利用半有源RFID技术实现室内学习时间统计

利用半有源RFID技术设计了一个系统，系统由三个射频标签读写器、一批半有源射频标签、一台安装有室内学习时间统计软件的管理计算机、一个闸机组成。使用一组双射频标签读写器记录射频标签被读取的信息，通过一定算法，实现室内学习时间统计。

半有源RFID室内学习时间统计在成人教育中，学生来到教室上课往往自由度比较大，或迟到或早退或中途离开教室。这些导致管理上的困难，教师在上课过程中无法对如此之多的学生行为进行登记和统计。采用一个方便快捷的方法来管理这个问题，使用一个自动化的系统来统计室内学习時间。

一、研发背景

社会不断进步，教育形式呈现多样化特点，成年教育蓬勃发展。成年教育往往出现一个弊端，就是学习者以拿文凭为主，只注重考试内容以应付考试。

在当代高科技的背景下，各行各业都在探索如何利用新的技术为社会主义建设服务。例如图书馆，借助信息化进行改造。在服务模式、新技术应用方面进行了多项探索。作为成人教育的机构，也在探索如何监控学生教室学习时间。

RFID（Radio Frequency Identification）是一种无线射频识别技术，它是自动识别技术的一种。可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。识别工作无需人工干预，并可同时识别多个标签，操作快捷方便。系统基本器件包括射频标签读写器与射频标签。读写器与标签之间的射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递。其中半有源射频标签能够近距离激活定位，远距离识别及上传数据。 采用半有源射频标签的系统称半有源RFID产品。

二、系统设计

1.总体设计

如果只是在教室门口设置一个射频标签读写器，学生携带射频标签经过门口而没有进入教室同样被记录到。定点单射频标签读写器设计，无法对方向性进行监控，如果应用双射频标签读写器设计，可以实现更好的功能。因此在教室的门外设置一小段门栏，学生出入教室必须经过该门栏。通过门栏依次设置射频标签读写器1、闸机、读写器2。学生携带射频标签进入教室，首先经过读写器1位置，射频标签被读取，数据传到管理处的管理计算机，识别并记录后打开闸机，学生通过闸机，闸机自动关闭。学生经过读写器2位置进入教室，射频标签被读取，数据传到管理处的管理计算机，识别并记录。

学生离开教室，类似的流程是学生携带射频标签离开教室，首先经过读写器2位置，射频标签被读取，数据传到管理处的管理计算机，识别并记录后打开闸机，学生通过闸机，闸机自动关闭。学生经过读写器1位置离开，射频标签被读取，数据传到管理处的管理计算机，识别并记录。

在管理处是安装有室内学习时间统计软件的管理计算机和射频标签读写器3。读写器3的作用是平时管理射频标签，给学生分发射频标签和回收射频标签。

管理计算机上的室内学习时间统计软件统计记录，生成学生一门课程的教室上课学习时间，判断是否达到该课程对学生上课时间的要求。系统总设计图如图1所示。

2.软件设计

室内学习时间统计软件包括射频标签读写器管理功能、闸机控制功能、射频标签管理功能和时间统计功能。

射频标签读写器管理功能主要是读写器变更、暂停或启动某个读写器。闸机控制功能有设置控制方式为射频标签驱动闸机或者当不需要统计数据的时候让闸机常开。射频标签管理功能有分发射频标签、信息维护。

时间统计功能，每个学生对应一个射频标签。学生信息包括各门课程和课程上课学期。课程包括具体的上课时间地点以及最小上课时间。软件到了某门课程上课时间，开启对应教室的闸机控制方式为射频标签驱动，并在数据库读取上课的学生名单和对应射频标签信息，系统进入统计时间状态。

统计时间算法如下：每个应该上课学生的射频标签，在读写器1读取的记录为A记录，在读写器2读取的记录为B记录，记录包括射频标签ID、学生学号、课程编号、读取时间。A记录首次出现、B记录1分钟内相继出现为一个成功进入教室的AB记录，这时候删除A记录和B记录生成一个AB记录，读取时间为B记录的时间。B记录首次出现、A记录1分钟内相继出现为一个成功离开教室的BA记录，这时候删除A记录和B记录生成一个BA记录，读取时间为A记录的时间。单独的A记录、B记录出现一分钟后自动删除。

学生首次进入教室产生一个AB记录，最后离开教室产生一个BA记录，这两个记录的时间差就是上课总时间。如果中途离开返回教室就会产生一组BA记录、AB记录，这两个记录的时间差就是一个中途离开时间。把上课总时间减去所有的中途离开时间就是上课净时间，并记录在该学生对应课程上课时间里。

一段时间，例如半学期，统计各课程的学生上课时间如果达不到该课程最小上课时间的一半，将对学生提出警告。一学期结束，统计各课程学生上课时间如果达不到该课程最小上课时间，将不予参加该课程考试，并须在下学期重新选修该课程。

三、系统特点

（一）自动化程度高和时间累积精准性好

某些系统采用指纹打卡机系统来统计学生教室学习时间，学生到达的时候打一次指纹，离开的时候打一次指纹，学生有时候忘记打指纹了。本系统设置闸机，所有学生上课必须携带射频标签，射频标签可以粘贴在学生证上或者放在钱包里，随身携带。只要管理计算机设置好，学生携带了射频标签，时间的统计是自动化进行的。由于在时间统计过程中，减掉了中途离开教室的时间，时间累积精准性好，极大的限制了上课过程中学生离开教室的次数和时间。

（二）半有源RFID技术易于操控和简单实用

有些系统采用近距离接触式识别类介质来统计时间，例如无源RFID产品，这样的系统一次只能读取一个卡，读卡时间相对长，同时到达教室学生人数多的时候甚至造成拥挤。半有源RFID产品有着更快的反应速度，更好的效率。从而操控起来更加方便，使用过程更加实用。

四、结语

（一）系统存在的缺点

在成人教育普遍松散的大环境下，引入该系统有可能造成学生的抵触情绪，需要规章制度的促进和规范。还有目前，教室环境千姿百态，改造必然带来成本的压力和实际的困难。

（二）系统改进和展望

全校部署该系统，集中管理处统筹管理，可以引入更多的辅助系统。在应用过程中，如能结合监控录像系统，则可实现物品和人员的可视化管理，进一步调高管理水平和应急处理能力。新建的学校或者新的教学楼可以考虑在装修过程中嵌入本系统，能够取得更好的一体化效果。

参考文献：

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