論RFID在平安校園的應用
深圳市佳維思科技是一家專業從事物聯網前端設備及物聯網應用系統研發、生產與銷售的高新技術科技公司。產品包含:RFID讀寫器、RFID電子標簽、RFID天線、無線傳感器等硬件設備以及GTA物品追溯防偽系統和各行業RFID整體解決方案。佳維思的產品在國內外物聯網行業中處于領先水平并已申請國家專利。
公司以求實創新、團結奮進為核心發展理念,志在“為客戶提供性價比最高的產品與服務”,凝聚了一大批視野開闊、技術過硬、勇于創新、富有活力的物聯網專業科技人才。近年來,公司瞄準市場需求,集中力量開發物聯網系列新產品,廣泛應用于教育、礦井、交通、物流、醫療、軍工、旅游管理、公共安全等行業。我們以提供性能穩定的產品、誠信服務而贏得了市場的青睞。目前,公司規模不斷發展壯大,核心技術開發不斷深入,市場占有率不斷提升,已成為國內外物聯網行業頗具影響力的科技公司。
佳維思科技主營產品有:
1.鐵路車號:鐵路車號自動識別系統,鐵路電子標簽,鐵路天線,鐵路標簽等;
2.無源RFID產品:RFID讀寫器,RFID天線,RFID電纜,RFID電子標簽;
3.有源RFID產品:有源RFID讀寫器,有源RFID天線,有源RFID電纜,有源RFID電子標簽;
4. 無線傳感器:溫度無線傳感器,濕度無線傳感器,溫濕度無線傳感器,光敏無線傳感器;
5. RFID系統: 家校通系統(平安校園),礦井及隧道人員定位考勤系統,鐵路車號運輸管理,遠距離
智能停車場管理,圖書館管理,資產管理系統,GTA物品追溯防偽系統
二、 系統概述:
近期校園安全事故頻發,引發社會各界廣泛關注。讓學生安心讀書,讓家長放心上班,是關系家庭幸福、社會穩定的重要因素。構建“平安校園”也就成為全社會熱議的話題。
目前在現實生活中以下三種狀況讓大家感到無奈:
大多數孩子都是獨身子女,學生人身安全、課外活動情況對一個家庭顯得尤為重要。但是,大部分家長都忙與自己的事業,很少與孩子交流,很難全面掌握孩子在校情況。
學校也由于師資力量的有限以及技術手段的落后,對學生的管理還停留在手工管理階段和計算機輔助管理初級階段,信息反饋不及時,并且與家長的信息溝通嚴重不足,僅靠有限的幾次家長會和學校平時的不定期的反饋,難以傳遞足夠多的學生在校情況給家長
孩子的好奇心加上社會的誘惑,使孩子難以抗拒外界不良影響,出現諸如逃課外出游戲等現象,加上繁忙的交通狀態,使意外不經意就發生了
為積極響應構建“和諧教育,平安校園”的口號,深圳佳維思科技結合自身技術優勢,以RFID(不接觸自
動識別)技術為基礎,通過短信、互聯網等手段開發設計出了平安校園系統。該體系讓家長及時掌握孩子上
下學、家庭作業、在校表現等信息,架起學校、老師、家長、孩子之間溝通的橋梁,助孩子健康成長,讓關
愛無處不在。
三、 RFID簡介:
1. 什么是RFID
RFID是Radio Frequency Identification的縮寫,即射頻識別技術,俗稱不接觸自動識別
2. 什么是RFID技術
RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術,它通過各種頻寬的射頻信號自動識別裝載著電子標簽的目標對象并獲取標簽內數據,識別工作無須人工干預,可工作于各種惡劣環境;可繞過障礙物,透過外部材料讀取數據;RFID技術在高速運動狀態下仍然可識別;針對同時多個標簽出現在識別范圍內時也同樣可以準確的讀到,操作快捷方便。
短距離RFID產品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環境,可在這樣的環境中替代條碼,例如用在工廠的流水線上跟蹤物體。長距RFID產品多用于交通上,識別距離可達幾十米甚至上百米,如城市智能交通或高速公路自動收費等。
RFID產品適用的范圍遠遠超過傳統條碼所涵蓋的行業,感知地球,智慧城市。
3. RFID系統基本組成有哪些
注:電子標簽附著在被識別的物體上,并記載著該物體相關的數據
4. RFID的頻寬及識別的距離對照
5. 使用頻率為13.56MHz,915MHz,2.45GHz的射頻會有輻射危害嗎
射頻技術使用電磁波低端頻譜,解讀器發出的無線電波和汽車中的立體聲一樣安全無害。每個國家都有控制能量水平的機構,介于AM和FM之間的13.56MHz頻率已經被使用多年,即使在很高的能量下也沒有出現問題。美國和其他大多數國家的能量極限是4瓦。模擬移動電話周圍發出的頻率是915MHz,能量在1瓦以下的范圍沒有發現危害健康的現象。最新電子移動電話產生的頻率是2.45GHz。能量在1瓦以下的范圍沒有證明有危害健康的因素
四、 系統組成
平安校園管理系統是對學生出入學校的統一管理、統一考勤及自動短信通知的一套智能管理系統。該系統是一套集先進的RFID技術,計算機技術和無線通信技術于一體的信息交流系統。
工作原理是:每個學生身上攜帶一張遠距離標簽卡,每張卡號是唯一的,也是每個學生的身份標識。校門口裝有讀卡器,學生出入校門時,卡無需取出,讀卡器自動讀卡,并將卡號傳至前端機。前端機對卡號做出入狀態的判別,完成后將數據上傳至平安校園服務系統軟件。系統即可實現學生合法身份識別,學生進或出校門記錄 。
主要功能:家長利用該系統不僅能及時短訊獲知孩子到校、離校的時間信息。學校利用該系統能更有效的進行學生管理,和家長密切溝通。包括孩子的考試成績、作業點評、近期表現以及學校的各種通知、活動信息也可以及時送到家長手上,家長可以第一時間了解孩子的在校情況。從而有效配合學校對孩子進行輔導教育,整體提高教學管理水平,還為后續的校園信息化管理奠定基礎。
平安校園管理系統如下圖所示:
平安校園管理系統示意圖
硬件組成
序號 產品名稱 數量 功能描敘 備注
1 胸卡(JRF2400-JXT有源電子標簽) 保存學生的唯一ID號 佩戴在學生胸前
2 胸卡讀寫器(JRF255-JXT讀寫器) 2臺 遠距離自動采集胸卡信息 安裝在校門口,一個朝外,一個朝內;
3 前端機(JCON2010-JXT) 1臺 數據處理,備份,傳送數據 安裝在傳達室
4 家長手機 若干 接收短信
5 平安校園平臺服務器 1臺 安裝平安校園平臺系統
6 遠程維護中心平臺服務器 1臺 可選功能
7 GPRS智能能終端(JGPRS200-JXT) 1套 快捷的學生親情號碼通話功能 可選功能
系統軟件組成
本系統由3個軟件組成,分別為
1. 數據采集前端;
2. 學校管理軟件—BS結構(網頁瀏覽形式)
3. 學校管理軟件—CS結構(應用程序形式)
其中2,3選一,實現一樣的功能。
數據采集軟件
學校管理軟件—BS結構
學校管理軟件—CS結構
“平安校園”主要功能
學生到校、離校自動刷卡功能;
短信報平安功能;
平安校園判斷出學生是進校還是出校。判斷結果傳送到省平安校園平臺,并通過短信網關向該學生的父母發一條手機短信,如"您的孩子已達學校","您的孩子離開學校"。
學生上下課考勤功能;
家校互動功能;
免費親情語音通話功能(可選功能)
“平安校園”進出校門判斷原理
五、 系統相關設備簡介
JRF255-JXT一體化讀寫器
技術參數如下:
工作頻率:2.4GHz-2.5GHz;
工作方式:主動式;
結構:外罩為耐高溫、耐低溫材料,主結構采用鋁合金;
配有安裝支架,能夠上下、左右調節安裝方向;
天線數量: 1 根天線
天線參數1:水平面波瓣寬度:30°;垂直面波瓣寬度:25°;
增益:16dBi; 前后比:>25dB;
天線參數2:駐波比:<1.5; 極化方向:垂直;
通訊接口方式: RS485
通訊方式:主動方式或者被動方式;
RS485 通訊速率可以用戶設置;
能夠同時讀取2000 張以上的電子標簽;
系統識別距離:<250 米;識別準確率:99.9999%;
數據存儲功能;
提供演示軟件、API 函數等;
可以根據用戶要求制定各種數據格式輸出;
工作電壓:DC9-12V;工作電流:小于200mA;
工作溫度:-25℃ ~ +0℃;儲存溫度(℃):-40℃ ~ +85℃;工作濕度:小于95%;
外形尺寸:320mm×200mm×100mm ; 重量:2kg;
JRF2400-JXT有源電子標簽(可換電池)
工作頻率:2.4GHz-2.5GHz;
工作方式:主動方式;
發射功率:小于1mW(0dBm);
讀取方式:只讀性;
讀取距離:0-250米;
發射數據間隔:2秒,1秒,0.5秒,0.25秒
電池更換:可以電池更換;
靜態工作電流:<1uA;
最大工作電流:<12mA;
工作電壓:3V(兩節CR2032紐扣電池);
工作時間:3年 (系統可開發電量預警功能)
尺寸:86×54×4.5mm;
使用溫度: -40℃ - 75℃;
JCON2010-JXT前端機
電源: AC220V;
額定功率: 1W;
CPU:ARM;
與讀卡器接口:兩路RS485與讀卡器連接;
與遠程接口: 采用TCP/IP
測試口:RS232;
同時處理標簽能力:1000;
保存記錄能力:32768條;
工作指示:5個LED指示燈與蜂鳴器;
尺寸:260×241×43mm;
使用溫度: -40℃ - 75℃;
JGPRX200-JXT智能終端
采用靜電防紫外線噴涂,附著力和耐候性強,顏色多種選擇
室外掛壁型
外形尺寸:385×251×130(mm)
顯示窗口:115×65(mm)
重 量:6千克
通訊方式: GPRS , TD-CDMA
功用:學生刷卡后,可直接與監護人通電話。
材 料:機箱由鋁合金壓鑄而成,具有防水、防破壞、防腐蝕性能,流線型設計、精美大方。手柄選用高強度ABS&PC合金材料,具有很高的抗沖性和抗爆性,抗拉強度大于150千克,配用球狀轉動接頭。鋁合金鍵盤,能擴展到20位按鍵,設計壽命>50萬次
六、 系統主要優點:
目前平安校園平臺很多,采用的方案個不相同,主要歸納以下幾種:
刷卡式平安校園平臺(使用IC卡,或非接觸式IC卡);
UHF無源RFID平安校園平臺;
2.45G有源RFID平安校園平臺;
佳維思平安校園平臺是屬于第三種類型,是采用2.45G有源RFID技術與非接觸式刷卡技術相結合。
刷卡式平安校園平臺的優缺點
優點:
價格便宜,投資成本低;
準確率高;
缺點:
刷卡速度慢,學生要排隊,根本滿足不了用戶要求;
UHF無源RFID(915M)平安校園平臺的優缺點
優點:
價格適中,投資成本適中;
讀卡速度較快;
缺點:
準確率不高;
讀多卡能力不強;
2.45G有源RFID平安校園平臺的優缺點
優點:
讀卡速度快;
讀多卡能力不強,200個學生同時進出,不會掉號;
缺點:
價格高,投資成本較高;
七、 系統安裝上線:
1. 承建商準備工作
a) 與學校簽定安裝系統合同;
b) 保證學校提供一路固定IP的網絡(可以公網IP,也可以是局域網IP);
c) 讀寫器安裝位置的確定(校門口,室外);
d) 前端機安裝位置(室內),建議使用防水箱固定在室外;
e) 對學校領導及老師宣稱系統;
f) 培訓老師使用系統;
2. 學校需要做的工作
a) 對學生及家長宣傳平安校園系統;
b) 提供學士信息;
學生姓名;
學生編號;
學生性別;
學生相片;
學生所在班級;
家長姓名;
家長手機號;
3. 安裝與調試
1) 前端機(JCON2010-JXT)說明
a) 指示燈定義
序號 指示燈名稱 說明
1 工作狀態 接通電源后,指示燈發亮,過1秒鐘后,閃亮。
2 讀卡器A 接收到讀卡器A(校門內)發過來的信號時,發亮。
3 讀卡器B 接收到讀卡器B(校門外)發過來的信號時,發亮。
4 網絡狀態 設備連接遠程服務器時,發亮。狀態刷新時間1分鐘。
5 通訊狀態 設備接收或發送數據時,燈發亮。
b) 接口定義(AB兩組相同):
序號 信號名稱 說明
1 電源輸入 輸出7.2-12V電壓供讀卡器使用, 接讀卡器黃色線。
2 電源地 接讀卡器棕色線。
3-10 保留
4 保留
5 保留
6 保留
7 保留
8 保留
9 保留
10 保留
11 RS485負 接讀卡器綠色線。
12 RS485正 接讀卡器藍色線。
c) 設置的參數
1. 設備本身網絡參數設置;
2. 遠程服務器IP地址設置,接收端口號;
3. 設備代碼;
4. 判決時間;
2) JRF255-JXT讀寫器組裝
a) 指示燈說明
在設備的前下方有三¢3的指示燈,定義如下(從左到右):
序號 指示燈發光顏色 說明
1 紅色 電源指示燈,只要電源接通,發亮
2 黃色 工作正常指示燈,設備進入正常工作狀態,每秒閃亮一次
3 綠色 只要讀到卡信息,發光一次(時間為200毫秒)
b) 接線說明
設備底部有一條四芯線引出,線定義如下:
序號 線顏色 定義
1 黃色 電源,直流輸入,電壓為7.5V-12V
2 棕色 電源地,與信號地共用
3 藍色 信號線,RS485 正
4 綠色 信號線, RS485負
c) 連接前端機接線圖
d) 讀卡器組裝固定件
讀卡器固定原則: 必須保證讀卡器,上下左右可以調節角度
3) 施工
a) 施工前準備表
必需材料 序號 材料名稱 數量 安裝位置 備注
1 JRF255-JXT讀寫器 2 分別安裝在校門口AB兩點
2 JCON2010-JXT嵌入式前端機 1 安裝在傳達室
3 JRF2400-JXT電子標簽 100 測試卡 提供卡號電子文檔
4 固定在墻上的安裝夾具 2 固定在墻上 根據圖紙定做
5 電源插座 1 2組
6 四芯信號線(電纜) 連接讀寫器與前端機(2路) 與讀寫器引出的線一致。
7 套管 套在電纜上
8 套管接頭,固定夾
9 膠布
10 施工工具 1套 要鉆大理石墻面
11 筆記本電腦 1 設置使用
12 長串口線 設置使用
13 USB轉串口 1 設置使用
14 學校編號 1 提前申請
16 綁定卡號 提前申請
備用材料
1 網線
2 水晶頭
3 釘子
4 防水箱 1 把前端機安裝在室外
b) 施工步驟
第一步:看現場,選擇兩臺讀寫器安裝點;
第二步:安裝;
第三步:接線(參考接線圖)
第四步:連接網絡;
第五步:設置前端機參數(參考前端機設置培訓材料)
第六步:測試;
c) 硬件整體連接如下圖所示 :
d) 讀卡器信號覆蓋理想模型 (覆蓋整個校門口)
e) 安裝位置
這是陜西銅川紅旗街小學-典型的背靠背安裝方法
f) 讀寫器固定方法(側墻固定)
g) 讀寫器固定方法(墻頂固定)
h) 布線要求
(1)線材使用四芯線,要求如下:
線徑要求:
顏色:黃,棕,藍,綠
(2) 不管室外內線外面必須使用PVC管套住;
(3) 線必須美觀,固定牢靠;
i) 接線
4芯線接法(校園專用設備為4芯線)
序號 線的顏色 信號名稱 備注
1 黃色 電源接7.5-12V 電源正(接前段機A1、B1)
2 棕色 地 電源負(接前端機A2、B2)
3 綠色 RS485A(-) 接前端機A11、B11
4 藍色 RS485B(+) 接前端機A12、B12
前端機接口說明:TCP/IP接口直接接電信網口
COM口為RS232接口(可選)
POWER(電源接口)可接220V電源
j) 測試
測試路線圖
測試方式
A路線:100張卡來回一個回合;讀卡率100%,方向判斷100%
B路線:100張卡來回一個回合;讀卡率100%,方向判斷100%
C路線:100張卡來回一個回合;讀卡率100%,方向判斷100%