超高頻RFID技術在家校通領域中的應用

引言

家?；ネㄊ谴龠M孩子健康成長的重要因素之一，以往學校和家長之間的溝通主要靠家長會、重點家訪和個別電話聯(lián)系來解決的，但由于老師教學任務重，學生多，家長工作繁忙,而且受時間、交通、通訊手段的限制，老師幾乎不可能做到和每個家長保持經(jīng)常密切的溝通。這也一直是多年來困擾中國教育界的一個問題。

家校通系統(tǒng)的出現(xiàn)有效地解決了這些問題，該系統(tǒng)變革了傳統(tǒng)的家校溝通方式，改進了學校的管理模式，促進了學校的發(fā)展。該系統(tǒng)還可為學校教學水平和教學質量考核提供了準確依據(jù)，還有利于提高教師工作效率和教學水平，此系統(tǒng)擁有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益”。

射頻識別技術(RFID)是自動識別技術的一種，其主要原理是將無線射頻信號傳送給被識別物體，從而做到不直接接觸物體就能識別物體和與物體交換數(shù)據(jù)的目的。利用RFID技術，多個物體能同時被識別，并且能識別靜止的對象和運動的對象。在這個識別和數(shù)據(jù)交換的過程中，不需要人工干預,完全是自動進行的。不僅如此，RFID系統(tǒng)還能使用于惡劣的環(huán)境中。

基于超高頻RFID技術的家校通系統(tǒng)是一個實現(xiàn)家庭與學?？旖?、實時溝通的教育網(wǎng)絡平臺。家校通系統(tǒng)通過RFID技術，對學生進出校進行實時記錄，并通過短信平臺實時反饋到家長的手機上，為人性化管理提供便捷的途徑和廣闊的空間，其典型應用包括：家長獲知子女到離校時間、學校發(fā)布各類信息、開展家長調查、有針對性和個性化地通報學生的學習生活情況、家長及時了解學校的動態(tài)及子女的在校情況等。

本文針對布設于某小學校門口的家校通系統(tǒng)應用背景,提出一種基于超高頻射頻識別(RFID)技術的家校通系統(tǒng)解決方案。通過在學校大門及后門安裝的固定式讀寫器，實時讀取學生的電子標簽信息，并通過3G路由器上傳到服務器，由控制中心對數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)一處理，最終將該學生安全到校及離校等信息發(fā)送給各位家長。

1射頻標簽選型

射頻標簽需封裝到學生的胸牌中，并要求達到大校門時能夠進行遠距離信息讀取，因此，標簽的大小須有一定的限制。從標簽射頻性能、使用壽命、耐磨損程度、尺寸大小、價格適中等因素綜合考慮，本文方案選擇如圖1所示的ImpmjE42標簽。

該標簽的主要技術參數(shù)為：

尺寸規(guī)格：19.22mmX68mm；

封裝芯片:M4D、M4E、M4QT；

穩(wěn)定讀距:6m；

應用場景：人員管理、資產(chǎn)管理、物流行業(yè)。

該RFID標簽進行初始化操作后，需將其塑封到學校的胸牌中，有掛牌方式(豎和橫兩種方式均可)和胸牌方式兩種。掛牌和胸牌方式的標簽式樣分別如圖2和圖3所示。

圖2掛牌方式的標簽式樣

圖3胸牌方式的標簽式樣

2讀寫器選型

2.1HIK-FR528固定式閱讀器

圖4所示為針對該類應用研發(fā)的一款成熟的4端口遠距離超高頻RFID固定式閱讀器HIK-FR528實物照片，采用ImpinjR2000方案進行設計，具有良好的多標簽處理能力以及抗干擾性能。因采用相干接收機架構并引入載波消除功能，RSSI更加穩(wěn)定可靠，讀取性能更好。可廣泛應用于出入門禁人員管理、倉儲物流、產(chǎn)品防偽溯源、資產(chǎn)盤點、智能交通、圖書檔案管理等領域。

該閱讀器具有以下特點：

符合EPCC1Gen2/ISO18000-6C；

PowerPC架構CPUMPC8308，128MRAM；

具有載波消除功能，抗干擾能力更強；

支持EPC密集型讀取模式(DRM)；

高動態(tài)靈敏度，讀取距離更遠；

支持4路天線接口；

支持640Kb/s標簽數(shù)據(jù)讀取速率；

配置以及參數(shù)設定靈活，提供最大化標簽閱讀量和最佳工作性能；

應用場景：園區(qū)門禁、物品盤點、智能倉儲、超市防盜、智能交通及車庫。

圖4超高頻RFID固定式閱讀器HIK-FR528

2.2HIK-IR301一體式閱讀器

圖5所示為一體式遠距離UHFRFID閱讀器HIK-IR301及其安裝示意圖，該產(chǎn)品支持DRM工作模式，具有良好的防沖突和抗干擾性能、識別率高、功能強、可靠性高、可擴展性好等特點。廣泛應用于服裝盤存、智能倉儲、智能交通等領域,能夠實現(xiàn)現(xiàn)代化的物流管理、海關智能通關、園區(qū)門禁、停車場不停車收費應用等集成系統(tǒng)。

圖5HIK-IR301一體式閱讀器及安裝示意圖

該閱讀器具有以下特點：

兼容EPCC1Gen2/ISO18000-6C；

PowerPC架構CPUMPC8308，128MRAM；

具有載波消除功能，抗干擾能力更強；

支持EPC密集型讀取模式(DRM)；

遠距離讀取，RF輸出功率達到32.5dBm；

支持640Kb/s標簽數(shù)據(jù)讀取速率；

配置以及參數(shù)設定靈活，提供最大化標簽閱讀量和最佳工作性能；

應用場景：園區(qū)門禁、物品盤點、智能倉儲、超市防盜智能交通及車庫。

3實施方案

本方案分別在學校大門和后門分別安裝一套超高頻RFID系統(tǒng)。

3.1大門安裝

大門安裝示意圖如圖6所示。在校門口傳達室的墻上(擋雨板上方)安裝一臺HIK-FR528固定式閱讀器，連接4個天線:3個12dB線極化天線及1個9dB圓極化天線，2個12dB線極化天線分別安裝在傳達室立面上，傳達室立面上固定L型抱桿，12dB線極化天線安裝在抱桿上，一個略朝里，管理出校學生，一個略朝外，管理進校學生。在立柱朝大門口方向安裝1個12dB增益天線，協(xié)助另2個12dB天線管理大門進出的學生。在傳達室前的小通道上方安裝1個9dB增益天線,管理進出學生。該方案可確保學生在通過傳達室前小通道及大門靠近傳達室一側5m范圍內學生進出時的讀取效果。要求學校在上學及放學時，不能將電動門全部打開。大門讀取范圍示意圖如圖7所示。

3.2 后門安裝

在后門的小通道上方安裝一個 HIK-IR301一體式閱讀器，方面朝下，因為學生進出后門都從右側小通道進出，所以這里只需要配置一臺 9 dB天線的 HIK-IR301一體式閱讀器即可。

圖 8 所示是其后門安裝示意圖。

圖8后門安裝示意圖

3.3所需安裝設備

大門和后門所需的安裝設備及其數(shù)量如表1所列，可見,本文方案設計十分緊湊。

表1安裝設備列表

4結語

本文提出一個基于超高頻RFID技術的家校通系統(tǒng)。當漏讀率低、可靠性好，是一種可大規(guī)模推廣應用的家校通解決方案。

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