基于射频识别技术的家校通安卓平台的设计与实现

李成渊，刘昌辉，王越甜（无锡城市职业技术学院，江苏　无锡　214000）



基于射频识别技术的家校通安卓平台的设计与实现

李成渊，刘昌辉，王越甜
（无锡城市职业技术学院，江苏无锡214000）

摘要：当前社会各界对幼儿监护需求日益强烈，为做到幼儿园、孩子、家长之间更好地信息互导沟通，文章利用了无线射频识别技术自动化、非接触读取的优势，以及手机APP在现代家庭生活中信息获取的实时便利性。同时，结合传统的用户网页浏览习惯，开发了与之结合的PHP网站，以丰富本平台的信息架构，构建了学校、家长和孩子之间沟通的多通道桥梁。

关键词：RFID；家校通；PHP；安卓开发；MySQL

幼儿园属于学前教育阶段，作为其培养主体，处于幼儿年龄段的孩子自我安全意识较为薄弱，自我保护能力几乎没有，自我控制力也很差。而幼儿段的孩子又活泼好动，对外界充满了好奇。由于我国国情的特点，很多孩子均为独生子女，因此幼儿园孩子的安全直接关系到家庭幸福和社会和谐。针对于幼儿园儿童各种安全问题，设计团队研究一套完整的基于RFID技术，结合网络服务器技术的婴幼儿安全管理系统，以增强幼儿园安全的措施，更好地提高幼儿园安全管理的效率，构建安全规范的幼儿园环境。

1　关键技术介绍

1.1RFID简介

无线射频识别技术，俗称射频识别。它透过无线电波做到非接触的快速信息交换与存技术，通过无线通讯（Wireless Communication）结合资料存取技术（Information Technology），再连结资料库系统，实现非接触式的双向通信，达到识别的目的，并进行数据交换，形成一个非常庞大且串联在一起的系统。在这个识别系统中，读写器和电子标签之间的通信通过电磁波来实现。而射频识别技术具有快读扫描、体积小型化、形状多样化、抗污染能力与耐久性、可重复使用、穿透性和无屏障阅读、数据记忆容量大等优点，所有作为自动识别技术的杰出代表，其已成功应用于工业、零售、物流、交通等多个领域。

1.2PHP简介

PHP（Hypertext Preprocessor，超文本预处理器）是一种通用开源脚本语言。语法吸收了C语言、Java和Perl的特点，利于学习，使用广泛，主要适用于Web开发领域。PHP独特的语法混合了C，Java，Perl以及PHP自创的语法。它可以比CGI或者Perl更快速地执行动态网页。用PHP做出的动态页面与其他的编程语言相比，PHP是将程序嵌入到HTML（标准通用标记语言下的一个应用）文档中去执行，执行效率比完全生成HTML标记的CGI要高许多；PHP还可以执行编译后代码，编译可以达到加密和优化代码运行，使代码运行更快。

1.3Android开发技术

Android是一种基于Linux的自由及开放源代码的操作系统，主要应用于移动设备，如智能手机和平板电脑。Android主要由Google公司和开放手机联盟领导及开发，与84家硬件制造商、软件开发商及电信营运商组建开放手机联盟共同研发改良Android系统，并以Apache开源许可证的授权方式，公开Android的源代码。Android逐渐扩展到平板电脑及其他领域上，如电视、数码相机、游戏机等。Android之所以可以在如此多领域中得到良好的应用，主要其具备以下主要性能优势：（1）开放性：原生态Android平台始终免费授权，允许任何移动终端厂商加入联盟，有迅速利于积累消费者与合作厂商。（2）丰富的硬件：与Android平台的开放性类似，Android平对针对众多厂商推出产品差异，做到很好的兼容性，以便于通讯实施和信息迁移。（3）方便开发：Android平台提供给第三方开发商宽泛、自由的环境。（4）Google应用：作为互联网领军厂商，业已成功的Google服务如地图、邮件、搜索等已成为连接用户的重要纽带，而Android平台可以与这些优秀的Google服务进行无缝连接。

2　家校通系统基本原理

系统在实现的过程中采用MVC三层架构开发。在充分挖掘家长、学校需求的前提下，根据系统的设计原则和功能目标进行总体架构，给出系统的总体设计和功能模块划分。

本系统用户界面层主要分成两大部分：（1）WEB客户端的实现，为用户提供了一个登录系统的WEB地址，使得用户方便通过PC端登陆系统对学生信息进行查询修改等操作。（2）为移动通信终端的APP软件，方便让用户利用手机通过数据网络及时查询到本系统相关信息。端数据采集层主要功能是通过RFID识读器，将持卡人员的信息收集，并交给数据处理层进行判断；数据处理层需要实现的功能模块主要有信息发布模块、事件监测模块和身份识别模块。采用这种设计，使得模块之间的耦合性降低，提高程序的鲁棒性和拓展性。

3　家校通系统详细设计

本系统由后台服务器端为核心，以连接客户访问Web端，家长移动通讯APP终端，后台数据库终端，以及RFID边沿识别终端，主体结构如图1所示。

系统主题构建完成基础上，当识别前端获得RFID卡片信息之后，立即更新MySQL构建的数据库，修改其对应孩子的在校状态，同时更新孩子到校时间，并实时更新至后台数据库，以供前台Web端与移动终端App更新状态使用。

图1　系统整体结构

3.1MySQL后台数据库

数据库使用MySQL来构建，主要分为班级、家长、位置、孩子、年级多个实体，各实体均付以详细属性罗列，并相互之间利用对应外键相连接，以形成综合整体为系统服务。

3.1.1班级实体对应的班级信息表的结构（见表1）

表1　class信息表

3.1.2位置实体对应的位置信息表的结构（见表2）

表2　location信息表

3.1.3家长实体对应的家长信息表的结构（见表3）

表3　patriarch信息表

3.1.4孩子年级实体对应的孩子年级信息表的结构（见表4）

表4　student信息

3.1.5孩子年级实体对应的孩子年级信息表的结构（见表5）

表5　studentgrade信息表

3.1.6教师实体对应的教师信息表的结构（见表6）

表6　teacher信息表

3.1.7教学计划实体对应的教学计划信息表的结构（见表7）

表7　teachingplan信息表

3.2Android移动通信端

图2　APP终端显示

输入账号和密码，选择是教师或者家长登录系统，通过验证之后，进入APP主界面；而家长新用户则提供注册页面，通过信息设置，完成注册；APP主页面是学校简介，有助于家长对幼儿园的；本APP同样也提供了教师信息页面，丰富内容。而宝宝界面则显示包含姓名、班级、年龄、爱好以及在校离校情况在内的详细信息；用户个人信息界面可以显示出宝宝的性别、用户姓名、手机、邮箱和地址，并提供信息修改权限。具体信息如图2所示。

3.3RFID边沿识别端

射频前端采用SY-RF038 RFID读卡器，其工作在125kHz上，读卡频率在0.08秒，功耗0.2W，针对非接触式卡片完成8～15cm的识读；带有LED指示灯和蜂鸣器，可伴随射频标签的识读，通过闪亮和鸣叫以示一次读取；支持uEM4001，4100及其兼容的RFID卡片；而本系统的输出序列设置成四字节，阅读器会自动将其转换为十位十进制数，以求更好的可读性。

3.4PHP服务器端

通过PC端输入登陆界面，用教师或者家长身份以账号和密码验证，进入系统主页（见图3）。

图3　登录界面

登录成功后，会显示实验幼儿园网站的主页，如图4所示。

图4　幼儿园首页

通过Web页面，可以查询到登录用户对应孩子的到校信息，如图5所示。

图5　孩子登录信息

而作为系统管理方，学校老师可以以教师身份登录，完成系统管理工作，如图6所示。

图6　管理员登录模块

3.5系统测试

本系统利用边界条件法为基础建立实际用例，输入符合因果逻辑关系实体案例进行测试。同时利用各个单元间进行的正向逆向测试，以证明各单元的功能模块的独立性与健壮性。在实际测试过程中，还将黑盒测试法的证明结果进行验证，以满足系统流程与条件组合的全面覆盖。如表8所示。

表8　模块测试结果

4　结语

通过对幼儿园相关系统调查与研究，结合其他信息平台的经验和不足，本系统整体上釆用B/S结构，将数据存储在PC服务器，移动通讯客户端运行在安卓终端，系统包含了孩子到校通知、家长信息注册、学校信息公开等功能。系统釆用的技术方案是信息系统建设中相对成熟的应用模式，具有一定的先进性和可拓展性。本系统的细节处理如果得到进一步的改进与优化，将具备更好的拓展性和实用性。

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Design and Implementation of the Home-school Communication Platform Based on the RFID Technology

Li Chengyuan, Liu Changhui, Wang Yuetian
(Wuxi City College of Vocational Technology, Wuxi214000, China)

Abstract：At present, all walks of life in the community are increasingly strong demand for child care. In order to make better between kindergarten and children and parents communicate mutual information this design constructs a multi channel bridge between school, parents and children. In this design， Wireless radio frequency identifcation technology automation， non-contact reading advantage and real time convenience of mobile APP in modern family life is taken use of. Meanwhile traditional user web browsing habits are combined and the Web-site based on the PHP technology is developed.

Key words：RFID； home-school communication； PHP； Android developed； MySQL

基金项目：江苏省大学生创新创业计划；项目编号：201513748007Y。

作者简介：李成渊（1980-），男，江苏无锡，讲师；研究方向：物联网应用技术。