【摘要】射頻識(shí)別（RFID）中無(wú)線射頻網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)信息化管理系統(tǒng)發(fā)展比較緩慢，但隨著以人為主的發(fā)展理念和注重學(xué)生自身發(fā)展情況的現(xiàn)狀，加強(qiáng)智能教學(xué)管理成為各高校的主要任務(wù)。針對(duì)此問(wèn)題，提出一種基于RFID的高校教學(xué)管理方案，從實(shí)際出發(fā)，確定管理系統(tǒng)的主要功能模塊，結(jié)合校園一卡通體系建設(shè)提升高校教學(xué)管理質(zhì)量，并通過(guò)試運(yùn)行期對(duì)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和反饋師生們的意見(jiàn)，并提出改進(jìn)措施。

【關(guān)鍵詞】射頻識(shí)別;數(shù)據(jù)采集;無(wú)線網(wǎng)絡(luò);一卡通

1.引言

校園一卡通系統(tǒng)指的是將“一卡通”系統(tǒng)架構(gòu)在校園網(wǎng)上，以感應(yīng)式射頻IC卡為媒介，搭建提供身份識(shí)別與電子支付服務(wù)功能的系統(tǒng)平臺(tái)，以及架構(gòu)在該平臺(tái)上的各種信息化應(yīng)用系統(tǒng)。校園一卡通系統(tǒng)與數(shù)字化校園的運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)同屬于校園網(wǎng)，且校園一卡通系統(tǒng)的部分功能為數(shù)字化校園提供共享數(shù)據(jù)和管理服務(wù)。所以，數(shù)字化校園與“一卡通”系統(tǒng)關(guān)系緊密校園一卡通系統(tǒng)是數(shù)字化校園的基本組成部分。

提出一種基于RFID的高校教學(xué)管理方案，從實(shí)際出發(fā)，確定管理系統(tǒng)的主要功能模塊，結(jié)合校園一卡通體系建設(shè)提升高校教學(xué)管理質(zhì)量，并通過(guò)試運(yùn)行期對(duì)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和反饋師生們的意見(jiàn)，并提出改進(jìn)措施。

2.RFID理論

RFID（Radio Frequency Identification）是一種無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)，它是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種。從概念上來(lái)講，RFID類(lèi)似于條碼掃描，對(duì)于條碼技術(shù)而言，它是將已編碼的條形碼附著于目標(biāo)物并使用專(zhuān)用的掃描讀寫(xiě)器利用光信號(hào)將信息由條形磁傳送到掃描讀寫(xiě)器;而 RFID則使用專(zhuān)用的 RFID讀寫(xiě)器及專(zhuān)門(mén)的可附著于目標(biāo)物的 RFID 標(biāo)簽，利用頻率信號(hào)將信息由 RFID標(biāo)簽傳送至 RFID讀寫(xiě)器。一套完整的RFID設(shè)備通常包括讀寫(xiě)器和一個(gè)或多個(gè)天線以及包含數(shù)據(jù)信息的標(biāo)簽。

RFID是一項(xiàng)易于操控，簡(jiǎn)單實(shí)用且特別適合用于自動(dòng)化控制的靈活性應(yīng)用技術(shù)。它不需要接觸可以在一定距離之外進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě);具有輪詢(xún)功能;可以主動(dòng)識(shí)別移動(dòng)中的標(biāo)簽;不受阻擋物的阻擋干擾;相比較GPS可以在野外正常工作。

3.基于RFID和校園一卡通的高校教學(xué)管理方案

3.1 系統(tǒng)概述

基于RFID的智能校園信息平臺(tái)建設(shè)主要是利用校園現(xiàn)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上集成無(wú)線RFID網(wǎng)絡(luò)，將校園一卡通平臺(tái)與校園教務(wù)平臺(tái)相結(jié)合，既能滿(mǎn)足高校的選課等需求同時(shí)可以統(tǒng)計(jì)學(xué)生在體育鍛煉、營(yíng)養(yǎng)情況和上課情況。其中校園有線網(wǎng)絡(luò)是該平臺(tái)系統(tǒng)的主干網(wǎng)絡(luò)，基于RFID的射頻無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是旁支網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)將一卡通讀卡設(shè)備和主干網(wǎng)絡(luò)連接。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)圖

如圖1所示，該系統(tǒng)主要分為三類(lèi)不同角色用戶(hù)：教師用戶(hù)、學(xué)生用戶(hù)和管理員用戶(hù)（包括主系統(tǒng)管理用戶(hù)和子系統(tǒng)管理用戶(hù)）?；赗FID的智能校園信息平臺(tái)主系統(tǒng)管理端與子系統(tǒng)管理端通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，將數(shù)據(jù)統(tǒng)一從子系統(tǒng)管理端匯總至主系統(tǒng)，在本系統(tǒng)中所有的IC卡讀卡終端全部安裝RFID模塊，將采集到的學(xué)生食堂打飯信息數(shù)據(jù)、體育鍛煉信息數(shù)據(jù)及上課信息數(shù)據(jù)并通過(guò)RFID模塊將上傳至分別的子系統(tǒng)管理端，再由子系統(tǒng)管理端通過(guò)有線的校園網(wǎng)絡(luò)上傳至主系統(tǒng)管理端。

3.2 管理系統(tǒng)需求

1）用戶(hù)管理

主系統(tǒng)下用戶(hù)可以對(duì)自己的用戶(hù)名和密碼進(jìn)行管理，包括對(duì)用戶(hù)名及密碼的設(shè)置、修改、刪除、更新等操作。主系統(tǒng)管理員可以對(duì)教師及學(xué)生用戶(hù)進(jìn)行權(quán)限管理。還包括對(duì)登錄系統(tǒng)的相應(yīng)客戶(hù)基本信息管理包括：修改基本信息、刪除基本信息。基本信息包括姓名、性別、家庭住址、聯(lián)系電話(huà)、電子郵件等。

2）選課管理

在主系統(tǒng)下可以進(jìn)行學(xué)期課程的選擇，教師用戶(hù)將自己上課信息及個(gè)人信息上傳至服務(wù)器，主系統(tǒng)管理員將信息整理并且發(fā)布選課信息表，學(xué)生用戶(hù)登錄系統(tǒng)后在相應(yīng)模塊進(jìn)行選課，選取相應(yīng)教師及課程。

3）采集數(shù)據(jù)管理

通過(guò)RFID模塊進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)，首先一卡通管理終端將每日學(xué)生在食堂用餐情況、體育場(chǎng)鍛煉情況采集并且通過(guò)RFID模塊將數(shù)據(jù)上傳至智能校園信息平臺(tái)子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)將多個(gè)終端模塊采集數(shù)據(jù)匯總至主系統(tǒng)。主系統(tǒng)將數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，經(jīng)過(guò)處理函數(shù)將采集數(shù)據(jù)整理到系統(tǒng)。供用戶(hù)回來(lái)進(jìn)行查詢(xún)。

4）校園信息發(fā)布管理

用戶(hù)在本系統(tǒng)平臺(tái)登陸后可以查看系統(tǒng)管理的信息，包括選課通知、教務(wù)通知、校園內(nèi)活動(dòng)通知等。主系統(tǒng)管理員可以在系統(tǒng)上發(fā)布信息，并且進(jìn)行發(fā)布信息的刪除、修改等操作。

5）教育資源管理

學(xué)生用戶(hù)可以在系統(tǒng)平臺(tái)下進(jìn)行相關(guān)教育資源的下載，為學(xué)習(xí)提供相應(yīng)資料，教師用戶(hù)將相關(guān)的教育資源進(jìn)行上傳，管理員用戶(hù)則在系統(tǒng)平臺(tái)下對(duì)教師上傳資源進(jìn)行審核并發(fā)布相關(guān)教育資源。

6）校園比賽管理

該平臺(tái)下可以提供為校園運(yùn)動(dòng)會(huì)等校內(nèi)比賽管理系統(tǒng)，在該系統(tǒng)下管理員用戶(hù)對(duì)賽事進(jìn)行發(fā)布對(duì)比賽項(xiàng)目進(jìn)行管理，學(xué)生教師用戶(hù)可以在系統(tǒng)平臺(tái)上進(jìn)行項(xiàng)目的報(bào)名。

7）一卡通管理

平臺(tái)系統(tǒng)對(duì)校園一卡通進(jìn)行管理，包括初始化IC卡、寫(xiě)卡、更改卡信息、對(duì)IC卡充值管理、掛失等操作。學(xué)生及教師用戶(hù)可以進(jìn)行IC卡申請(qǐng)。

3.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.3.1 系統(tǒng)方案

智能校園信息管理系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)與信息平臺(tái)進(jìn)行交互的實(shí)現(xiàn)均是基于RFID技術(shù)。在數(shù)據(jù)采集方面智能校園信息管理系統(tǒng)體系，在基于RFID技術(shù)下可以實(shí)施真正意義上的智能一卡通。把需要采集的數(shù)據(jù)在一個(gè)完善的平臺(tái)上有機(jī)結(jié)合，進(jìn)行完整數(shù)據(jù)傳輸，共用一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)。其主要可以解決本系統(tǒng)易維護(hù)性高的要求：以往校園管理中需要對(duì)管理人員、卡及設(shè)備進(jìn)行管理和配置，以及人工的數(shù)據(jù)錄入。但在基于RFID系統(tǒng)下可以通過(guò)安裝在食堂、教室、操場(chǎng)等地方的讀卡器將數(shù)據(jù)采集然后進(jìn)行管理、維護(hù)。按照相應(yīng)的數(shù)據(jù)格式將數(shù)據(jù)分析保存。

圖2 RFID采集模塊的布局設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集得到后通過(guò)相應(yīng)的軟件平臺(tái)將數(shù)據(jù)分析解決，在智能校園數(shù)據(jù)采集管理平臺(tái)上將數(shù)據(jù)分析，以人性化界面的方式呈現(xiàn)給最終用戶(hù)。系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)在RFID技術(shù)下將硬件設(shè)備（讀卡器、數(shù)據(jù)采集器）與軟件管理平臺(tái)（智能校園管理軟件和采集數(shù)據(jù)庫(kù)）結(jié)合在一起，可以有效地分析掌握學(xué)生在校園的營(yíng)養(yǎng)、鍛煉和學(xué)習(xí)情況，并且根據(jù)相應(yīng)的信息進(jìn)行合理的分析。更好的體現(xiàn)本系統(tǒng)的智能化的特點(diǎn)。

3.3.2 RFID采集模塊設(shè)計(jì)

RFID采集模塊主要采集學(xué)生營(yíng)養(yǎng)健康情況的信息、鍛煉身體情況的信息和上課情況的信息。采集模塊具有非接觸式IC卡的識(shí)別功能和RFID無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。可以及時(shí)將數(shù)據(jù)上傳至管理系統(tǒng)平臺(tái)。本系統(tǒng)組要設(shè)計(jì)在每個(gè)教室安裝一臺(tái)數(shù)據(jù)采集讀卡器、體育場(chǎng)進(jìn)口處安裝一臺(tái)數(shù)據(jù)采集讀卡器、食堂售飯口安裝一臺(tái)數(shù)據(jù)采集讀卡器。RFID采集模塊布局設(shè)計(jì)如圖2所示。

在智能化校園管理系統(tǒng)中，在教室數(shù)據(jù)采集讀卡器采集數(shù)據(jù)后，首先接入上課情況管理數(shù)據(jù)子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)建設(shè)在教務(wù)處由RFID射頻接收模塊將學(xué)生上課簽到數(shù)據(jù)情況進(jìn)行存儲(chǔ)，再按照相應(yīng)IC卡號(hào)和學(xué)生編號(hào)將數(shù)據(jù)插入。在體育場(chǎng)數(shù)據(jù)采集讀卡器采集數(shù)據(jù)后首先接入鍛煉情況管理數(shù)據(jù)子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)建設(shè)在教務(wù)處由RFID射頻接收模塊將學(xué)生鍛煉簽到數(shù)據(jù)情況進(jìn)行存儲(chǔ)，再按照相應(yīng)IC卡號(hào)和學(xué)生編號(hào)將數(shù)據(jù)插入。在食堂數(shù)據(jù)采集讀卡器采集數(shù)據(jù)后首先接入打飯情況管理數(shù)據(jù)子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)建設(shè)在教務(wù)處由RFID射頻接收模塊將學(xué)生打飯簽到數(shù)據(jù)情況進(jìn)行存儲(chǔ)，再按照相應(yīng)IC卡號(hào)和學(xué)生編號(hào)將數(shù)據(jù)插入。

3.3.3 運(yùn)行實(shí)施及意見(jiàn)反饋

本系統(tǒng)通過(guò)RFID技術(shù)的無(wú)線組網(wǎng)，將傳統(tǒng)的校園有線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上，用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)安裝到教室、體育場(chǎng)和食堂的數(shù)據(jù)采集終端所收集的數(shù)據(jù)傳到系統(tǒng)管理平臺(tái)上。進(jìn)行智能化的數(shù)據(jù)解析，將得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)平臺(tái)也可以實(shí)現(xiàn)選課管理、多媒體資源管理及體育比賽等相應(yīng)模塊。

本系統(tǒng)可以在以下方面改進(jìn)：（1）通過(guò)該套系統(tǒng)方便學(xué)生和教師進(jìn)行選課。（2）對(duì)于運(yùn)動(dòng)會(huì)可以避免以往的人工報(bào)名、人工安排時(shí)間、記錄成績(jī)的不便，采用網(wǎng)絡(luò)報(bào)名并且自動(dòng)生成參賽表和成績(jī)表。（3）便于學(xué)校教務(wù)中心及時(shí)掌握教學(xué)情況，減少疏漏。（4）采用IC卡校園一卡通的管理便于督促學(xué)生進(jìn)行體育鍛煉和對(duì)學(xué)生營(yíng)養(yǎng)的監(jiān)控。（5）系統(tǒng)便于擴(kuò)展和維護(hù)。

本論文論述該系統(tǒng)主要以以教學(xué)管理為核心進(jìn)行分析，通過(guò)幾大模塊的設(shè)計(jì)完成對(duì)高校教學(xué)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，為我國(guó)的教學(xué)管理事業(yè)貢獻(xiàn)一份力量。

4.結(jié)論

建立基于RFID平臺(tái)下的智能校園管理平臺(tái)，以先進(jìn)性為原則，面向用戶(hù)進(jìn)行功能開(kāi)發(fā)，可以減少教學(xué)管理工作中人力、物力的投入。本系統(tǒng)的建立不僅僅是一種簡(jiǎn)單的勞動(dòng)強(qiáng)度的減輕，它還是教學(xué)管理體制改革的具體體現(xiàn)。通過(guò)RFID技術(shù)的無(wú)線組網(wǎng)，將傳統(tǒng)的校園有線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上，用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)安裝到教室、體育場(chǎng)和食堂的數(shù)據(jù)采集讀卡器所收集的數(shù)據(jù)傳到系統(tǒng)管理平臺(tái)上，進(jìn)行智能化的數(shù)據(jù)解析，將得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)平臺(tái)也可以實(shí)現(xiàn)選課管理、多媒體資源管理及體育比賽等相應(yīng)模塊。

參考文獻(xiàn)

[1]萬(wàn)里鵬，陳雅，政建明.中國(guó)高校數(shù)字化校園建設(shè)與思考[J].情報(bào)科學(xué)，2004，22（3）：355-362.

[2]張計(jì)龍，張成洪，張凱等.基于改進(jìn)MVC的高校人事管理系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)工程，2004，30（8）：191-194.

[3]朱亞曉.基于ITIL的高校E-service研究[D].上海：復(fù)旦大學(xué)，2006.

[4]王臻，崔子侖，張新鈺.基于ITIL的高校IT服務(wù)管理模型[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2007，6：199-200.

[5]Joyce J E.Flash MX，Dreamweaver MX，F(xiàn)ireworks MX，F(xiàn)reeHand MX四合一寶典[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

作者簡(jiǎn)介：周忠華（1978—），男，湖南益陽(yáng)人，工學(xué)碩士，廣東財(cái)經(jīng)大學(xué)實(shí)驗(yàn)師，研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。