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RFID“校訊通”系統(tǒng)硬件方案解析

2012-04-06 10:43 《物聯(lián)網(wǎng)世界》
關(guān)鍵詞:RFID校訊通

導(dǎo)讀:“校訊通”是利用現(xiàn)代信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)家庭與學(xué)校快捷、實(shí)時(shí)溝通的教育網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。是一套可以有效解決老師和家長(zhǎng)之間溝通,幫助孩子健康成長(zhǎng)的、集先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和無線通信技術(shù)于一體的信息交流系統(tǒng)。他可以讓家長(zhǎng)每天都能了解到自己孩子在學(xué)校的情況,也可以讓家長(zhǎng)隨時(shí)、隨地的向老師提出建議或反映孩子在家里的表現(xiàn),促進(jìn)學(xué)生健康成長(zhǎng)。

  前  言

  “校訊通”是利用現(xiàn)代信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)家庭與學(xué)??旖?、實(shí)時(shí)溝通的教育網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。是一套可以有效解決老師和家長(zhǎng)之間溝通,幫助孩子健康成長(zhǎng)的、集先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和無線通信技術(shù)于一體的信息交流系統(tǒng)。他可以讓家長(zhǎng)每天都能了解到自己孩子在學(xué)校的情況,也可以讓家長(zhǎng)隨時(shí)、隨地的向老師提出建議或反映孩子在家里的表現(xiàn)。他充分調(diào)動(dòng)社會(huì)教育資源,利用現(xiàn)代信息技術(shù)架起學(xué)校、家庭之間實(shí)時(shí)、快捷、有效溝通的橋梁,形成社會(huì)、學(xué)校、家庭和諧共育的局面,促進(jìn)學(xué)生健康成長(zhǎng)。 

  通過手機(jī)短信,教師可以將孩子在學(xué)校的健康狀況、學(xué)習(xí)成績(jī)、日常表現(xiàn)、考勤情況、期末評(píng)語、當(dāng)天作業(yè)、學(xué)校的動(dòng)態(tài)和通知等信息直接發(fā)送到家長(zhǎng)的手機(jī)上,使家長(zhǎng)及時(shí)、方便、全面了解自己孩子在學(xué)校的情況。家長(zhǎng)可以通過上行短信或登陸校訊通網(wǎng)站與學(xué)校教師進(jìn)行互動(dòng),主動(dòng)查詢學(xué)生的各項(xiàng)情況。校訊通有力促進(jìn)了家長(zhǎng)與老師的互動(dòng)交流,使家長(zhǎng)和學(xué)校溝通零距離。

  現(xiàn)狀問題

  目前“校訊通”系統(tǒng)硬件射頻卡部分,在整個(gè)市場(chǎng)上的應(yīng)用主要采用近距離非接觸射頻卡以及遠(yuǎn)距離非接觸射頻卡兩種方式,遠(yuǎn)距離非接觸射頻卡包括低頻遠(yuǎn)距離非接觸射頻卡和2.4G遠(yuǎn)距離非接觸射頻卡兩種。應(yīng)用后都不同程度上出現(xiàn)了很多問題,比如:費(fèi)用過高,效果不明顯,短信不及時(shí)等等。每種方式各有利弊,我們從目前這幾種方案中提煉出一些問題進(jìn)行解析:

  解決方案一

  低頻近距離射頻卡:
 
  這種卡片,市場(chǎng)占有率很高,使用廣泛,主要優(yōu)點(diǎn)有:

  1、價(jià)格低廉:一張印刷完畢的卡片才2-3塊錢。
  2、適合攜帶:此類卡片厚度薄、重量輕,結(jié)實(shí)耐用。
  3、無需更換電池:這種卡片不需要電池即可驅(qū)動(dòng)使用,完全靠磁感線圈感應(yīng)供電工作。

  弊端有:

  1、需要學(xué)生們每天按時(shí)到“校訊通”終端設(shè)備上刷卡,從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生上學(xué)或放學(xué)的短信考勤。
  2、無法保證每個(gè)學(xué)生刷卡的主動(dòng)性,尤其是小學(xué)生。
  3、無法做到刷卡的有效性,如刷卡速度過快或接觸距離過大極有可能造成刷卡失敗現(xiàn)象的發(fā)生,而且即便刷卡失敗系統(tǒng)沒有提示功能。
  4、上下學(xué)高峰時(shí)段,造成大量人員刷卡擁擠。

  結(jié)論:因?yàn)榇朔桨缚刹僮餍缘?,故本文不詳?xì)解析。

  解決方案二

  低頻遠(yuǎn)距離射頻卡: 

  這種卡片國(guó)內(nèi)應(yīng)用不多(相比其他頻段卡片),但是使用效果很好,其優(yōu)點(diǎn)有:

  1、可以采用通道或地埋天線等方式,靈活多變。
  2、讀卡距離一般可以達(dá)到在3-4米左右。
  3、穿透力強(qiáng),對(duì)人體沒有影響,可以放置在人體任何部位。
  4、360度全方位讀卡,沒有死角。
  5、精度極高,識(shí)別速度快,誤讀率低等優(yōu)點(diǎn)。

  弊端有:

  1、不易攜帶,卡片厚度可以達(dá)到4.5mm,有一定的重量。
  2、需要電池供電,電池工作年限根據(jù)工作模式以及電池容量有很大關(guān)系,一般能在3年到6年。
  3、價(jià)格昂貴,一張低頻遠(yuǎn)距離卡片的價(jià)格可以夠嗎幾十張低頻近距離卡片。

  結(jié)論:因?yàn)榉桨改壳霸谑袌?chǎng)認(rèn)知程度上還有很大距離,故本文只介紹方案三。

  解決方案三

  2.4G遠(yuǎn)距離射頻卡: 

  此方案是目前市面上使用做多的方式,全國(guó)各地使用此方案的案例很多,不用學(xué)生去刷卡,只要帶在身上,即可通過安裝在校門口的讀寫器對(duì)學(xué)生卡進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。具體優(yōu)勢(shì)如下:

  1、學(xué)生攜帶用2.4G遠(yuǎn)距離識(shí)別卡進(jìn)出學(xué)校大門時(shí)輕松實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離刷卡考勤
  2、能有效解決學(xué)生刷卡錯(cuò)誤的不足
  3、僅要求學(xué)生每天上學(xué)/放學(xué)攜帶2.4G遠(yuǎn)距離射頻卡
  4、卡片雖為有源卡片但是重量與厚度適中,不會(huì)給學(xué)生帶來很大的負(fù)擔(dān) 

    (一)、工作模式

  學(xué)生攜帶2.4G有源標(biāo)簽出入校門口時(shí),就被安裝在校門口處的讀卡器自動(dòng)讀取。(校門口安裝兩個(gè)讀卡器,通過讀卡器的ID號(hào)先后順序來判斷學(xué)生的出入)讀卡器把讀到的信息傳給信息處理終端進(jìn)行處理,再把處理后的信息傳給校訊通終端。校訊通終端再把信息發(fā)給移動(dòng)平臺(tái),在經(jīng)過學(xué)校后臺(tái)服務(wù)器。最后移動(dòng)平臺(tái)把信息發(fā)給所對(duì)應(yīng)家長(zhǎng)的手機(jī)。

  目前對(duì)2.4G遠(yuǎn)距離射頻卡項(xiàng)目的實(shí)施有以下工作模式:

  優(yōu)點(diǎn):降低整個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)成本,充分綜合利用中間件服務(wù)器資源

{$PAGE$}

  劣勢(shì):

  1、要求學(xué)校到區(qū)域中間件服務(wù)器線路保持通暢
  2、要求區(qū)域中間件服務(wù)器接收學(xué)校數(shù)據(jù)的線路帶寬要足夠大
  3、要求區(qū)域中間件服務(wù)器保持良好的工作狀態(tài) 
 

  優(yōu)點(diǎn):降低整個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)成本,減少中間故障問題節(jié)點(diǎn)

  劣勢(shì):

  1、要求學(xué)校到平臺(tái)服務(wù)器線路保持通暢
  2、要求平臺(tái)服務(wù)器接收學(xué)校數(shù)據(jù)的線路帶寬要足夠大
  3、要求平臺(tái)服務(wù)器的性能足夠能夠支持所有數(shù)據(jù)的分析和處理
  4、要求平臺(tái)服務(wù)器處于良好的工作環(huán)境內(nèi) 
 

  優(yōu)點(diǎn):靈活多變的鏈接方式,減少對(duì)平臺(tái)服務(wù)器的壓力,

  劣勢(shì):

  1、要求學(xué)校到平臺(tái)服務(wù)器線路保持通暢
  2、要求平臺(tái)服務(wù)器接收學(xué)校數(shù)據(jù)的線路帶寬要足夠大
  3、要求平臺(tái)服務(wù)器的性能足夠能夠支持所有數(shù)據(jù)的分析和處理
  4、要求平臺(tái)服務(wù)器處于良好的工作環(huán)境內(nèi)

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  假設(shè)現(xiàn)場(chǎng)安裝了2組讀寫器,每次讀寫器數(shù)量不定,分別覆蓋校門的內(nèi)側(cè)和外側(cè),并且有一個(gè)控制器(比如PC機(jī)),讀取這2組讀寫器收到的RFID數(shù)據(jù)。那么在控制器中可以運(yùn)行如下算法(算法模式有四種): 
 

  模式說明:
  此模式適合:

  1、學(xué)校大門口有通道;
  2、學(xué)校大門位置位于校外讀寫器信號(hào)范圍內(nèi),且不在校內(nèi)讀寫器信號(hào)范圍內(nèi);
  3、校內(nèi)外讀寫器之間可能有交叉區(qū)域;

  算法:
  出校:

  1、需2個(gè)讀寫器均讀到;
  2、需要此卡片最后是被校外讀寫器讀到;
  3、需要等卡片離開校外讀寫器信號(hào)范圍后,方可判斷為 出校;

  入校:

  1、需2個(gè)讀寫器均讀到;
  2、只要2號(hào)讀寫器一讀到就可判斷為 入校;

  備注:避免學(xué)生沒有出校門只是在校門口晃了一圈又進(jìn)入學(xué)校的現(xiàn)象。

  參數(shù):
  State :作為人員卡的目前位置狀態(tài),包含:In / Out  兩個(gè)狀態(tài),當(dāng)位置發(fā)生變化時(shí)發(fā)送短信;
  Tsave_day:歷史數(shù)據(jù)保留天數(shù);
  Tcheck :對(duì)卡片掃描結(jié)果列表進(jìn)行掃描的時(shí)間;
  Tout_blank :在出校后,離開校外讀寫器信號(hào)范圍后判斷為 出校 的等待時(shí)間;
  Tdata_keep :數(shù)據(jù)連續(xù)時(shí)間(數(shù)據(jù)未作判斷前,數(shù)據(jù)不丟失,保留持續(xù)時(shí)間);
  Tclear :清空業(yè)務(wù)表時(shí)間。 
 

  模式說明:
  此模式適合:

  1、學(xué)校大門口有通道;
  2、學(xué)校大門位置位于校內(nèi)外讀寫器信號(hào)范圍之外內(nèi);
  3、校內(nèi)外讀寫器之間沒有交叉區(qū)域;

  算法:
  出校:

  1、需2個(gè)讀寫器均讀到;
  2、只要校外讀寫器一讀到就可判斷為 出校;

  入校:

  1、需2個(gè)讀寫器均讀到;
  2、只要校內(nèi)讀寫器一讀到就可判斷為 入校;

  備注:此模式最為簡(jiǎn)單,且沒有延時(shí)的現(xiàn)象。

  參數(shù):
  State :作為人員卡的目前位置狀態(tài),包含:In / Out  兩個(gè)狀態(tài),當(dāng)位置發(fā)生變化時(shí)發(fā)送短信;
  Tsave_day:歷史數(shù)據(jù)保留天數(shù);
  Tcheck :對(duì)卡片掃描結(jié)果列表進(jìn)行掃描的時(shí)間;
  Tdata_keep :數(shù)據(jù)連續(xù)時(shí)間(數(shù)據(jù)未作判斷前,數(shù)據(jù)不丟失,保留持續(xù)時(shí)間);
  Tclear :清空業(yè)務(wù)表時(shí)間。 
 

  模式說明:
  此模式適合:

  1、學(xué)校大門口有通道;
  2、學(xué)校大門位置位于校內(nèi)讀寫器信號(hào)范圍內(nèi),且不在校外讀寫器信號(hào)范圍內(nèi);
  3、校內(nèi)外讀寫器之間可能有交叉區(qū)域;

  算法:
  出校: 

  1、需2個(gè)讀寫器均讀到;
  2、只要校外讀寫器一讀到就可判斷為 出校;

{$PAGE$}

  入校:  

  1、需2個(gè)讀寫器均讀到;
  2、需要此卡片最后是被校內(nèi)讀寫器讀到;
  3、需要等卡片離開校內(nèi)讀寫器信號(hào)范圍后,方可判斷為 入校; 

  備注:避免學(xué)生沒有入校門只是在校門口晃了一圈又走出學(xué)校的現(xiàn)象。

  參數(shù):
  State :作為人員卡的目前位置狀態(tài),包含:In / Out  兩個(gè)狀態(tài),當(dāng)位置發(fā)生變化時(shí)發(fā)送短信;
  Tsave_day:歷史數(shù)據(jù)保留天數(shù);
  Tcheck :對(duì)卡片掃描結(jié)果列表進(jìn)行掃描的時(shí)間;
  Tin_blank : 在入校后,離開校內(nèi)讀寫器信號(hào)范圍后判斷為 入校 的等待時(shí)間;
  Tdata_keep :數(shù)據(jù)連續(xù)時(shí)間(數(shù)據(jù)未作判斷前,數(shù)據(jù)不丟失,保留持續(xù)時(shí)間);
  Tclear :清空業(yè)務(wù)表時(shí)間; 
 

  模式說明:
  此模式適合:

  1、學(xué)校大門口有通道,但是通道比較短?;蚴菦]有通道;
  2、學(xué)校大門位置位于校內(nèi)外讀寫器交叉信號(hào)范圍內(nèi);
  3、校內(nèi)外讀寫器之間有交叉區(qū)域;

  算法:
  出校: 

  1、需2個(gè)讀寫器均讀到;
  2、需要此卡片最后是被校外讀寫器讀到;
  3、需要等卡片離開校外讀寫器信號(hào)范圍后,方可判斷為 出校;

  入校:

  1、需2個(gè)讀寫器均讀到;
  2、需要此卡片最后是被校內(nèi)讀寫器讀到;
  3、需要等卡片離開校內(nèi)讀寫器信號(hào)范圍后,方可判斷為 入校; 

  備注:避免學(xué)生沒有入校門只是在校門口晃了一圈又走出學(xué)校的現(xiàn)象。避免學(xué)生沒有出校門只是在校門口晃了一圈又進(jìn)入學(xué)校的現(xiàn)象。

  參數(shù):

  State :作為人員卡的目前位置狀態(tài),包含:In / Out  兩個(gè)狀態(tài),當(dāng)位置發(fā)生變化時(shí)發(fā)送短信;
  Tsave_day:歷史數(shù)據(jù)保留天數(shù);
  Tcheck :對(duì)卡片掃描結(jié)果列表進(jìn)行掃描的時(shí)間;
  Tout_blank : 在出校后,離開校外讀寫器信號(hào)范圍后判斷為 出校 的等待時(shí)間;
  Tin_blank : 在入校后,離開校內(nèi)讀寫器信號(hào)范圍后判斷為 入校 的等待時(shí)間;
  Tdata_keep :數(shù)據(jù)連續(xù)時(shí)間(數(shù)據(jù)未作判斷前,數(shù)據(jù)不丟失,保留持續(xù)時(shí)間);
  Tclear :清空業(yè)務(wù)表時(shí)間; 

    (三)、技術(shù)弊端

  遠(yuǎn)距離識(shí)別卡有自身優(yōu)勢(shì),當(dāng)然也存在自身的弊端,這些弊端是技術(shù)目前不能解決的:

  1、卡片對(duì)金屬、人體(液體)的阻擋問題
  2、卡片電池供電問題
  3、卡片成本造價(jià)問題
  4、讀寫器讀寫區(qū)域范圍問題
  5、廠商間通訊加密不互通的問題

  一般學(xué)校門口都有保安室,位置位于兩個(gè)讀寫器中間某處,如果孩子從外走入:

  1、校內(nèi)讀寫器讀到后,孩子進(jìn)入保安室(無信號(hào)),停留很長(zhǎng)時(shí)間,這時(shí)短信已經(jīng)發(fā)出,如果孩子這時(shí)又走出保安室,并且極端情況,順著墻壁只有校外讀寫器讀到數(shù)據(jù),走出了校門,這時(shí)就出現(xiàn)了錯(cuò)誤。

  2、校內(nèi)讀寫器沒有讀到數(shù)據(jù),孩子進(jìn)入保安室(無信號(hào)),停留很長(zhǎng)時(shí)間,這時(shí)校外讀寫器數(shù)據(jù)保留時(shí)間已經(jīng)超過了預(yù)設(shè)值,清空,如果孩子這時(shí)又走出保安室,并且極端情況,順著墻壁只有校內(nèi)讀寫器讀到數(shù)據(jù),走進(jìn)了校門,這時(shí)就出現(xiàn)了錯(cuò)誤。只要是通過卡片走出信號(hào)范圍后在進(jìn)行判斷,均會(huì)出現(xiàn)時(shí)間延時(shí)的現(xiàn)象(T1走出信號(hào)范圍的時(shí)間 + T2無信號(hào)等待判斷時(shí)間 + T3信號(hào)上傳發(fā)送短信時(shí)間)。

  解決方案:

  這種情況可以將讀寫器數(shù)據(jù)保留時(shí)間設(shè)置大些

  結(jié)論:由于技術(shù)對(duì)信號(hào)范圍控制問題,不可能做到所有現(xiàn)象均考慮入內(nèi),總有個(gè)別案例會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤,但是我們可以利用技術(shù)本身特點(diǎn)再根據(jù)實(shí)際環(huán)境條件設(shè)定讀取距離范圍和方向,可以有效的提高識(shí)讀正確率。