基于GPS和RFID技術(shù)的電子?？ㄏ到y(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(shù)、RFID技術(shù)、GPRS無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，設(shè)計(jì)開(kāi)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(wù)器、電子?？ńK端、RFID讀取設(shè)備、GSM無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)客戶(hù)端五部分組成。通過(guò)該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生進(jìn)出校門(mén)考勤、親情號(hào)碼撥叫、實(shí)時(shí)定位、SOS呼叫、進(jìn)校通話(huà)屏蔽、家校互動(dòng)等功能。為學(xué)校、家長(zhǎng)和學(xué)生建立了一個(gè)信息互動(dòng)的平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：電子?？ǎ籊PS；LBS；RFID；GPRS；數(shù)據(jù)庫(kù)

1系統(tǒng)概述

基于GPS和RFID技術(shù)的電子?？ㄏ到y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

M-School系統(tǒng)由電子?？ㄏ到y(tǒng)及服務(wù)器、電子?？ńK端、RFID讀取設(shè)備、GSM無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)客戶(hù)端五部分組成。

1.1M-School系統(tǒng)工作流程

刷卡考勤：學(xué)生攜帶M-School電子校卡進(jìn)入學(xué)校大門(mén)時(shí),安裝在校門(mén)口的RFID讀取設(shè)備讀取學(xué)生進(jìn)校時(shí)間，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到電子?？ㄏ到y(tǒng)平臺(tái)，平臺(tái)通過(guò)短信網(wǎng)關(guān)和WebService接口將考勤信息發(fā)送到家長(zhǎng)手機(jī)上，如圖2所示。

位置查詢(xún)：家長(zhǎng)通過(guò)手機(jī)客戶(hù)端軟件或短信發(fā)送定位執(zhí)行指令，電子?？ㄗ詣?dòng)打開(kāi)GPS定位功能，在成功定位后,將目前孩子的位置信息通過(guò)短信方式發(fā)送到家長(zhǎng)手機(jī)或通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到手機(jī)客戶(hù)端，使家長(zhǎng)能夠及時(shí)了解孩子上學(xué)離家后和放學(xué)后在什么位置。

信息互動(dòng)：通過(guò)平臺(tái)的信息推送功能，家長(zhǎng)在手機(jī)客戶(hù)

1..2M-School系統(tǒng)功能1.2.1平臺(tái)功能

電子?？ㄏ到y(tǒng)平臺(tái)使用Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，基于Struts+Spring+Hibernate框架搭建的B\S架構(gòu)的平臺(tái)，由數(shù)據(jù)中心、路由中心、數(shù)據(jù)庫(kù)、WebService、Web端組成。具有校務(wù)管理、家?；ネ?、考勤管理、校園信息、學(xué)生園地、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、平安通、設(shè)備報(bào)表、系統(tǒng)管理等功能。M-School平臺(tái)界面如圖3所示。

1.2.2電子校卡功能

M-School電子?？ㄊ褂肕T6260D+AP5200構(gòu)成GSM/GPRS無(wú)線(xiàn)通訊模塊；UBX-6010構(gòu)成了GPS定位模塊；

BK2423構(gòu)成了RFID考勤模塊，圖4是電子校卡電路板各功能模塊。電子?？ㄍㄟ^(guò)M-School系統(tǒng)平臺(tái)遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)設(shè)置三個(gè)親情號(hào)碼。長(zhǎng)按親情號(hào)碼鍵后直接撥打相應(yīng)的親情號(hào)碼，如圖5所示。如果遇到緊急情況，還可以長(zhǎng)按SOS鍵呼叫親情號(hào)碼及時(shí)和家長(zhǎng)進(jìn)行聯(lián)系。

1.2.3手機(jī)客戶(hù)端功能

家長(zhǎng)安裝手機(jī)客戶(hù)端后登陸后，系統(tǒng)通過(guò)WebService主動(dòng)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(shí)查看學(xué)生的位置和歷史軌跡，如圖7所示。

2技術(shù)原理說(shuō)明

2.1GPS/LBS定位

當(dāng)M-School系統(tǒng)啟動(dòng)了電子?？ǖ募磿r(shí)定位功能后，電子校卡的主控芯片MT6260D發(fā)出指令熱啟動(dòng)GPS芯片UBX-6010工作，由于電子校卡開(kāi)機(jī)時(shí)GPS會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)一次獲取最新衛(wèi)星數(shù)據(jù)，故熱啟動(dòng)時(shí)定位能夠在20s之內(nèi)獲得經(jīng)緯度信息。

有時(shí)學(xué)生攜帶的電子?？ㄟM(jìn)入了室內(nèi)或沒(méi)有GPS信號(hào)的地方，GPS無(wú)法進(jìn)行定位，這時(shí)就需要LBS進(jìn)行輔助定位,此時(shí)電子?？〞?huì)將目前收索到的GSM基站信息:MNC（移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)號(hào)）、LAC（位置區(qū)域碼）、CELLID（基站編號(hào)）、BSSS（基站信號(hào)強(qiáng)度）發(fā)送到系統(tǒng)平臺(tái)，平臺(tái)經(jīng)過(guò)基站查詢(xún)和位置計(jì)算,獲得目前學(xué)生的經(jīng)緯度信息。

LBS定位是對(duì)GPS定位的補(bǔ)充，其定位精度取決于當(dāng)時(shí)位置的移動(dòng)基站的數(shù)量，目前定位精度可以達(dá)到100m左右。2.2RFID考勤

M-School電子?？▋?nèi)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(biāo)準(zhǔn)的空口射頻信號(hào)，信號(hào)內(nèi)包含了具有唯一性的16位的ID號(hào)，此信號(hào)能夠傳播80?100m的距離。學(xué)校每個(gè)門(mén)口裝兩臺(tái)配置有定向天線(xiàn)的讀卡器，一個(gè)安裝到學(xué)校門(mén)口里面，另一個(gè)安裝到學(xué)校門(mén)口外面，如圖8所示。通過(guò)讀取RFID信號(hào)的先后順序來(lái)判斷是進(jìn)校還是出校。例如：先被裝在校門(mén)口外面的讀卡器讀到接著被校門(mén)口里面的讀卡器讀到,說(shuō)明是進(jìn)校的。出校同理。

讀卡器把讀取標(biāo)簽的信息通過(guò)接口傳輸給前置機(jī)，前置機(jī)再把考勤數(shù)據(jù)通過(guò)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)诫娮有？ǚ?wù)器，完成學(xué)生進(jìn)出校門(mén)考勤數(shù)據(jù)的采集。

2.3順風(fēng)耳

有些情況下，家長(zhǎng)需要了解孩子在放學(xué)后的活動(dòng)情況，此時(shí)家長(zhǎng)可以通過(guò)捆綁的親情號(hào)碼發(fā)送短信指令到M-School電子?？?，電子校卡收到短信后判斷是否為親情號(hào)碼發(fā)送的指令，如果是則執(zhí)行主動(dòng)撥叫此親情號(hào)碼，家長(zhǎng)接聽(tīng)后可以聽(tīng)取孩子周?chē)穆曇粜畔ⅲ娮有？ù藭r(shí)會(huì)屏蔽家長(zhǎng)側(cè)手機(jī)的聲音；如果不是親情號(hào)碼發(fā)送的指令則忽略。

2.4SOS緊急呼叫

M-School電子?？ㄔO(shè)計(jì)有專(zhuān)門(mén)的SOS按鍵，按鍵位置如圖5所示。在學(xué)生遇到緊急情況需要聯(lián)系家長(zhǎng)時(shí)，通過(guò)長(zhǎng)按SOS鍵，電子?？梢暂喠鲹艽螂娮有？ㄉ显O(shè)置的親情號(hào)碼電話(huà)，直到一位家長(zhǎng)接聽(tīng)，接通后處于順風(fēng)耳狀態(tài)；同時(shí)還會(huì)將當(dāng)前位置信息短信發(fā)送到親情號(hào)碼，確保了緊急情況下學(xué)生能夠及時(shí)聯(lián)系上家長(zhǎng)。

3創(chuàng)新點(diǎn)和應(yīng)用市場(chǎng)

傳統(tǒng)的電子校卡只具有RFID考勤功能，用途單一；M-School電子?？ㄔ械腞FID基礎(chǔ)上集成了GSM/GPRS、GPS功能，使產(chǎn)品更具有實(shí)用性。

在學(xué)生遇到緊急情況需要聯(lián)系家長(zhǎng)時(shí)，通過(guò)長(zhǎng)按M-School電子?？ㄉ系腟OS鍵，可以輪流撥打家長(zhǎng)電話(huà)，直到一位家長(zhǎng)接聽(tīng)，同時(shí)還會(huì)發(fā)報(bào)警及當(dāng)前位置短信給家長(zhǎng)，確保了緊急情況下能夠及時(shí)聯(lián)系上家長(zhǎng)。

M-School電子校卡的順風(fēng)耳功能，家長(zhǎng)可以在必要的時(shí)候監(jiān)聽(tīng)孩子周?chē)那闆r，來(lái)判斷孩子是否有危險(xiǎn)或其他情況。

通過(guò)使用M-School系統(tǒng)的手機(jī)客戶(hù)端位置查看功能，家長(zhǎng)可以及時(shí)了解孩子當(dāng)前的位置，解除了家長(zhǎng)對(duì)孩子放學(xué)后晩到家的擔(dān)憂(yōu)。

M-School系統(tǒng)應(yīng)用新的理念，為學(xué)校、家長(zhǎng)、學(xué)生架設(shè)了一個(gè)信息互通的橋梁，也為孩子的安全和家長(zhǎng)的監(jiān)護(hù)提供了有力的保障，目前市場(chǎng)并未有同類(lèi)產(chǎn)品銷(xiāo)售，且此產(chǎn)品有很大的市場(chǎng)需求，因此具有廣闊的市場(chǎng)前景。

M-School系統(tǒng)投資小、成本低、收益大、技術(shù)成熟并具有龐大的消費(fèi)群體，產(chǎn)品價(jià)格適宜，滿(mǎn)足了消費(fèi)者的需求。

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