發布日期：2022-04-20 點擊率：54
基于GPS和RFID技術的電子校卡系統
陳平，陳永亮
（上海鼎希物聯網科技有限公司上海200335）
摘要：基于GPS/LBS定位技術、RFID技術、GPRS無線傳輸技術，設計開發了電子校卡系統M-School。該系統由電子校卡系統及服務器、電子校卡終端、RFID讀取設備、GSM無線網絡、手機客戶端五部分組成。通過該系統可以實現學生進出校門考勤、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。為學校、家長和學生建立了一個信息互動的平臺。
關鍵詞：電子校卡；GPS；LBS；RFID；GPRS；數據庫
1系統概述
基于GPS和RFID技術的電子校卡系統網絡結構如圖1所示。
M-School系統由電子校卡系統及服務器、電子校卡終端、RFID讀取設備、GSM無線網絡、手機客戶端五部分組成。
1.1M-School系統工作流程
刷卡考勤：學生攜帶M-School電子校卡進入學校大門時,安裝在校門口的RFID讀取設備讀取學生進校時間，通過網絡發送到電子校卡系統平臺，平臺通過短信網關和WebService接口將考勤信息發送到家長手機上，如圖2所示。
位置查詢：家長通過手機客戶端軟件或短信發送定位執行指令，電子校卡自動打開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送到家長手機或通過無線網絡發送到手機客戶端，使家長能夠及時了解孩子上學離家后和放學后在什么位置。
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系統功能1.2.1平臺功能
電子校卡系統平臺使用Java語言開發，基于Struts+Spring+Hibernate框架搭建的BS架構的平臺，由數據中心、路由中心、數據庫、WebService、Web端組成。具有校務管理、家校互通、考勤管理、校園信息、學生園地、報表統計、平安通、設備報表、系統管理等功能。M-School平臺界面如圖3所示。
1.2.2電子校卡功能
M-School電子校卡使用MT6260D+AP5200構成GSM/GPRS無線通訊模塊；UBX-6010構成了GPS定位模塊；
BK2423構成了RFID考勤模塊，圖4是電子校卡電路板各功能模塊。電子校卡通過M-School系統平臺遠程無線設置三個親情號碼。長按親情號碼鍵后直接撥打相應的親情號碼，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，系統通過WebService主動推送家庭作業信息、校園通知等信息，如圖6所示；還可以即時查看學生的位置和歷史軌跡，如圖7所示。
2技術原理說明
2.1GPS/LBS定位
當M-School系統啟動了電子校卡的即時定位功能后，電子校卡的主控芯片MT6260D發出指令熱啟動GPS芯片UBX-6010工作，由于電子校卡開機時GPS會自動啟動一次獲取最新衛星數據，故熱啟動時定位能夠在20s之內獲得經緯度信息。
有時學生攜帶的電子校卡進入了室內或沒有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,此時電子校卡會將目前收索到的GSM基站信息:MNC（移動網絡號）、LAC（位置區域碼）、CELLID（基站編號）、BSSS（基站信號強度）發送到系統平臺，平臺經過基站查詢和位置計算,獲得目前學生的經緯度信息。
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量，目前定位精度可以達到100m左右。2.2RFID考勤
M-School電子校卡內含2.4GHz有源RFID射頻電路,如圖4所示，RFID芯片BK2423以2Hz的頻率發送基于ISO18000-4標準的空口射頻信號，信號內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，一個安裝到學校門口里面，另一個安裝到學校門口外面，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，前置機再把考勤數據通過有線網絡或無線網絡傳輸到電子校卡服務器，完成學生進出校門考勤數據的采集。
2.3順風耳
有些情況下，家長需要了解孩子在放學后的活動情況，此時家長可以通過捆綁的親情號碼發送短信指令到M-School電子校卡，電子校卡收到短信后判斷是否為親情號碼發送的指令，如果是則執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手機的聲音；如果不是親情號碼發送的指令則忽略。
2.4SOS緊急呼叫
M-School電子校卡設計有專門的SOS按鍵，按鍵位置如圖5所示。在學生遇到緊急情況需要聯系家長時，通過長按SOS鍵，電子校卡可以輪流撥打電子校卡上設置的親情號碼電話，直到一位家長接聽，接通后處于順風耳狀態；同時還會將當前位置信息短信發送到親情號碼，確保了緊急情況下學生能夠及時聯系上家長。
3創新點和應用市場
傳統的電子校卡只具有RFID考勤功能，用途單一；M-School電子校卡原有的RFID基礎上集成了GSM/GPRS、GPS功能，使產品更具有實用性。
在學生遇到緊急情況需要聯系家長時，通過長按M-School電子校卡上的SOS鍵，可以輪流撥打家長電話，直到一位家長接聽，同時還會發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系上家長。
M-School電子校卡的順風耳功能，家長可以在必要的時候監聽孩子周圍的情況，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后晩到家的擔憂。
M-School系統應用新的理念，為學校、家長、學生架設了一個信息互通的橋梁，也為孩子的安全和家長的監護提供了有力的保障，目前市場并未有同類產品銷售，且此產品有很大的市場需求，因此具有廣闊的市場前景。
M-School系統投資小、成本低、收益大、技術成熟并具有龐大的消費群體，產品價格適宜，滿足了消費者的需求。
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