智慧校園--RFID校園人員定位解決方案

　　1 系統(tǒng)概述

　　應(yīng)用RFID(射頻識別)技術(shù)實(shí)現(xiàn)校園門禁及會議考勤的智能自動化及教學(xué)管理的現(xiàn)代化，對新的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和遠(yuǎn)距離無線射頻識別技術(shù)的一個高度集中和綜合運(yùn)用。利用遠(yuǎn)距離非接觸式傳感，使學(xué)生不用刷卡，RFID讀寫器自動讀取標(biāo)簽，系統(tǒng)接收并處理這些信息，簡單方便可控，穩(wěn)定快速，為校園的的管理提供可依據(jù)的準(zhǔn)確信息。管制學(xué)生的行蹤和出勤等情況，保證了學(xué)生的安全和紀(jì)律管理，真正的實(shí)現(xiàn)信息化現(xiàn)代校園。

　　2 系統(tǒng)原理

　　智慧校園管理系統(tǒng)主要包括了“信息傳感”和“智能管理”兩大范疇。系統(tǒng)通過RFID(電子標(biāo)簽)的應(yīng)用，以電子標(biāo)簽作為目前的標(biāo)識碼，具備了不易破損、數(shù)據(jù)可靠、使用周期長、有效通訊距離長等特點(diǎn)。將其安裝在受控目標(biāo)上，來作為目標(biāo)的標(biāo)識進(jìn)行追蹤和記錄。

　　2.1 信息傳感

　　相當(dāng)于人體的神經(jīng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)信息的實(shí)時感知和傳輸匯集功能。系統(tǒng)按照不同的實(shí)際需要，為人員和物品配備相應(yīng)的標(biāo)識卡，以實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)和身份信息的實(shí)時感知。同時，在校園合理位置安裝信息收發(fā)器，將各種感知信息發(fā)送到數(shù)據(jù)中心。

　　2.2 智能管理

　　可理解為人的大腦，能對各種感知的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合管理和智能分析，并根據(jù)實(shí)際管理需要構(gòu)建各種實(shí)時監(jiān)控、智能報(bào)警和綜合管控等智能化校園管理手段。

　　2.3 工作原理

　　結(jié)合低頻定位器，有源RFID標(biāo)簽，標(biāo)簽被激活后正常工作。而低頻激活器的激活距離是有限的，它只能在小距離小范圍精確激活，這樣，以低頻激活器作為基點(diǎn)來定位，在不同的位置安裝不同的基點(diǎn)，然后在一個大區(qū)域用2.4G通訊識別讀取信號，之后用不同的上傳方式將信號上傳到管理中心，這樣，完成了整個信號的采集，傳輸，處理，應(yīng)用的整個過程。

　　2.4 RFID技術(shù)介紹

　　RFID(Radio Frequency Identification Technology)射頻識別技術(shù)是一種通射頻信號自動識別目標(biāo)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(biāo)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(biāo)物的RFID單元，利用RF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。無源RFID產(chǎn)品發(fā)展，也是目前發(fā)展，市場應(yīng)用的產(chǎn)品。比如，公交卡、食堂餐卡、銀行卡、賓館門禁卡、等，這個在我們的日常生活中隨處可見，屬于近距離接觸式識別類。其產(chǎn)品的主要工作頻率有低頻125KHZ、高頻13.56MHZ、超高頻433MHZ，超高頻915MHZ。有源RFID產(chǎn)品，是最近幾年慢慢發(fā)展起來的，其遠(yuǎn)距離自動識別的特性，決定了其巨大的應(yīng)用空間和市場潛質(zhì)。目前，在遠(yuǎn)距離自動識別領(lǐng)域，如智能，智能醫(yī)院，智能停車場，智能交通，智慧城市，智慧地球及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域有重大應(yīng)用。有源RFID在這個領(lǐng)域異軍突起，屬于遠(yuǎn)距離自動識別類。產(chǎn)品主要工作頻率有超高頻915MHZ，微波2.45GHZ。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，我們著重介紹介有源RFID產(chǎn)品，該產(chǎn)品在門禁進(jìn)出管理，人員精確定位，區(qū)域定位管理，周界管理，電子圍欄及安防報(bào)警等領(lǐng)域有著很大的優(yōu)勢。

　　3 總體方案設(shè)計(jì)

　　3.1 系統(tǒng)總體描述

　　進(jìn)出口管理

　　對學(xué)校大門及宿舍樓等關(guān)鍵進(jìn)出口進(jìn)行門禁管理，并實(shí)時記錄所有持卡老師、學(xué)生和訪客等經(jīng)過學(xué)校各個門口的情況;無卡人員不能通過。

　　會議管理

　　會前在系統(tǒng)中設(shè)定會議相關(guān)信息、會議室、參會人員和會議文件等，給與會人自動發(fā)送會議通知;會議中可自動記錄進(jìn)出會場的配卡人員，實(shí)現(xiàn)智能化會議考勤。

　　發(fā)卡管理

　　支持手工錄入和電子文檔錄入兩種錄入方式，支持辦卡、換卡、銷戶、掛失、充值等。

　　實(shí)時智能警示

　　根據(jù)系統(tǒng)中預(yù)設(shè)的管理規(guī)則，一旦感應(yīng)出異常情況，系統(tǒng)可立即以警示鈴、提示窗、短信等形式進(jìn)行警示。

　　統(tǒng)計(jì)分析

　　對報(bào)警、會議、考勤使用情況等所有數(shù)據(jù)進(jìn)行圖表文的統(tǒng)計(jì)分析，幫助用戶全面了解各項(xiàng)工作的管理運(yùn)作情況，輔助用戶日常工作，提高工作效率

　　3.1.1 門禁出入管理

　　如上圖所示，我們給每一個需要管理的門禁安裝一臺低頻定位器，每臺定位器器引出2路低頻激活天線，分別是1號天線，2號天線，各自布置在門禁的外面和里面，而在門禁旁邊安裝一臺2.4G遠(yuǎn)距離讀寫器，作為信號接收器。當(dāng)人員佩戴著有源RFID標(biāo)簽進(jìn)入門禁時，依次被激活天線1號和激活天線2號激活，這樣系統(tǒng)則判斷出人員進(jìn)入門禁，相反，則系統(tǒng)辨識為出門。就這樣完成了整個門禁系統(tǒng)人員進(jìn)出判斷的管理。

　　3.1.2 會議管理

　　會前在系統(tǒng)中設(shè)定會議相關(guān)信息、會議室、參會人員和會議文件等，系統(tǒng)可自動發(fā)送會議通知;會議中可自動記錄進(jìn)出會場的配卡人員，實(shí)現(xiàn)智能化會議考勤;會后可提供會議記錄發(fā)送和特殊情況處理操作等功能。

　　3.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

　　基于有源RFID技術(shù)的考勤系統(tǒng)由有源RFID電子標(biāo)簽、低頻定位器、2.4G基站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、計(jì)算機(jī)、服務(wù)器和系統(tǒng)軟件組成。下圖一個簡單的人員區(qū)域定位管理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)：

　　3.3 系統(tǒng)特點(diǎn)

　　3.3.1 強(qiáng)大的系統(tǒng)處理能力：高度自動化;完善的數(shù)據(jù)分析能力;

　　3.3.2 的識別性能：高度的識別可靠性，99%的前端識別率;識別距離遠(yuǎn)(識別距離可達(dá)2-100 米可調(diào));的防沖突性(每個識別基站可最多同時識別數(shù)以百計(jì)的運(yùn)動目標(biāo));高度的識別穩(wěn)定性(誤碼率小于10萬分之1);快速的識別速度(可達(dá)到200 公里/小時的識別速度)。

　　3.3.3 現(xiàn)場優(yōu)勢：環(huán)境適應(yīng)性：高抗干擾性，對干擾源、周界環(huán)境無特殊要求;安裝方便性：一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，無需外接天線;運(yùn)行可靠性：內(nèi)部電路高度集成化，器件故障率最小化。

　　3.3.4 電氣特性：超低功耗：納瓦級超低功耗設(shè)計(jì)，RFID標(biāo)簽在不更換電池的情況下可連續(xù)正常工作3年以上;方便性、安全性，標(biāo)簽無須外接電源，無須充電、無須更換電池;，對人體和環(huán)境無任何影響，更安全更健康。

　　3.3.5 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)：工控頻段 采用2.4G 工控頻段無線通訊無需無線電管制委員會批準(zhǔn)，不需繳納頻譜占用費(fèi)用。

　　3.3.6 超低功耗：RFID標(biāo)簽采用的納瓦級超低功耗設(shè)計(jì)，確保能在電池支持下持續(xù)工作長達(dá) 3～5 年左右。同時，整體結(jié)構(gòu)的低功耗設(shè)計(jì)既保證了設(shè)備的有效運(yùn)轉(zhuǎn)，又減少了應(yīng)用實(shí)施的復(fù)雜性和成本。

　　3.3.7 網(wǎng)絡(luò)容量大：一個區(qū)域定位網(wǎng)絡(luò)可以容納多達(dá)六萬余的RFID識別目標(biāo)和大量的接入點(diǎn)。大容量保證了網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集能力。同時，網(wǎng)絡(luò)的高冗余性保證了整個網(wǎng)絡(luò)在個別節(jié)點(diǎn)停止工作的情況下仍然可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　3.3.8 運(yùn)行及維護(hù)成本低：所有硬件設(shè)備均采用免維護(hù)設(shè)計(jì)，建設(shè)和維護(hù)所需要的人工費(fèi)用是很低，任何一個經(jīng)過的RFID標(biāo)簽只要放在網(wǎng)絡(luò)的無線信號覆蓋范圍內(nèi)，就可自動加入網(wǎng)絡(luò)工作，無須任何安裝配置。高度智能化上降低了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)所需的人力和時間，加上網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)本身價格低廉，使得系統(tǒng)的維護(hù)成本極低。

　　4 系統(tǒng)功能概述

　　4.1 考勤管理

　　實(shí)時記錄所有持卡老師、學(xué)生和訪客等經(jīng)過學(xué)校各個門口的情況。系統(tǒng)還可對進(jìn)出門口的人員驗(yàn)證身份，杜絕非法進(jìn)入校園、宿舍和其他重要區(qū)域。同時系統(tǒng)還可自動統(tǒng)計(jì)校園、宿舍等區(qū)域內(nèi)人數(shù)，生成報(bào)表和打印輸出，實(shí)現(xiàn)學(xué)生和教職工的高效、直觀考勤管理記錄。

　　4.2 門禁管理

　　標(biāo)示卡內(nèi)內(nèi)置IC/ID模塊，實(shí)現(xiàn)進(jìn)出口管理，刷卡消費(fèi)等一卡通功能。

　　4.3 家校互動

　　通過RFID、GPRS等，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離快速讀取學(xué)生身份和在校狀況信息，將學(xué)生進(jìn)出校園情況、出勤情況、學(xué)習(xí)成績、活動通知和其他情況互動信息發(fā)送給學(xué)生家長。系統(tǒng)能自動識別異常情況(如：逃課等)，并向相關(guān)人員發(fā)出提示信息。

　　4.4 會議簽到

　　會前在系統(tǒng)中設(shè)定會議相關(guān)信息、會議室、參會人員和會議文件等，系統(tǒng)可自動發(fā)送會議通知;會議中可自動記錄進(jìn)出會場的配卡人員，實(shí)現(xiàn)智能化會議考勤;會后可提供會議記錄發(fā)送和特殊情況處理操作等功能。

　　4.5 統(tǒng)計(jì)分析

　　對會議、考勤等所有數(shù)據(jù)進(jìn)行圖表文的統(tǒng)計(jì)分析，幫助用戶全面了解各項(xiàng)工作的管理運(yùn)作情況，輔助用戶日常工作，提供工作效率。

　　4.6 數(shù)據(jù)管理

　　對人員建筑和信號收發(fā)器、標(biāo)識卡等，提供信息設(shè)置、修改和調(diào)整等數(shù)據(jù)管理功能。

　　4.7 安全管理

　　提供多級權(quán)限控制，靈活區(qū)分不同用戶的管理權(quán)限，分別執(zhí)行不同操作，并動態(tài)記錄系統(tǒng)運(yùn)行日志;在系統(tǒng)操作上，上一級權(quán)限者比下一級擁有的優(yōu)先操作權(quán)。

　　4.8 擴(kuò)展功能：

　　4.8.1 校車智能監(jiān)管

　　在校車上裝配專用的校車智能監(jiān)控設(shè)備，乘車人員佩戴標(biāo)識卡，通過校車智能監(jiān)管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)校車位置定位跟蹤、車內(nèi)視頻實(shí)時監(jiān)控，乘車人員識別和智能管理、行車狀況實(shí)時監(jiān)控等校車監(jiān)管功能。

　　4.8.2 學(xué)生智能監(jiān)管

　　為所有學(xué)生佩戴標(biāo)識卡，通過校內(nèi)安裝信號收發(fā)器，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的智能考勤、點(diǎn)名、定位跟蹤等功能，并可結(jié)合手持式信號收發(fā)器，實(shí)現(xiàn)學(xué)生外出的智能監(jiān)管功能。

　　4.8.3 食堂智能監(jiān)管

　　通過對人員的智能識別，建立健全的食堂準(zhǔn)入機(jī)制。為食品分批發(fā)放電子標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)食品溯源管理。結(jié)合有害氣體傳感設(shè)備，實(shí)時檢測食堂有害氣體濃度，保障食堂和食品安全。

　　4.8.4 小額支付功能

　　用戶可以直接將人員卡當(dāng)作電子錢包使用，在校園內(nèi)通過刷卡操作可以進(jìn)行餐飲、購物以及其它消費(fèi)。用戶還可以通過訪問平臺系統(tǒng)，實(shí)時進(jìn)行余額查詢、交易記錄查詢、密碼修改等等功能。

　　4.8.5 智能圖書管理

　　系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對圖書館內(nèi)的智能化管理，包括圖書管理員工作安排、監(jiān)督，借書人員身份智能識別、書本借還、上架、查找、館藏盤點(diǎn)等功能，以及圖書館物資設(shè)備智能管理、定位等。

　　4.8.6 資產(chǎn)管理

　　資產(chǎn)監(jiān)管

　　對資產(chǎn)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控、跟蹤定位，以及資產(chǎn)整體分布情況查看等;

　　智能警示

　　當(dāng)資產(chǎn)狀態(tài)出現(xiàn)異常情況，進(jìn)行相應(yīng)警示處理;

　　智能管理

　　提供對資產(chǎn)的日常信息維護(hù)和流程化管理功能，并自動提示資產(chǎn)規(guī)劃和檢修等情況。

　　4.8.7 圍墻周界防護(hù)

　　圍墻周界防護(hù)是結(jié)合紅外入侵探測器、激光對射探測器、RFID等解決校內(nèi)外沒有有效隔離的問題。當(dāng)有未經(jīng)的人員闖入校內(nèi)或?qū)W生違規(guī)翻墻出校等，系統(tǒng)會自動啟動報(bào)警并顯示報(bào)警位置，并可立即調(diào)用附近的監(jiān)控?cái)z像頭，或根據(jù)需要啟動聲光報(bào)警。