基于ＲＦＩＤ的中小學校園安全智能管理系統的開發與研究

1 前言

中小學生是一個特殊的人群，他們具有自我保護意識差，自我約束能力不夠等特點。中小學生上學、放學途中的安全問題以及是否能夠按時上學，按時回家一直是眾多家長比較頭疼的事情。中小學校園安全智能管理系統就是針對這些問題而開發出來的，該系統可以讓家長及時地獲得孩子在校安全等方面的信息，提高對中小學生的監控能力，增強中小學生的安全保障，劃清學校和家長對學生的監護責任界限。

另一方面，學校能更有效地進行學生管理，和家長密切溝通，從而整體提高教學管理水平，為后續的校園信息化管理奠定基礎。

2 RFID概述

RFID是一項20世紀90年代開始興起，利用射頻信號通過空間耦合實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的自動識別技術。一般來說，射頻識別系統包含射頻卡、讀寫器和數據管理系統三部分。其中射頻卡由天線及芯片組成，每個芯片都含有唯一的識別碼，一般保存有約定格式的電子數據；讀寫器是可非接觸地讀取和寫入標簽信息的設備，它通過網絡與其他計算機系統進行通信，從而完成對射頻標簽信息的獲取、解碼、識別和數據管理；數據管理系統主要完成數據信息的存儲和管理，并可以對標簽進行讀寫控制。

目前RFID技術廣泛應用于第二代身份證、醫療行業、航空物流、大型設備固定資產管理等領域。本文所介紹的這套系統主要是用在校園安全管理上，包括門禁管理、短信發送平臺、學生的出入登記、家校信息互動等方面，隨著計算機技術及信息技術的發展，RFID將有更為廣闊的使用空間。

3 需求分析

教育行業信息化建設初期，基礎設施是建設的重點，市場表現為以旺盛的硬件采購帶動的高速增長。但是隨著基礎建設的基本成型，用戶對教育信息化理解的加深，如何將校園網有效應用起來已成為教育信息化建設一個重點問題。而連接家長和學校溝通的校園安全信息管理系統的平臺會成為校園網的一個重要應用。我國部分省市教育機構為了促進中、小學資源的建設與應用，推動中、小學家校互動教育的發展，也正在積極地探討連接家長和學校溝通的管理系統。此管理系統也是利用先進的無線射頻標識（ RFID ）技術、通訊技術與互聯網技術，用以實現學校對學生的管理和家長的溝通，提高學校及學生管理的先進性。

4 系統簡介

本系統在功能的實現上滿足了學校以及學生家長的需求，具體體現如下：

平安短信通過對學生出入校門的讀卡記錄的提取，對學生每天的出入進行考勤與記錄。系統自動給家長發送預定的信息，這樣家長就可以及時了解到孩子的到、離校情況，達到孩子安全、家長安心的作用。

學校與家長的短信互動學校可向每一位家長手機發布學校的一些通知。家長能夠及時獲得學校的各種臨時信息，比如：學生成績、家長會、活動通知等，以便家長掌握學校的教學動態、教學活動安排，從而安排好自己的工作日程，以免影響正常工作。

5 系統構成

校園安全智能管理系統由射頻卡、讀卡器和計算機應用程序三部分組成。每張卡片具有唯一的序列號（卡號），無法復制，學校管理部門將每個學生卡片號碼及對應的家長手機號碼錄入計算機，并下載到數據處理主機。每個學生隨身佩戴一張遠距離射頻卡，當學生到達校門時，卡片通過射頻將數據傳送到讀卡器，讀卡器讀出該卡片號碼并把此信息傳送到處理主機，主機確認為本校有效學生卡號后，隨即向與本卡號相關聯的手機發出短信，告知家長學生已經平安達到學校及其到校時間。同樣地，如果學生離校，系統立即向該學生的家長發一條學生離校的手機短信，同時主機存儲學生進出校的信息，可供管理軟件查詢。系統將信息實時性與歷史記錄可追查性有效地結合為一體。系統的構架如圖1所示。

6 系統總體設計

6.1 系統功能模塊系統以校園網為數據載體，充分利用網絡資源，將學生的日常活動信息、管理統計資料等整合到統一的數據資源中，借助校園網的傳輸優勢，使這些信息方便快捷地被各相關部門所自動采集和利用，以實現校內高效、智能化管理的目標。在設計過程中，把軟件分為兩大部分來處理，第一部分實現控制中心主機與控制器之間的通信，完成實時監控、參數設置、設備管理等功能。第二部分實現對系統數據庫的管理與維護，完成短信中心、門禁管理、信息發布、人員管理、門卡管理、個人信息管理、系統維護等功能。本系統采用B/S和C/S相互融合的體系結構，從而在聯網和不聯網的情況下都能滿足用戶的需求。如圖2所示，根據學校需求分析，整個系統可以分為10個模塊。

1）實時監控。實時監控用于反應學生出入校考勤的實時情況。當監控的PC機聯網時，可以把讀卡信息及時保存在數據庫服務器中，便于以后的查詢和考勤時的數據分析。

2）參數設置。主要指與讀卡器和短信模塊有關的端口號、波特率、傳送數據位等。

3）設備管理。系統軟件提供了對所用到的所有設備的管理及控制。包括讀卡器、短信模塊等，從而方便了系統的維護和硬件的故障排查。可以添加、刪除、修改設備的啟用時間、使用年限等信息。

4）短信中心（圖3）。通過短信中心可以給學生家長或員工發送即時短信。使家長可以即時了解孩子在學校里的情況，短信可以即時發送，也可以定時發送，可以群發也可以單發。

5）門禁管理（圖4）。學生的出勤情況都保存在數據庫中，可以查看當天學生的請假情況，設置出勤時間以及生成各種統計報表。

6）信息發布（圖5）。為學校和家長提供一個互動的信息服務。

學校發布信息：學校可以將學生的在校表現、心理狀態、成績、評語、學校教育通知、家長會、收費明細等信息發布在校園網絡上，便于家長瀏覽。

家長留言：家長可以通過網絡發布信息，及時將孩子的異常狀況方便、快速地告知學校。

信息查詢：可以對信息進行標題或內容的搜索。

7）人員管理（圖6）。

權限管理：設置管理員對門禁管理系統的模塊管理權限。

人員信息管理：包括對學生、家長、員工等基本資料的管理。可以將人員分類，重置密碼，添加、刪除和修改人員信息。

8）門卡管理。完成門卡的辦理、發放、掛失、注銷等操作。

9）個人信息管理（圖7）。修改個人基本信息，允許設置個人的登錄密碼等操作。

10）系統管理（圖8）。主要是對系統的數據進行管理，保證系統的安全運行。數據導入和數據導出，可以解決無網絡情況的數據傳輸。數據恢復和數據備份可以保證系統在出現故障時能迅速恢復正常運行狀態。

6.2 讀卡器及卡型選擇該系統采用的是木蘭公司生產的M-2000系列自動識別讀卡器及T80只讀系列遠距離識別卡，它有如下特點：工作頻率為2.45 GHz；有效識別距離可達2 m～100 m；最高識別速度可達200公里/小時；最大可同時識別200張卡；高可靠性，工作溫度-40℃～85℃，防水，防沖擊；高抗干擾，對現場各種干擾源無特殊要求，安裝方便簡單；超低功耗，對人體更安全、更健康。配戴這些卡的學生，無需在校門口出示卡片或刷卡，系統就可以快速讀到學生佩戴的卡片，即使有幾十個學生同時經過校門口，也不影響所有卡片的快速識別。更重要的是，M-2000系列自動識別讀卡器獨有的方向識別技術，確保系統能夠準確識別學生是到校還是離校。

7 總結

本研究根據中小學校園安全的具體需要，結合RFID技術，設計實現了基于RFID的校園安全智能管理系統。該系統可以通過校園網和其他的管理系統連接，構成一個完整的校園一卡通系統。