基于RFID的學(xué)生管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：研究了一種用于學(xué)生管理的系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)具體的硬件架構(gòu)和軟件實(shí)現(xiàn)方案。以射頻識(shí)別(RFID)為核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)師生考勤統(tǒng)計(jì)、信息查詢以及安全追蹤等功能，提高了學(xué)校的管理效率。
關(guān)鍵詞：學(xué)生管理系統(tǒng)；RFID；設(shè)計(jì)

0 引言
    學(xué)生管理工作是各高校的一項(xiàng)基礎(chǔ)性管理工作，它對(duì)于提高工作效率，樹立高校的良好形象起著極大的作用，在目前國內(nèi)各高校的學(xué)生管理工作中，盡管早已實(shí)現(xiàn)了微機(jī)化管理，但由于多方面的因素，仍然處在“半自動(dòng)化”管理狀態(tài)，將RFID技術(shù)引進(jìn)到高校學(xué)籍管理很有必要。
    RFID(Radio Frequency Identification)技術(shù)，是一項(xiàng)非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它的防沖撞性好、封裝任意性強(qiáng)、使用壽命長、可重復(fù)利用等特點(diǎn)成為信息采集及管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首選?；赗FID技術(shù)的學(xué)生管理系統(tǒng)(Student management system SMY)，是將集信息處理、通訊、控制以及電子技術(shù)等最新的科研成果為一體，應(yīng)用于學(xué)生管理中，將學(xué)生、校園和管理緊密結(jié)合在一起的新型校園管理系統(tǒng)的總稱。其功能包括：信息提供、安全服務(wù)、學(xué)籍管理等。本文研究的學(xué)生管理系統(tǒng)的核心是RFID技術(shù)，結(jié)合計(jì)算機(jī)嵌入式技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、通信和信息管理技術(shù)為高校的學(xué)生管理提供了一種高效的綜合信息管理平臺(tái)。

1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1．1 設(shè)計(jì)思路
    通過將RFID電子標(biāo)簽應(yīng)用在學(xué)生身上，可以有效地完成學(xué)生身份的識(shí)別，具體學(xué)籍狀況的查詢，詳細(xì)考勤查詢、進(jìn)出校園記錄、操行記錄及安全追蹤等功能。
1．2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及系統(tǒng)組成
    利用RFID技術(shù)，結(jié)合運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等組成一個(gè)智能化的學(xué)生管理系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包括：
RFID設(shè)備(包括學(xué)生胸卡一電子標(biāo)簽、遠(yuǎn)距離RFID讀卡器)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等內(nèi)部系統(tǒng)和查詢系統(tǒng)等外部輔助系統(tǒng)以及實(shí)時(shí)短信息發(fā)送系統(tǒng)。
    利用RFID卡的ID號(hào)全球唯一的特點(diǎn)，在每張學(xué)生胸卡中安裝一張RFID卡，在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中將該卡的ID號(hào)與對(duì)應(yīng)的學(xué)號(hào)進(jìn)行關(guān)聯(lián)；在校園、實(shí)驗(yàn)樓、教學(xué)樓、行動(dòng)樓、宿舍、體育館和圖書館等大門口安裝一套遠(yuǎn)距離RFID讀卡器，并對(duì)每一個(gè)讀卡器進(jìn)行編碼。讀卡器通過以太網(wǎng)控制器連接到遠(yuǎn)程的中央管理系統(tǒng)服務(wù)器：服務(wù)器數(shù)據(jù)庫如圖1所示，管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，并連接實(shí)時(shí)短信息發(fā)送系統(tǒng)，可及時(shí)匯總通過短信的方式發(fā)布通知，如各班上課，做實(shí)驗(yàn)的考勤數(shù)據(jù)給任課教師。

1．3 主要技術(shù)指標(biāo)
    (1)學(xué)生通過各大門時(shí)，閱讀器可采集電子標(biāo)簽內(nèi)的數(shù)據(jù)(如姓名、班級(jí)等數(shù)據(jù))，并記錄是否遲到等；
    (2)感應(yīng)距離>3 m，最遠(yuǎn)可以達(dá)到80 m；
    (3)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)采集時(shí)間<0．5 s。

2 基于RFID技術(shù)的系統(tǒng)組成
2．1 RFID的基本結(jié)構(gòu)及原理
    RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)由讀寫器、微波天線、電子標(biāo)簽三部分組成，以天線進(jìn)行無線電波的傳播。讀寫器(Reader)發(fā)出微波查詢信號(hào)時(shí)，佩戴在學(xué)生身上的胸卡內(nèi)置微帶天線接收到微波查詢信號(hào)后，將一部分微波能量轉(zhuǎn)化成電能供其自身電路工作，同時(shí)另一部分微波經(jīng)過電子胸卡自身調(diào)制后，并將帶有自身信息的微波反射回去。讀寫器接收到胸卡反射的具有學(xué)生自身數(shù)據(jù)信息的微波信號(hào)后經(jīng)解調(diào)處理，得到胸卡儲(chǔ)存的識(shí)別代碼信息，并將進(jìn)出大門的時(shí)間、地址等信息傳送到管理中心。
2．2 系統(tǒng)硬件組成
    在系統(tǒng)中，讀寫器采用Sense1820，工作頻率為915 MHz，該讀寫器的有效識(shí)別距離一般可達(dá)10 m，該讀寫器采用的數(shù)據(jù)通信RS-485接口。這樣一臺(tái)計(jì)算機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)讀寫器的遠(yuǎn)距離快速通信，形成一個(gè)分布式控制網(wǎng)絡(luò)，完成讀寫操作。管理系統(tǒng)如圖2所示，主要由管理中心、查詢機(jī)和主機(jī)通信接口組成。

2．3 系統(tǒng)模塊
    (1)管理中心
    可通過微機(jī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，管理，故障檢測(cè)，并對(duì)學(xué)生進(jìn)出情況進(jìn)行相應(yīng)的記錄。能接受上傳學(xué)生遲到、早退等信息，下傳處罰結(jié)果。其功能包括：管理中心用戶按權(quán)限進(jìn)行相應(yīng)管理；管理中心能記錄學(xué)生違章信息；管理中心有專門的數(shù)據(jù)庫，對(duì)各監(jiān)控班級(jí)的違章情況能進(jìn)行記錄，統(tǒng)計(jì)，做出相應(yīng)報(bào)表，以便通過短信、上傳給任課教師與輔導(dǎo)員，科學(xué)地實(shí)時(shí)監(jiān)控班級(jí)情況；管理中心還可根據(jù)學(xué)生出勤記錄查詢學(xué)生行蹤，以保證學(xué)生安全；管理中心能對(duì)各地的攝像設(shè)備實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控，開啟、關(guān)閉和查詢等；管理中心可以對(duì)各攝像設(shè)備進(jìn)行維護(hù)狀況進(jìn)行管理。
    (2)車輛發(fā)卡信息管理
    電子標(biāo)簽發(fā)放管理包括用戶注冊(cè)管理和標(biāo)簽發(fā)放管理兩個(gè)部分內(nèi)容。在系統(tǒng)運(yùn)行之前，需要先將學(xué)生的基本信息錄入數(shù)據(jù)庫中，并分配卡號(hào)。
    (3)學(xué)生出入數(shù)據(jù)監(jiān)控
    系統(tǒng)處于自動(dòng)監(jiān)控、信號(hào)采集狀態(tài)，當(dāng)持卡學(xué)生進(jìn)出系統(tǒng)大門設(shè)置的識(shí)別區(qū)域時(shí)，其隨身攜帶的射頻卡被應(yīng)用系統(tǒng)快速識(shí)別，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動(dòng)采集學(xué)生胸卡內(nèi)數(shù)據(jù)，并記錄學(xué)生進(jìn)出數(shù)據(jù)。
    (4)查詢
     查詢機(jī)可通過RFID胸卡，輸入密碼進(jìn)行查詢，內(nèi)容包括：學(xué)生信息查詢、成績查詢、操行情況等查詢。

3 系統(tǒng)特點(diǎn)
    具備學(xué)生信息自動(dòng)采集識(shí)別、智能控制非常規(guī)進(jìn)入報(bào)警提示、完整信息記錄以及查詢、統(tǒng)計(jì)、分析等功能。
    (1)系統(tǒng)安全技術(shù)
    系統(tǒng)的安全性能是評(píng)價(jià)系統(tǒng)的一個(gè)極其重要的指標(biāo)。
    本學(xué)生管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)了非常嚴(yán)密的安全方案。系統(tǒng)的安全技術(shù)主要包括四個(gè)方面：角色設(shè)定，查詢權(quán)限管理，操作員權(quán)限管理和數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)。
    (2)自動(dòng)消息發(fā)布
    對(duì)各班出勤、缺考、歸宿等情況能及時(shí)發(fā)布給相關(guān)教師或管理員，并可生成報(bào)表。
    (3)報(bào)表查詢和打印
    該控件除了提供報(bào)表(如考勤記錄、成績等)的打印、打印預(yù)覽、數(shù)據(jù)導(dǎo)出等常規(guī)功能，還提供獨(dú)有的報(bào)表查詢顯示功能。達(dá)到報(bào)表查詢顯示、打印、打印預(yù)覽及數(shù)據(jù)導(dǎo)出的集成一體化實(shí)現(xiàn)。輕松實(shí)現(xiàn)通用報(bào)表、表格報(bào)表、動(dòng)態(tài)報(bào)表、多層表頭、及各種特殊報(bào)表等打印查詢。
    (4)為使其更適用于特定行業(yè)，對(duì)RFID中間件做了一定的適配工作。除通常的功能外，還有以下特定功能：閱讀／寫入更加可靠；把數(shù)據(jù)通過讀卡器網(wǎng)絡(luò)推或者拉到正確位置(類似路由器)；監(jiān)測(cè)和控制讀卡器；提供安全讀／寫操作；降低射頻干擾處理標(biāo)簽型和讀卡器型事件；應(yīng)用通知；接受并且轉(zhuǎn)發(fā)來自應(yīng)用的中斷指令；給用戶提供異常警告。
    (5)操作使用簡(jiǎn)單
    系統(tǒng)具有直觀友好形象的界面，一般情況下無須人工干預(yù)，人工處理時(shí)通過簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)點(diǎn)擊即可完成系統(tǒng)的常用功能。

4 小結(jié)
    SMY-RFID主要應(yīng)用于高校學(xué)生管理中，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益，高效、快捷，能大部分替代當(dāng)前高校管理信息收集和處理。該系統(tǒng)目前已經(jīng)部分應(yīng)用于南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，運(yùn)行表明，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)初期的所有功能要求，滿足應(yīng)用的需要，運(yùn)行良好。