超高頻RFID技術(shù)在家校通領(lǐng)域中的應(yīng)用

引言

家?；ネㄊ谴龠M(jìn)孩子健康成長的重要因素之一，以往學(xué)校和家長之間的溝通主要靠家長會(huì)、重點(diǎn)家訪和個(gè)別電話聯(lián)系來解決的，但由于老師教學(xué)任務(wù)重，學(xué)生多，家長工作繁忙,而且受時(shí)間、交通、通訊手段的限制，老師幾乎不可能做到和每個(gè)家長保持經(jīng)常密切的溝通。這也一直是多年來困擾中國教育界的一個(gè)問題。

家校通系統(tǒng)的出現(xiàn)有效地解決了這些問題，該系統(tǒng)變革了傳統(tǒng)的家校溝通方式，改進(jìn)了學(xué)校的管理模式，促進(jìn)了學(xué)校的發(fā)展。該系統(tǒng)還可為學(xué)校教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量考核提供了準(zhǔn)確依據(jù)，還有利于提高教師工作效率和教學(xué)水平，此系統(tǒng)擁有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益”。

射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，其主要原理是將無線射頻信號(hào)傳送給被識(shí)別物體，從而做到不直接接觸物體就能識(shí)別物體和與物體交換數(shù)據(jù)的目的。利用RFID技術(shù)，多個(gè)物體能同時(shí)被識(shí)別，并且能識(shí)別靜止的對(duì)象和運(yùn)動(dòng)的對(duì)象。在這個(gè)識(shí)別和數(shù)據(jù)交換的過程中，不需要人工干預(yù),完全是自動(dòng)進(jìn)行的。不僅如此，RFID系統(tǒng)還能使用于惡劣的環(huán)境中。

基于超高頻RFID技術(shù)的家校通系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)現(xiàn)家庭與學(xué)?？旖荨?shí)時(shí)溝通的教育網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。家校通系統(tǒng)通過RFID技術(shù)，對(duì)學(xué)生進(jìn)出校進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，并通過短信平臺(tái)實(shí)時(shí)反饋到家長的手機(jī)上，為人性化管理提供便捷的途徑和廣闊的空間，其典型應(yīng)用包括：家長獲知子女到離校時(shí)間、學(xué)校發(fā)布各類信息、開展家長調(diào)查、有針對(duì)性和個(gè)性化地通報(bào)學(xué)生的學(xué)習(xí)生活情況、家長及時(shí)了解學(xué)校的動(dòng)態(tài)及子女的在校情況等。

本文針對(duì)布設(shè)于某小學(xué)校門口的家校通系統(tǒng)應(yīng)用背景,提出一種基于超高頻射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)的家校通系統(tǒng)解決方案。通過在學(xué)校大門及后門安裝的固定式讀寫器，實(shí)時(shí)讀取學(xué)生的電子標(biāo)簽信息，并通過3G路由器上傳到服務(wù)器，由控制中心對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)一處理，最終將該學(xué)生安全到校及離校等信息發(fā)送給各位家長。

1射頻標(biāo)簽選型

射頻標(biāo)簽需封裝到學(xué)生的胸牌中，并要求達(dá)到大校門時(shí)能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離信息讀取，因此，標(biāo)簽的大小須有一定的限制。從標(biāo)簽射頻性能、使用壽命、耐磨損程度、尺寸大小、價(jià)格適中等因素綜合考慮，本文方案選擇如圖1所示的ImpmjE42標(biāo)簽。

該標(biāo)簽的主要技術(shù)參數(shù)為：

尺寸規(guī)格：19.22mmX68mm；

封裝芯片:M4D、M4E、M4QT；

穩(wěn)定讀距:6m；

應(yīng)用場(chǎng)景：人員管理、資產(chǎn)管理、物流行業(yè)。

該RFID標(biāo)簽進(jìn)行初始化操作后，需將其塑封到學(xué)校的胸牌中，有掛牌方式(豎和橫兩種方式均可)和胸牌方式兩種。掛牌和胸牌方式的標(biāo)簽式樣分別如圖2和圖3所示。

圖2掛牌方式的標(biāo)簽式樣

圖3胸牌方式的標(biāo)簽式樣

2讀寫器選型

2.1HIK-FR528固定式閱讀器

圖4所示為針對(duì)該類應(yīng)用研發(fā)的一款成熟的4端口遠(yuǎn)距離超高頻RFID固定式閱讀器HIK-FR528實(shí)物照片，采用ImpinjR2000方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有良好的多標(biāo)簽處理能力以及抗干擾性能。因采用相干接收機(jī)架構(gòu)并引入載波消除功能，RSSI更加穩(wěn)定可靠，讀取性能更好?？蓮V泛應(yīng)用于出入門禁人員管理、倉儲(chǔ)物流、產(chǎn)品防偽溯源、資產(chǎn)盤點(diǎn)、智能交通、圖書檔案管理等領(lǐng)域。

該閱讀器具有以下特點(diǎn)：

符合EPCC1Gen2/ISO18000-6C；

PowerPC架構(gòu)CPUMPC8308，128MRAM；

具有載波消除功能，抗干擾能力更強(qiáng)；

支持EPC密集型讀取模式(DRM)；

高動(dòng)態(tài)靈敏度，讀取距離更遠(yuǎn)；

支持4路天線接口；

支持640Kb/s標(biāo)簽數(shù)據(jù)讀取速率；

配置以及參數(shù)設(shè)定靈活，提供最大化標(biāo)簽閱讀量和最佳工作性能；

應(yīng)用場(chǎng)景：園區(qū)門禁、物品盤點(diǎn)、智能倉儲(chǔ)、超市防盜、智能交通及車庫。

圖4超高頻RFID固定式閱讀器HIK-FR528

2.2HIK-IR301一體式閱讀器

圖5所示為一體式遠(yuǎn)距離UHFRFID閱讀器HIK-IR301及其安裝示意圖，該產(chǎn)品支持DRM工作模式，具有良好的防沖突和抗干擾性能、識(shí)別率高、功能強(qiáng)、可靠性高、可擴(kuò)展性好等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于服裝盤存、智能倉儲(chǔ)、智能交通等領(lǐng)域,能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)代化的物流管理、海關(guān)智能通關(guān)、園區(qū)門禁、停車場(chǎng)不停車收費(fèi)應(yīng)用等集成系統(tǒng)。

圖5HIK-IR301一體式閱讀器及安裝示意圖

該閱讀器具有以下特點(diǎn)：

兼容EPCC1Gen2/ISO18000-6C；

PowerPC架構(gòu)CPUMPC8308，128MRAM；

具有載波消除功能，抗干擾能力更強(qiáng)；

支持EPC密集型讀取模式(DRM)；

遠(yuǎn)距離讀取，RF輸出功率達(dá)到32.5dBm；

支持640Kb/s標(biāo)簽數(shù)據(jù)讀取速率；

配置以及參數(shù)設(shè)定靈活，提供最大化標(biāo)簽閱讀量和最佳工作性能；

應(yīng)用場(chǎng)景：園區(qū)門禁、物品盤點(diǎn)、智能倉儲(chǔ)、超市防盜智能交通及車庫。

3實(shí)施方案

本方案分別在學(xué)校大門和后門分別安裝一套超高頻RFID系統(tǒng)。

3.1大門安裝

大門安裝示意圖如圖6所示。在校門口傳達(dá)室的墻上(擋雨板上方)安裝一臺(tái)HIK-FR528固定式閱讀器，連接4個(gè)天線:3個(gè)12dB線極化天線及1個(gè)9dB圓極化天線，2個(gè)12dB線極化天線分別安裝在傳達(dá)室立面上，傳達(dá)室立面上固定L型抱桿，12dB線極化天線安裝在抱桿上，一個(gè)略朝里，管理出校學(xué)生，一個(gè)略朝外，管理進(jìn)校學(xué)生。在立柱朝大門口方向安裝1個(gè)12dB增益天線，協(xié)助另2個(gè)12dB天線管理大門進(jìn)出的學(xué)生。在傳達(dá)室前的小通道上方安裝1個(gè)9dB增益天線,管理進(jìn)出學(xué)生。該方案可確保學(xué)生在通過傳達(dá)室前小通道及大門靠近傳達(dá)室一側(cè)5m范圍內(nèi)學(xué)生進(jìn)出時(shí)的讀取效果。要求學(xué)校在上學(xué)及放學(xué)時(shí)，不能將電動(dòng)門全部打開。大門讀取范圍示意圖如圖7所示。

3.2 后門安裝

在后門的小通道上方安裝一個(gè) HIK-IR301一體式閱讀器，方面朝下，因?yàn)閷W(xué)生進(jìn)出后門都從右側(cè)小通道進(jìn)出，所以這里只需要配置一臺(tái) 9 dB天線的 HIK-IR301一體式閱讀器即可。

圖 8 所示是其后門安裝示意圖。

圖8后門安裝示意圖

3.3所需安裝設(shè)備

大門和后門所需的安裝設(shè)備及其數(shù)量如表1所列，可見,本文方案設(shè)計(jì)十分緊湊。

表1安裝設(shè)備列表

4結(jié)語

本文提出一個(gè)基于超高頻RFID技術(shù)的家校通系統(tǒng)。當(dāng)漏讀率低、可靠性好，是一種可大規(guī)模推廣應(yīng)用的家校通解決方案。

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