徐 維

(孝感學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心,湖北孝感432000)

RFID在學(xué)生行為分析系統(tǒng)中的應(yīng)用

徐 維

(孝感學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心,湖北孝感432000)

在高等學(xué)校數(shù)字化校園的基礎(chǔ)上,為學(xué)生行為分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套R(shí)FID方案。RFID在學(xué)生行為分析系統(tǒng)的應(yīng)用是從純技術(shù)的角度出發(fā),并可以隨時(shí)監(jiān)控公共場(chǎng)所中的各種行為,對(duì)校園的安全與穩(wěn)定有一定的應(yīng)用價(jià)值。

RFID;學(xué)生行為;網(wǎng)絡(luò)

1 RFID信息模型

1.1 RFID概述

RFID(Radio Frequency Identification)射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù),可工作于各種惡劣環(huán)境。

1.2 RFID的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

一個(gè)完整、典型的 RFID系統(tǒng)通常由標(biāo)簽(Tag)、讀卡器(Reader)、RFID中間件、應(yīng)用程序等4個(gè)模塊組成(如圖1所示)。

圖1 RFID系統(tǒng)

1.2.1 標(biāo)簽(Tag)

標(biāo)簽由天線和芯片組成,天線在標(biāo)簽和讀卡器間傳遞射頻信號(hào),芯片里面保存每個(gè)標(biāo)簽具有的唯一電子編碼和用戶數(shù)據(jù)。每個(gè)標(biāo)簽都有一個(gè)全球唯一的ID號(hào)碼——U ID,U ID是在制作芯片時(shí)放在ROM中的,無(wú)法修改;用戶數(shù)據(jù)區(qū)是供用戶存放數(shù)據(jù)的,可以進(jìn)行讀寫(xiě)、覆蓋、增加的操作。

1.2.2 讀卡器(Reader)

讀取(或?qū)懭?標(biāo)簽信息的設(shè)備,可設(shè)計(jì)為手持式或固定式。讀卡器對(duì)標(biāo)簽的操作有3類:

識(shí)別(Identify):讀取U ID;

讀取(Read):讀取用戶數(shù)據(jù);

寫(xiě)入(W rite):寫(xiě)入用戶數(shù)據(jù)。

1.2.3 RFID中間件

RFID中間件是將底層RFID硬件和上層企業(yè)應(yīng)用結(jié)合在一起的粘合劑。雖然原則上的中間件是橫向的軟件技術(shù),但在RFID系統(tǒng)中,為使其更適用于特定行業(yè),RFID中間件會(huì)針對(duì)行業(yè)做一定的適配工作。

在RFID系統(tǒng)這種具體情況下,中間件層除通常的功能外,還有以下特定功能:

閱讀/寫(xiě)入更加可靠;把數(shù)據(jù)通過(guò)讀卡器網(wǎng)絡(luò)推或者拉到正確位置(類似路由器);監(jiān)測(cè)和控制讀卡器;提供安全讀/寫(xiě)操作;降低射頻干擾;處理標(biāo)簽型和讀卡器型事件;應(yīng)用通知;接受并且轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自應(yīng)用的中斷指令;給用戶提供異常警告[2]。

1.3 RFID技術(shù)與身份認(rèn)證技術(shù)

目前,條形碼、磁卡以及IC卡使用較為廣泛,但是條形碼采用的是用戶名/密碼認(rèn)證方式的身份認(rèn)證,存在根本的安全隱患,同時(shí)攜帶和使用不方便,磁卡以及IC卡采用的是IC卡認(rèn)證方式的身份認(rèn)證,并且只能夠在特定的系統(tǒng)下使用,通用性不高。如何解決以上涉及的問(wèn)題呢?一項(xiàng)新興的自動(dòng)識(shí)別技術(shù) RFID很好地解決了問(wèn)題。RFID利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的識(shí)別,并將采集到的相關(guān)信息數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線技術(shù)遠(yuǎn)程進(jìn)行傳輸。

相對(duì)目前廣泛采用的條形碼、磁卡以及IC卡而言,RFID具有讀取距離遠(yuǎn)(幾米至幾十米)、穿透能力強(qiáng)、抗污染、效率高(可同時(shí)處理多個(gè)標(biāo)簽)、信息量大的特點(diǎn),使用起來(lái)方便,成本也不高。總體歸納為具有易用性、通用性兩大特點(diǎn)。

2 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

所謂學(xué)生行為分析,就是在不對(duì)進(jìn)入某個(gè)識(shí)別區(qū)域的學(xué)生(識(shí)別對(duì)象)進(jìn)行任何行為規(guī)范與約束的情況下,完成對(duì)該對(duì)象的自動(dòng)識(shí)別與跟蹤,從而達(dá)到管理的目的。當(dāng)然,考慮到被識(shí)別對(duì)象的隱私權(quán)等問(wèn)題,這種自由跟蹤與識(shí)別應(yīng)當(dāng)是善意的,并被告知系統(tǒng)是存在的,我們僅僅從技術(shù)上來(lái)設(shè)計(jì)這個(gè)方案。

例如,在學(xué)生考試中,可以用 RFID技術(shù)進(jìn)行學(xué)生的識(shí)別。在教室的門(mén)口可以安置一個(gè)門(mén)禁管理器,學(xué)生通過(guò)學(xué)生證進(jìn)入考場(chǎng),監(jiān)考老師可以通過(guò)照片識(shí)別學(xué)生是否持有自己的學(xué)生證,防止代考事件的發(fā)生。

又例如,外地學(xué)生家長(zhǎng)想知道自己的孩子在學(xué)校的情況,可以通過(guò)本系統(tǒng)了解自己的孩子現(xiàn)在的大致方位和自己的孩子的興趣所在,從而引導(dǎo)或者鼓勵(lì)學(xué)生的發(fā)展。

這種利用RFID技術(shù)設(shè)計(jì)的學(xué)生行為分析系統(tǒng)具有如下的特點(diǎn):

1)在現(xiàn)實(shí)生活中,由于學(xué)生行為自由化,具有很大的隨意性,因此,學(xué)生的識(shí)別與跟蹤管理中,會(huì)經(jīng)常遇到長(zhǎng)距離、多目標(biāo)同時(shí)識(shí)別等問(wèn)題。

2)從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā),構(gòu)建學(xué)生行為分析系統(tǒng)。采用局域網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng),對(duì)識(shí)別的人員對(duì)象個(gè)體數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)處理與分發(fā),具有實(shí)時(shí)的概念。因此,對(duì)于不同的應(yīng)用場(chǎng)合,將會(huì)提出環(huán)境適應(yīng)性、通行接口特性等要求。

3)善意的學(xué)生行為分析管理,人性化的管理革命。在本應(yīng)用方案中,關(guān)鍵的基本組件是RFID標(biāo)簽和閱讀器,這兩個(gè)基本組件構(gòu)成了RFID識(shí)別系統(tǒng)的基本部分。

圖2 學(xué)生行為管理系統(tǒng)示意圖

如圖2所示,RFID閱讀器從人員所持有的標(biāo)簽上獲取對(duì)象的個(gè)體信息,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞給學(xué)生行為管理系統(tǒng),系統(tǒng)根據(jù)傳回的信息,完成對(duì)被識(shí)別對(duì)象的自由跟蹤管理。具體流程如圖3所示。

圖3 學(xué)生行為管理系統(tǒng)流程圖

3 功能概述

對(duì)系統(tǒng)涉及的被識(shí)別對(duì)象實(shí)行統(tǒng)一規(guī)范化管理,實(shí)現(xiàn)被識(shí)別對(duì)象的信息數(shù)字化、信息化以及整體流程的規(guī)范化、系統(tǒng)化。具體要求如下:

1)在重要的通行地點(diǎn)及區(qū)域設(shè)置驗(yàn)證通道,達(dá)到“無(wú)證寸步難行、有證處處留痕”;

2)學(xué)生教師在無(wú)察覺(jué)的情況下通過(guò)驗(yàn)證;

3)對(duì)監(jiān)控點(diǎn)的識(shí)別控制要做到準(zhǔn)確、實(shí)時(shí),并且有完善的監(jiān)控機(jī)制和事后稽核能力;

4)系統(tǒng)運(yùn)作的所有環(huán)節(jié),特別是制證環(huán)節(jié),必須具有良好的安全性和保密性;

5)系統(tǒng)本身必須有冗余設(shè)計(jì)和災(zāi)難恢復(fù)功能,并有一整套的數(shù)據(jù)備份恢復(fù)機(jī)制;系統(tǒng)提供完備的接口可供功能擴(kuò)展和系統(tǒng)升級(jí)。

4 總 結(jié)

本應(yīng)用方案以學(xué)生證作為唯一身份認(rèn)證識(shí)別,一張卡全校通用,后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)采用M SSQL Server2000數(shù)據(jù)庫(kù),數(shù)據(jù)保存在學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心的數(shù)據(jù)中心上,并設(shè)計(jì)與執(zhí)行一整套保存與備份方案。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)建造在 Window s 2000 Server平臺(tái)上,可以方便地與學(xué)校現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行對(duì)接,這樣可以減少學(xué)校對(duì)網(wǎng)絡(luò)再次大量資金投入。

[1] SarmAs E,Weis SA,Engels DW.RFID Systems and Security and Privacy lmplications[M]//Cryptographic Hardware and Embedded System s-CHES.Heidelberg:Sp ringer Berlin,2004.

[2] Hahnel D,Burgard W,Fox D,et al.Mapping and localization with RFID technology[C]//Proceedings ICRA’04.2004 IEEE International Conference.Freiburg:Freiburg University,2004.

[3] 張金乙,姜文志,蔣偉俊,等.高速海量數(shù)據(jù)的接收和存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代,2007(12):67-68.

The Application of RFID in Studen ts’Behavior Analysis System

Xu Wei
(Technique Center of Modern Education,Xiaogan University,Xiaogan,H ubei 432000,China)

This paper attempts to put forward herein Aset of RFID technical methods for analyzing students’behavior on the basis of the digital campus of universities.Purely from the technical angle,the application of the RFID methods in students’behavior analysis system would make it possible to monitor various kinds of activities at public p laces at any moment.Therefore,it has some certain practical value fo r campus security and stability.

RFID;students’behavior;network

TP391.41

A

1671-2544(2010)增-0005-03

2010-06-20

徐 維(1979— ),男,湖北應(yīng)城人,孝感學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心實(shí)驗(yàn)師。

(責(zé)任編輯:鄒禮平)