半有源RFID在班牌中应用

1. 概述

校园信息化过程中电子班牌大量进入校园，电子班牌除传统信息展示、班级相册、课程表、值班表等外，随着高考改革的实施班级考勤也变成电子班牌的标配功能。

现有班牌的考勤功能主要集中在人脸识别和IC刷卡，还有少量的2.4G、指纹、蓝牙等技术方案。现有方案都或多或少存在这样或那样的问题，例如：人脸识别对环境，光线及算法有比较高要求；IC刷卡存在漏刷，拥挤排队现象；2.4G不适合小范围识读应用；蓝牙不合适大并发的应用。基于现状兴育物联提出采用半有源RFID方案来实现教室考勤。

2. 半有源方案

半有源方案采用低频125K作为激活信号和2.4G高频作为数据传输于一体方案。利用125K低频信号发射距离精确可控作为标签的激活信号，保证标签平时处于待机状态延长标签待机时间，在激活时位置精确可控。利用2.4G信号的高带宽、高速率保证标签识读时的低延时、高并发。同时为了兼容一卡通功能兴育所有标签内部都集成IC卡芯片，因此兴育所有标签内部都包含三种频率即125KHz+2.4GHz+13.56MHz，俗称“三频标签”也称“半有源标签”。

半有源方案最大优势：高带宽、高速率、低延时、大并发和低功耗。

我们的优势：

v 低延迟，大并发，每秒通行人数大于600个

v 高准确率，实测99.99%准确率

v 一次软包电池，芯片级低功耗，卡片大于6年待机时间

v 无感知，不改变原有行为习惯

v 灵活配置，可以适应各种场景和环境

3. 人员管理

人员管理主要是针对校园封闭环境的人员进出管理、宿舍管理、教室考勤管理和轨迹监测等。根据人员配对的不同标签还可以监测和采集人员的心率、运动步数、睡眠监测等体质数据。

3.1.教室考勤

3.1.1. 单班牌

v 系统框图

v 系统说明

我们提供PRO.R-232嵌入式模块安装在班牌中，拓展班牌远距离无感考勤功能，佩戴手环或卡片等标签学生经过安装班牌教室门，无感班牌远距离识读学生信息，自动签到考勤。同时学生标签会定时与嵌入模块通信确保人员实时在线。嵌入式模块读取到的信息通过RS232与班牌交互数据。

3.1.2. 班牌+门禁读卡器

v 系统框图

v 系统说明

我们提供PRO.R-231嵌入式模块安装在班牌中，教室后门安装PRO.R-131门禁读卡器通过RS485接入嵌入式模块，同时嵌入式模块与班牌通过RS232通信。这样部署可以实现前后门教室的无感考勤签到功能。

3.2.校门进出

3.2.1. 系统框图

在校门内外各安装一排地埋定标器，定标器横向和纵向距离推荐为5米，横向定标器数量根据校门宽度来决定。校门内外各安装一台2.4G阅读器，在室内安装感知主机一台，2.4G阅读器和地埋定标器一起接入感知主机。

该系统支持我司所有标签：三频卡、圆形标签、运动手环和智能手环。

3.2.2. 方案概述

佩戴标签学生进入校门时，先经过校外定标器，然后通过校内定标器，标签实时把经过定标器信息通过2.4G无线发送给阅读器，阅读器把接收信息上传感知主机，感知主机通过计算生成学生进校记录，反之出校一样。

方案优势：

不改变原有进出行为习惯，无感知体验；

适应性强，适应各种校门环境，只需覆盖校门进出通道即可；

无线通信数据处理和逻辑算法，傲视同行的进出准确率99.99%（实测）。

3.3.宿舍进出

3.3.1. 系统框图

该方案主要用于通道宽度小于5米的环境，无需安装地埋，可以安装在楼顶、走道、楼梯间等。该方案由两台定标阅读器和一个感知主机组成。

3.3.2. 方案概述

该方案安装简单，部署灵活，可安装在任何宽度小于5米的通道口，两个定标阅读器安装距离在3.5-5米之间，离地在2-3.5米即可，通过RS485线缆接入感知主机。

3.4.学生体质数据采集

学生佩戴智能手表，能实时监测学生的体质数据并能通过无线传输采集上传到系统平台。

3.4.1. 智能手表

智能学生手表，既是一种穿戴式智能设备，又是校园一卡通的数据载体，不仅具备传统校园一卡通所有功能，又扩展了计步，睡眠，体质监测与评价，校内人员考勤定位，走班签到管理等应用；

为了保证在有限电量供应条件下长时间工作，智能手表使用多模超低功耗半有源RFID技术。通过利用不同频段通信的特点，智能手表同时工作在125K，13.56Mhz，2.4G三个频点上，分别进行唤醒及侦听、支付和数据传输的操作。

3.4.2. 数据采集

4. 环境和能耗管理

近年来，随着社会经济与科技的发展，电器设备已经在各类型的学校里大面积铺设。而随着可持续发展政策的多年倡导，以及党关于建设“绿色校园”的号召，目前已经有越来越多的学校投入到绿色校园、节约型校园的建设当中。同时，由于不少学校的传统管理不到位、文明用水用电方面的宣传力度不够，“楼道长明灯”、“宿舍长流水”等不良现象仍旧频发，造成了能源与水资源的极大浪费，同时也带来了不少经济损失。此外，随着电器设备的多年使用以及电器线路的自然老化，由漏电隐患引起的重大安全事故也层出不穷。

基于上述背景，兴育物联感控系统在对人员物品的感知中，加入对环境和能耗信息的采集和控制。旨在帮助学校解决能源浪费问题，解决用电安全隐患，建设节约、环保、教育安全的绿色校园！

在环境和能耗管理中根据项目的部署情况可以采用以下多种组网模式。

4.1.系统框图

内置嵌入式模块电子班牌安装在教室前门，后门安装门禁读卡器，该系统能实现教室前后门的教室考勤、能耗管理和环境监测。

4.2.方案概述

内置嵌入式模块电子班牌作为兴育物联网系统数据采集和控制信号上传下发中心节点，所有数据通过电子班牌主机网络与物联网平台系统进行数据交互。

该方案一套设备实现多种应用：

普通电子班牌功能：电子课表、班级风采、信息广播和消息留言等；

无感签到考勤：佩戴电子标签学生通过教室门时自动签到考勤；

能耗管理：通过电子班牌可以管理教室内安装的智能插座、智能开关面板、智能控制开关等设备，实现对教室灯光、空调、风扇等设备的统一控制和管理，实现能耗的采集，定时开关等功能；

环境监测：电子班牌可以采集室内安装的空气质量探测器、烟雾探测器、燃气探测器等设备数据，并能与其它设备进行联动如排气扇等实现舒适安全的教室环境。