(chǎn)品多用于交通上，識別距離可達幾十米，如自動收費或識別車輛身份等。其所具備的獨特優(yōu)越性是其它識別技術(shù)無法企及的，主要有以下幾個方面：

　　讀取方便快捷：

　　數(shù)據(jù)的讀取無需光源，甚至可以透過外包裝來進行。有效識別距離更大，有效識別距離可達到100米以上；

　　識別速度快：

　　終端標簽一進入磁場，讀寫器就可以即時讀取其中的信息，而且能夠同時處理多個終端，實現(xiàn)批量識別；

　　數(shù)據(jù)容量大：

　　數(shù)據(jù)容量最大的二維條形碼(PDF417)，最多也只能存儲2725個數(shù)字；若包含字母，存儲量則會更少；RFID終端則可以根據(jù)用戶的需要擴充到數(shù)10K；

　　使用壽命長，應(yīng)用范圍廣：

　　其無線電通信方式，使之在粉塵、油污等高污染環(huán)境和放射性環(huán)境中，工作人員不必身在其中就可進行工作。終端的封閉式包裝使得壽命大大超過印刷的條形碼；

　　標簽數(shù)據(jù)可動態(tài)更改：

　　利用編程器可以寫入數(shù)據(jù)，從而賦予RFID標簽交互式便攜數(shù)據(jù)文件的功能，而且寫入時間比打印條形碼更少；

　　更好的安全性：

　　不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上，而且可以為終端數(shù)據(jù)的讀寫設(shè)置密碼保護，從而具有更高的安全性；

　　動態(tài)實時通信：

　　終端標簽以每秒50～100次的頻率與讀寫器進行通信，所以只要RFID終端所附著的物體出現(xiàn)在解讀器的有效識別范圍內(nèi)，就可以對其位置進行動態(tài)的追蹤和監(jiān)控。

　　四、 系統(tǒng)介紹

　　1、系統(tǒng)介紹

　　家校通平安短息系統(tǒng)是利用高科技的遠距離射頻識別(RFID)技術(shù)、手機短信服務(wù)平臺和計算機信息處理技術(shù)開發(fā)而成的具有世界領(lǐng)先水平的綜合信息管理系統(tǒng)，為廣大中小學校、學生家長提供了信息化服務(wù)平臺。

　　采用遠距離RFID技術(shù)和低頻激活技術(shù)，在學校大門安裝讀寫器低頻激活器，學生攜帶標簽進出時將被激活讀取，平時標簽處于休眠狀態(tài)，以節(jié)省電源，增加標簽使用壽命。讀寫器將標簽ID和激活天線ID通過RJ45、WIFI或GPRS上傳至系統(tǒng)服務(wù)器，家校通系統(tǒng)經(jīng)過處理后可判斷具體信息(如：人員姓名，所處位置，出現(xiàn)時間等)，同時將學生入校、離校信息通過短信方式發(fā)送給學生家長，從而為家長及時掌握學生動向及在校情況提供有效管理手段。系統(tǒng)服務(wù)器也可根據(jù)上學、放學該段時間內(nèi)出入學校大門的人員出入信息整理出這一時間段內(nèi)的各種出勤報表(如：遲到/早退記錄、未出勤時間等)。

　　l 學生卡：采用半有源標簽作為學生卡，標簽平時處于休眠狀態(tài)，進入激活區(qū)激活其每隔200ms(可設(shè)置參數(shù))自動發(fā)送標簽ID和激活天線ID號，離開激活區(qū)，標簽自動休眠；

　　l 讀寫器安裝：在校門口安裝兩臺定向讀寫器，一個讀寫器朝校外安裝，另一臺讀寫器朝著校內(nèi)安裝，通過識別標簽ID和對應(yīng)的激活天線ID可有效判斷學生的進出狀態(tài)；

　　l 激活器安裝：在校門口安裝一臺125K低頻激活器(帶兩路不同ID125K線圈)，校門內(nèi)外各一路天線，同步工作；

　　l 數(shù)據(jù)傳輸：讀寫器將識別到的學生卡信息通過RJ45、GPRS或WIFI傳輸至學校的服務(wù)器中，系統(tǒng)可根據(jù)傳回的信息判斷學生的進出狀態(tài)。

　　l 后臺服務(wù)：

　　1) 后臺系統(tǒng)通過短信貓或者短信平臺運營商將學生的進出信息發(fā)送至家長，使得家長對學生在校狀況了如指掌。

　　2) 系統(tǒng)管理員可以通過家校通管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺來記錄學生的信息。如考試成績、名次、班級信息等。家長可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺查看學生信息。

　　3) 家長、老師和學校管理員可通過登錄校訊通網(wǎng)絡(luò)平臺進行交流。家長可以及時知道自己的孩子在校學習情況。

　　2、 系統(tǒng)工作原理

　　激活器安裝在門衛(wèi)室或者周邊，引出兩路125K線圈；分別是1號激活天線和2號激活天線，當帶有雙頻電子標簽的學生進入校門時，距離1號激活天線1-3.5米的范圍時，低頻激活器就會發(fā)出電磁波就會被雙頻電子標簽接收到，雙頻電子標簽接收到電磁波攜帶的能量并將2.4G有源電子標簽激活，有源電子標簽被激活后，將電子標簽本身的ID信息及激活器的ID以一定速率發(fā)送給閱讀器，閱讀器收到雙頻電子標簽發(fā)出的射頻信號及激活器的IP并通過485或者TCP/IP接口傳遞給后臺；隨著學生逐步進入到大門內(nèi)側(cè)時，激活器攜帶的電磁波能量逐漸減弱直至不能再激活雙頻電子標簽，而B 激活器開始激活車輛電子標簽，電子標簽被激活后將電子標簽本身的ID信息及激活器的IP以一定速率發(fā)送給閱讀器，閱讀器收到雙頻電子標簽發(fā)出的射頻信號及激活器的IP并通過485或者TCP/IP接口傳遞給后臺，后臺根據(jù)低頻激活器讀取的先后順序及不同的激活器天線的ID編號做出判斷。

　　系統(tǒng)具體由下面幾部分組成：

　　l RFID讀寫器，低頻激活器，標簽和發(fā)卡機

　　l 系統(tǒng)服務(wù)器計算機

　　l 短信網(wǎng)關(guān)等短信平臺

　　l 家校通系統(tǒng)軟件

　　l 接收短信手機

　　五、 系統(tǒng)拓撲圖

　　1、 系統(tǒng)功能

　　該家校通系統(tǒng)，包含四個管理模塊：信息管理模塊，到離校管理模塊，考勤管理和異常報警模塊。本系統(tǒng)主要闡述到離校管理模塊，也是家校通的核心功能，典型的RFID技術(shù)利用，實現(xiàn)學生的平安情況匯報。具體功能模塊圖如下圖2所示：

系統(tǒng)模塊圖2

　　2、 信息管理模塊

　　對于在校的所有學生，統(tǒng)一發(fā)放RFID標簽，實行一人一卡制度，通過數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)將每個學生所用標簽與學生信息一一對應(yīng)，即將學生信息與標簽ID號綁定。該部分包含三個部分：

　　l 學生信息添加：對新入學的學生或者補辦卡的學生，發(fā)放新的RFID標簽，對標簽進行授權(quán)管理，將人員信息與RFID標簽進行對應(yīng)。

　　l 學生信息刪除：學生畢業(yè)，標簽遺失等情況下，需要對該生的RFID標簽進行報廢處理，刪除RFID標簽相關(guān)信息。

　　l 學生信息修改：學生升學，班級調(diào)動等情況下，需要對RFID標簽信息進行重新管理，修改相對應(yīng)的學生信息。

　　3、到離校管理模塊

　　這是家校通系統(tǒng)的核心部分，在學生到離校的時候，即時發(fā)送短信息報告學生的到離校時間給家長或老師，方便家長知曉孩子的到離校安全狀況，減少家長擔心的同時，還可以起到追溯作用。本部分也包含三塊：

　　l ID獲?。和ㄟ^RFID讀寫器自動采集學生的標簽ID號和激活天線ID，實時獲取該生出入校門時間。

　　l 數(shù)據(jù)傳輸與處理：將標簽ID信息上傳系統(tǒng)服務(wù)器，通過服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫對比識別學生信息，確認具體為哪位學生，對應(yīng)年級班級，家長姓名，手機號碼等信息，同時判斷學生的進出方向。

　　l 平安短信發(fā)送：確認清楚學生信息之后，系統(tǒng)服務(wù)器將下達向?qū)?yīng)家長發(fā)出平安短信的指令并通過短信貓發(fā)送。

　　以上流程如圖3所示：

到離校管理模塊流程圖3

　　4、考勤管理模塊

　　學生進出校門時，系統(tǒng)在發(fā)送平安短信的同時也可以作為學生考勤記錄。在系統(tǒng)里登記學生的到離校時間，從而作為學生的出勤判斷。學生的考勤管理模塊包含人工考勤，智能考勤和考勤時間設(shè)置。

　　l 人工考勤：以備遇到特殊情況，如標簽丟失，損壞等，管理員可以通過人工考勤方式來輔助。

　　l 智能考勤：采用遠距離RFID卡進行考勤，可多標簽同時識別，節(jié)約時間，同時不需人工干預(yù)，提高了工作效率，減少出錯的可能。

　　l 考勤時間設(shè)定：考勤時間設(shè)定指的是針對考勤系統(tǒng)啟動的時間，在所設(shè)的時間段內(nèi)，考勤系統(tǒng)正常工作，超過這個時間段，系統(tǒng)就關(guān)閉。

　　l 考勤記錄查詢：系統(tǒng)管理員可以通過系統(tǒng)查詢某個學生某個時間段的考勤記錄，或者某個班級、年級的考勤記錄，并可以打印成報表，方便管理。

　　5、 系統(tǒng)特點

　　基于RFID的家校通平安短息管理方案具有如下特點：

　　? 實時跟蹤學生的到校離校情況，及時通知家長，可讓家長放心；

　　? 避免學生逃課或不正常外出，對學校的管理提供極大便利；

　　? 對學生每日進行自動化考勤；

　　? 實時查詢學生的在校狀態(tài)；

　　? 系統(tǒng)可一次性識別所有進出校門的學生，避免出現(xiàn)漏讀現(xiàn)象；

　　? 可對學校敏感區(qū)域或非法區(qū)域進行智能化管理。

　　六、 設(shè)備介紹

vo-R801型 工業(yè)級全向讀寫器

　　產(chǎn)品技術(shù)特性

　　識別距離 ： 0 ～ 100米半徑

　　識別速度 ： 200 公里 / 小時

　　識別能力 ： 同時識別500張以上的標簽

　　識別角度 ： 全向

　　極化方式 ： 垂直極化或雙極化

　　增 益 ： 5dBi 接收32級可調(diào)、發(fā)射4級可調(diào)

　　工作頻段 ： 2.4 GHz ～ 2.4835 GHz

　　功耗標準 ： 工作功率為毫瓦級

　　通信機制 ： 基于 HDLC 時分多址和同步通信機制

　　抗干擾性 ： 頻道隔離技術(shù)，多個設(shè)備互不干擾

　　安 全 性 ： 加密計算與安全認證，防止鏈路偵測

　　接口標準 ： RS232、RS485、Wiegand26、RJ45、TTL、WiFi等可選

　　擴展I/O ： 開關(guān)量信號輸入與輸出各2路(可選)

　　電源標準 ： DC 7.5～12V 500～1000mA

　　封裝特性 ： 鋁合金外殼封裝

　　可 靠 性 ： 防雷防水防沖擊，滿足工業(yè)環(huán)境要求

　　尺 寸 ： 180×135×60 mm(不含天線)

　　重 量 ： 0.58kg

　　安裝方式 ： U型、L型專用金屬安裝套件