超高频RFID技术在家校通领域中的应用

引言

家校互通是促进孩子健康成长的重要因素之一，以往学校和家长之间的沟通主要靠家长会、重点家访和个别电话联系来解决的，但由于老师教学任务重，学生多，家长工作繁忙,而且受时间、交通、通讯手段的限制，老师几乎不可能做到和每个家长保持经常密切的沟通。这也一直是多年来困扰中国教育界的一个问题。

家校通系统的出现有效地解决了这些问题，该系统变革了传统的家校沟通方式，改进了学校的管理模式，促进了学校的发展。该系统还可为学校教学水平和教学质量考核提供了准确依据，还有利于提高教师工作效率和教学水平，此系统拥有巨大的经济效益和社会效益”。

射频识别技术(RFID)是自动识别技术的一种，其主要原理是将无线射频信号传送给被识别物体，从而做到不直接接触物体就能识别物体和与物体交换数据的目的。利用RFID技术，多个物体能同时被识别，并且能识别静止的对象和运动的对象。在这个识别和数据交换的过程中，不需要人工干预,完全是自动进行的。不仅如此，RFID系统还能使用于恶劣的环境中。

基于超高频RFID技术的家校通系统是一个实现家庭与学校快捷、实时沟通的教育网络平台。家校通系统通过RFID技术，对学生进出校进行实时记录，并通过短信平台实时反馈到家长的手机上，为人性化管理提供便捷的途径和广阔的空间，其典型应用包括：家长获知子女到离校时间、学校发布各类信息、开展家长调查、有针对性和个性化地通报学生的学习生活情况、家长及时了解学校的动态及子女的在校情况等。

本文针对布设于某小学校门口的家校通系统应用背景,提出一种基于超高频射频识别(RFID)技术的家校通系统解决方案。通过在学校大门及后门安装的固定式读写器，实时读取学生的电子标签信息，并通过3G路由器上传到服务器，由控制中心对数据信息进行统一处理，最终将该学生安全到校及离校等信息发送给各位家长。

1射频标签选型

射频标签需封装到学生的胸牌中，并要求达到大校门时能够进行远距离信息读取，因此，标签的大小须有一定的限制。从标签射频性能、使用寿命、耐磨损程度、尺寸大小、价格适中等因素综合考虑，本文方案选择如图1所示的ImpmjE42标签。

该标签的主要技术参数为：

尺寸规格：19.22mmX68mm；

封装芯片:M4D、M4E、M4QT；

稳定读距:6m；

应用场景：人员管理、资产管理、物流行业。

该RFID标签进行初始化操作后，需将其塑封到学校的胸牌中，有挂牌方式(竖和横两种方式均可)和胸牌方式两种。挂牌和胸牌方式的标签式样分别如图2和图3所示。

图2挂牌方式的标签式样

图3胸牌方式的标签式样

2读写器选型

2.1HIK-FR528固定式阅读器

图4所示为针对该类应用研发的一款成熟的4端口远距离超高频RFID固定式阅读器HIK-FR528实物照片，采用ImpinjR2000方案进行设计，具有良好的多标签处理能力以及抗干扰性能。因采用相干接收机架构并引入载波消除功能，RSSI更加稳定可靠，读取性能更好。可广泛应用于出入门禁人员管理、仓储物流、产品防伪溯源、资产盘点、智能交通、图书档案管理等领域。

该阅读器具有以下特点：

符合EPCC1Gen2/ISO18000-6C；

PowerPC架构CPUMPC8308，128MRAM；

具有载波消除功能，抗干扰能力更强；

支持EPC密集型读取模式(DRM)；

高动态灵敏度，读取距离更远；

支持4路天线接口；

支持640Kb/s标签数据读取速率；

配置以及参数设定灵活，提供最大化标签阅读量和最佳工作性能；

应用场景：园区门禁、物品盘点、智能仓储、超市防盗、智能交通及车库。

图4超高频RFID固定式阅读器HIK-FR528

2.2HIK-IR301一体式阅读器

图5所示为一体式远距离UHFRFID阅读器HIK-IR301及其安装示意图，该产品支持DRM工作模式，具有良好的防冲突和抗干扰性能、识别率高、功能强、可靠性高、可扩展性好等特点。广泛应用于服装盘存、智能仓储、智能交通等领域,能够实现现代化的物流管理、海关智能通关、园区门禁、停车场不停车收费应用等集成系统。

图5HIK-IR301一体式阅读器及安装示意图

该阅读器具有以下特点：

兼容EPCC1Gen2/ISO18000-6C；

PowerPC架构CPUMPC8308，128MRAM；

具有载波消除功能，抗干扰能力更强；

支持EPC密集型读取模式(DRM)；

远距离读取，RF输出功率达到32.5dBm；

支持640Kb/s标签数据读取速率；

配置以及参数设定灵活，提供最大化标签阅读量和最佳工作性能；

应用场景：园区门禁、物品盘点、智能仓储、超市防盗智能交通及车库。

3实施方案

本方案分别在学校大门和后门分别安装一套超高频RFID系统。

3.1大门安装

大门安装示意图如图6所示。在校门口传达室的墙上(挡雨板上方)安装一台HIK-FR528固定式阅读器，连接4个天线:3个12dB线极化天线及1个9dB圆极化天线，2个12dB线极化天线分别安装在传达室立面上，传达室立面上固定L型抱杆，12dB线极化天线安装在抱杆上，一个略朝里，管理出校学生，一个略朝外，管理进校学生。在立柱朝大门口方向安装1个12dB增益天线，协助另2个12dB天线管理大门进出的学生。在传达室前的小通道上方安装1个9dB增益天线,管理进出学生。该方案可确保学生在通过传达室前小通道及大门靠近传达室一侧5m范围内学生进出时的读取效果。要求学校在上学及放学时，不能将电动门全部打开。大门读取范围示意图如图7所示。

3.2 后门安装

在后门的小通道上方安装一个 HIK-IR301一体式阅读器，方面朝下，因为学生进出后门都从右侧小通道进出，所以这里只需要配置一台 9 dB天线的 HIK-IR301一体式阅读器即可。

图 8 所示是其后门安装示意图。

图8后门安装示意图

3.3所需安装设备

大门和后门所需的安装设备及其数量如表1所列，可见,本文方案设计十分紧凑。

表1安装设备列表

4结语

本文提出一个基于超高频RFID技术的家校通系统。当漏读率低、可靠性好，是一种可大规模推广应用的家校通解决方案。

20211118_619641ce88f87__超高频RFID技术在家校通领域中的应用