基于RFID和校园一卡通的智能校园网

【摘要】射频识别（RFID）中无线射频网络的教学信息化管理系统发展比较缓慢，但随着以人为主的发展理念和注重学生自身发展情况的现状，加强智能教学管理成为各高校的主要任务。针对此问题，提出一种基于RFID的高校教学管理方案，从实际出发，确定管理系统的主要功能模块，结合校园一卡通体系建设提升高校教学管理质量，并通过试运行期对数据的监测和反馈师生们的意见，并提出改进措施。

【关键词】射频识别;数据采集;无线网络;一卡通

1.引言

校园一卡通系统指的是将“一卡通”系统架构在校园网上，以感应式射频IC卡为媒介，搭建提供身份识别与电子支付服务功能的系統平台，以及架构在该平台上的各种信息化应用系统。校园一卡通系统与数字化校园的运行网络同属于校园网，且校园一卡通系统的部分功能为数字化校园提供共享数据和管理服务。所以，数字化校园与“一卡通”系统关系紧密校园一卡通系统是数字化校园的基本组成部分。

提出一种基于RFID的高校教学管理方案，从实际出发，确定管理系统的主要功能模块，结合校园一卡通体系建设提升高校教学管理质量，并通过试运行期对数据的监测和反馈师生们的意见，并提出改进措施。

2.RFID理论

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。从概念上来讲，RFID类似于条码扫描，对于条码技术而言，它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器;而 RFID则使用专用的 RFID读写器及专门的可附着于目标物的 RFID 标签，利用频率信号将信息由 RFID标签传送至 RFID读写器。一套完整的RFID设备通常包括读写器和一个或多个天线以及包含数据信息的标签。

RFID是一项易于操控，简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术。它不需要接触可以在一定距离之外进行数据读写;具有轮询功能;可以主动识别移动中的标签;不受阻挡物的阻挡干扰;相比较GPS可以在野外正常工作。

3.基于RFID和校园一卡通的高校教学管理方案

3.1 系统概述

基于RFID的智能校园信息平台建设主要是利用校园现有无线网络的基础上集成无线RFID网络，将校园一卡通平台与校园教务平台相结合，既能满足高校的选课等需求同时可以统计学生在体育锻炼、营养情况和上课情况。其中校园有线网络是该平台系统的主干网络，基于RFID的射频无线网络是旁支网络主要负责将一卡通读卡设备和主干网络连接。

图1 系统网络拓补图

如图1所示，该系统主要分为三类不同角色用户：教师用户、学生用户和管理员用户（包括主系统管理用户和子系统管理用户）。基于RFID的智能校园信息平台主系统管理端与子系统管理端通过有线网络进行连接，将数据统一从子系统管理端汇总至主系统，在本系统中所有的IC卡读卡终端全部安装RFID模块，将采集到的学生食堂打饭信息数据、体育锻炼信息数据及上课信息数据并通过RFID模块将上传至分别的子系统管理端，再由子系统管理端通过有线的校园网络上传至主系统管理端。

3.2 管理系统需求

1）用户管理

主系统下用户可以对自己的用户名和密码进行管理，包括对用户名及密码的设置、修改、删除、更新等操作。主系统管理员可以对教师及学生用户进行权限管理。还包括对登录系统的相应客户基本信息管理包括：修改基本信息、删除基本信息。基本信息包括姓名、性别、家庭住址、联系电话、电子邮件等。

2）选课管理

在主系统下可以进行学期课程的选择，教师用户将自己上课信息及个人信息上传至服务器，主系统管理员将信息整理并且发布选课信息表，学生用户登录系统后在相应模块进行选课，选取相应教师及课程。

3）采集数据管理

通过RFID模块进行无线网络数据收发，首先一卡通管理终端将每日学生在食堂用餐情况、体育场锻炼情况采集并且通过RFID模块将数据上传至智能校园信息平台子系统，各子系统将多个终端模块采集数据汇总至主系统。主系统将数据记录存储到系统数据库，经过处理函数将采集数据整理到系统。供用户回来进行查询。

4）校园信息发布管理

用户在本系统平台登陆后可以查看系统管理的信息，包括选课通知、教务通知、校园内活动通知等。主系统管理员可以在系统上发布信息，并且进行发布信息的删除、修改等操作。

5）教育资源管理

学生用户可以在系统平台下进行相关教育资源的下载，为学习提供相应资料，教师用户将相关的教育资源进行上传，管理员用户则在系统平台下对教师上传资源进行审核并发布相关教育资源。

6）校园比赛管理

该平台下可以提供为校园运动会等校内比赛管理系统，在该系统下管理员用户对赛事进行发布对比赛项目进行管理，学生教师用户可以在系统平台上进行项目的报名。

7）一卡通管理

平台系统对校园一卡通进行管理，包括初始化IC卡、写卡、更改卡信息、对IC卡充值管理、挂失等操作。学生及教师用户可以进行IC卡申请。

3.3 系统设计

3.3.1 系统方案

智能校园信息管理系统在数据采集以及数据与信息平台进行交互的实现均是基于RFID技术。在数据采集方面智能校园信息管理系统体系，在基于RFID技术下可以实施真正意义上的智能一卡通。把需要采集的数据在一个完善的平台上有机结合，进行完整数据传输，共用一个统一的数据库。其主要可以解决本系统易维护性高的要求：以往校园管理中需要对管理人员、卡及设备进行管理和配置，以及人工的数据录入。但在基于RFID系统下可以通过安装在食堂、教室、操场等地方的读卡器将数据采集然后进行管理、维护。按照相应的数据格式将数据分析保存。

图2 RFID采集模块的布局设计

数据采集得到后通过相应的软件平台将数据分析解决，在智能校园数据采集管理平台上将数据分析，以人性化界面的方式呈现给最终用户。系统最终实现在RFID技术下将硬件设备（读卡器、数据采集器）与软件管理平台（智能校园管理软件和采集数据库）结合在一起，可以有效地分析掌握学生在校园的营养、锻炼和学习情况，并且根据相应的信息进行合理的分析。更好的体现本系统的智能化的特点。

3.3.2 RFID采集模块设计

RFID采集模块主要采集学生营养健康情况的信息、锻炼身体情况的信息和上课情况的信息。采集模块具有非接触式IC卡的识别功能和RFID无线传输数据及数据存储功能。可以及时将数据上传至管理系统平台。本系统组要设计在每个教室安装一台数据采集读卡器、体育场进口处安装一台数据采集读卡器、食堂售饭口安装一台数据采集读卡器。RFID采集模块布局设计如图2所示。

在智能化校园管理系统中，在教室数据采集读卡器采集数据后，首先接入上课情况管理数据子系统，该子系统建设在教务处由RFID射频接收模块将学生上课签到数据情况进行存储，再按照相应IC卡号和学生编号将数据插入。在体育场数据采集读卡器采集数据后首先接入锻炼情况管理数据子系统，该子系统建设在教务处由RFID射频接收模块将学生锻炼签到数据情况进行存储，再按照相应IC卡号和学生编号将数据插入。在食堂数据采集读卡器采集数据后首先接入打饭情况管理数据子系统，该子系统建设在教务处由RFID射频接收模块将学生打饭签到数据情况进行存储，再按照相应IC卡号和学生编号将数据插入。

3.3.3 运行实施及意见反馈

本系统通过RFID技术的无线组网，将传统的校园有线网络扩展到无线网络上，用来实现对安装到教室、体育场和食堂的数据采集终端所收集的数据传到系统管理平台上。进行智能化的数据解析，将得到的数据存储到管理系统。该系统平台也可以实现选课管理、多媒体资源管理及体育比赛等相应模块。

本系统可以在以下方面改进：（1）通过该套系统方便学生和教师进行选课。（2）对于运动会可以避免以往的人工报名、人工安排时间、记录成绩的不便，采用网络报名并且自动生成参赛表和成绩表。（3）便于学校教务中心及时掌握教学情况，减少疏漏。（4）采用IC卡校园一卡通的管理便于督促学生进行体育锻炼和对学生营养的监控。（5）系统便于扩展和维护。

本论文论述该系统主要以以教学管理为核心进行分析，通过几大模块的设计完成对高校教学管理系统的设计开发，为我国的教学管理事业贡献一份力量。

4.结论

建立基于RFID平台下的智能校园管理平台，以先进性为原则，面向用户进行功能开发，可以减少教学管理工作中人力、物力的投入。本系统的建立不仅仅是一种简单的劳动强度的减轻，它还是教学管理体制改革的具体体现。通过RFID技术的无线组网，将传统的校园有线网络扩展到无线网络上，用来实现对安装到教室、体育场和食堂的数据采集读卡器所收集的数据传到系统管理平台上，进行智能化的数据解析，将得到的数据存储到管理系统。该系统平台也可以实现选课管理、多媒体资源管理及體育比赛等相应模块。

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作者简介：周忠华（1978—），男，湖南益阳人，工学硕士，广东财经大学实验师，研究方向：计算机网络。