RFID在多媒體教室管理中的應用

薛麗香　汪東芳

[摘要]RFID多媒體教室管理系統結合現有一卡通系統的功能，并充分利用一卡通系統資源的基礎上，針對性解決現有多媒體教室管理中存在的各種弊端。通過刷卡就可開啟多媒體，即提高多媒體教室的管理效率，又擴展一卡通系統的應用范圍，整體提升學校的信息化水平。

[關鍵詞]RFID；多媒體教室；Zigbee

0引言

隨著教學方式的改進，各個學校多媒體教室的數量不斷增多，進一步改善了教學環境，提高了教學質量，但是也給多媒體教室的管理工作帶來了較大的挑戰，盡管每個學校的管理模式各有不同，但大都包含以下幾種方式：

資源配備：在每個教學樓配備管理室和管理人員，進行多媒體教室管理，主要負責日常的鑰匙發放、回收和其他管理工作；

使用模式：采用傳統的機械鎖具和鑰匙；教師上課前到管理室登記、領取鑰匙。然后到教室上課；教師下課后到管理室登記、歸還鑰匙，然后離開：

日常管理：上課教師手動登記各教室的使用記錄；管理人員在下課后逐個排查各教室的關閉情況，確保教室安全。

基于以上管理模式的多媒體教室管理存在以下缺陷：

人力資源和時間浪費：采用全人工的管理模式，浪費大量的人力資源；教師上下課均需要到管理室領取或歸還鑰匙，花費較長的時間；

教室安全無法保障：機械鑰匙易于復制，無法有效防止個別人員私配鑰匙，非法使用多媒體教室；機械鑰匙無法掛失。一旦遺失，為保證安全，需更換相關鎖具，成本高昂；

缺少有效監督手段：手工記錄使用明細，無法準確、直觀的查看和統計各教室的使用情況：設備自身無法記錄使用明細，在缺少手工記錄的情況下無法真實統計多媒體教室的實際使用情況：無法準確獲取教師實際的出勤記錄，進行教學監督和管理。

1RFID技術介紹

射頻識別技術RFID（Radio Frequency Identification Technology）是成熟于20世紀末、21世紀初的一種非接觸式的最新自動識別技術，目前正在全世界的各種行業中得以推廣應用。RFID可以通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或者光學接觸。

無線電的信號是通過調成無線電頻率的電磁場，把數據從附著在物品上的標簽上傳送出去，以自動辨識與追蹤該物品。射頻識別系統最重要的優點是非接觸識別，它能穿透雪、霧、冰、涂料、塵垢和條形碼無法使用的惡劣環境閱讀標簽，并且閱讀速度極快，大多數情況下不到100毫秒。

RFID系統一般由讀寫器（READER）、電子標簽（TAG）和中央信息系統三個部分構成。其工作原理也非常簡單：讀寫器通過主動（有源電子標簽）或被動（無源電子標簽）方式獲得電子標簽的信號，解碼后送至中央信息系統進行有關數據處理。

本文將無源RFID技術引入多媒體教室管理的應用，通過進行非接觸式的身份識別和狀態描述，適應不同的管理需求，構建一個適應性更強、信息實時性更高、管理更可靠、性價比更高的多媒體教室管理系統。

2RFID在多媒體教室管理的應用

2.1系統構成

多媒體教室管理系統主要由硬件控制、設備通信、軟件管理等構成。

底層硬件控制部分主要是通過硬件設備結合系統下發的權限信息對刷卡人員的使用權限進行判斷，并生成對應的記錄上傳給管理軟件，硬件控制功能。

設備通信部分負責硬件設備與管理軟件之間的數據交換，主要包括：權限信息洗發、記錄信息上傳、設備狀態上傳等，實現管理軟件對硬件設備的監控和控制。

軟件管理部分主要實現多媒體教室管理所需的參數設置、設備管理、教室管理、權限管理、系統監控、數據查詢等，并提供對應的操作功能來供管理人員使用。

2.2底層硬件設計

系統硬件主要由RFID讀寫器和RFID電子標簽組成。電子標簽復用一卡通系統用戶卡作為多媒體教室管理系統的身份認證介質，擴展一卡通系統的應用領域，支持符合14443A協議的13.56MHz卡。

讀卡器由控制板和射頻板兩部分組成。控制板在系統只起到控制射頻板的工作狀態、上傳射頻板讀到的數據等功能，射頻板完成14443A協議要求的13.56MHz的調制信號及卡片通信。控制板由電源管理、微控制器和接口電路等組成，硬件電源、主控器電路及接口電路選型和功能介紹如下：

1）電源部分主要由一個開關型穩壓芯片和一片LDO芯片組成，從接線端子獲得的+12V直流電源，經過直流開關型穩壓芯片781）05穩壓降壓至+5V，然后把這個穩定的+5v電源分兩路，一路送到射頻板連接器，提供射頻板使用，另一路送給型號為SPX1117M3-3.3的LDO芯片生成3.3V電源。3.3V電源提供給微控制器芯片和一些外圍設備；一些外圍設備也會用到5V電源供電。

2）微控制器采用了STM32F207芯片，這款芯片是一款COTEX-M4的ARM芯片，內部可倍頻到120M，完成整個產品的調度和通信，以及外圍接口的控制等相關工作。

3）人機接口電路包括蜂鳴器，指示燈。這些都是由微控制器來控制的，來完成指定的工作。

4）恢復出廠設置按鈕在上電初始化階段有效，在上電初始化時按下恢復出廠設置按鈕。系統重置，恢復出廠設置。

5）聲光指示可以為用戶指示讀卡狀態和通訊狀態。

2.3設備通信設計

考慮到后續施工和改造問題，設備通信用采無線聯網的工作方式，即低功耗的ZigBee通訊技術。采用無線聯網現場安裝施工簡單，無需要過線器，避免開關門引起的過線孔引線易折問題。

Zigbee通信部分采用TI公司最新支持ZigBee協議的芯片CC2530與功放芯片CC2591解決方案。Zigbee是基于IEEE 802.15.4標準的低功耗個域網協議，根據這個協議規定的技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。該部分的設計實現了設備層與軟件管理部分的無線數據傳輸，ZigBee模塊的硬件原理圖如圖1所示。

2.4軟件管理實現

軟件管理部分采用c#進行開發設計，軟件系統功能結構圖如圖2所示。

參數設置：對影響到整個考勤系統的參數進行設置，即考勤管理系統全局參數設置：

人員管理：人員信息的添加、刪除、修改，部門的維護，職務維護等：

設備管理：設備的管理；

考勤管理：包括時段，班次，班制。排班管理，請假、假日管理、加班、手工考勤操作等：

報表查詢：考勤記錄。考勤結果明細；

數據維護：包括數據月結，數據維護，數據轉儲，數據清理，u盤操作，數據初始化等。

3結論

RFID技術作為一種非接觸式自動識別的高科技技術，以其獨特的性能和優勢備受到各個行業的重視。本文將RFID技術運用到多媒體教室管理中，取代傳統的多媒體教室管理模式，使多媒體教室管理人員更輕松，出錯率變的更低，讓多媒體教室的管理實現真正意義上的自動化，順應時代發展要求，與時俱進。

[責任編輯：楊玉潔]