吳 迪

（1.沈陽(yáng)理工大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110168；2.阜新煤礦技工學(xué)校，遼寧 阜新123000）

1 概述

伴隨著我國(guó)高等教育改革的深入發(fā)展，需要運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)管理技術(shù)，加強(qiáng)信息化措施的管理，這是提高高校學(xué)生管理水平和效率的有效手段之一。在這些管理技術(shù)中，射頻識(shí)別技術(shù)在高校信息化管理中必將發(fā)揮重要的積極作用?？记诠ぷ魇菍W(xué)生管理工作的重中之重，考慮到每天每位老師都要對(duì)學(xué)生進(jìn)行考勤管理，尤其在大學(xué)課堂上，上課人數(shù)眾多，點(diǎn)名考勤要占用好多時(shí)間，難以進(jìn)行實(shí)時(shí)管理，且管理費(fèi)時(shí)費(fèi)力，難度比較大。為了解決學(xué)校人員管理難的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)。本系統(tǒng)旨在于對(duì)學(xué)生進(jìn)行考勤，采用了RFID技術(shù)，解決實(shí)際校園中對(duì)數(shù)量眾多的學(xué)生管理難度大的問(wèn)題。

1.1 RFID技術(shù)簡(jiǎn)介

RFID 全稱(Radio Frequency Identification)，它是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。通過(guò)射頻信號(hào)對(duì)某個(gè)目標(biāo)的自動(dòng)識(shí)別得到對(duì)象的個(gè)體信息，并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。作為快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確采集與處理對(duì)象物的信息技術(shù)，已經(jīng)被世界公認(rèn)為本世紀(jì)十大重要技術(shù)之一。它在生產(chǎn)、零售、物流、交通等各個(gè)行業(yè)得到了應(yīng)用并有著廣闊的前景。RFID具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長(zhǎng)、讀取距離大、標(biāo)簽上數(shù)據(jù)可加密、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量更大、存儲(chǔ)信息更改自如等優(yōu)點(diǎn)，在社會(huì)化應(yīng)用中越來(lái)越發(fā)揮出不可替代的作用。

1.2 RFID工作原理

RFID的基本組成：RFID技術(shù)是采用無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到識(shí)別并交互數(shù)據(jù)的目的。一般而言，射頻識(shí)別系統(tǒng)由應(yīng)答器（也稱為電子標(biāo)簽、射頻標(biāo)簽、射頻卡）、讀寫(xiě)器（也稱閱讀器、讀卡器、讀出裝置）和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)三部分。RFID系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖所示。

工作原理：RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作過(guò)程是通過(guò)一定的時(shí)序方式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。對(duì)于無(wú)源標(biāo)簽(被動(dòng)標(biāo)簽)來(lái)講，讀卡器向電子標(biāo)簽提供工作能量。當(dāng)標(biāo)簽離開(kāi)射頻識(shí)別范圍時(shí)，電子標(biāo)簽由于沒(méi)有能量的激活而處于休眠狀態(tài)，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入射頻識(shí)別范圍時(shí)，讀卡器發(fā)射出來(lái)的能量激活標(biāo)簽，標(biāo)簽通過(guò)整流的方法將射頻波轉(zhuǎn)換為電能存儲(chǔ)進(jìn)標(biāo)簽中的電容，為標(biāo)簽的工作提供能量，完成數(shù)據(jù)通信。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路

本系統(tǒng)借助于校園網(wǎng),采用 C/S與 B/S相結(jié)合的體系結(jié)構(gòu)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)器、客戶瀏覽器三部分。首先將記錄有學(xué)生基本信息的RFID標(biāo)簽嵌入到學(xué)生IC卡,當(dāng)學(xué)生進(jìn)入考勤地點(diǎn)之后，通過(guò)閱讀器，利用感應(yīng)無(wú)線電波完成標(biāo)簽信息碼的收集工作。閱讀器將采集到的信息，通過(guò)配置在校園網(wǎng)中的服務(wù)器來(lái)完成登錄教室和學(xué)生身份識(shí)別，最后學(xué)生的各項(xiàng)考勤信息查詢和統(tǒng)計(jì)則是由Web應(yīng)用程序完成。

2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本課題的系統(tǒng)原型包括上位機(jī)和下位機(jī)兩部分，下位機(jī)中射頻識(shí)別系統(tǒng)經(jīng)閱讀器接收到學(xué)生卡信息，并通過(guò)串口或網(wǎng)口把數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)處理數(shù)據(jù)。下位機(jī)在閱讀器完成對(duì)經(jīng)過(guò)人員的學(xué)生卡信息采集后，將數(shù)據(jù)上傳給服務(wù)器。上位機(jī)通過(guò)串口接收到數(shù)據(jù)包時(shí)，先對(duì)其進(jìn)行解調(diào)，然后將它們寫(xiě)入到考勤數(shù)據(jù)庫(kù)中。系統(tǒng)管理員可以通過(guò)上位機(jī)應(yīng)用軟件，查看、修改、打印考勤信息。

2.2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及芯片選型

（1）學(xué)生卡的設(shè)計(jì)。在進(jìn)入閱讀器的有效區(qū)域內(nèi)，學(xué)生卡發(fā)送信息給閱讀器，閱讀器可以讀取到通過(guò)人員的學(xué)生卡信息。每張學(xué)生卡存儲(chǔ)著每名學(xué)生的學(xué)號(hào)等信息。學(xué)生卡的硬件系統(tǒng)主要由處理器、RFID無(wú)線模塊、電源模塊三部分組成。

（2）閱讀器。閱讀器的主要功能是接收學(xué)生卡信息并上傳給服務(wù)器，使服務(wù)器收到信息以便在設(shè)備終端系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。閱讀器硬件系統(tǒng)以MCU為核心，其中MCU采用AT8955 處 理 器 ，8KB RAM ，32KB FLASH.；RFID模塊采用工作在5.8GHZ頻段的射頻模塊。

2.2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件總體架構(gòu)分為硬件層、驅(qū)動(dòng)層、中間層、應(yīng)用層四層。閱讀器上電后進(jìn)入初始化，然后開(kāi)始進(jìn)入業(yè)務(wù)流程。閱讀器接收到有信息的標(biāo)識(shí)后喚醒CPU。CPU從視頻模塊接收數(shù)據(jù)并用LED提示或串口提示。學(xué)生卡發(fā)送數(shù)據(jù)給閱讀器，閱讀器就開(kāi)始接收學(xué)生卡信息。學(xué)生卡在發(fā)送完數(shù)據(jù)后也調(diào)用LED提示。處理完一個(gè)發(fā)送信息流程，學(xué)生卡重新進(jìn)入休眠模式。

2.3 系統(tǒng)主要功能模塊和工作流程

基于RFID技術(shù)學(xué)生考勤管理系統(tǒng)是在基于我校目前考勤秩序較為混亂的前提下開(kāi)發(fā)的一個(gè)實(shí)用的系統(tǒng)模塊，考勤管理系統(tǒng)主要由三部分組成：身份識(shí)別自動(dòng)采集模塊、學(xué)生信息管理模塊和系統(tǒng)配置模塊。

身份識(shí)別自動(dòng)采集模塊：身份識(shí)別就是運(yùn)用RFID技術(shù)辨識(shí)人員身份，報(bào)告不明身份者，對(duì)于符合身份的學(xué)生完成考勤數(shù)據(jù)的采集。

學(xué)生信息管理模塊：負(fù)責(zé)管理學(xué)生基本信息，獲取學(xué)生考勤記錄，對(duì)考勤數(shù)據(jù)管理，處理考勤記錄、統(tǒng)計(jì)、形成報(bào)表，不同情況下，各種信息的查詢。

系統(tǒng)配置模塊：主要供系統(tǒng)管理人員進(jìn)行維護(hù)和管理，如數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)等。

該系統(tǒng)的工作過(guò)程：首先由閱讀器讀取RFID芯片，閱讀器將信號(hào)傳送給ONS系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)RFID持有人進(jìn)行定位和信息核對(duì)，對(duì)于滿足條件的學(xué)生方能進(jìn)行正?？记凇?1)信息的獲取和核對(duì)。在學(xué)生進(jìn)入教室的時(shí)候，閱讀器讀取當(dāng)前位于教室范圍內(nèi)的所有學(xué)生IC卡電子標(biāo)簽信息，并對(duì)其進(jìn)行定位，生成上課學(xué)生名單和教室IP地址。并與保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中的學(xué)生信息進(jìn)行比對(duì)，核對(duì)相關(guān)信息是否正確。(2)考勤記錄的生成。系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生每天上下課情況，自動(dòng)進(jìn)行篩選和匹配，記錄考勤時(shí)間，并根據(jù)時(shí)間判斷是否遲到或者曠課，同時(shí)生成遲到或者曠課次數(shù)，自動(dòng)更新考勤數(shù)據(jù)表，并由此實(shí)時(shí)計(jì)算出考勤成績(jī)。(3)考勤結(jié)果的保存。經(jīng)過(guò)上述處理后得到的即為最終實(shí)際出勤的學(xué)生考勤記錄，用戶可以登錄考勤系統(tǒng)及時(shí)了解學(xué)生考勤情況。

2.4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)主要涉及人員、地點(diǎn)和時(shí)間，建立的表主要有管理員信息表、學(xué)生信息表、教師信息表，地點(diǎn)表等。在數(shù)據(jù)庫(kù)中建有存儲(chǔ)過(guò)程，供前臺(tái)調(diào)用。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，射頻識(shí)別技術(shù)是一種穩(wěn)定可靠的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它在加強(qiáng)組織管理、改善組織流程、完善組織制度當(dāng)中具有廣闊的發(fā)展前景，并正在被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。將RFID技術(shù)應(yīng)用在學(xué)生考勤管理系統(tǒng)中，將在提高管理工作效率、促進(jìn)管理信息化發(fā)展等方面發(fā)揮非常重要的作用。

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