基于GPS和RFID技術(shù)的電子校卡系統(tǒng)

陳平，陳永亮

（上海鼎希物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司上海200335）

摘要：基于GPS/LBS定位技術(shù)、RFID技術(shù)、GPRS無線傳輸技術(shù)，設(shè)計開發(fā)了電子?？ㄏ到y(tǒng)M-School。該系統(tǒng)由電子校卡系統(tǒng)及服務(wù)器、電子?？ńK端、RFID讀取設(shè)備、GSM無線網(wǎng)絡(luò)、手機客戶端五部分組成。通過該系統(tǒng)可以實現(xiàn)學(xué)生進出校門考勤、親情號碼撥叫、實時定位、SOS呼叫、進校通話屏蔽、家校互動等功能。為學(xué)校、家長和學(xué)生建立了一個信息互動的平臺。

關(guān)鍵詞：電子?？?；GPS；LBS；RFID；GPRS；數(shù)據(jù)庫

1系統(tǒng)概述

基于GPS和RFID技術(shù)的電子?？ㄏ到y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

M-School系統(tǒng)由電子校卡系統(tǒng)及服務(wù)器、電子校卡終端、RFID讀取設(shè)備、GSM無線網(wǎng)絡(luò)、手機客戶端五部分組成。

1.1M-School系統(tǒng)工作流程

刷卡考勤：學(xué)生攜帶M-School電子?？ㄟM入學(xué)校大門時,安裝在校門口的RFID讀取設(shè)備讀取學(xué)生進校時間，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到電子?？ㄏ到y(tǒng)平臺，平臺通過短信網(wǎng)關(guān)和WebService接口將考勤信息發(fā)送到家長手機上，如圖2所示。

位置查詢：家長通過手機客戶端軟件或短信發(fā)送定位執(zhí)行指令，電子?？ㄗ詣哟蜷_GPS定位功能，在成功定位后,將目前孩子的位置信息通過短信方式發(fā)送到家長手機或通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到手機客戶端，使家長能夠及時了解孩子上學(xué)離家后和放學(xué)后在什么位置。

信息互動：通過平臺的信息推送功能，家長在手機客戶

1..2M-School系統(tǒng)功能1.2.1平臺功能

電子?？ㄏ到y(tǒng)平臺使用Java語言開發(fā)，基于Struts+Spring+Hibernate框架搭建的B\S架構(gòu)的平臺，由數(shù)據(jù)中心、路由中心、數(shù)據(jù)庫、WebService、Web端組成。具有校務(wù)管理、家?；ネ?、考勤管理、校園信息、學(xué)生園地、報表統(tǒng)計、平安通、設(shè)備報表、系統(tǒng)管理等功能。M-School平臺界面如圖3所示。

1.2.2電子?？üδ?

M-School電子校卡使用MT6260D+AP5200構(gòu)成GSM/GPRS無線通訊模塊；UBX-6010構(gòu)成了GPS定位模塊；

BK2423構(gòu)成了RFID考勤模塊，圖4是電子?？娐钒甯鞴δ苣K。電子?？ㄍㄟ^M-School系統(tǒng)平臺遠程無線設(shè)置三個親情號碼。長按親情號碼鍵后直接撥打相應(yīng)的親情號碼，如圖5所示。如果遇到緊急情況，還可以長按SOS鍵呼叫親情號碼及時和家長進行聯(lián)系。

1.2.3手機客戶端功能

家長安裝手機客戶端后登陸后，系統(tǒng)通過WebService主動推送家庭作業(yè)信息、校園通知等信息，如圖6所示；還可以即時查看學(xué)生的位置和歷史軌跡，如圖7所示。

2技術(shù)原理說明

2.1GPS/LBS定位

當M-School系統(tǒng)啟動了電子?？ǖ募磿r定位功能后，電子?？ǖ闹骺匦酒琈T6260D發(fā)出指令熱啟動GPS芯片UBX-6010工作，由于電子?？ㄩ_機時GPS會自動啟動一次獲取最新衛(wèi)星數(shù)據(jù)，故熱啟動時定位能夠在20s之內(nèi)獲得經(jīng)緯度信息。

有時學(xué)生攜帶的電子校卡進入了室內(nèi)或沒有GPS信號的地方，GPS無法進行定位，這時就需要LBS進行輔助定位,此時電子?？〞⒛壳笆账鞯降腉SM基站信息:MNC（移動網(wǎng)絡(luò)號）、LAC（位置區(qū)域碼）、CELLID（基站編號）、BSSS（基站信號強度）發(fā)送到系統(tǒng)平臺，平臺經(jīng)過基站查詢和位置計算,獲得目前學(xué)生的經(jīng)緯度信息。

LBS定位是對GPS定位的補充，其定位精度取決于當時位置的移動基站的數(shù)量，目前定位精度可以達到100m左右。2.2RFID考勤

M-School電子?？▋?nèi)含2.4GHz有源RFID射頻電路,如圖4所示，RFID芯片BK2423以2Hz的頻率發(fā)送基于ISO18000-4標準的空口射頻信號，信號內(nèi)包含了具有唯一性的16位的ID號，此信號能夠傳播80?100m的距離。學(xué)校每個門口裝兩臺配置有定向天線的讀卡器，一個安裝到學(xué)校門口里面，另一個安裝到學(xué)校門口外面，如圖8所示。通過讀取RFID信號的先后順序來判斷是進校還是出校。例如：先被裝在校門口外面的讀卡器讀到接著被校門口里面的讀卡器讀到,說明是進校的。出校同理。

讀卡器把讀取標簽的信息通過接口傳輸給前置機，前置機再把考勤數(shù)據(jù)通過有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)诫娮有？ǚ?wù)器，完成學(xué)生進出校門考勤數(shù)據(jù)的采集。

2.3順風(fēng)耳

有些情況下，家長需要了解孩子在放學(xué)后的活動情況，此時家長可以通過捆綁的親情號碼發(fā)送短信指令到M-School電子?？ǎ娮有？ㄊ盏蕉绦藕笈袛嗍欠駷橛H情號碼發(fā)送的指令，如果是則執(zhí)行主動撥叫此親情號碼，家長接聽后可以聽取孩子周圍的聲音信息，電子校卡此時會屏蔽家長側(cè)手機的聲音；如果不是親情號碼發(fā)送的指令則忽略。

2.4SOS緊急呼叫

M-School電子?？ㄔO(shè)計有專門的SOS按鍵，按鍵位置如圖5所示。在學(xué)生遇到緊急情況需要聯(lián)系家長時，通過長按SOS鍵，電子?？梢暂喠鲹艽螂娮有？ㄉ显O(shè)置的親情號碼電話，直到一位家長接聽，接通后處于順風(fēng)耳狀態(tài)；同時還會將當前位置信息短信發(fā)送到親情號碼，確保了緊急情況下學(xué)生能夠及時聯(lián)系上家長。

3創(chuàng)新點和應(yīng)用市場

傳統(tǒng)的電子?？ㄖ痪哂蠷FID考勤功能，用途單一；M-School電子校卡原有的RFID基礎(chǔ)上集成了GSM/GPRS、GPS功能，使產(chǎn)品更具有實用性。

在學(xué)生遇到緊急情況需要聯(lián)系家長時，通過長按M-School電子?？ㄉ系腟OS鍵，可以輪流撥打家長電話，直到一位家長接聽，同時還會發(fā)報警及當前位置短信給家長，確保了緊急情況下能夠及時聯(lián)系上家長。

M-School電子?？ǖ捻橈L(fēng)耳功能，家長可以在必要的時候監(jiān)聽孩子周圍的情況，來判斷孩子是否有危險或其他情況。

通過使用M-School系統(tǒng)的手機客戶端位置查看功能，家長可以及時了解孩子當前的位置，解除了家長對孩子放學(xué)后晩到家的擔憂。

M-School系統(tǒng)應(yīng)用新的理念，為學(xué)校、家長、學(xué)生架設(shè)了一個信息互通的橋梁，也為孩子的安全和家長的監(jiān)護提供了有力的保障，目前市場并未有同類產(chǎn)品銷售，且此產(chǎn)品有很大的市場需求，因此具有廣闊的市場前景。

M-School系統(tǒng)投資小、成本低、收益大、技術(shù)成熟并具有龐大的消費群體，產(chǎn)品價格適宜，滿足了消費者的需求。

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