基于GPS和RFID技術的電子校卡系統(tǒng)

陳平，陳永亮

（上海鼎希物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司上海200335）

摘要：基于GPS/LBS定位技術、RFID技術、GPRS無線傳輸技術，設計開發(fā)了電子校卡系統(tǒng)M-School。該系統(tǒng)由電子校卡系統(tǒng)及服務器、電子校卡終端、RFID讀取設備、GSM無線網(wǎng)絡、手機客戶端五部分組成。通過該系統(tǒng)可以實現(xiàn)學生進出校門考勤、親情號碼撥叫、實時定位、SOS呼叫、進校通話屏蔽、家校互動等功能。為學校、家長和學生建立了一個信息互動的平臺。

關鍵詞：電子校卡；GPS；LBS；RFID；GPRS；數(shù)據(jù)庫

1系統(tǒng)概述

基于GPS和RFID技術的電子校卡系統(tǒng)網(wǎng)絡結構如圖1所示。

M-School系統(tǒng)由電子校卡系統(tǒng)及服務器、電子校卡終端、RFID讀取設備、GSM無線網(wǎng)絡、手機客戶端五部分組成。

1.1M-School系統(tǒng)工作流程

刷卡考勤：學生攜帶M-School電子校卡進入學校大門時,安裝在校門口的RFID讀取設備讀取學生進校時間，通過網(wǎng)絡發(fā)送到電子校卡系統(tǒng)平臺，平臺通過短信網(wǎng)關和WebService接口將考勤信息發(fā)送到家長手機上，如圖2所示。

位置查詢：家長通過手機客戶端軟件或短信發(fā)送定位執(zhí)行指令，電子校卡自動打開GPS定位功能，在成功定位后,將目前孩子的位置信息通過短信方式發(fā)送到家長手機或通過無線網(wǎng)絡發(fā)送到手機客戶端，使家長能夠及時了解孩子上學離家后和放學后在什么位置。

信息互動：通過平臺的信息推送功能，家長在手機客戶

1..2M-School系統(tǒng)功能1.2.1平臺功能

電子校卡系統(tǒng)平臺使用Java語言開發(fā)，基于Struts+Spring+Hibernate框架搭建的BS架構的平臺，由數(shù)據(jù)中心、路由中心、數(shù)據(jù)庫、WebService、Web端組成。具有校務管理、家校互通、考勤管理、校園信息、學生園地、報表統(tǒng)計、平安通、設備報表、系統(tǒng)管理等功能。M-School平臺界面如圖3所示。

1.2.2電子校卡功能

M-School電子校卡使用MT6260D+AP5200構成GSM/GPRS無線通訊模塊；UBX-6010構成了GPS定位模塊；

BK2423構成了RFID考勤模塊，圖4是電子校卡電路板各功能模塊。電子校卡通過M-School系統(tǒng)平臺遠程無線設置三個親情號碼。長按親情號碼鍵后直接撥打相應的親情號碼，如圖5所示。如果遇到緊急情況，還可以長按SOS鍵呼叫親情號碼及時和家長進行聯(lián)系。

1.2.3手機客戶端功能

家長安裝手機客戶端后登陸后，系統(tǒng)通過WebService主動推送家庭作業(yè)信息、校園通知等信息，如圖6所示；還可以即時查看學生的位置和歷史軌跡，如圖7所示。

2技術原理說明

2.1GPS/LBS定位

當M-School系統(tǒng)啟動了電子校卡的即時定位功能后，電子校卡的主控芯片MT6260D發(fā)出指令熱啟動GPS芯片UBX-6010工作，由于電子校卡開機時GPS會自動啟動一次獲取最新衛(wèi)星數(shù)據(jù)，故熱啟動時定位能夠在20s之內獲得經(jīng)緯度信息。

有時學生攜帶的電子校卡進入了室內或沒有GPS信號的地方，GPS無法進行定位，這時就需要LBS進行輔助定位,此時電子校卡會將目前收索到的GSM基站信息:MNC（移動網(wǎng)絡號）、LAC（位置區(qū)域碼）、CELLID（基站編號）、BSSS（基站信號強度）發(fā)送到系統(tǒng)平臺，平臺經(jīng)過基站查詢和位置計算,獲得目前學生的經(jīng)緯度信息。

LBS定位是對GPS定位的補充，其定位精度取決于當時位置的移動基站的數(shù)量，目前定位精度可以達到100m左右。2.2RFID考勤

M-School電子校卡內含2.4GHz有源RFID射頻電路,如圖4所示，RFID芯片BK2423以2Hz的頻率發(fā)送基于ISO18000-4標準的空口射頻信號，信號內包含了具有唯一性的16位的ID號，此信號能夠傳播80?100m的距離。學校每個門口裝兩臺配置有定向天線的讀卡器，一個安裝到學校門口里面，另一個安裝到學校門口外面，如圖8所示。通過讀取RFID信號的先后順序來判斷是進校還是出校。例如：先被裝在校門口外面的讀卡器讀到接著被校門口里面的讀卡器讀到,說明是進校的。出校同理。

讀卡器把讀取標簽的信息通過接口傳輸給前置機，前置機再把考勤數(shù)據(jù)通過有線網(wǎng)絡或無線網(wǎng)絡傳輸?shù)诫娮有？ǚ掌鳎瓿蓪W生進出校門考勤數(shù)據(jù)的采集。

2.3順風耳

有些情況下，家長需要了解孩子在放學后的活動情況，此時家長可以通過捆綁的親情號碼發(fā)送短信指令到M-School電子校卡，電子校卡收到短信后判斷是否為親情號碼發(fā)送的指令，如果是則執(zhí)行主動撥叫此親情號碼，家長接聽后可以聽取孩子周圍的聲音信息，電子校卡此時會屏蔽家長側手機的聲音；如果不是親情號碼發(fā)送的指令則忽略。

2.4SOS緊急呼叫

M-School電子校卡設計有專門的SOS按鍵，按鍵位置如圖5所示。在學生遇到緊急情況需要聯(lián)系家長時，通過長按SOS鍵，電子校卡可以輪流撥打電子校卡上設置的親情號碼電話，直到一位家長接聽，接通后處于順風耳狀態(tài)；同時還會將當前位置信息短信發(fā)送到親情號碼，確保了緊急情況下學生能夠及時聯(lián)系上家長。

3創(chuàng)新點和應用市場

傳統(tǒng)的電子校卡只具有RFID考勤功能，用途單一；M-School電子校卡原有的RFID基礎上集成了GSM/GPRS、GPS功能，使產(chǎn)品更具有實用性。

在學生遇到緊急情況需要聯(lián)系家長時，通過長按M-School電子校卡上的SOS鍵，可以輪流撥打家長電話，直到一位家長接聽，同時還會發(fā)報警及當前位置短信給家長，確保了緊急情況下能夠及時聯(lián)系上家長。

M-School電子校卡的順風耳功能，家長可以在必要的時候監(jiān)聽孩子周圍的情況，來判斷孩子是否有危險或其他情況。

通過使用M-School系統(tǒng)的手機客戶端位置查看功能，家長可以及時了解孩子當前的位置，解除了家長對孩子放學后晩到家的擔憂。

M-School系統(tǒng)應用新的理念，為學校、家長、學生架設了一個信息互通的橋梁，也為孩子的安全和家長的監(jiān)護提供了有力的保障，目前市場并未有同類產(chǎn)品銷售，且此產(chǎn)品有很大的市場需求，因此具有廣闊的市場前景。

M-School系統(tǒng)投資小、成本低、收益大、技術成熟并具有龐大的消費群體，產(chǎn)品價格適宜，滿足了消費者的需求。

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