基于RFID的学生管理系统设计

摘要：研究了一种用于学生管理的系统，给出了系统具体的硬件架构和软件实现方案。以射频识别(RFID)为核心技术，实现了对师生考勤统计、信息查询以及安全追踪等功能，提高了学校的管理效率。
关键词：学生管理系统；RFID；设计

0 引言
    学生管理工作是各高校的一项基础性管理工作，它对于提高工作效率，树立高校的良好形象起着极大的作用，在目前国内各高校的学生管理工作中，尽管早已实现了微机化管理，但由于多方面的因素，仍然处在“半自动化”管理状态，将RFID技术引进到高校学籍管理很有必要。
    RFID(Radio Frequency Identification)技术，是一项非接触式自动识别技术，它的防冲撞性好、封装任意性强、使用寿命长、可重复利用等特点成为信息采集及管理系统设计的首选。基于RFID技术的学生管理系统(Student management system SMY)，是将集信息处理、通讯、控制以及电子技术等最新的科研成果为一体，应用于学生管理中，将学生、校园和管理紧密结合在一起的新型校园管理系统的总称。其功能包括：信息提供、安全服务、学籍管理等。本文研究的学生管理系统的核心是RFID技术，结合计算机嵌入式技术、数据库技术、通信和信息管理技术为高校的学生管理提供了一种高效的综合信息管理平台。

1 系统的设计
1．1 设计思路
    通过将RFID电子标签应用在学生身上，可以有效地完成学生身份的识别，具体学籍状况的查询，详细考勤查询、进出校园记录、操行记录及安全追踪等功能。
1．2 设计内容及系统组成
    利用RFID技术，结合运筹学、计算机网络技术、数据库技术等组成一个智能化的学生管理系统。系统主要包括：
RFID设备(包括学生胸卡一电子标签、远距离RFID读卡器)、数据库管理系统等内部系统和查询系统等外部辅助系统以及实时短信息发送系统。
    利用RFID卡的ID号全球唯一的特点，在每张学生胸卡中安装一张RFID卡，在数据库管理系统中将该卡的ID号与对应的学号进行关联；在校园、实验楼、教学楼、行动楼、宿舍、体育馆和图书馆等大门口安装一套远距离RFID读卡器，并对每一个读卡器进行编码。读卡器通过以太网控制器连接到远程的中央管理系统服务器：服务器数据库如图1所示，管理系统进行数据管理，并连接实时短信息发送系统，可及时汇总通过短信的方式发布通知，如各班上课，做实验的考勤数据给任课教师。

1．3 主要技术指标
    (1)学生通过各大门时，阅读器可采集电子标签内的数据(如姓名、班级等数据)，并记录是否迟到等；
    (2)感应距离>3 m，最远可以达到80 m；
    (3)实现高速数据传输，数据采集时间<0．5 s。

2 基于RFID技术的系统组成
2．1 RFID的基本结构及原理
    RFID射频识别系统由读写器、微波天线、电子标签三部分组成，以天线进行无线电波的传播。读写器(Reader)发出微波查询信号时，佩戴在学生身上的胸卡内置微带天线接收到微波查询信号后，将一部分微波能量转化成电能供其自身电路工作，同时另一部分微波经过电子胸卡自身调制后，并将带有自身信息的微波反射回去。读写器接收到胸卡反射的具有学生自身数据信息的微波信号后经解调处理，得到胸卡储存的识别代码信息，并将进出大门的时间、地址等信息传送到管理中心。
2．2 系统硬件组成
    在系统中，读写器采用Sense1820，工作频率为915 MHz，该读写器的有效识别距离一般可达10 m，该读写器采用的数据通信RS-485接口。这样一台计算机可实现对多台读写器的远距离快速通信，形成一个分布式控制网络，完成读写操作。管理系统如图2所示，主要由管理中心、查询机和主机通信接口组成。

2．3 系统模块
    (1)管理中心
    可通过微机对整个系统进行监控，管理，故障检测，并对学生进出情况进行相应的记录。能接受上传学生迟到、早退等信息，下传处罚结果。其功能包括：管理中心用户按权限进行相应管理；管理中心能记录学生违章信息；管理中心有专门的数据库，对各监控班级的违章情况能进行记录，统计，做出相应报表，以便通过短信、上传给任课教师与辅导员，科学地实时监控班级情况；管理中心还可根据学生出勤记录查询学生行踪，以保证学生安全；管理中心能对各地的摄像设备实施实时监控，开启、关闭和查询等；管理中心可以对各摄像设备进行维护状况进行管理。
    (2)车辆发卡信息管理
    电子标签发放管理包括用户注册管理和标签发放管理两个部分内容。在系统运行之前，需要先将学生的基本信息录入数据库中，并分配卡号。
    (3)学生出入数据监控
    系统处于自动监控、信号采集状态，当持卡学生进出系统大门设置的识别区域时，其随身携带的射频卡被应用系统快速识别，数据采集系统自动采集学生胸卡内数据，并记录学生进出数据。
    (4)查询
     查询机可通过RFID胸卡，输入密码进行查询，内容包括：学生信息查询、成绩查询、操行情况等查询。

3 系统特点
    具备学生信息自动采集识别、智能控制非常规进入报警提示、完整信息记录以及查询、统计、分析等功能。
    (1)系统安全技术
    系统的安全性能是评价系统的一个极其重要的指标。
    本学生管理系统设计了非常严密的安全方案。系统的安全技术主要包括四个方面：角色设定，查询权限管理，操作员权限管理和数据备份与恢复。
    (2)自动消息发布
    对各班出勤、缺考、归宿等情况能及时发布给相关教师或管理员，并可生成报表。
    (3)报表查询和打印
    该控件除了提供报表(如考勤记录、成绩等)的打印、打印预览、数据导出等常规功能，还提供独有的报表查询显示功能。达到报表查询显示、打印、打印预览及数据导出的集成一体化实现。轻松实现通用报表、表格报表、动态报表、多层表头、及各种特殊报表等打印查询。
    (4)为使其更适用于特定行业，对RFID中间件做了一定的适配工作。除通常的功能外，还有以下特定功能：阅读／写入更加可靠；把数据通过读卡器网络推或者拉到正确位置(类似路由器)；监测和控制读卡器；提供安全读／写操作；降低射频干扰处理标签型和读卡器型事件；应用通知；接受并且转发来自应用的中断指令；给用户提供异常警告。
    (5)操作使用简单
    系统具有直观友好形象的界面，一般情况下无须人工干预，人工处理时通过简单的鼠标点击即可完成系统的常用功能。

4 小结
    SMY-RFID主要应用于高校学生管理中，具有很高的经济效益，高效、快捷，能大部分替代当前高校管理信息收集和处理。该系统目前已经部分应用于南京信息职业技术学院，运行表明，该系统能够实现设计初期的所有功能要求，满足应用的需要，运行良好。