RFID在学生行为分析系统中的应用

徐 维

(孝感学院现代教育技术中心,湖北孝感432000)

RFID在学生行为分析系统中的应用

徐 维

(孝感学院现代教育技术中心,湖北孝感432000)

在高等学校数字化校园的基础上,为学生行为分析系统设计了一套RFID方案。RFID在学生行为分析系统的应用是从纯技术的角度出发,并可以随时监控公共场所中的各种行为,对校园的安全与稳定有一定的应用价值。

RFID;学生行为;网络

1 RFID信息模型

1.1 RFID概述

RFID(Radio Frequency Identification)射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。

1.2 RFID的数据结构

一个完整、典型的 RFID系统通常由标签(Tag)、读卡器(Reader)、RFID中间件、应用程序等4个模块组成(如图1所示)。

图1 RFID系统

1.2.1 标签(Tag)

标签由天线和芯片组成,天线在标签和读卡器间传递射频信号,芯片里面保存每个标签具有的唯一电子编码和用户数据。每个标签都有一个全球唯一的ID号码——U ID,U ID是在制作芯片时放在ROM中的,无法修改;用户数据区是供用户存放数据的,可以进行读写、覆盖、增加的操作。

1.2.2 读卡器(Reader)

读取(或写入)标签信息的设备,可设计为手持式或固定式。读卡器对标签的操作有3类:

识别(Identify):读取U ID;

读取(Read):读取用户数据;

写入(W rite):写入用户数据。

1.2.3 RFID中间件

RFID中间件是将底层RFID硬件和上层企业应用结合在一起的粘合剂。虽然原则上的中间件是横向的软件技术,但在RFID系统中,为使其更适用于特定行业,RFID中间件会针对行业做一定的适配工作。

在RFID系统这种具体情况下,中间件层除通常的功能外,还有以下特定功能:

阅读/写入更加可靠;把数据通过读卡器网络推或者拉到正确位置(类似路由器);监测和控制读卡器;提供安全读/写操作;降低射频干扰;处理标签型和读卡器型事件;应用通知;接受并且转发来自应用的中断指令;给用户提供异常警告[2]。

1.3 RFID技术与身份认证技术

目前,条形码、磁卡以及IC卡使用较为广泛,但是条形码采用的是用户名/密码认证方式的身份认证,存在根本的安全隐患,同时携带和使用不方便,磁卡以及IC卡采用的是IC卡认证方式的身份认证,并且只能够在特定的系统下使用,通用性不高。如何解决以上涉及的问题呢?一项新兴的自动识别技术 RFID很好地解决了问题。RFID利用射频方式进行非接触双向通信,从而实现对物体的识别,并将采集到的相关信息数据通过无线技术远程进行传输。

相对目前广泛采用的条形码、磁卡以及IC卡而言,RFID具有读取距离远(几米至几十米)、穿透能力强、抗污染、效率高(可同时处理多个标签)、信息量大的特点,使用起来方便,成本也不高。总体归纳为具有易用性、通用性两大特点。

2 系统简介

所谓学生行为分析,就是在不对进入某个识别区域的学生(识别对象)进行任何行为规范与约束的情况下,完成对该对象的自动识别与跟踪,从而达到管理的目的。当然,考虑到被识别对象的隐私权等问题,这种自由跟踪与识别应当是善意的,并被告知系统是存在的,我们仅仅从技术上来设计这个方案。

例如,在学生考试中,可以用 RFID技术进行学生的识别。在教室的门口可以安置一个门禁管理器,学生通过学生证进入考场,监考老师可以通过照片识别学生是否持有自己的学生证,防止代考事件的发生。

又例如,外地学生家长想知道自己的孩子在学校的情况,可以通过本系统了解自己的孩子现在的大致方位和自己的孩子的兴趣所在,从而引导或者鼓励学生的发展。

这种利用RFID技术设计的学生行为分析系统具有如下的特点:

1)在现实生活中,由于学生行为自由化,具有很大的随意性,因此,学生的识别与跟踪管理中,会经常遇到长距离、多目标同时识别等问题。

2)从实际应用的角度出发,构建学生行为分析系统。采用局域网、无线网络通信系统,对识别的人员对象个体数据进行及时处理与分发,具有实时的概念。因此,对于不同的应用场合,将会提出环境适应性、通行接口特性等要求。

3)善意的学生行为分析管理,人性化的管理革命。在本应用方案中,关键的基本组件是RFID标签和阅读器,这两个基本组件构成了RFID识别系统的基本部分。

图2 学生行为管理系统示意图

如图2所示,RFID阅读器从人员所持有的标签上获取对象的个体信息,通过网络传递给学生行为管理系统,系统根据传回的信息,完成对被识别对象的自由跟踪管理。具体流程如图3所示。

图3 学生行为管理系统流程图

3 功能概述

对系统涉及的被识别对象实行统一规范化管理,实现被识别对象的信息数字化、信息化以及整体流程的规范化、系统化。具体要求如下:

1)在重要的通行地点及区域设置验证通道,达到“无证寸步难行、有证处处留痕”;

2)学生教师在无察觉的情况下通过验证;

3)对监控点的识别控制要做到准确、实时,并且有完善的监控机制和事后稽核能力;

4)系统运作的所有环节,特别是制证环节,必须具有良好的安全性和保密性;

5)系统本身必须有冗余设计和灾难恢复功能,并有一整套的数据备份恢复机制;系统提供完备的接口可供功能扩展和系统升级。

4 总 结

本应用方案以学生证作为唯一身份认证识别,一张卡全校通用,后台的数据库设计采用M SSQL Server2000数据库,数据保存在学校网络中心的数据中心上,并设计与执行一整套保存与备份方案。系统的数据库建造在 Window s 2000 Server平台上,可以方便地与学校现有网络环境进行对接,这样可以减少学校对网络再次大量资金投入。

[1] SarmAs E,Weis SA,Engels DW.RFID Systems and Security and Privacy lmplications[M]//Cryptographic Hardware and Embedded System s-CHES.Heidelberg:Sp ringer Berlin,2004.

[2] Hahnel D,Burgard W,Fox D,et al.Mapping and localization with RFID technology[C]//Proceedings ICRA’04.2004 IEEE International Conference.Freiburg:Freiburg University,2004.

[3] 张金乙,姜文志,蒋伟俊,等.高速海量数据的接收和存储系统的设计与实现[J].计算机时代,2007(12):67-68.

The Application of RFID in Studen ts’Behavior Analysis System

Xu Wei
(Technique Center of Modern Education,Xiaogan University,Xiaogan,H ubei 432000,China)

This paper attempts to put forward herein Aset of RFID technical methods for analyzing students’behavior on the basis of the digital campus of universities.Purely from the technical angle,the application of the RFID methods in students’behavior analysis system would make it possible to monitor various kinds of activities at public p laces at any moment.Therefore,it has some certain practical value fo r campus security and stability.

RFID;students’behavior;network

TP391.41

A

1671-2544(2010)增-0005-03

2010-06-20

徐 维(1979— ),男,湖北应城人,孝感学院现代教育技术中心实验师。

(责任编辑:邹礼平)