1. 系統(tǒng)概述
1.1. 系統(tǒng)背景
近年來，我國許多學(xué)校校外犯罪事件時有發(fā)生，刑事案件極其頻繁，如何加強(qiáng)學(xué)生安全管理和學(xué)生在校的人身安全，家長、學(xué)校老師如何實時有效的對學(xué)生在校情況進(jìn)行掌握，已經(jīng)擺到了各個學(xué)生家長和學(xué)校以及各級主管部門領(lǐng)導(dǎo)的面前。這類問題涉及到國家的未來、學(xué)校和學(xué)生個人的切身利益，涉及到建立和諧社會維護(hù)安定團(tuán)結(jié)局面的大事，因此應(yīng)該盡一切可能將這類問題解決好。做好校園的安檢工作，首要的就是把好“校門關(guān)”，對出入人員的身份必須確定，但是依靠傳統(tǒng)的保安逐個檢查法顯然效率非常低下。新時代呼喚新技術(shù)的普及，RFID技術(shù)作為時下最先進(jìn)的技術(shù)之一，其在人員管理、考勤、定位控制中的超強(qiáng)作用也愈來愈明顯。
作為專業(yè)的RFID技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)品提供商，行業(yè)技術(shù)的先行者，我們采用有源RFID讀卡技術(shù)結(jié)合短信平臺開發(fā)了家校通管理系統(tǒng)，對學(xué)生的在校安全管理起到重大作用。家校通系統(tǒng)是一個應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)來實現(xiàn)家長和學(xué)校之間的實時通信的先進(jìn)系統(tǒng)，利用先進(jìn)的計算機(jī)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。
新力量通信技術(shù)有限公司采用了有源RFID技術(shù)，對進(jìn)出校園的人員進(jìn)行讀卡監(jiān)控，實現(xiàn)了不需排隊刷卡考勤，可以準(zhǔn)確知道學(xué)生的到離校時間，以監(jiān)督管理學(xué)生安全。同時，結(jié)合短信平臺等通知家長，使之獲得學(xué)生狀況，可以在一些特殊場合做出應(yīng)對。
1.2. 現(xiàn)狀與分析
由于學(xué)校學(xué)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(xué)生的來校情況，家長無法及時得知孩子是否按時上、下學(xué)。一旦孩子逃課不去學(xué)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(xué)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：
1.學(xué)生出勤情況（是否準(zhǔn)時到校、離校，有無遲到、早退等）；
2.學(xué)生在校（或在家）表現(xiàn)（考試成績、學(xué)習(xí)態(tài)度、行為優(yōu)劣等）；
家校通管理系統(tǒng)是整個教學(xué)行業(yè)安全工作的需求，它可為家長提供孩子的準(zhǔn)確的到離校及在校信息，同時它也是一種科學(xué)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。
2. 系統(tǒng)介紹
2.1. 系統(tǒng)原理
家校通系統(tǒng)是利用高科技的遠(yuǎn)距離射頻識別(RFID)技術(shù)、手機(jī)短信服務(wù)平臺和計算機(jī)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(xué)校、學(xué)生家長提供了信息化服務(wù)平臺。
采用遠(yuǎn)距離RFID技術(shù)，在學(xué)校大門安裝讀寫器，學(xué)生攜帶標(biāo)簽進(jìn)出時將被讀取。讀寫器將標(biāo)簽ID通過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(xué)生入校、離校信息通過短信方式發(fā)送給學(xué)生家長，從而為家長及時掌握學(xué)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(xué)、放學(xué)該段時間內(nèi)出入學(xué)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）
a.學(xué)生卡：采用有源標(biāo)簽作為學(xué)生卡，其每隔500ms自動發(fā)送標(biāo)簽唯一ID號；
b.讀寫器安裝：在校門口安裝一臺雙通道讀寫器，每個通道連接一個定向天線。通道1天線朝校外安裝，通道2天線朝著校內(nèi)安裝，通過識別標(biāo)簽的對應(yīng)的通道可有效判斷學(xué)生的進(jìn)出狀態(tài)。
c.數(shù)據(jù)傳輸：讀寫器將識別到的學(xué)生卡信息通過GPRS或WIFI傳輸至學(xué)校的服務(wù)器中，系統(tǒng)可根據(jù)傳回的信息判斷學(xué)生的進(jìn)出狀態(tài)。
d.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(xué)生的進(jìn)出信息發(fā)送至家長，使得家長對學(xué)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(xué)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(xué)生信息。
3） 家長、老師和學(xué)校管理員可通過登錄校訊通網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行交流。家長可以及時知道自己的孩子在校學(xué)習(xí)情況。
2.2. 系統(tǒng)拓?fù)鋱D
圖1：系統(tǒng)拓?fù)鋱D
系統(tǒng)具體由下面幾部分組成：
1）RFID讀寫器，標(biāo)簽和發(fā)卡機(jī)
2）系統(tǒng)服務(wù)器計算機(jī)
3）短信貓等短信平臺
4）家校通系統(tǒng)軟件
5）接收短信手機(jī)
2.3. 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(xué)生的平安情況匯報。具體功能模塊圖如下圖2所示：
圖2：系統(tǒng)模塊圖
2.3.1. 信息管理模塊
對于在校的所有學(xué)生，統(tǒng)一發(fā)放RFID標(biāo)簽，實行一人一卡制度，通過數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)將每個學(xué)生所用標(biāo)簽與學(xué)生信息一一對應(yīng)，即將學(xué)生信息與標(biāo)簽ID號綁定。該部分包含三個部分：
學(xué)生信息添加：對新入學(xué)的學(xué)生或者補(bǔ)辦卡的學(xué)生，發(fā)放新的RFID標(biāo)簽，對標(biāo)簽進(jìn)行授權(quán)管理，將人員信息與RFID標(biāo)簽進(jìn)行對應(yīng)。
學(xué)生信息刪除：學(xué)生畢業(yè)，標(biāo)簽遺失等情況下，需要對該生的RFID標(biāo)簽進(jìn)行報廢處理，刪除RFID標(biāo)簽相關(guān)信息。
學(xué)生信息修改：學(xué)生升學(xué)，班級調(diào)動等情況下，需要對RFID標(biāo)簽信息進(jìn)行重新管理，修改相對應(yīng)的學(xué)生信息。
2.3.2. 到離校管理模塊
這是家校通系統(tǒng)的核心部分，在學(xué)生到離校的時候，即時發(fā)送短信息報告學(xué)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(dān)心的同時，還可以起到追溯作用。本部分也包含三塊：
1)ID獲取：通過RFID讀寫器自動采集學(xué)生的標(biāo)簽ID號，實時獲取該生出入校門時間。
2)數(shù)據(jù)傳輸與處理：將標(biāo)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(xué)生信息，確認(rèn)具體為哪位學(xué)生，對應(yīng)年級班級，家長姓名，手機(jī)號碼等信息，同時判斷學(xué)生的進(jìn)出方向。
3)平安短信發(fā)送：確認(rèn)清楚學(xué)生信息之后，系統(tǒng)服務(wù)器將下達(dá)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：
圖3：到離校管理模塊流程圖
2.3.3. 考勤管理模塊
學(xué)生進(jìn)出校門時，系統(tǒng)在發(fā)送平安短信的同時也可以作為學(xué)生考勤記錄。在系統(tǒng)里登記學(xué)生的到離校時間，從而作為學(xué)生的出勤判斷。學(xué)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。
a.人工考勤：以備遇到特殊情況，如標(biāo)簽丟失，損壞等，管理員可以通過人工考勤方式來輔助。
b.智能考勤：采用遠(yuǎn)距離RFID卡進(jìn)行考勤，可多標(biāo)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。
c.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。
d.考勤記錄查詢：系統(tǒng)管理員可以通過系統(tǒng)查詢某個學(xué)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。
2.3.4. 擴(kuò)展功能模塊
隨著家校通應(yīng)用的發(fā)展，家校通系統(tǒng)這塊也在不斷的完善，學(xué)校和家長對于該系統(tǒng)的一些需求也是日益增加。可以分為以下三個部分：
考勤異常報警：當(dāng)學(xué)生在上學(xué)放學(xué)時段，系統(tǒng)沒有在規(guī)定時間（可設(shè)置）讀取到學(xué)生的RFID標(biāo)簽信息，則向服務(wù)器報告此報警信息，以備教師或者家長了解情況；同時在正常上課時段中，如果讀寫器有讀取到學(xué)生的RFID標(biāo)簽，也向服務(wù)器發(fā)送此報警信息，以備教師或者家長了解情況。
區(qū)域異常報警：在學(xué)生禁止進(jìn)入的區(qū)域安裝讀寫器，當(dāng)讀到學(xué)生RFID標(biāo)簽信息時，則向服務(wù)器發(fā)送此報警信息并啟動報警模塊，以便管理員做出相應(yīng)處理。如圖4所示：
圖4：區(qū)域異常報警
消費功能模塊：可將家校通卡與學(xué)生消費卡集成在一起，結(jié)合常用的13.56MHz卡可實現(xiàn)近距離考勤管理、刷卡消費管理（學(xué)校超市和食堂消費）。
3. 技術(shù)選型
根據(jù)家校通的應(yīng)用特點和用戶需求，該系統(tǒng)采用的RFID技術(shù)主要采用的是有源RFID系統(tǒng)，目前可以采用2.45GHz或者433MHz的技術(shù)，分別適合下述情況：
3.1. 2.45GHz RFID技術(shù)
2.45GHz的RFID技術(shù)，應(yīng)用在家校通等人員管理領(lǐng)域，具有以下優(yōu)勢：
1)穿透性能力強(qiáng)，被人體遮擋影響不大，適用于人員密集的環(huán)境；
2)識別距離遠(yuǎn)，可以實現(xiàn)0-100米的讀卡，即可覆蓋校門的所有區(qū)域；
3)防沖突能力強(qiáng)，一次性可以讀取500張標(biāo)簽，即可同時識別進(jìn)出校門的所有學(xué)生卡；
4)發(fā)射功率小，標(biāo)簽只有1mw的功率，對人體沒有影響；
5)具備RSSI功能的產(chǎn)品，具有更精確的距離控制能力；
6)標(biāo)簽采用電池供電，標(biāo)簽功耗低，電池壽命可達(dá)5年。
3.2. 433MHz RFID技術(shù)
433MHz的RFID技術(shù)跟2.45GHz技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：
1)穿透能力更強(qiáng)，適用于建筑物密集，障礙物較多的一些場合，適用于惡劣的環(huán)境中；
2)讀寫距離更遠(yuǎn)，可以遠(yuǎn)達(dá)1000米，其距離可任意調(diào)節(jié)。
4. 系統(tǒng)特點
基于RFID的家校通管理方案具有如下特點：
1)實時跟蹤學(xué)生的到校離校情況，及時通知家長，可讓家長放心；
2)避免學(xué)生逃課或不正常外出，對學(xué)校的管理提供極大便利；
3)對學(xué)生每日進(jìn)行自動化考勤；
4)實時查詢學(xué)生的在校狀態(tài)；
5)系統(tǒng)可一次性識別所有進(jìn)出校門的學(xué)生，避免出現(xiàn)漏讀現(xiàn)象；
6)可對學(xué)校敏感區(qū)域或非法區(qū)域進(jìn)行智能化管理。
5. 其他應(yīng)用領(lǐng)域
家校通，校訊通等校園管理
監(jiān)獄犯人監(jiān)控管理
養(yǎng)老院人員管理
消防車進(jìn)出管理
6. 硬件設(shè)備選型推薦
1
