基于RFID的學生管理系統(tǒng)設(shè)計

摘要：研究了一種用于學生管理的系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)具體的硬件架構(gòu)和軟件實現(xiàn)方案。以射頻識別(RFID)為核心技術(shù)，實現(xiàn)了對師生考勤統(tǒng)計、信息查詢以及安全追蹤等功能，提高了學校的管理效率。
關(guān)鍵詞：學生管理系統(tǒng)；RFID；設(shè)計

0 引言
    學生管理工作是各高校的一項基礎(chǔ)性管理工作，它對于提高工作效率，樹立高校的良好形象起著極大的作用，在目前國內(nèi)各高校的學生管理工作中，盡管早已實現(xiàn)了微機化管理，但由于多方面的因素，仍然處在“半自動化”管理狀態(tài)，將RFID技術(shù)引進到高校學籍管理很有必要。
    RFID(Radio Frequency Identification)技術(shù)，是一項非接觸式自動識別技術(shù)，它的防沖撞性好、封裝任意性強、使用壽命長、可重復利用等特點成為信息采集及管理系統(tǒng)設(shè)計的首選。基于RFID技術(shù)的學生管理系統(tǒng)(Student management system SMY)，是將集信息處理、通訊、控制以及電子技術(shù)等最新的科研成果為一體，應(yīng)用于學生管理中，將學生、校園和管理緊密結(jié)合在一起的新型校園管理系統(tǒng)的總稱。其功能包括：信息提供、安全服務(wù)、學籍管理等。本文研究的學生管理系統(tǒng)的核心是RFID技術(shù)，結(jié)合計算機嵌入式技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、通信和信息管理技術(shù)為高校的學生管理提供了一種高效的綜合信息管理平臺。

1 系統(tǒng)的設(shè)計
1．1 設(shè)計思路
    通過將RFID電子標簽應(yīng)用在學生身上，可以有效地完成學生身份的識別，具體學籍狀況的查詢，詳細考勤查詢、進出校園記錄、操行記錄及安全追蹤等功能。
1．2 設(shè)計內(nèi)容及系統(tǒng)組成
    利用RFID技術(shù)，結(jié)合運籌學、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等組成一個智能化的學生管理系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包括：
RFID設(shè)備(包括學生胸卡一電子標簽、遠距離RFID讀卡器)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等內(nèi)部系統(tǒng)和查詢系統(tǒng)等外部輔助系統(tǒng)以及實時短信息發(fā)送系統(tǒng)。
    利用RFID卡的ID號全球唯一的特點，在每張學生胸卡中安裝一張RFID卡，在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中將該卡的ID號與對應(yīng)的學號進行關(guān)聯(lián)；在校園、實驗樓、教學樓、行動樓、宿舍、體育館和圖書館等大門口安裝一套遠距離RFID讀卡器，并對每一個讀卡器進行編碼。讀卡器通過以太網(wǎng)控制器連接到遠程的中央管理系統(tǒng)服務(wù)器：服務(wù)器數(shù)據(jù)庫如圖1所示，管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)管理，并連接實時短信息發(fā)送系統(tǒng)，可及時匯總通過短信的方式發(fā)布通知，如各班上課，做實驗的考勤數(shù)據(jù)給任課教師。

1．3 主要技術(shù)指標
    (1)學生通過各大門時，閱讀器可采集電子標簽內(nèi)的數(shù)據(jù)(如姓名、班級等數(shù)據(jù))，并記錄是否遲到等；
    (2)感應(yīng)距離>3 m，最遠可以達到80 m；
    (3)實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)采集時間<0．5 s。

2 基于RFID技術(shù)的系統(tǒng)組成
2．1 RFID的基本結(jié)構(gòu)及原理
    RFID射頻識別系統(tǒng)由讀寫器、微波天線、電子標簽三部分組成，以天線進行無線電波的傳播。讀寫器(Reader)發(fā)出微波查詢信號時，佩戴在學生身上的胸卡內(nèi)置微帶天線接收到微波查詢信號后，將一部分微波能量轉(zhuǎn)化成電能供其自身電路工作，同時另一部分微波經(jīng)過電子胸卡自身調(diào)制后，并將帶有自身信息的微波反射回去。讀寫器接收到胸卡反射的具有學生自身數(shù)據(jù)信息的微波信號后經(jīng)解調(diào)處理，得到胸卡儲存的識別代碼信息，并將進出大門的時間、地址等信息傳送到管理中心。
2．2 系統(tǒng)硬件組成
    在系統(tǒng)中，讀寫器采用Sense1820，工作頻率為915 MHz，該讀寫器的有效識別距離一般可達10 m，該讀寫器采用的數(shù)據(jù)通信RS-485接口。這樣一臺計算機可實現(xiàn)對多臺讀寫器的遠距離快速通信，形成一個分布式控制網(wǎng)絡(luò)，完成讀寫操作。管理系統(tǒng)如圖2所示，主要由管理中心、查詢機和主機通信接口組成。

2．3 系統(tǒng)模塊
    (1)管理中心
    可通過微機對整個系統(tǒng)進行監(jiān)控，管理，故障檢測，并對學生進出情況進行相應(yīng)的記錄。能接受上傳學生遲到、早退等信息，下傳處罰結(jié)果。其功能包括：管理中心用戶按權(quán)限進行相應(yīng)管理；管理中心能記錄學生違章信息；管理中心有專門的數(shù)據(jù)庫，對各監(jiān)控班級的違章情況能進行記錄，統(tǒng)計，做出相應(yīng)報表，以便通過短信、上傳給任課教師與輔導員，科學地實時監(jiān)控班級情況；管理中心還可根據(jù)學生出勤記錄查詢學生行蹤，以保證學生安全；管理中心能對各地的攝像設(shè)備實施實時監(jiān)控，開啟、關(guān)閉和查詢等；管理中心可以對各攝像設(shè)備進行維護狀況進行管理。
    (2)車輛發(fā)卡信息管理
    電子標簽發(fā)放管理包括用戶注冊管理和標簽發(fā)放管理兩個部分內(nèi)容。在系統(tǒng)運行之前，需要先將學生的基本信息錄入數(shù)據(jù)庫中，并分配卡號。
    (3)學生出入數(shù)據(jù)監(jiān)控
    系統(tǒng)處于自動監(jiān)控、信號采集狀態(tài)，當持卡學生進出系統(tǒng)大門設(shè)置的識別區(qū)域時，其隨身攜帶的射頻卡被應(yīng)用系統(tǒng)快速識別，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動采集學生胸卡內(nèi)數(shù)據(jù)，并記錄學生進出數(shù)據(jù)。
    (4)查詢
     查詢機可通過RFID胸卡，輸入密碼進行查詢，內(nèi)容包括：學生信息查詢、成績查詢、操行情況等查詢。

3 系統(tǒng)特點
    具備學生信息自動采集識別、智能控制非常規(guī)進入報警提示、完整信息記錄以及查詢、統(tǒng)計、分析等功能。
    (1)系統(tǒng)安全技術(shù)
    系統(tǒng)的安全性能是評價系統(tǒng)的一個極其重要的指標。
    本學生管理系統(tǒng)設(shè)計了非常嚴密的安全方案。系統(tǒng)的安全技術(shù)主要包括四個方面：角色設(shè)定，查詢權(quán)限管理，操作員權(quán)限管理和數(shù)據(jù)備份與恢復。
    (2)自動消息發(fā)布
    對各班出勤、缺考、歸宿等情況能及時發(fā)布給相關(guān)教師或管理員，并可生成報表。
    (3)報表查詢和打印
    該控件除了提供報表(如考勤記錄、成績等)的打印、打印預覽、數(shù)據(jù)導出等常規(guī)功能，還提供獨有的報表查詢顯示功能。達到報表查詢顯示、打印、打印預覽及數(shù)據(jù)導出的集成一體化實現(xiàn)。輕松實現(xiàn)通用報表、表格報表、動態(tài)報表、多層表頭、及各種特殊報表等打印查詢。
    (4)為使其更適用于特定行業(yè)，對RFID中間件做了一定的適配工作。除通常的功能外，還有以下特定功能：閱讀／寫入更加可靠；把數(shù)據(jù)通過讀卡器網(wǎng)絡(luò)推或者拉到正確位置(類似路由器)；監(jiān)測和控制讀卡器；提供安全讀／寫操作；降低射頻干擾處理標簽型和讀卡器型事件；應(yīng)用通知；接受并且轉(zhuǎn)發(fā)來自應(yīng)用的中斷指令；給用戶提供異常警告。
    (5)操作使用簡單
    系統(tǒng)具有直觀友好形象的界面，一般情況下無須人工干預，人工處理時通過簡單的鼠標點擊即可完成系統(tǒng)的常用功能。

4 小結(jié)
    SMY-RFID主要應(yīng)用于高校學生管理中，具有很高的經(jīng)濟效益，高效、快捷，能大部分替代當前高校管理信息收集和處理。該系統(tǒng)目前已經(jīng)部分應(yīng)用于南京信息職業(yè)技術(shù)學院，運行表明，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計初期的所有功能要求，滿足應(yīng)用的需要，運行良好。