基于RFID远距离自动识别技术的校园考勤管理系统研究

姜 伟，李 胜(.合肥幼儿师范高等专科学校信息中心，安徽合肥 300；.马鞍山职业技术学院电子信息系，安徽马鞍山 4303)

基于RFID远距离自动识别技术的校园考勤管理系统研究

姜 伟1，李 胜2
(1.合肥幼儿师范高等专科学校信息中心，安徽合肥 230011；2.马鞍山职业技术学院电子信息系，安徽马鞍山 243031)

本文针对在中小学最为突出的上学、放学考勤难等问题，以一种基于RFID远距离自动识别技术的校园考勤管理系统应用为依据，给出无线传感器和中间件技术在系统软件中的应用。校园考勤管理系统由RFID门禁系统和监控、面向学校的基于B/S架构的校园考勤系统、面向家长的校园出勤系统手机端平台三部分组成，是物联网技术、软件技术和移动4G技术的有机融合。通过校园考勤管理系统，家长实时获取学生出入校门信息，学校降低了学生考勤成本和风险，有益于“学校——教师——家长”之间的互动，有助于实现实时的校园安全自动化管理，提升校园安全管理效率。

物联网；有源远距离识别RFID

中小学学生缺乏自我管理能力，促使中小学教师和门卫花费大量时间对到校学生进行考勤，家长因为无法立刻得知子女到校上课情况，往往也宁肯上班迟到，也要接送。

近年来，在射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术快速提升和成本大幅降低的背景下，RFID技术逐渐在物流管理、食品溯源、高速收费等领域成功应用并普及，将RFID技术应用到校园考勤系统，必将有力促进和谐校园的建设工作[1]。

本文所述系统采用RFID技术实现校园门禁考勤的智能自动化，是对当前最新最先进的计算机网络信息技术和远距离无线射频识别技术(Long Distance Radio Frequency Identification)的一个高度集成和综合运用。本系统通过主动上传的基于UDP协议的NetRead系列通讯协议，达到了学生不用刷卡，通过远距离非接触式传感技术，利用RFID读写器远程自动读取学生卡标签的目的。校园门禁系统接收并处理这些信息，校园门禁系统有简单方便、稳定快速、可控性强的特征，为校园智能化管理提供安全准确的学生出勤信息。再依据这些信息建立：(1)面向学校的基于B/S架构的校园考勤系统；(2)面向家长的校园出勤系统手机端平台(ios/Andriod)。基于B/S架构的校园考勤系统和手机端平台共同实现了对学生的行踪和出勤等情况的管制，保证了学生的安全和纪律的管理，实现现代校园的信息化。

1 本系统使用的相关技术

1.1 电子标签的识别方式

当前读写器识别电子标签的方式主要有三种：近距离人工刷卡、无源远距离识别和有源远距离识别(本系统采用)。在系统集成中，识别方式的选择至关重要，将直接影响平安校园考勤管理系统的先进性和可靠性。

现将三种读写器识别电子标签方式的优劣进行分析。(1)近距离人工刷卡方式：采用高频(HF)和低频(LF)IC型电子标签，识别范围不超过15cm，常应用于公交卡、传统门禁卡等电子标签读写设备，用户必须将电子标签贴近读卡器才能完成识别。虽然这种电子标签识别率高且成本低廉，但是需要持电子标签用户排队“刷卡”，如果应用于平安校园考勤管理系统，会导致每天进出校门高峰期时拥挤，拖长家长的接送时间，极易引发校园安全事故，属于已经被淘汰的识别方式。(2)无源远距离识别方式：采用超高频(UHF)频段以915M为主的无源ID型电子标签，读卡设备识别范围达到10m2，能有效地解决近距离人工刷卡方式识别效率低的问题。但是，无源远距离识别方式仍存有很多缺陷，比如：无源电子标签必须正对读卡器天线且不能有人体或者金属物遮挡，电子标签不能紧贴人体，电子标签与金属物混放会干扰识别,当识别流量过大时也会产生较高误码率。这些缺陷的存在，使得这一技术难以应用于校园考勤。(3)有源远距离识别方式：本技术以2.4～2.48G频段为主，采用有源的读卡器设备和电子标签。此识别方式可轻松识别50m半径范围的有源电子标签，支持200个电子标签的实时并发识别，并且有源电子标签无惧人体、背包、金属的遮挡，抗干扰性强，在学生每天进出校门高峰期时依然能保证接近100%的读取准确率。因此，有源远距离识别方式技术比较成熟，非常适用于校园安全领域[2]。

1.2 NetRead系列通信协议与调试工具

NetRead系列通讯协议为主动式上传的UDP工作模式。尤其适合高速移动的目标、亦可在极短时间内进行多标签的快速识别与数据传输。系统性能已满足校园考勤项目的实际应用需求。

调试工具各功能(图1)参数定义：

电脑端口：电脑端的数据接收通讯端口，默认值32500。

设备编号：读写器设备的编号。若多台设备联网则应保证同网唯一性。

标签速率：电子标签无线发射信号的空中传送速率。

标签类型：电子标签的种类。

CRC校验：CRC取消=不进行通讯校验，CRC允许=进行通讯校验。

发射增益(0-3)：0-3//用于调节读写器往标签发送数据时的信号发射强度。

接收增益(00-1F)：0-31//调节接收标签数据时的灵敏度，直接用于调节标签识别距离。

蜂鸣开关：0=关闭蜂鸣器，1=开启蜂鸣器//读到标签时，以声音提示。

上传间隔：读写器上传数据的时间间隔。默认为0.0s，即不加延时实时上传。

过滤时长：0=不进行过滤全部实时送出，过滤时间范围1～254对应1s～254s。

图1 NetRead调试工具及功能设置

2 平安校园考勤管理系统设计

目前，多数中小学的校园信息管理系统仅具备发布学校信息的功能。对于学生到校是否迟到、旷课、早退等情况，班主任和家长之间只能通过电话、手机等通信工具取得联系。教师本来就要管理诸多学生，再加上班主任大多还要身兼授课任务，如果每天逐一与家长进行电话沟通确实分身乏术。学校——教师——班主任之间无法实现及时有效的信息沟通，家长难以实时掌握孩子的到校、离校信息。管理效率低、成本高、功能有限等问题普遍存在于传统校园考勤管理系统中。

在信息技术高速发展的大背景下，物联网技术特别是远距离无线射频识别技术得到了长足的发展与实际应用，这些都为建立功能全面的校园考勤系统提供了技术支持。平安校园考勤管理系统结合计算无线通讯技术和RFID射频识别技术，打造出：面向学校的基于B/S架构的校园考勤系统和面向家长的校园出勤系统手机端平台(ios/Andriod)。平安校园考勤管理系统如图2所示。

图2 平安校园考勤系统结构图

3 平安校园考勤管理系统的实现

3.1 门禁系统

如图3所示，每个学校门禁都安装一台低频定位器，每台定位器引出2路低频激活天线，称为1号天线和2号天线，将2路激活天线分别放置在门禁内外两侧，在门禁旁边，由一台2.4G远距离读写器作为信号接收器。当学生佩戴有源RFID标签进入门禁时，1号天线和2号天线会依次激活，系统会辨识学生进入门禁，反之，系统会辨识为学生离校[3]。在学生进出门禁时，悬挂于门禁附近合适位置的监控设备会同时截屏，这样就完成了整个门禁系统对学生进出判断的管理。

图3 门禁系统

3.2 面向学校的基于B/S架构的校园考勤系统

班主任和教师通过门禁考勤系统，清楚了解学生的出勤情况，并且通过常规班级管理，及时对特殊情况(请假、学校活动等)加以备注；校方得到了分别由门禁考勤系统和班主任、教师备注两方面组成的全面的考勤信息。

3.3 面向家长的校园出勤系统手机端平台(ios/Andriod)

校方可以通过平台发布校园公告，如学习、考试、体检、作业信息等；家长则可以通过平台了解到学生的出勤情况和校园公告。在家长的手机端平台中，家长在加入平台时需要通过身份验证，这样学生每天出入门禁的情况(出入门禁情况和监控设备截屏)就会以实时弹出式公告出现在学生家长的手机通知栏中。

4 平安校园考勤管理系统的优势

平安校园考勤管理系统的应用适用于上学放学出入门禁人流集中的中小学，学生只需要佩戴带有RFID标签的出入卡，门禁系统就可以实时获取学生的出入校门信息并将信息同步至数据库，家长通过校园出勤系统手机端平台实时了解学生出入门禁情况和学校公告信息；班主任在实时了解本班出入门禁情况，还可以对特殊情况加以备注；学校在考勤系统中可以获得添加备注的各个班级学生出勤情况的详细资料，为学校对班级的垂直管理提供了方便，同时通过校园出勤系统手机端平台，学校可以将学校的公告等直接传递给学生家长，可以大幅减少学生处、教务处等学校管理人员的工作量。

5 结语

基于RFID远距离自动识别技术的校园考勤系统对于有效解决校园考勤工作琐碎、繁重等问题意义重大，并且有力促进智慧校园综合网络建设。通过校园门禁管理、基于B/S架构的校园考勤系统、校园出勤系统手机端平台(ios/Andriod)应用，起到了学校——教师——家长的纽带作用，增加了彼此之间的信任，减少了重复的工作量。可视化校园综合管理平台的初步建立是全新智能化校园的奠基。

[1]王秀平.基于物联网技术的校园安防系统设计[J].实验技术与管理,2011(8):103-106.

[2]李胜,呼家龙,李俞.RFID智慧校园安防管理系统研究与应用[J].现代教育技术,2013(3):95-99.

[3]RFID世界网.RFID校园考勤管理系统解决方案[EB/OL].(2015-04-01)[2016-05-07].http://project.21csp.com.cn/C181/201504/7455.html.

[4]游战清,李苏剑.无线射频识别技术(RFID)理论与应用[M].北京:电子工业出版社,2004.

[5]许毅.无线传感器网络原理及方法[M].北京:清华大学出版社,2012:162.

A Study on the Campus Attendance Management System Based on RFID Long-Distance Automatic Identification Technology

JIANG Wei1，LI Sheng2

(1. Information Centre, Hefei Preschool Education College, HeFei Anhui 230011,China;2. Electronic Information System, Ma’anshan Technical College, Ma’anshan Anhui 243031,China)

Aiming at solving attendance difficulties in primary and middle schools, this paper proposes a campus attendance management system based on RFID long-distance automatic identification technology to describe applications of wireless sensor and middleware technologies in system software. The campus attendance management system is composed of an RFID access control system and monitoring, a campus attendance system based on the B/S architecture for the school, and a mobile platform of the campus attendance system for parents. It organically integrates the Internet of Things (IOT), software technology and mobile 4G technology. Through the campus attendance management system, parents can obtain information about students’ entering and leaving the campus in real time and the school can reduce student attendance costs and risks. This is beneficial to the interactions among the school, teachers and parents for automatic management of real-time campus security, thus improving the efficiency of campus security management.

Internet of things; RFID long-distance automatic identification technology

2016-10-10

安徽高校省级自然科学研究项目“基于RFID远距离自动识别技术的校园安全管理系统研究与应用”(KJ2013Z314)。

姜 伟(1984- )，男，网络工程师，讲师，技师，从事计算机应用研究。

李 胜(1969- )，男，教授，硕士，从事计算机应用研究。

TP393.03

A

2095-7602(2017)04-0043-04