论RFID在平安校园的应用

　　深圳市佳维思科技是一家专业从事物联网前端设备及物联网应用系统研发、生产与销售的高新技术科技公司。产品包含：RFID读写器、RFID电子标签、RFID天线、无线传感器等硬件设备以及GTA物品追溯防伪系统和各行业RFID整体解决方案。佳维思的产品在国内外物联网行业中处于领先水平并已申请国家专利。

　　公司以求实创新、团结奋进为核心发展理念，志在“为客户提供性价比最高的产品与服务”，凝聚了一大批视野开阔、技术过硬、勇于创新、富有活力的物联网专业科技人才。近年来，公司瞄准市场需求，集中力量开发物联网系列新产品，广泛应用于教育、矿井、交通、物流、医疗、军工、旅游管理、公共安全等行业。我们以提供性能稳定的产品、诚信服务而赢得了市场的青睐。目前，公司规模不断发展壮大，核心技术开发不断深入，市场占有率不断提升，已成为国内外物联网行业颇具影响力的科技公司。

　　佳维思科技主营产品有:

　　1.铁路车号:铁路车号自动识别系统,铁路电子标签,铁路天线,铁路标签等;

　　2.无源RFID产品:RFID读写器,RFID天线,RFID电缆,RFID电子标签;

　　3.有源RFID产品:有源RFID读写器,有源RFID天线,有源RFID电缆,有源RFID电子标签;

　　4. 无线传感器:温度无线传感器,湿度无线传感器,温湿度无线传感器,光敏无线传感器;

　　5. RFID系统: 家校通系统(平安校园)，矿井及隧道人员定位考勤系统,铁路车号运输管理,远距离

　　智能停车场管理,图书馆管理,资产管理系统，GTA物品追溯防伪系统

　　二、 系统概述：

　　近期校园安全事故频发，引发社会各界广泛关注。让学生安心读书，让家长放心上班，是关系家庭幸福、社会稳定的重要因素。构建“平安校园”也就成为全社会热议的话题。

　　目前在现实生活中以下三种状况让大家感到无奈：

　　 大多数孩子都是独身子女，学生人身安全、课外活动情况对一个家庭显得尤为重要。但是，大部分家长都忙与自己的事业，很少与孩子交流，很难全面掌握孩子在校情况。

　　 学校也由于师资力量的有限以及技术手段的落后，对学生的管理还停留在手工管理阶段和计算机辅助管理初级阶段，信息反馈不及时，并且与家长的信息沟通严重不足，仅靠有限的几次家长会和学校平时的不定期的反馈，难以传递足够多的学生在校情况给家长

　　 孩子的好奇心加上社会的诱惑，使孩子难以抗拒外界不良影响，出现诸如逃课外出游戏等现象，加上繁忙的交通状态，使意外不经意就发生了

　　为积极响应构建“和谐教育，平安校园”的口号，深圳佳维思科技结合自身技术优势，以RFID(不接触自

　　动识别)技术为基础，通过短信、互联网等手段开发设计出了平安校园系统。该体系让家长及时掌握孩子上

　　下学、家庭作业、在校表现等信息，架起学校、老师、家长、孩子之间沟通的桥梁，助孩子健康成长，让关

　　爱无处不在。

　　三、 RFID简介：

　　1. 什么是RFID

　　RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别技术，俗称不接触自动识别

　　2. 什么是RFID技术

　　RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过各种频宽的射频信号自动识别装载着电子标签的目标对象并获取标签内数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境;可绕过障碍物，透过外部材料读取数据;RFID技术在高速运动状态下仍然可识别;针对同时多个标签出现在识别范围内时也同样可以准确的读到，操作快捷方便。

　　短距离RFID产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。长距RFID产品多用于交通上，识别距离可达几十米甚至上百米，如城市智能交通或高速公路自动收费等。

　　RFID产品适用的范围远远超过传统条码所涵盖的行业，感知地球，智慧城市。

　　3. RFID系统基本组成有哪些

　　注：电子标签附着在被识别的物体上，并记载着该物体相关的数据

　　4. RFID的频宽及识别的距离对照

　　5. 使用频率为13.56MHz,915MHz,2.45GHz的射频会有辐射危害吗

　　射频技术使用电磁波低端频谱，解读器发出的无线电波和汽车中的立体声一样安全无害。每个国家都有控制能量水平的机构，介于AM和FM之间的13.56MHz频率已经被使用多年，即使在很高的能量下也没有出现问题。美国和其他大多数国家的能量极限是4瓦。模拟移动电话周围发出的频率是915MHz，能量在1瓦以下的范围没有发现危害健康的现象。最新电子移动电话产生的频率是2.45GHz。能量在1瓦以下的范围没有证明有危害健康的因素

　　四、 系统组成

　　平安校园管理系统是对学生出入学校的统一管理、统一考勤及自动短信通知的一套智能管理系统。该系统是一套集先进的RFID技术，计算机技术和无线通信技术于一体的信息交流系统。

　　工作原理是：每个学生身上携带一张远距离标签卡，每张卡号是唯一的，也是每个学生的身份标识。校门口装有读卡器，学生出入校门时，卡无需取出，读卡器自动读卡，并将卡号传至前端机。前端机对卡号做出入状态的判别，完成后将数据上传至平安校园服务系统软件。系统即可实现学生合法身份识别，学生进或出校门记录 。

　　主要功能：家长利用该系统不仅能及时短讯获知孩子到校、离校的时间信息。学校利用该系统能更有效的进行学生管理，和家长密切沟通。包括孩子的考试成绩、作业点评、近期表现以及学校的各种通知、活动信息也可以及时送到家长手上，家长可以第一时间了解孩子的在校情况。从而有效配合学校对孩子进行辅导教育，整体提高教学管理水平，还为后续的校园信息化管理奠定基础。

　　平安校园管理系统如下图所示：

　　平安校园管理系统示意图

　　硬件组成

　　序号 产品名称 数量 功能描叙 备注

　　1 胸卡(JRF2400-JXT有源电子标签) 保存学生的唯一ID号 佩戴在学生胸前

　　2 胸卡读写器(JRF255-JXT读写器) 2台 远距离自动采集胸卡信息 安装在校门口，一个朝外，一个朝内;

　　3 前端机(JCON2010-JXT) 1台 数据处理，备份，传送数据 安装在传达室

　　4 家长手机 若干 接收短信

　　5 平安校园平台服务器 1台 安装平安校园平台系统

　　6 远程维护中心平台服务器 1台 可选功能

　　7 GPRS智能能终端(JGPRS200-JXT) 1套 快捷的学生亲情号码通话功能 可选功能

　　系统软件组成

　　本系统由3个软件组成，分别为

　　1. 数据采集前端;

　　2. 学校管理软件—BS结构(网页浏览形式)

　　3. 学校管理软件—CS结构(应用程序形式)

　　其中2，3选一，实现一样的功能。

　　数据采集软件

　　学校管理软件—BS结构

　　学校管理软件—CS结构

　　“平安校园”主要功能

　　 学生到校、离校自动刷卡功能;

　　 短信报平安功能;

　　平安校园判断出学生是进校还是出校。判断结果传送到省平安校园平台，并通过短信网关向该学生的父母发一条手机短信，如"您的孩子已达学校"，"您的孩子离开学校"。

　　 学生上下课考勤功能;

　　 家校互动功能;

　　 免费亲情语音通话功能(可选功能)

　　“平安校园”进出校门判断原理

　　五、 系统相关设备简介

　　JRF255-JXT一体化读写器

　　技术参数如下：

　　 工作频率：2.4GHz-2.5GHz;

　　 工作方式：主动式;

　　 结构：外罩为耐高温、耐低温材料，主结构采用铝合金;

　　配有安装支架，能够上下、左右调节安装方向;

　　 天线数量: 1 根天线

　　 天线参数1：水平面波瓣宽度：30°;垂直面波瓣宽度：25°;

　　增益：16dBi; 前后比:>25dB;

　　 天线参数2：驻波比：<1.5; 极化方向：垂直;

　　 通讯接口方式： RS485

　　 通讯方式：主动方式或者被动方式;

　　 RS485 通讯速率可以用户设置;

　　 能够同时读取2000 张以上的电子标签;

　　 系统识别距离：<250 米;识别准确率：99.9999%;

　　 数据存储功能;

　　 提供演示软件、API 函数等;

　　 可以根据用户要求制定各种数据格式输出;

　　 工作电压：DC9-12V;工作电流：小于200mA;

　　 工作温度：-25℃ ～ +0℃;储存温度(℃)：-40℃ ～ +85℃;工作湿度：小于95%;

　　 外形尺寸：320mm×200mm×100mm ; 重量：2kg;

　　JRF2400-JXT有源电子标签(可换电池)

　　 工作频率：2.4GHz-2.5GHz;

　　 工作方式：主动方式;

　　 发射功率：小于1mW(0dBm);

　　 读取方式：只读性;

　　 读取距离：0-250米;

　　 发射数据间隔：2秒，1秒，0.5秒，0.25秒

　　 电池更换：可以电池更换;

　　 静态工作电流：<1uA;

　　 最大工作电流：<12mA;

　　 工作电压：3V(两节CR2032纽扣电池);

　　 工作时间：3年 (系统可开发电量预警功能)

　　 尺寸：86×54×4.5mm;

　　 使用温度： -40℃ - 75℃;

　　JCON2010-JXT前端机

　　 电源: AC220V;

　　 额定功率: 1W;

　　 CPU：ARM;

　　 与读卡器接口：两路RS485与读卡器连接;

　　 与远程接口: 采用TCP/IP

　　 测试口：RS232;

　　 同时处理标签能力：1000;

　　 保存记录能力：32768条;

　　 工作指示：5个LED指示灯与蜂鸣器;

　　 尺寸：260×241×43mm;

　　 使用温度： -40℃ - 75℃;

　　JGPRX200-JXT智能终端

　　 采用静电防紫外线喷涂，附着力和耐候性强，颜色多种选择

　　 室外挂壁型

　　 外形尺寸：385×251×130(mm)

　　 显示窗口：115×65(mm)

　　 重 量：6千克

　　 通讯方式: GPRS , TD-CDMA

　　 功用：学生刷卡后，可直接与监护人通电话。

　　 材 料：机箱由铝合金压铸而成，具有防水、防破坏、防腐蚀性能，流线型设计、精美大方。手柄选用高强度ABS&PC合金材料，具有很高的抗冲性和抗爆性，抗拉强度大于150千克，配用球状转动接头。铝合金键盘，能扩展到20位按键，设计寿命>50万次

　　六、 系统主要优点：

　　目前平安校园平台很多，采用的方案个不相同，主要归纳以下几种：

　　 刷卡式平安校园平台(使用IC卡，或非接触式IC卡);

　　 UHF无源RFID平安校园平台;

　　 2.45G有源RFID平安校园平台;

　　佳维思平安校园平台是属于第三种类型，是采用2.45G有源RFID技术与非接触式刷卡技术相结合。

　　刷卡式平安校园平台的优缺点

　　优点:

　　 价格便宜,投资成本低;

　　 准确率高;

　　缺点:

　　 刷卡速度慢,学生要排队,根本满足不了用户要求;

　　UHF无源RFID(915M)平安校园平台的优缺点

　　优点:

　　 价格适中,投资成本适中;

　　 读卡速度较快;

　　缺点:

　　 准确率不高;

　　 读多卡能力不强;

　　2.45G有源RFID平安校园平台的优缺点

　　优点:

　　 读卡速度快;

　　 读多卡能力不强，200个学生同时进出，不会掉号;

　　缺点:

　　 价格高,投资成本较高;

　　七、 系统安装上线：

　　1. 承建商准备工作

　　a) 与学校签定安装系统合同;

　　b) 保证学校提供一路固定IP的网络(可以公网IP,也可以是局域网IP);

　　c) 读写器安装位置的确定(校门口,室外);

　　d) 前端机安装位置(室内),建议使用防水箱固定在室外;

　　e) 对学校领导及老师宣称系统;

　　f) 培训老师使用系统;

　　2. 学校需要做的工作

　　a) 对学生及家长宣传平安校园系统;

　　b) 提供学士信息;

　　 学生姓名;

　　 学生编号;

　　 学生性别;

　　 学生相片;

　　 学生所在班级;

　　 家长姓名;

　　 家长手机号;

　　3. 安装与调试

　　1) 前端机(JCON2010-JXT)说明

　　a) 指示灯定义

　　序号 指示灯名称 说明

　　1 工作状态 接通电源后,指示灯发亮,过1秒钟后,闪亮。

　　2 读卡器A 接收到读卡器A(校门内)发过来的信号时，发亮。

　　3 读卡器B 接收到读卡器B(校门外)发过来的信号时，发亮。

　　4 网络状态 设备连接远程服务器时，发亮。状态刷新时间1分钟。

　　5 通讯状态 设备接收或发送数据时，灯发亮。

　　b) 接口定义(AB两组相同):

　　序号 信号名称 说明

　　1 电源输入 输出7.2-12V电压供读卡器使用， 接读卡器黄色线。

　　2 电源地 接读卡器棕色线。

　　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负 接读卡器绿色线。

　　12 RS485正 接读卡器蓝色线。

　　c) 设置的参数

　　1. 设备本身网络参数设置;

　　2. 远程服务器IP地址设置，接收端口号;

　　3. 设备代码;

　　4. 判决时间;

　　2) JRF255-JXT读写器组装

　　a) 指示灯说明

　　在设备的前下方有三￠3的指示灯,定义如下(从左到右):

　　序号 指示灯发光颜色 说明

　　1 红色 电源指示灯,只要电源接通,发亮

　　2 黄色 工作正常指示灯,设备进入正常工作状态,每秒闪亮一次

　　3 绿色 只要读到卡信息,发光一次(时间为200毫秒)

　　b) 接线说明

　　设备底部有一条四芯线引出,线定义如下:

　　序号 线颜色 定义

　　1 黄色 电源,直流输入,电压为7.5V-12V

　　2 棕色 电源地,与信号地共用

　　3 蓝色 信号线,RS485 正

　　4 绿色 信号线, RS485负

　　c) 连接前端机接线图

　　d) 读卡器组装固定件

　　读卡器固定原则: 必须保证读卡器,上下左右可以调节角度

　　3) 施工

　　a) 施工前准备表

　　必需材料 序号 材料名称 数量 安装位置 备注

　　1 JRF255-JXT读写器 2 分别安装在校门口AB两点

　　2 JCON2010-JXT嵌入式前端机 1 安装在传达室

　　3 JRF2400-JXT电子标签 100 测试卡 提供卡号电子文档

　　4 固定在墙上的安装夹具 2 固定在墙上 根据图纸定做

　　5 电源插座 1 2组

　　6 四芯信号线(电缆) 连接读写器与前端机(2路) 与读写器引出的线一致。

　　7 套管 套在电缆上

　　8 套管接头，固定夹

　　9 胶布

　　10 施工工具 1套 要钻大理石墙面

　　11 笔记本电脑 1 设置使用

　　12 长串口线 设置使用

　　13 USB转串口 1 设置使用

　　14 学校编号 1 提前申请

　　16 绑定卡号 提前申请

　　备用材料

　　1 网线

　　2 水晶头

　　3 钉子

　　4 防水箱 1 把前端机安装在室外

　　b) 施工步骤

　　第一步：看现场，选择两台读写器安装点;

　　第二步：安装;

　　第三步：接线(参考接线图)

　　第四步：连接网络;

　　第五步：设置前端机参数(参考前端机设置培训材料)

　　第六步：测试;

　　c) 硬件整体连接如下图所示 ：

　　d) 读卡器信号覆盖理想模型 (覆盖整个校门口)

　　e) 安装位置

　　这是陕西铜川红旗街小学-典型的背靠背安装方法

　　f) 读写器固定方法(侧墙固定)

　　g) 读写器固定方法(墙顶固定)

　　h) 布线要求

　　(1)线材使用四芯线,要求如下:

　　 线径要求:

　　 颜色:黄,棕,蓝,绿

　　(2) 不管室外内线外面必须使用PVC管套住;

　　(3) 线必须美观,固定牢靠;

　　i) 接线

　　4芯线接法(校园专用设备为4芯线)

　　序号 线的颜色 信号名称 备注

　　1 黄色 电源接7.5-12V 电源正(接前段机A1、B1)

　　2 棕色 地 电源负(接前端机A2、B2)

　　3 绿色 RS485A(-) 接前端机A11、B11

　　4 蓝色 RS485B(+) 接前端机A12、B12

　　前端机接口说明：TCP/IP接口直接接电信网口

　　COM口为RS232接口(可选)

　　POWER(电源接口)可接220V电源

　　j) 测试

　　 测试路线图

　　 测试方式

　　A路线：100张卡来回一个回合;读卡率100%，方向判断100%

　　B路线：100张卡来回一个回合;读卡率100%，方向判断100%

　　C路线：100张卡来回一个回合;读卡率100%，方向判断100%