基于RFID的智慧校園一卡通系統(tǒng)
2017-10-28
基于RFID的智慧校園智能一卡通系統(tǒng)
無線射頻識別技術(shù)（RFID）在國內(nèi)發(fā)展日趨成熟，高?；A(chǔ)建設(shè)不斷完善，本文結(jié)合大學(xué)校園的管理模式與運(yùn)行特點(diǎn)，綜合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)了一種基于無線射頻識別技術(shù)的校園一卡通系統(tǒng)架構(gòu)...
無線射頻識別技術(shù)（RFID）在國內(nèi)發(fā)展日趨成熟，高?；A(chǔ)建設(shè)不斷完善，本文結(jié)合大學(xué)校園的管理模式與運(yùn)行特點(diǎn)，綜合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)了一種基于無線射頻識別技術(shù)的校園一卡通系統(tǒng)架構(gòu)和方案，該方案具體包括數(shù)據(jù)處理中心、園區(qū)安全子系統(tǒng)、教學(xué)區(qū)子系統(tǒng)、圖書館子系統(tǒng)、充值消費(fèi)子系統(tǒng)、生活區(qū)子系統(tǒng)和校舍子系統(tǒng)。該系統(tǒng)可記錄學(xué)生的生活路線與學(xué)習(xí)過程，獲取學(xué)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，為建立智慧校園提供有效的解決方案；同時(shí)可解決園區(qū)管理難、效率低與安全性低等問題。
一、校園智能一卡通系統(tǒng)組成與功能分析
1、系統(tǒng)組成
校園一卡通系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)如圖3所示。該方案利用“云服務(wù)”和“云計(jì)算”支持“教育云平臺”，構(gòu)建開放式教學(xué)平臺，支持教師的在線/離線式教學(xué)和學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生發(fā)散思維能力的培養(yǎng)和智慧校園的發(fā)展，充分利用云計(jì)算帶來的服務(wù)為教學(xué)提供共享資源，提高教育質(zhì)量。
以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的業(yè)務(wù)支撐服務(wù)，輔以校園人工管理，推進(jìn)宿舍公寓、生活服務(wù)、充值消費(fèi)、圖書借閱、教學(xué)與課堂、系統(tǒng)公共安全管理等領(lǐng)域的業(yè)務(wù)協(xié)同系統(tǒng)建設(shè)，推動(dòng)高效、客觀、精簡、公開的教育運(yùn)作模式，向校園提供全方位、高質(zhì)量的管理服務(wù)。
2、各區(qū)功能分析
① 數(shù)據(jù)處理中心
數(shù)據(jù)處理中心是園區(qū)核心計(jì)算和業(yè)務(wù)運(yùn)營的支撐，負(fù)責(zé)收集、處理和分析各個(gè)子系統(tǒng)傳送過來的數(shù)據(jù)，主要功能包括存儲、計(jì)算、分析和響應(yīng)（二級響應(yīng)）四個(gè)部分，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理與運(yùn)營，提供持續(xù)可靠的服務(wù)。
?、?充值消費(fèi)子系統(tǒng)
通過學(xué)校后勤處設(shè)立的一卡通管理中心，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的一卡通充值、消費(fèi)和維護(hù)，管理學(xué)生、食堂商家、購物中心、零售店與一卡通管理中心消費(fèi)結(jié)算和財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者、商戶與管理者的有機(jī)、良性結(jié)合。學(xué)生只需持一張經(jīng)過授權(quán)的電子白卡，即可完成充值和消費(fèi)，而系統(tǒng)在后臺強(qiáng)大的軟件環(huán)境和完善的硬件基礎(chǔ)上完成信息的加工處理。后臺數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一進(jìn)行RFID卡的發(fā)行、授權(quán)、取消、掛失、充值等工作，并可查詢、統(tǒng)計(jì)、清算、打印消費(fèi)相關(guān)信息。
?、?生活區(qū)子系統(tǒng)
生活區(qū)包括食堂、超市、服務(wù)區(qū)和運(yùn)動(dòng)場所，其特點(diǎn)是人流量大，交易量大，重點(diǎn)在消費(fèi)和支付方面，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是巨大的，同時(shí)也存在諸多安全隱患，加密的RFID卡可綁定個(gè)人信息和消費(fèi)數(shù)據(jù)，增強(qiáng)安全審查，避免盜刷，確保資金安全。
?、?校舍區(qū)子系統(tǒng)
校舍安全一直是長期困擾管理者的癥結(jié)，每學(xué)期都可能會(huì)發(fā)生多起偷盜、欺詐、非法闖入等惡性事件。配備了無線射頻識別技術(shù)的電子系統(tǒng)，可對每個(gè)出入的行人做身份檢測，若無卡則無法進(jìn)入。對于校園公共場所，如教室、閱覽室，亦可實(shí)行同樣的技術(shù)管理作用，對出入身份認(rèn)證加強(qiáng)了管理。
?、?教學(xué)區(qū)子系統(tǒng)
對于涉及校園與班級的活動(dòng)，如上下課點(diǎn)名、簽到、機(jī)考認(rèn)證、比賽過程記錄等，不僅要求必要的身份認(rèn)證，還可實(shí)現(xiàn)活動(dòng)記錄、上課監(jiān)測、報(bào)警管理以及安全越界等行為檢測，把教和學(xué)的過程數(shù)字化，活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)化，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字校園、數(shù)字班級、數(shù)字管理的目標(biāo)。
?、?圖書館子系統(tǒng)
大學(xué)圖書館是一個(gè)專門用于收集、整理、保存、傳播文獻(xiàn)并提供科學(xué)、文化、教育和科研的龐大機(jī)構(gòu)。文獻(xiàn)是圖書館開展一切學(xué)習(xí)和科研工作的物質(zhì)基礎(chǔ)，而圖書館子系統(tǒng)是由信息源、信息管理者、信息用戶、信息處理器組成的綜合系統(tǒng)，是一個(gè)能進(jìn)行信息收集、加工、保存、傳遞、使用和維護(hù)的系統(tǒng)。利用信息監(jiān)測手段，實(shí)現(xiàn)學(xué)生借閱管理，幫助學(xué)校圖書館實(shí)現(xiàn)文獻(xiàn)信息化管理。
⑦ 園區(qū)安全子系統(tǒng)
園區(qū)安全子系統(tǒng)以維護(hù)校園公共安全為目的，運(yùn)用安全設(shè)備構(gòu)成出入口檢測系統(tǒng)、消防安全檢測系統(tǒng)、緊急安全響應(yīng)設(shè)置自動(dòng)響應(yīng)裝置。
3、校園云平臺
負(fù)責(zé)所有的云計(jì)算、數(shù)據(jù)處理和功能實(shí)現(xiàn)，主要由數(shù)據(jù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和Web服務(wù)器組成，數(shù)據(jù)服務(wù)器負(fù)責(zé)處理RFID的交換信息，應(yīng)用服務(wù)器處理響應(yīng)事件，Web服務(wù)器負(fù)責(zé)給對象反饋處理結(jié)果，形成三位一體的系統(tǒng)。
二、關(guān)鍵技術(shù)及數(shù)據(jù)處理流程
校園一卡通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)包括校園一卡通RFID的選型與規(guī)范、RFID數(shù)據(jù)加解密與安全傳輸、數(shù)據(jù)處理流程。
1、校園一卡通RFID的選型與規(guī)范
從技術(shù)成熟度與讀寫器成本來看，把高頻段的13.56MHz讀寫系統(tǒng)作為本系統(tǒng)首選，進(jìn)而對電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范要求，對信息長度進(jìn)行統(tǒng)一，避免冗余和出錯(cuò)，規(guī)范過濾和處理過程，RFID數(shù)據(jù)的讀寫過程如圖4所示。
2、RFID數(shù)據(jù)的加解密與安全傳輸
數(shù)據(jù)加密和解密伴隨著數(shù)據(jù)的全部傳輸過程，其常用的TEA算法（Tiny Encryption Algorithm，一種小型的對稱加密解密算法）每次可操作64位數(shù)據(jù)，采用128位密鑰，經(jīng)過64次迭代的形式進(jìn)行，圖5所示為TEA算法的循環(huán)過程。
首先采用半導(dǎo)體電子白卡讀取控制密碼的加密信息，對存入卡中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，整個(gè)傳入路徑如圖6所示。
3、數(shù)據(jù)處理流程
RFID數(shù)據(jù)流與處理方式如圖7所示。
結(jié) 語
系統(tǒng)從無線射頻識別的技術(shù)原理和特點(diǎn)入手，結(jié)合大學(xué)校園綜合分布的特點(diǎn)和人員流動(dòng)性質(zhì)，對RFID進(jìn)行了選型和技術(shù)分析，選擇符合系統(tǒng)的設(shè)備型號，并從智慧校園建設(shè)方向進(jìn)行了研究和剖析，得出了一種基于RFID技術(shù)的設(shè)計(jì)方案，把學(xué)生的消費(fèi)數(shù)據(jù)、生活數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)條理化、規(guī)范化、數(shù)字化，大大提高了數(shù)字化管理的效率，促進(jìn)了正常的生活、教學(xué)和研究，同時(shí)也加強(qiáng)了校園安全建設(shè)。此舉為建設(shè)智慧校園打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，真正做到了網(wǎng)絡(luò)校園、數(shù)字校園、平安校園和智慧校園。
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