1、-. z.基于無線射頻識別技術的智慧校園一卡通系統的研究與設計 郭龍來源：物聯網技術2016年第03期摘 要：無線射頻識別技術RFID在國內開展日趨成熟，高校根底建立不斷完善，文中結合大學校園的管理模式與運行特點，綜合物聯網技術的優勢，研究并設計了一種基于無線射頻識別技術的校園一卡通系統架構和方案，該方案具體包括數據處理中心、園區平安子系統、教學區子系統、圖書館子系統、充值消費子系統、生活區子系統和校舍子系統。該系統可記錄學生的生活路線與學習過程，獲取學生的各項數據，為建立智慧校園提供有效的解決方案。同時可解決園區管理難、效率低與平安性低等問題。關鍵詞：無線射頻識別；物聯網；一卡通；智慧校園中

2、圖：TP18 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302201603-00-030 引 言隨著各高校信息化建立的加速和升級，以及信息技術的開展與更新，學生和教師對無線網絡通信、信息快速響應和智能管理的需求越來越大，為滿足大學校園日益增長的生活和管理需求，可采用無線射頻識別技術Radio Frequency Identification，RFID的校園一卡通系統來實現。目前很多高校使用普通磁卡作為學生生活的工具，在使用過程中經常會出現錯誤讀卡、無法讀卡、數據喪失等諸多平安問題，同時多個系統使用多種磁卡，導致運維本錢增加，管理困難，這種技術和方式已無法滿足現代生活和管理的需要。而在日益成熟的物聯

3、網技術下，無線射頻識別的一卡通有著快速、平安和容量大的特點，不僅適合大型群體的集中消費、考勤和身份認證，還可方便校園管理和減少技術維護，是智慧校園建立方案的不二之選。1 無線射頻識別技術的使用現狀一卡通系統選用國內外技術成熟的無線射頻識別系統作為底層信息傳輸載體，采用非接觸自動識別通信技術，其原理是基于變壓器耦合模型，實現能量與信號傳遞。高頻段的RFID是基于雷達探測目標的空間耦合模型，即雷達發射電磁波信號碰到目標后攜帶目標信息返回雷達接收機，本系統以高頻段工作的RFID系統為例進展深入研究，而信息采集終端以非接觸、高可靠、穩定傳輸的電子標簽為主，對于可讀*圍內的電子標簽，可在100 ms內完

4、成信號發送、時鐘傳遞、數據發送和接收，以及平安加密、防碰撞檢測等一系列高速處理過程。鑒于此類特性，RFID射頻識別廣泛應用于人員密集的消費場所、大型倉儲物流管理、高速公路不停車收費、文檔圖書管理、特種裝備制造等領域。實現了物品或人員的自動編號、跟蹤、識別、信息交互，從而組成了一個物與物、人與物的網絡，即當下主流的物聯網。國際權威機構認為，RFID是繼無線通信之后的又一次信息技術革命，由此產生的科學意義和應用價值將是巨大的。無線射頻識別技術目前已經得到比擬廣泛的應用，但在新技術不斷成熟的背景下，RFID系統的應用*圍僅用于單一系統，如學校食堂消費、公交刷卡，或出入大門，每個系統都有各自的電子讀卡

5、器，即使有互聯互通，也是少數。不僅如此，在管理自己的業務時，只對數據進展了最初級的使用，由此產生的社會價值極其有限。這些問題極大地制約著RFID技術的開展和價值。而對于分布廣泛的RFID數據節點，其產生的數據是海量的。RFID的技術原理圖如圖1所示，RFID的工作原理圖如圖2所示。2 校園一卡通系統組成與功能分析2.1 系統組成校園一卡通系統的總體方案設計如圖3所示。該方案利用云效勞和云計算支持 教育云平臺，構建開放式教學平臺，支持教師的在線/離線式教學和學生的自主學習，促進學生發散思維能力的培養和智慧校園的開展，充分利用云計算帶來的效勞為教學提供共享資源，提高教育質量。以數據驅動的業務支撐效

6、勞，輔以校園人工管理，推進宿舍公寓、生活效勞、充值消費、圖書借閱、教學與課堂、系統公共平安管理等領域的業務協同系統建立，推動高效、客觀、精簡、公開的教育運作模式，向校園提供全方位、高質量的管理效勞。2.2 各區功能分析2.2.1 數據處理中心數據處理中心是園區核心計算和業務運營的支撐，負責收集、處理和分析各個子系統傳送過來的數據，主要功能包括存儲、計算、分析和響應二級響應四個局部，可實現數據的集中管理與運營，提供持續可靠的效勞。2.2.2 充值消費子系統通過學校后勤處設立的一卡通管理中心，實現學生的一卡通充值、消費和維護，管理學生、食堂商家、購物中心、零售店與一卡通管理中心消費結算和財務數據處

7、理，實現消費者、商戶與管理者的有機、良性結合。學生只需持一*經過授權的電子白卡，即可完成充值和消費，而系統在后臺強大的軟件環境和完善的硬件根底上完成信息的加工處理。后臺數據庫統一進展RFID卡的發行、授權、取消、掛失、充值等工作，并可查詢、統計、清算、打印消費相關信息。2.2.3 生活區子系統生活區包括食堂、超市、效勞區和運動場所，其特點是人流量大，交易量大，重點在消費和支付方面，所產生的數據是巨大的，同時也存在諸多平安隱患，加密的RFID卡可綁定個人信息和消費數據，增強平安審查，防止盜刷，確保資金平安。2.2.4 校舍區子系統校舍平安一直是長期困擾管理者的癥結，每學期都可能會發生多起偷盜、欺

8、詐、非法闖入等惡性事件。配備了無線射頻識別技術的電子系統，可對每個出入的行人做身份檢測，假設無卡則無法進入。對于校園公共場所，如教室、閱覽室，亦可實行同樣的技術管理作用，對出入身份認證加強了管理。2.2.5 教學區子系統對于涉及校園與班級的活動，如上下課點名、簽到、機考認證、比賽過程記錄等，不僅要求必要的身份認證，還可實現活動記錄、上課監測、報警管理以及平安越界等行為檢測，把教和學的過程數字化，活動網絡化，以實現數字校園、數字班級、數字管理的目標。2.2.6 圖書館子系統大學圖書館是一個專門用于收集、整理、保存、傳播文獻并提供科學、文化、教育和科研的龐大機構。文獻是圖書館開展一切學習和科研工作

9、的物質根底，而圖書館子系統是由信息源、信息管理者、信息用戶、信息處理器組成的綜合系統，是一個能進展信息收集、加工、保存、傳遞、使用和維護的系統。利用信息監測手段，實現學生借閱管理，幫助學校圖書館實現文獻信息化管理。2.2.7 園區平安子系統園區平安子系統以維護校園公共平安為目的，運用平安設備構成出入口檢測系統、消防平安檢測系統、緊急平安響應系統、圖像監控系統；由這些子系統組合成完備的電子平安系統，集中分析和處理各種敏感數據、信息，為園區平安提供有力保障。2.3 節點功能分析2.3.1 數據采集節點在每個節點安裝RFID接收器，主要包括各個生活和學習場所、食堂、超市、寢室、教室和機房等，這些節點

10、分布都是學生必經的路徑點，在這些地方設立卡點，采集到個人行為在*時刻的數據，獲取到關鍵鏈路的第一手數據。2.3.2 數據處理節點數據處理節點主要包括一卡通管理中心、圖書閱覽管理中心等，這些均由RFID讀寫器組成，負責對RFID獲取到的數據進展讀、寫操作等數據交換工作，對頻繁涉及到的場所設置自動響應裝置。2.3.3 校園云平臺負責所有的云計算、數據處理和功能實現，主要由數據效勞器、應用效勞器和Web效勞器組成，數據效勞器負責處理RFID的交換信息，應用效勞器處理響應事件，Web效勞器負責給對象反應處理結果，形成三位一體的系統。3 一卡通關鍵技術及數據處理流程校園一卡通系統關鍵技術包括校園一卡通R

11、FID的選型與規*、RFID數據加解密與平安傳輸、數據處理流程。3.1 校園一卡通RFID的選型與規*從技術成熟度與讀寫器本錢來看，把高頻段的13.56 MHz讀寫系統作為本系統首選，進而對電子標簽的數據進展規*要求，對信息長度進展統一，防止冗余和出錯，規*過濾和處理過程，RFID數據的讀寫過程如圖4所示。3.2 RFID數據的加解密與平安傳輸數據加密和解密伴隨著數據的全部傳輸過程，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位數據，采用128位密鑰，經過64次迭代的形式進展，圖5所示為TEA算法的循環過程，其中+表示求和，表示

12、異或，y表示右移y位。首先采用半導體電子白卡讀取控制密碼的加密信息，對存入卡中的數據進展加密，其結果用Data_New表示為：Data_New=BATEAKey，n，Data式中，Key為密鑰，n為數組元素的個數，Data是*個扇區的數據，而Key可動態的進展變化，BATEA為改良的TEA算法，整個傳入路徑如圖6所示。3.3 數據處理流程RFID數據流與處理方式如圖7所示。4 結 語系統從無線射頻識別的技術原理和特點入手，結合大學校園綜合分布的特點和人員流動性質，對RFID進展了選型和技術分析，選擇符合系統的設備型號，并從智慧校園建立方向進展了研究和剖析，得出了一種基于RFID技術的設計方案，

13、把學生的消費數據、生活數據和學習數據條理化、規*化、數字化，大大提高了數字化管理的效率，促進了正常的生活、教學和研究，同時也加強了校園平安建立。此舉為建立智慧校園打下了堅實的根底，真正做到了網絡校園、數字校園、平安校園和智慧校園。參考文獻1李站懷，聶艷明，陳群，等.RFID數據管理的研究進展J.中國計算機協會通訊，2007，32：32-39.2李奇，馬忠梅，*非易，等.校園一卡通管理系統的構建及主要模塊設計J.單片機與嵌入式系統應用，201111：59-62.3吳唏，馬瑞，李星光. RFID系統及其在圖書館中的應用J.圖書館論壇，2005，251：4-8.4曹躍紅，李昂，唐璐.智能校園一卡通跨

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