基于RFID技术的家校通无线考勤系统研究_安徽商贸职业技术学院官网
时间：2020-03-11 07:20:38 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：针对传统刷卡机考勤方式效率低下及无源RFID在实际应用中存在的人体吸收、金属物干扰、识别数量有限等问题，提出了一种基于有源2.4 GHz RFID技术的家校通无线考勤方法用125 kHz激励器唤醒2.4 GHz RFID标签并定位标签的技术，比传统考勤方式更加准确、便捷、高效，同时可有效地延长有源RFID的使用寿命；通过采用低频触发器、读卡器和RFID标签等设备搭建的试验环境进行为期20天的测试结果表明：基于RFID技术的家校通无线考勤系统具有较高的可靠性和实用性。�
关键词：射频识别； 低频触发； 无线考勤； 家校通�
中图分类号：TP391 文献标识码：A
文章编号：2095-1302(2011)10-0038-03�
Research on Wireless Attendance System for Home-school Interaction Based on RFID Technology�
ZHANG Gi-guo, XU Rui, WANG De-zheng�
(Jiangsu Automation Research Institute, Lianyungang 222006, China)�
Abstract： Aiming at the problems such as low efficiency of traditional attendance machines, and body absorption, metal interference, limited number of identification existed in practical application of passive RFID, a wireless attendance method of home-school interaction based on active 2.4 GHz RFID technology is proposed. Compared with the traditional attendance method, it is more accurate, convenient and efficient by waking up and positioning 2.4 GHz RFID tags by using 125 kHz triggers. What is more, it has extended the service life of active RFID effectively. Further more, the test scenario was constructed by lower frequency trigger, card readers, RFID tags and other equipments, in which wireless attendance system for home-school interaction was tested for 20 days. The test results show that the wireless attendance system for home-school interaction system based on RFID technology has high reliability and practicality.�
Keywords： RFID; low frequency trigger; wireless attendance; home-school interaction��
0 引 言�
学校考勤是维护正常教学秩序，保障教学任务顺利完成的重要环节。同时，考勤也是加强学生管理，约束学生行为的必备手段之一。传统考勤方式是通过教师点名掌握学生出勤情况，而学生到达、离开学校的具体时间无法及时反馈至学校和家长。随着RFID技术�\的快速发展，其产品越来越多地用于家校通考勤方面�\，但在实际应用过程中反映出来的问题却也越来越多，最突出的问题就是电子标签读取范围不确定、读取数量有限、信号被吸收严重，无法准确的判断学生的进/离校，而且误判现象很普遍。�
利用有源2.4 GHz RFID的非接触式主动识别技术�\，本文提出了一种新的家校通无线考勤方法，该方法利用低频125 kHz的激励器来触发2.4 GHz高频电子标签。该方法把低频和高频充分融合，从而有效地延长了有源RFID射频卡的使用寿命，使得考勤结果更加准确、便捷、高效。�
1 家校通系统的研究现状�
目前，在已进入应用的家校通管理系统中，考勤方式主要有固定考勤机刷卡方式和远距离被动识别方式两种。其中固定考勤机需要为每个学生均配发一张无源感应卡，学生经过校门时须将此卡贴近门口的读卡器，系统按照预录的信息对该学生进行考勤，同时向其父母发送进/离校短信。固定考勤机可以实现考勤功能，但由于其需要逐个扫描，在上学和放学的高峰期会造成校门口拥挤现象，容易引发安全事故；而远距离被动识别方式主要采用超高频(433 MHz, 868 MHz, 915 MHz等)阅读设备和无源射频卡，其阅读范围可以达到10 m左右，故可解决繁琐的固定考勤机刷卡问题，且无需排队等待，但该方式存在诸多问题而使其无法应用于家校通领域：第一，无源射频卡容易被人体吸收和金属物遮挡；第二，无源射频卡不能与金属物一起放置，易受干扰和吸收；第三，阅读设备识别无源射频卡的数量有限，一般只能最多支持50张射频卡的同时读取。�
针对目前考勤方式存在的弊端，本文采用RFID远距离主动识别�\的考勤方式，即有源2.4 GHz RFID方式。它是一种非接触式的自动识别技术�\，可通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，有效读取范围可以达到50 m(空气中可达80 m)，可支持多达200个射频卡的同时读取，并能够克服人体吸收、金属遮挡等问题。�
2 无线考勤系统设计�
低频125 kHz的激励器触发2.4 GHz高频电子标签时，激励器将跳频表、激励器ID等信息以OOK调制方式调制在125 kHz载波上形成激励信号，并不间断地向外发送，当有电子标签进入其激励区时即被唤醒。当电子标签成功接收到激励信息后，电子标签由被动态变为主动态，同时将带有激励标识和激励器ID信息发送给READER，再重新打包发送给上位机，上位机根据激励器ID和电子标签ID判断在某时某标签在激励器所在位置。该技术包括三个方面。�
其中，125 kHz激励器技术可在激励器工作时，不间断的发送125 kHz的电磁波、载有激励器的ID号等信息，有电子标签进入触发范围时，该技术将触发电子标签，将激励器的ID号等信息发送给电子标签。激励器本身也带有2.4 G模块，主要是接收READER的控制命令和修改自身的ID号等信息。其激励器的设计原理框图如图1所示。�
其二是双频电子标签技术，即在一张电子标签上实现双频率的集成，125 kHz部分被动接收激励器发出的信号，在进入激励器的触发范围时，电子标签的线圈耦合激励器的磁场，从而产生感应电流以获取能量，并解调激励器磁场信号，获取激励器ID号等信息；再激活2.4 GHz频率的模块，并将信息发送给2.4 GHz模块；2.4 GHz模块平时处于休眠状态，在被125 kHz模块激活后将转入主动态，接收激励器的ID号等信息后，合并2.4 GHz电子标签的ID号等信息，最后打包发送给READER。其电子标签的设计原理框图如图2所示。�
其三是READER通讯技术。READER通常一直处于被动态，主要接收电子标签发送的数据信息，并及时将信息转发给上位机。上位机可以通过READER主动发送控制命令给激励器，以修改激励器的ID号等信息。�
与当前有源RFID相比，READER通讯技术具有以下三个优点：�
第一是改变了2.4 GHz电子标签读取范围不确定的问题，可将读取范围可以精确在2~4米之间，这样，激励器的触发范围可以很容易的对当时的电子标签进行定位；�
第二是大大提高了2.4 GHz电子标签的使用寿命，现有的2.4 GHz电子标签都是主动发射的，每隔一定的时间就发送一次，即使不需要也发送，因而耗电量较大。而新设计的电子标签平时处于休眠状态，只有电子标签进入激励器的触发区域时，才由低频部分激活2.4 GHz电子标签，开始发送数据，一旦标签离开激励器区域，电子标签将进入休眠状态，因此，耗电量极低。故可大约延长电子标签一倍以上的使用寿命；�
第三是提高了READER的数据处理能力。一般现有的技术，READER需要处理几十米内的电子标签数据，而不管数据是否需要，故而数据有效率较低，而新型技术使READER只需要处理处于激励器范围内的电子标签，都是有效的电子标签数据，数据有效率较高。相应的READER可以同时处理的标签数量也就增加了。�
3 无线考勤系统实验结果�
3.1 平台搭建�
本系统可由数据中心、阅读器、RFID卡、校门内外侧触发器、后台管理系统和短信平台组成。学校门口安装有阅读器，每位学生配备一张智能校园(RFID)卡，当学生经过校门时，主动识别出学生进出校门的状态，并生成考勤记录，然后通过平安短信方式通知学生家长和老师。平台软件系统由Windows XP、SQL Server 2005、家校通数据采集软件和家校通管理系统软件组成，其硬件设备配置如表1所列。�
3.2 实验结果�
系统可实时处理系统采集的数据，同时生成短信列表实时发送至短信平台，图4所示为数据处理软件部分的电脑截图。�
测试期间，在试点学校5个班发卡183张，并进行了为期20天的测试。测试结果证明：该家校通系统工作情况稳定，读卡总数4282次，平均漏读率为0.24%、误判率0%。�
4 结 语�
基于RFID技术的家校通无线考勤系统可实现对学生的远距离识别，而且无障碍，不排队，不增加学校管理负担。考勤过程中，学生可正常进出，避免了学生因考勤刷卡而在校门口大量堆积，消除了安全隐患。到离校可实时短信通知家长，家长可及时掌握子女到离校动态，满足家长对子女的监护需求。同时，学校实时掌握学生到离校情况，提升也可管理效率；同时，通过学生是否在校的信息汇总，能有效减轻学校的管理负担。通过试运行测试证明，该系统识别可靠、误判率低、漏读率低，适合于对学生的无线考勤。�
参 考 文 献
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作者简介：
张继果 男，1979年出生，江苏连云港人，工程师。主要研究方向为嵌入式开发与物联网技术应用。
徐 瑞 男，1986年出生，硕士研究生。主要研究方向为物联网技术应用。
王德政 男，1983年出生，硕士研究生。主要研究方向为物联网技术应用。
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