基于半有源RFID技术的家校通平安短信系统解决方案

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　　一、 系统开发背景

　　随着智能化管理制度的逐步完善和信息化设施的不断更新，学校安全防范和控制的能力大大增强。针对学校对于在校学生的进出考勤管理和家长接送、平安短信等，结合我们公司半有源RFID技术的优势，我公司特意开发了本套系统“基于半有源RFID射频识别技术的家校通平安短信系统”，对学生的在校安全管理起到重大作用。平安短信系统是一个应用现代信息技术来实现家长和学校之间的实时通信的先进系统，利用先进的计算机技术和无线传输技术，有效地解决了为帮助孩子们健康成长的家长和老师间的沟通瓶颈。

　　河北沃尔思科技有限公司采用了半有源RFID技术，对进出校园的人员进行读卡监控，实现了不需排队刷卡考勤，可以准确知道学生的到离校时间，以监督管理学生安全。同时，结合短信平台等通知家长，使之获得学生状况，可以在一些特殊场合做出应对。很好的解决了在校学生自动进出判断管理，学生考勤管理、平安短信等管理。大幅度的提升在校学生的安全性和管理效率, 提高管理效率，降低管理人员的工作强度，同时该系统接口开放，具有多方面扩展功能，比如与视频监控系统联动，实现精细化管理。

　　二、系统概述

　　1、现状与分析

　　由于学校学生具有人员多、在校内流动性大、一般老师都很难以及时掌握每个学生的来校情况，家长无法及时得知孩子是否按时上、下学。一旦孩子逃课不去学校或到校后旷课出校玩耍，老师及家长因不能实时了解具体情况，会给学生安全管理、孩子教育工作带来极大的困难。因此，校方和家长都需要了解以下信息：

　　l 学生安全情况(是否安全到校、离校等)；

　　l 学生出勤情况(是否准时到校、离校，有无迟到、早退等)；

　　l 学生在校(或在家)表现(考试成绩、学习态度、行为优劣等)。

　　2、功能优势

　　家校通平安短信管理系统是整个教学行业安全工作的需求，它可为家长提供孩子的准确的到离校及在校信息，同时它也是一种科学化的校园管理方式，可以提高校园安全保障和校园的现代化管理水平。

　　对于学校：

　　——考勤管理信息化

　　同时实现学生和教职员工的高效、直观的考勤管理。

　　——学生管理信息化

　　建立学生电子档案，形成内容丰富的学生电子简历，便于学生实习和就业。

　　对于学生家长：

　　——实时、便捷地获取学生出入校信息

　　家长可以及时了解学生出入校的时间节点，不必再牵挂学生的动向，安心工作。

　　对于学生：

　　——亲情电话

　　学生可通过通讯平台和家长建立免费电话沟通。特别对于在异地求学的学生，亲情电话的功能无疑成为了学生和家长间不可或缺沟通方式。

　　——随身电子简历

　　可以存储学生电子简历，成为学生随身携带，随时展示的个性化名片。

　　——信用支付消费

　　学生使用电子学生证可在学校指定的消费场所内进行消费。

　　三、 半有源RFID技术方案优势

　　1、RFID技术简介

　　RFID(Radio Frequency Identification Technology)射频识别技术是一种通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据的非接触式自动识别技术。从概念上来讲，RFID类似于条码扫描，条码扫描技术是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光电信号将信息由条形磁传送到扫描读写器；而RFID则使用专用的RFID读写器及专门的可附着于目标物的RFID单元，利用RFID信号将信息由RFID单元传送至RFID读写器。

　　目前，RFID技术中所衍生的产品大概有三大类：无源RFID产品、有源RFID产品、半有源RFID产品。

　　有源RFID产品和无源RFID产品，其不同的特性，决定了不同的应用领域和不同的应用模式，也有各自的优势所在。但在本系统中，我们着重介绍介于有源RFID和无源RFID之间的半有源RFID产品，该产品集有源RFID和无源RFID的优势于一体，在开放式门禁进出管理，区域定位管理，及安防报警等领域有着很大的优势。

　　2、半有源RFID技术简介

　　半有源RFID产品，结合有源RFID产品及无源RFID产品的优势，在低频125KHZ频率的触发下，让微波2.45G发挥优势。半有源RFID技术，也可以叫做低频激活触发技术，利用低频近距离精确定位，微波远距离识别和上传数据，来解决单纯的有源RFID和无源RFID没有办法实现的功能。简单的说，就是近距离激活定位，远距离识别及上传数据。真正做到“运筹帷幄之中，决胜千里之外”的大将风范。

　　3、半有源RFID技术特点及优势

　　半有源RFID是一项易于操控、简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术，识别工作无须人工干预，它既可支持只读工作模式也可支持读写工作模式，且无需接触或瞄准;可在各种恶劣环境下自由工作，短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可以替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体;长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。其所具备的独特优越性是其它识别技术无法企及的，主要有以下几个方面：

　　读取方便快捷：

　　数据的读取无需光源，甚至可以透过外包装来进行。有效识别距离更大，有效识别距离可达到100米以上；

　　识别速度快：

　　终端标签一进入磁场，读写器就可以即时读取其中的信息，而且能够同时处理多个终端，实现批量识别；

　　数据容量大：

　　数据容量最大的二维条形码(PDF417)，最多也只能存储2725个数字；若包含字母，存储量则会更少；RFID终端则可以根据用户的需要扩充到数10K；

　　使用寿命长，应用范围广：

　　其无线电通信方式，使之在粉尘、油污等高污染环境和放射性环境中，工作人员不必身在其中就可进行工作。终端的封闭式包装使得寿命大大超过印刷的条形码；

　　标签数据可动态更改：

　　利用编程器可以写入数据，从而赋予RFID标签交互式便携数据文件的功能，而且写入时间比打印条形码更少；

　　更好的安全性：

　　不仅可以嵌入或附着在不同形状、类型的产品上，而且可以为终端数据的读写设置密码保护，从而具有更高的安全性；

　　动态实时通信：

　　终端标签以每秒50～100次的频率与读写器进行通信，所以只要RFID终端所附着的物体出现在解读器的有效识别范围内，就可以对其位置进行动态的追踪和监控。

　　四、 系统介绍

　　1、系统介绍

　　家校通平安短息系统是利用高科技的远距离射频识别(RFID)技术、手机短信服务平台和计算机信息处理技术开发而成的具有世界领先水平的综合信息管理系统，为广大中小学校、学生家长提供了信息化服务平台。

　　采用远距离RFID技术和低频激活技术，在学校大门安装读写器低频激活器，学生携带标签进出时将被激活读取，平时标签处于休眠状态，以节省电源，增加标签使用寿命。读写器将标签ID和激活天线ID通过RJ45、WIFI或GPRS上传至系统服务器，家校通系统经过处理后可判断具体信息(如：人员姓名，所处位置，出现时间等)，同时将学生入校、离校信息通过短信方式发送给学生家长，从而为家长及时掌握学生动向及在校情况提供有效管理手段。系统服务器也可根据上学、放学该段时间内出入学校大门的人员出入信息整理出这一时间段内的各种出勤报表(如：迟到/早退记录、未出勤时间等)。

　　l 学生卡：采用半有源标签作为学生卡，标签平时处于休眠状态，进入激活区激活其每隔200ms(可设置参数)自动发送标签ID和激活天线ID号，离开激活区，标签自动休眠；

　　l 读写器安装：在校门口安装两台定向读写器，一个读写器朝校外安装，另一台读写器朝着校内安装，通过识别标签ID和对应的激活天线ID可有效判断学生的进出状态；

　　l 激活器安装：在校门口安装一台125K低频激活器(带两路不同ID125K线圈)，校门内外各一路天线，同步工作；

　　l 数据传输：读写器将识别到的学生卡信息通过RJ45、GPRS或WIFI传输至学校的服务器中，系统可根据传回的信息判断学生的进出状态。

　　l 后台服务：

　　1) 后台系统通过短信猫或者短信平台运营商将学生的进出信息发送至家长，使得家长对学生在校状况了如指掌。

　　2) 系统管理员可以通过家校通管理系统网络平台来记录学生的信息。如考试成绩、名次、班级信息等。家长可以通过网络平台查看学生信息。

　　3) 家长、老师和学校管理员可通过登录校讯通网络平台进行交流。家长可以及时知道自己的孩子在校学习情况。

　　2、 系统工作原理

　　激活器安装在门卫室或者周边，引出两路125K线圈；分别是1号激活天线和2号激活天线，当带有双频电子标签的学生进入校门时，距离1号激活天线1-3.5米的范围时，低频激活器就会发出电磁波就会被双频电子标签接收到，双频电子标签接收到电磁波携带的能量并将2.4G有源电子标签激活，有源电子标签被激活后，将电子标签本身的ID信息及激活器的ID以一定速率发送给阅读器，阅读器收到双频电子标签发出的射频信号及激活器的IP并通过485或者TCP/IP接口传递给后台；随着学生逐步进入到大门内侧时，激活器携带的电磁波能量逐渐减弱直至不能再激活双频电子标签，而B 激活器开始激活车辆电子标签，电子标签被激活后将电子标签本身的ID信息及激活器的IP以一定速率发送给阅读器，阅读器收到双频电子标签发出的射频信号及激活器的IP并通过485或者TCP/IP接口传递给后台，后台根据低频激活器读取的先后顺序及不同的激活器天线的ID编号做出判断。

　　系统具体由下面几部分组成：

　　l RFID读写器，低频激活器，标签和发卡机

　　l 系统服务器计算机

　　l 短信网关等短信平台

　　l 家校通系统软件

　　l 接收短信手机

　　五、 系统拓扑图

　　1、 系统功能

　　该家校通系统，包含四个管理模块：信息管理模块，到离校管理模块，考勤管理和异常报警模块。本系统主要阐述到离校管理模块，也是家校通的核心功能，典型的RFID技术利用，实现学生的平安情况汇报。具体功能模块图如下图2所示：

系统模块图2

　　2、 信息管理模块

　　对于在校的所有学生，统一发放RFID标签，实行一人一卡制度，通过数据库实现将每个学生所用标签与学生信息一一对应，即将学生信息与标签ID号绑定。该部分包含三个部分：

　　l 学生信息添加：对新入学的学生或者补办卡的学生，发放新的RFID标签，对标签进行授权管理，将人员信息与RFID标签进行对应。

　　l 学生信息删除：学生毕业，标签遗失等情况下，需要对该生的RFID标签进行报废处理，删除RFID标签相关信息。

　　l 学生信息修改：学生升学，班级调动等情况下，需要对RFID标签信息进行重新管理，修改相对应的学生信息。

　　3、到离校管理模块

　　这是家校通系统的核心部分，在学生到离校的时候，即时发送短信息报告学生的到离校时间给家长或老师，方便家长知晓孩子的到离校安全状况，减少家长担心的同时，还可以起到追溯作用。本部分也包含三块：

　　l ID获取：通过RFID读写器自动采集学生的标签ID号和激活天线ID，实时获取该生出入校门时间。

　　l 数据传输与处理：将标签ID信息上传系统服务器，通过服务器的数据库对比识别学生信息，确认具体为哪位学生，对应年级班级，家长姓名，手机号码等信息，同时判断学生的进出方向。

　　l 平安短信发送：确认清楚学生信息之后，系统服务器将下达向对应家长发出平安短信的指令并通过短信猫发送。

　　以上流程如图3所示：

到离校管理模块流程图3

　　4、考勤管理模块

　　学生进出校门时，系统在发送平安短信的同时也可以作为学生考勤记录。在系统里登记学生的到离校时间，从而作为学生的出勤判断。学生的考勤管理模块包含人工考勤，智能考勤和考勤时间设置。

　　l 人工考勤：以备遇到特殊情况，如标签丢失，损坏等，管理员可以通过人工考勤方式来辅助。

　　l 智能考勤：采用远距离RFID卡进行考勤，可多标签同时识别，节约时间，同时不需人工干预，提高了工作效率，减少出错的可能。

　　l 考勤时间设定：考勤时间设定指的是针对考勤系统启动的时间，在所设的时间段内，考勤系统正常工作，超过这个时间段，系统就关闭。

　　l 考勤记录查询：系统管理员可以通过系统查询某个学生某个时间段的考勤记录，或者某个班级、年级的考勤记录，并可以打印成报表，方便管理。

　　5、 系统特点

　　基于RFID的家校通平安短息管理方案具有如下特点：

　　? 实时跟踪学生的到校离校情况，及时通知家长，可让家长放心；

　　? 避免学生逃课或不正常外出，对学校的管理提供极大便利；

　　? 对学生每日进行自动化考勤；

　　? 实时查询学生的在校状态；

　　? 系统可一次性识别所有进出校门的学生，避免出现漏读现象；

　　? 可对学校敏感区域或非法区域进行智能化管理。

　　六、 设备介绍

vo-R801型 工业级全向读写器

　　产品技术特性

　　识别距离 ： 0 ～ 100米半径

　　识别速度 ： 200 公里 / 小时

　　识别能力 ： 同时识别500张以上的标签

　　识别角度 ： 全向

　　极化方式 ： 垂直极化或双极化

　　增 益 ： 5dBi 接收32级可调、发射4级可调

　　工作频段 ： 2.4 GHz ～ 2.4835 GHz

　　功耗标准 ： 工作功率为毫瓦级

　　通信机制 ： 基于 HDLC 时分多址和同步通信机制

　　抗干扰性 ： 频道隔离技术，多个设备互不干扰

　　安 全 性 ： 加密计算与安全认证，防止链路侦测

　　接口标准 ： RS232、RS485、Wiegand26、RJ45、TTL、WiFi等可选

　　扩展I/O ： 开关量信号输入与输出各2路(可选)

　　电源标准 ： DC 7.5～12V 500～1000mA

　　封装特性 ： 铝合金外壳封装

　　可 靠 性 ： 防雷防水防冲击，满足工业环境要求

　　尺 寸 ： 180×135×60 mm(不含天线)

　　重 量 ： 0.58kg

　　安装方式 ： U型、L型专用金属安装套件