基于GPS和RFID技术的电子校卡系统

基于GPS和RFID技术的电子校卡系统

陈平，陈永亮

（上海鼎希物联网科技有限公司上海200335）

摘要：基于GPS/LBS定位技术、RFID技术、GPRS无线传输技术，设计开发了电子校卡系统M-School。该系统由电子校卡系统及服务器、电子校卡终端、RFID读取设备、GSM无线网络、手机客户端五部分组成。通过该系统可以实现学生进出校门考勤、亲情号码拨叫、实时定位、SOS呼叫、进校通话屏蔽、家校互动等功能。为学校、家长和学生建立了一个信息互动的平台。

关键词：电子校卡；GPS；LBS；RFID；GPRS；数据库

1系统概述

基于GPS和RFID技术的电子校卡系统网络结构如图1所示。

M-School系统由电子校卡系统及服务器、电子校卡终端、RFID读取设备、GSM无线网络、手机客户端五部分组成。

1.1M-School系统工作流程

刷卡考勤：学生携带M-School电子校卡进入学校大门时,安装在校门口的RFID读取设备读取学生进校时间，通过网络发送到电子校卡系统平台，平台通过短信网关和WebService接口将考勤信息发送到家长手机上，如图2所示。

位置查询：家长通过手机客户端软件或短信发送定位执行指令，电子校卡自动打开GPS定位功能，在成功定位后,将目前孩子的位置信息通过短信方式发送到家长手机或通过无线网络发送到手机客户端，使家长能够及时了解孩子上学离家后和放学后在什么位置。

信息互动：通过平台的信息推送功能，家长在手机客户

1..2M-School系统功能1.2.1平台功能

电子校卡系统平台使用Java语言开发，基于Struts+Spring+Hibernate框架搭建的B\S架构的平台，由数据中心、路由中心、数据库、WebService、Web端组成。具有校务管理、家校互通、考勤管理、校园信息、学生园地、报表统计、平安通、设备报表、系统管理等功能。M-School平台界面如图3所示。

1.2.2电子校卡功能

M-School电子校卡使用MT6260D+AP5200构成GSM/GPRS无线通讯模块；UBX-6010构成了GPS定位模块；

BK2423构成了RFID考勤模块，图4是电子校卡电路板各功能模块。电子校卡通过M-School系统平台远程无线设置三个亲情号码。长按亲情号码键后直接拨打相应的亲情号码，如图5所示。如果遇到紧急情况，还可以长按SOS键呼叫亲情号码及时和家长进行联系。

1.2.3手机客户端功能

家长安装手机客户端后登陆后，系统通过WebService主动推送家庭作业信息、校园通知等信息，如图6所示；还可以即时查看学生的位置和历史轨迹，如图7所示。

2技术原理说明

2.1GPS/LBS定位

当M-School系统启动了电子校卡的即时定位功能后，电子校卡的主控芯片MT6260D发出指令热启动GPS芯片UBX-6010工作，由于电子校卡开机时GPS会自动启动一次获取最新卫星数据，故热启动时定位能够在20s之内获得经纬度信息。

有时学生携带的电子校卡进入了室内或没有GPS信号的地方，GPS无法进行定位，这时就需要LBS进行辅助定位,此时电子校卡会将目前收索到的GSM基站信息:MNC（移动网络号）、LAC（位置区域码）、CELLID（基站编号）、BSSS（基站信号强度）发送到系统平台，平台经过基站查询和位置计算,获得目前学生的经纬度信息。

LBS定位是对GPS定位的补充，其定位精度取决于当时位置的移动基站的数量，目前定位精度可以达到100m左右。2.2RFID考勤

M-School电子校卡内含2.4GHz有源RFID射频电路,如图4所示，RFID芯片BK2423以2Hz的频率发送基于ISO18000-4标准的空口射频信号，信号内包含了具有唯一性的16位的ID号，此信号能够传播80〜100m的距离。学校每个门口装两台配置有定向天线的读卡器，一个安装到学校门口里面，另一个安装到学校门口外面，如图8所示。通过读取RFID信号的先后顺序来判断是进校还是出校。例如：先被装在校门口外面的读卡器读到接着被校门口里面的读卡器读到,说明是进校的。出校同理。

读卡器把读取标签的信息通过接口传输给前置机，前置机再把考勤数据通过有线网络或无线网络传输到电子校卡服务器，完成学生进出校门考勤数据的采集。

2.3顺风耳

有些情况下，家长需要了解孩子在放学后的活动情况，此时家长可以通过捆绑的亲情号码发送短信指令到M-School电子校卡，电子校卡收到短信后判断是否为亲情号码发送的指令，如果是则执行主动拨叫此亲情号码，家长接听后可以听取孩子周围的声音信息，电子校卡此时会屏蔽家长侧手机的声音；如果不是亲情号码发送的指令则忽略。

2.4SOS紧急呼叫

M-School电子校卡设计有专门的SOS按键，按键位置如图5所示。在学生遇到紧急情况需要联系家长时，通过长按SOS键，电子校卡可以轮流拨打电子校卡上设置的亲情号码电话，直到一位家长接听，接通后处于顺风耳状态；同时还会将当前位置信息短信发送到亲情号码，确保了紧急情况下学生能够及时联系上家长。

3创新点和应用市场

传统的电子校卡只具有RFID考勤功能，用途单一；M-School电子校卡原有的RFID基础上集成了GSM/GPRS、GPS功能，使产品更具有实用性。

在学生遇到紧急情况需要联系家长时，通过长按M-School电子校卡上的SOS键，可以轮流拨打家长电话，直到一位家长接听，同时还会发报警及当前位置短信给家长，确保了紧急情况下能够及时联系上家长。

M-School电子校卡的顺风耳功能，家长可以在必要的时候监听孩子周围的情况，来判断孩子是否有危险或其他情况。

通过使用M-School系统的手机客户端位置查看功能，家长可以及时了解孩子当前的位置，解除了家长对孩子放学后晩到家的担忧。

M-School系统应用新的理念，为学校、家长、学生架设了一个信息互通的桥梁，也为孩子的安全和家长的监护提供了有力的保障，目前市场并未有同类产品销售，且此产品有很大的市场需求，因此具有广阔的市场前景。

M-School系统投资小、成本低、收益大、技术成熟并具有庞大的消费群体，产品价格适宜，满足了消费者的需求。

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