1、前言

隨著社會的發展，人們的工作越來越繁忙，而對子女的照顧卻顯得越來越力不從心。在無法接送孩子上下學的情況下，子女上學和放學的安全牽動著每一個學生家長的心，如果能夠做到學生到校報聲平安、離校也告知家長，無疑會使家長避免一整天的牽掛，也有利于家長了解孩子到校離校的確切時間，而且了解自己孩子在校的學習和生活情況也成是每個家長迫切的需要。同時作為一個現代化的學校，學生的管理和學校本身的信息化發展水平也成為衡量一個學校全方位發展水平的重要因素，更是學校形象的體現。

針對校園管理及家長的關切，成都阿艾夫通信公司開發基于RFID射頻技術的校園出入管理的“學護通”系統，它開創性地將現代化的移動通信技術、互聯網技術、WAP技術和RFID無線識別技術等融合一起應用校園,為家庭和學校架起一座空中橋梁，為其提供方便快捷的溝通平臺，有著快捷、方便的特點，交流起來無拘無束，暢所欲言，深受家長和教師的歡迎。

“學護通”系統把學校教育和家庭教育緊密連接在一起，及時地把學生到、離校的安全信息反饋給學校管理者或家長，加強對學生安全跟蹤與管理，同時系統也提升校園管理水平與效率。

“學護通”的應用增進家長和老師之間的感情，密切學校與家庭的聯系，完善學校的管理，接受家長的監督，提高教學質量。通過此平臺教師可以和家長建立起緊密地聯系，家長可以通過此平臺對教師的教學提出意見或建議，推動學校家校合作工作成效的全面提升。

2、學護通應用現狀

2.1學護通原理

學護通系統是為提高校園的安全水平、實現對學生出入校園信息的自動化采集，進而實現對學生出入校園的自動化、無障礙考勤，提升校園的管理水平與效率。它借助現代化的通信網絡、2.4G射頻技術、計算機網絡等手段實現信息的遠程采集與分析，具有讀取距離遠、防沖突性高、數據讀取準等特點，極大的方便孩子進出校園，又能實時采集孩子進出校園的信息，實時的反饋給學校管理人員或家長，加強學校或家長對孩子安全的跟蹤與關愛。

2.4G射頻技術識別距離遠，學生攜帶卡經過校門就能自動打卡，無需排隊，極大的方便學生進出校園考勤，防止因放學或上學排隊打卡出現擁擠踩踏事件。另外，還可以通過系統設置，將學生到校及離校的信息發到家長的手機上，讓家長及時掌握學生到（離）校的動態信息，加強對孩子的安全監管。

2.2射頻技術概念

射頻識別技術(RFID)是自動識別技術在無線電技術方面的具體應用與發展。該項技術的基本思想是，通過采用一些先進的技術手段，實現人們對各類物體或設備 (人員、物品) 在不同狀態(移動、靜止或惡劣環境)下的自動識別和管理。經過十幾年的發展，RFID技術已在各行各業得到了廣泛的不同程度的應用。

RFID 標簽依據發送射頻信號的方式不同，分為主動式（有源）和被動式（無源）兩種。主動式電子標簽主動向讀寫器發送射頻信號，通常由內置電池供電，又稱為有源電子標簽；被動式標簽不帶電池，又稱為無源電子標簽，其發射電波及內部處理器運行所需能量均來自閱讀器產生的電磁波。

根據工作頻率的不同，RFID系統可分為低頻和高頻系統。

低頻系統一般指其工作頻率小于30MHz的系統。其基本特點是：標簽成本較低、標簽內保存的數據量較少、閱讀距離較短(典型閱讀距離為10cm)、射頻卡外形多樣(卡狀、環狀、鈕扣狀、筆狀)、閱讀天線方向性不強等。低頻系統多用于短距離、低成本的應用中，如多數的門禁控制、動物監管、貨物跟蹤。

高頻系統一般指工作頻率大于400MHz的系統。高頻系統的基本特點是標簽及讀寫器成本均較高、卡內保存的數據量較大、閱讀距離較遠(可達幾十米)、適應物體高速運動性能好、閱讀天線及射頻卡天線均有較強的方向性。高頻系統多應用于需要較長的讀寫距離和高的讀寫速度的場合，像停車場管理，人員定位等系統。

成都阿艾夫通信有限公司的RFID產品主要工作頻率為2.45GHz的高頻主動式（有源）RFID產品。阿艾夫“學護通”管理系統除了使用2.45G有源RFID技術以外，還使用125K低頻觸發技術。該技術確保100%的讀取標簽ID！100%的進行正確的進出判斷！從而使得阿艾夫學護通系統，能準確的判別學生出入校園的精準狀態。

2.3閱讀及識別方式

目前在校園人員管理系統中，閱讀器讀取和識別射頻卡主要有三種方式：近距離人工刷卡、遠距離被動識別和遠距離主動識別。在系統集成中，這是一個非常重要的問題，因為識別方式的選擇將直接影響到系統的讀取率和便利性。

近距離人工刷卡方式主要是針對較早以前高頻和低頻閱讀設備（比如公交卡，門禁卡等）的應用，由于其閱讀范圍大致為離開閱讀器20cm之內，佩戴射頻卡的人員必須上前靠近閱讀器才能被讀取。這種方式盡管可以保證100％的讀取率并且成本低廉，但由于其需要逐個掃描，在上學和放學的高峰期會形成校門口擁擠現象，容易引發安全事故。目前這種工作方式已被淘汰。

遠距離被動識別方式主要超高頻（433M，868M，915M等）閱讀設備和無源射頻卡的應用，其閱讀范圍可以達到10米左右，可以解決近距離人工刷卡方式的需要逐個掃描的問題。一些設計的比較好的設備能夠支持多達50個射頻卡的同時讀取，可以大大增加人員通行速度，無需排隊進出校門。但這種方式仍然存在很多應用上的問題。第一，無源射頻卡不能被人體和金屬物遮擋，這個就需要學生在進出校時不能背對閱讀器天線位置，并且射頻卡不能緊貼人體和放置在書包內；第二，人員大流量出入時，漏讀現象嚴重，無法有效讀取學生信息；第三，識別判斷能力差，誤別情況嚴重，無法對學生到離校進行有效的判別。此類產品這些缺陷導致此類技術無法應用于家校通領域。

遠距離主動識別方式（主要是2.4-2.48G頻段），是目前應用最成功，最受各地學校師生、家長歡迎的一種識別方式。這種識別方式不僅距離極遠，可以在50米的范圍內輕松讀取（空氣中能夠穩定80米讀取），還能支持多達200個射頻卡的同時讀取，最重要的是能夠克服人體、金屬等遮擋，甚至上百個學生一起進出依然保證100％的讀取。其他詳細技術指標比較列表如下：

比較項目 阿艾夫 藍牙 802.11b (Wi-Fi) 傳統數傳電臺

單點覆蓋距離 80米 10 米 50 米 可達 16 公里

網絡擴展性 自動擴展 無 無 無

電池壽命 5年 數天 數小時 數小時 - 數天

復雜性 簡單 復雜 非常復雜 復雜

傳輸速率 1Mbps 1 Mbps 1 to 11 Mbps 一般為 19.2Kbps

頻段 2.4GHz 2.4 GHz 2.4 GHz 400Mhz-2.4GHz

網絡節點數 65000 8 50 無

時延 僅 30 毫秒 高達 10 秒 3 秒

終端設備費用 低 低 高 高

網絡使用費 無 無 無

安全性 128 bit AES 或由用戶定義 64bit,128bit Authentication Service Set ID(SSID) 無

集成度和可靠性 高 高 一般 低

使用成本 低 低 高 高

安裝使用 非常簡單 一般 難 難

3、方案設計

3.1設計原則：

針對學生早上入校及下午離校都比較集中，人數多，就需要RFID系統具有較高的防沖突性，不能漏卡，確保標簽ID的100%準確采集，100%的正確的進出判斷，從而發揮學護通的系統平臺價值。

（1）實用性和易用性 系統建設始終貫徹面向應用，注重實效的方針，堅持以客戶需求為核心，注重數據流的自動處理和分析；同時，采取圖形化用戶界面（GUI），貼近用戶使用習慣，設計清晰簡潔，使用方便、直觀，降低了人員的培訓、磨合成本；

（2）先進性和成熟性

系統設計采用先進的概念、技術和方法，同時注意結構、設備、工具的相對成熟，使系統具有較大的發展潛力；

（3）開放性和標準性

為滿足系統所選用的技術和設備的協同運行能力，系統盡量使用標準化的通訊方式，并將軟件接口及協議公開，允許其他應用軟件的接入、調用，從而使系統具有開放性；

（4）可擴展性和易維護性

為適應校園的不斷變化，系統可方便地擴展設備數量；設備的安裝使用也盡量簡便，便于維護。

（5）可靠性和穩定性

在考慮技術先進性和開放性的同時，從系統結構、技術措施、設備性能、系統管理、技術支持及維修能力等方面著手，確保系統運行的可靠性和穩定性，達到最大的平均無故障時間。

3.2設計方案

學護通基本原理：首先，在校門的內外兩側分別安裝125K低頻激勵器，這樣在校門內外兩側就形成了兩塊信號覆蓋區。其次，每個學生攜帶一枚2.4G+125K雙頻標簽（可用做電子學生證），當學生佩戴的電子標簽走近校門口的低頻激勵器覆蓋區，這時2.4G標簽被125K低頻激勵器喚醒并發送數據，布置在校門的閱讀器可以收到標簽數據，并顯示標簽到達了大門外側區域。同理學生進入大門內側觸發區，則會被布置在內側的低頻激勵器喚醒并進行數據發送，閱讀器收到標簽數據，該數據能顯示到達內側區域。上述數據通過閱讀器讀取，傳送至硬件中間件完成進出的判斷，最后硬件中間件將帶有確定進出判定的結果和ID數據傳送到服務器，系統根據這些判定啟動短信平臺，進行平安短信的發送。

另外，利用系統的短信和網絡平臺，班主任可將每個學生的在校學習和生活情況等定時或不定時的集中或單獨發送至家長的手機和電子郵箱，免去老師逐一通知或家長缺席家長會等情況而產生的各種交流屏障，方便快捷。

原理框架圖

3.3到離校系統原理

成都阿艾夫針對校園人員管理系統的建設要求，設計的系統是由數據中心、閱讀器、學生卡、校門內外側低頻激勵器、后臺管理系統組成。

1. 在校園門口內側、外側需要觸發標簽的區域安裝一定數量的觸發器，觸發喚醒器的數量由所需覆蓋的范圍和定位精度決定；

2. 將每一個閱讀器通過以太網連接到后臺定位服務器，構成無線定位網絡；

3. 將人員電子標簽分配給學生，“標簽”與“人”之間建立一一對應關系；

4. 在服務器中安裝并運行定位軟件，定位數據可直接寫到數據庫中，或集成到其它系統中。

系統方案示意圖如下：

為判斷進出，低頻激勵器之間要求間隔距離在5米以上。為保證數據的準確接收，建議內外側各安裝一臺閱讀器進行數據接收。

學生進出校門時必須帶卡，進入校門外觸發區時，標簽開始工作發出射頻，首先被閱讀器識別到，標簽離開校門外觸發區同時停止工作。當學生通過校門，到達校門內觸發區，標簽再次工作，又被閱讀器識別到。

硬件中間件在接收到數據后，進行數據判斷，判斷標簽是在校、離校或者是無法判斷。然后通過TCP/IP方式發送給相應的后臺管理系統，由后臺管理系統控制的短信平臺給該學生家長發送短信。

離校的情況和進校過程類似。。

3.4系統優勢

1) 完美的100%讀取功能

由于高峰期學生進出校門人數較多并且存在一定的遮擋，導致電子標簽集中發射，閱讀器存在一定的讀取沖突。但加入了觸發機制后，當標簽不在觸發區內，標簽不進行2.4G的發射，大大降低了并發標簽的數量，加強了防沖突性，同時提高了閱讀器標簽數據分發信息的能力。

2) 完美的100%進出識別判斷功能

單純的2.45G技術，實現精確的標簽進出判斷，通道管理有一定的困難，結合激勵技術，通過校門內外兩個獨立的激勵區，就可以很明確的判斷出標簽的進出方向。地面激勵器觸發標簽時會把自己的ID發給標簽，再通過2.4G把信息傳遞給閱讀器。

3) 卓越的識別性能

100%完美的識別判斷；

靈敏的識別能力（可讀取時速200公里的標簽，識別距離可達80米）

超強的防沖突性（每個檢測點可最多同時識別100個人員）；

高度穩定的識別能力（誤碼率小于千萬分之一）；

迅捷的識別速度（最快識別速度可達100張/秒）

快速的數據傳輸（空中傳輸速率可達1M）

4) 現場優勢

環境適應性：高抗干擾性，對外界干擾源、周界環境無特殊要求；

安裝方便性：傳感器一體化結構設計，無需外接天線或地感；

運行可靠性：內部電路高度集成化，器件故障率最小化。

便捷型調試：分布觸發器后，無需大費周折的調節閱讀器的方向、衰減。

5) 電氣特性

超低功耗，無線標簽在不更換電池的情況下可連續正常工作5年以上；

方便性、安全性，標簽無須充電、無須更換電池；

無輻射，對人體和環境無任何影響，更安全更健康。

4、系統硬件介紹

學護通系統主要硬件有：

學護通閱讀器

125K低頻激勵器

2.4G卡式激勵標簽

4.1低頻激勵器

125K低頻激勵器

1) 技術參數

工作頻率：125KHz

調制方式： OOK

空中速率： 2Kbps

數據編碼： Manchester

工作電壓： 16 V ~ 24V

工作電流： 20 0mA ~ 500mA

工作溫度： -40°C ~ +85°

存儲溫度： -50°C ~ +125°

尺寸： 198 mm X 119mm 75 mm

2) 主要特性與益處

特性 益處

激勵范圍內單點定位 精確判斷進出校園狀態

激勵范圍內激活2.4G卡 不在激勵范圍2.4G休眠狀態，環保，低功耗

4.2 學護通閱讀器

學護通閱讀器主要是采集標簽 的ID信息，并將信息上傳至服務器。能一次同時讀取200張以上電子標簽，防沖突性能杰出，讀寫距離3～80米可調，能準確讀取移動速度100KM/H以上速度移動的電子標簽。

2.4G閱讀器

1) 主要技術參數

? 頻率：2.40 GHz ~2.483GHz

空中速率：1Mbps

調制模式：GFSK

射頻識別距離：3m~80m

識別速度：100Km/h

通訊接口：RS232、RJ45

射頻功率：<1mW

輸入電壓：DC 7.5V～18V

最大工作電流：<150mA

最大功耗：1.8W

工作溫度：-20 ℃～+65 ℃

存儲溫度：-40 ℃～+85 ℃

尺寸：164mm x 139mm x 40mm

重量：0.5Kg

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2) 主要特性與益處

特性 益處

100標簽/秒的識別速度 可識別快速移動的人或物

200個標簽同時讀取能力 能識別大批目標人物的同時進出

實時操作系統 滿足工業可靠性和魯棒性

輸出功率可調 可根據不同應用要求靈活調整識別距離（3～80米）

最遠80米的識別距離 方便遠距離識別

2.45G微波工作頻段 數據傳輸速度高，距離遠，功耗低

4.3 2.4G卡式激勵標簽

外部有125KHz激勵信號時被喚醒，喚醒后2.4GHz發送ID信息和收到的激勵信息，無激勵信號時處于休眠狀態，功耗極低。

1) 主要技術參數

工作頻段：125K，2.4～2.4835 GHz

調制方式：OOK，GFSK

協議：RFC 自定義

防沖突性能：100標簽/秒

激活距離：3～5米

通信距離：0～120米

工作電壓：3.0V

待機電流：<8uA （標簽放置于125K場外）

平均工作電流：<16uA（125K場內，2秒/次激活）

工作溫度：-40 ℃～85 ℃

存儲溫度：-40℃～125℃

重量：1.3g

2) 主要特性與益處

特性 益處

最遠80米的識別距離 自動識別、追蹤、定位、收集，無需人工干預

2.45G微波工作頻段 數據傳輸速度高，距離遠，功耗低

125K與2.4G互融 無低頻激勵下，2.4G處于休眠狀態，環保、低功耗

100個/秒的識別速度 可用于識別高速運動物品，200Km/h 以下

200個標簽同時讀取 大量目標物品可以被幾乎同時讀取和處理

4-5年的使用壽命 可以長期使用，超過設備投資回收期，無需更換電池

低成本 對于大量物品或人員的應用方案成為可行

5、學護通系統施工要求

5.1 配套材料

學護通施工，根據學校現場場景的勘察，設計相關的方案，不同學校的需要的配套材料略有差別，但多半學校存在共性的特點，需要配套材料是一致，具體材料如下：

天線、饋線：2.4GHz天線，2.4GHz饋線

標準PVC20mm管

防水膠帶

閱讀器：學護通閱讀器RW24MP00

激勵器：125K低頻激勵器

電源：DC 12V

標簽：2.4G卡式激勵標簽

電工箱

不銹鋼管支架

工控機或工作站一臺

5.2硬件安裝

5.2.1需要安裝硬件

學護通需要安裝的硬件有以下幾樣：

學護通閱讀器

125K低頻激勵器

天線

PC服務器或工控機

5.2.2 學護通閱讀器接口介紹

學護通閱讀器（以下簡稱閱讀器）的SMA接口如圖所示， 接口0、1、2、3均可接天線。

5.2.3 PC服務器基本配置

學護通服務器配置要求不高，一般pc機就能滿足要求，具體要求如下：

操作系統：WINDOWS XP/7

處理器 INTEL 奔騰E160或同級別AMD處理器

內存：1G

硬盤：80G

顯卡：32M以上WINDOWS兼容

其他：PC機需具有串口和網口功能

5.3 激勵器安裝方式

激勵器需要安裝兩組，同組中激勵器相互由電纜連接，將激勵器安裝于校門兩側，并埋于地下。如下圖：

注意：

激勵器埋于地下，在充分抗壓的情況下盡量靠近地面。

兩組激勵器間距8-10米

同組激勵器間距2-4米，具體長度根據實效調整。

同組中連接激勵器的電纜長度不超過15米。

激勵器旁不能有大塊的金屬

5.4 閱讀器天線安裝

閱讀器天線需離地高于2米的要求安裝。天線要靠近兩邊的激勵器，原則是天線接收信號區域覆蓋激勵器信號區域。建議安裝在校門口傳達室的墻上。如圖所示：

5.6 天線安裝注意事項

戶外安裝需確保采用的天線具有防水、防塵、抗紫外線等基本防護功能，所有接頭部分確保施工過程中采用防水保護措施。

天線的安裝高度應大于2米。為保證信號品質，建議從指定廠家采購對應型號的線材和連接器。

閱讀器的可讀寫距離可達80米，必要時可調整閱讀器接收靈敏度，避免讀取到指定范圍外的標簽信息造成誤判。

天線軸線與水平面呈45度角，可以根據現場情況對角度進行微調。

設備安裝后，不可使校門通道或消防通道變窄；不能降低在發生意外情況時學生緊急疏散的速度；不能妨礙消防車、救護車等特種車輛正常通過

6、系統運行和售后服務保障

6.1本系統提供了多種保障運行措施：

• 供電電源電壓變化范圍在6～12V；頻率變化范圍在2.4～2.48GHz(全范圍)之內系統均可正常工作。

• 該系統具有防水、防爆、耐鹽霧、抗風沙、防塵等性能，適應室外惡劣條件下不間斷工作，系統能夠適應環境溫度為-20℃～＋80℃,在國內北方南方大部分高溫和低溫地區都能可靠運行。

• 系統中使用的電子設備內部漏電及短路保護裝置、避雷裝置、熔斷裝置均符合國家有關電氣安全標準要求。

• 系統具有自診斷、自恢復功能；對于設備斷電后重新來電，系統能自動啟動運行并自動加載已設定的工作參數。射頻卡電量不足時能夠自動報警。

6.2售后服務的形式

1) 電話咨詢及追蹤服務

我公司提供每周5天，每天8小時不間斷的電話支持服務。

2) 現場響應

自收到客戶服務請求起二十四小時內，若以上服務形式不能解決問題，公司將派技術人員到現場進行故障處理。

3) 選案期內的承諾

在選案期內，我公司鄭重承諾，對用戶提出的任何與本方案書的項目有關的問題，將及時作出答復，并按照方案書的要求，免費為用戶提供文件，資料及強有力的技術和服務支持。

6.3售后服務的內容

1) 技術培訓

技術培訓工作的好壞，直接關系到客戶是否能夠熟練掌握和使用整個系統，因此我公司非常重視培訓工作。合同簽定后，我公司將組織有關人員確定培訓實施方案及內容，對客戶進行技術培訓。培訓內容包括：系統操作使用；設備維護保養。為了提高培訓質量，公司將選派有2年以上系統使用、維護和安裝調試經驗的善于表達的技術人員作為培訓教師。

2) 技術資料移交及存盤

在系統正常投入運行后，我們公司將由專業人員編寫和整理出相應的技術文件資料，供客戶作為原始技術檔案保留。

3) 測試與驗收

1、我公司將嚴格按照有關技術標準和規范，以合同為依據，積極配合和接受代理商的嚴格的測試和工程驗收。我公司協助服務商對最終客戶中的三個點進行現場系統試運行和驗收；

2、當我公司為服務商進行的現場系統試運行和驗收超過三個點時，原則上僅進行遠程電話支持和EMAIL服務；

3、系統試運行周期為15天，驗收周期為3天；

4) 免費升級服務

我公司將長期為代理商提供免費得軟件升級和優化服務。

6.4保修服務的承諾

我公司將以合同為依據，以原廠商規定的服務承諾為基礎，對所售的產品和承擔的工程承諾相應的免費保修。保修期間，負責維修和備件的免費更換；保修期外，繼續承諾整個工程的維修保養，功能升級等一系列收費服務（保修期為設備投入運行一年內）。

我公司專業工程師負責系統的維護工作。若系統出現故障，24小時內響應，48小時內完成專業維護。

售后一年內免費保修，以后每半年進行一次免費系統維護。保修期滿后我公司仍負責系統的終身維修工作，只收取工本費。

服務商系統操作人員在使用過程中無論保時出現任何異常情況，均可即時與我公司技術工程師聯系，我公司負責24小時電話技術支持。