專利名稱：基于物聯(lián)網的智能校園安全信息管理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于物聯(lián)網應用領域，本發(fā)明設計和實現(xiàn)了一個由信號采集設備、智能終端、GSM/GPRS網絡和數(shù)字化校園信息管理平臺組成的智能校園安全信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)集RFID技術、ARM技術、GPS技術、GIS地圖管理、GSM/GPRS技術、數(shù)據庫管理等多項技術于一體，可以實現(xiàn)應用服務系統(tǒng)的高可用性，便于管理，易于維護，減少投資，降低運行和維護的成本。
二.
背景技術：
近年來，我國許多學校校外犯罪事件時有發(fā)生，尤其是最近幾年，刑事案件極其頻繁，如何加強學生安全管理和學生在校的人身安全，家長、學校老師如何有效時時對學生在校情況進行掌握，已經擺到了各個學生家長和校領導以及各級主管部門領導的面前。這類問題涉及到國家的未來、學校和學生個人的切身利益，涉及到建立和諧社會維護安定團結 局面的大事，因此應該盡一切可能將這類問題解決好。隨著學校信息化建設的推進，信息技術在管理、教學和科研中的作用越來越大，數(shù)據中心面向全校提供人事信息、學生信息和OA系統(tǒng)等多種應用服務，廣大師生員工通過電腦接入數(shù)字化校園信息管理平臺，可以比較方便地使用這些系統(tǒng)提供的應用服務。但是，由于數(shù)據采集設備及終端設備的單一，限制了校園信息系統(tǒng)的使用范圍。由于學校學生上下學經常沒有家長和大人看護，一旦孩子逃課不去學校或到校后曠課出校玩耍以及上下學路上遇到危險老師及家長因不能實時了解具體情況，會給學生管理、孩子教育工作帶來極大的困難。由此可見智能校園安全信息管理系統(tǒng)是整個教學行業(yè)安全工作的需求，它可為家長提供孩子的上下學路徑以及各種信息，同時它也是一種科學化的校園管理方式，可以提高學生上下學路上安全保障和校園的現(xiàn)代化管理水平，讓學生上學安心，家長放心。
三.

發(fā)明內容
根據物聯(lián)網時代智能校園安全信息管理系統(tǒng)對師生身份自動識別、安全管理、應用數(shù)據管理集成與共享的實現(xiàn)需求，基于物聯(lián)網的智能校園安全信息管理系統(tǒng)采用如圖I所示的三層體系，主要包括應用數(shù)據服務層、網絡通信層和終端用戶層。其中，應用數(shù)據層包括用戶信息數(shù)據庫和用戶信息管理服務器以及圖書借閱管理、校內消費管理等各類應用服務器及其相應的應用數(shù)據庫、數(shù)據備份服務器，主要用于智能校園安全信息管理系統(tǒng)中用戶基本信息的存儲與管理、師生學習和工作中相關信息的管理及其處理、以及用戶基本信息、用戶個人賬戶信息、圖書借閱信息、多媒體教室和實驗室使用信息、校內消費信息等數(shù)據的備份；網絡通信層包括互聯(lián)網、自建的校內無線通信網和移動通信網組成，主要用于智能校園安全信息管理系統(tǒng)相關數(shù)據信息的交換與實時通信、短信收發(fā)等；終端用戶層包括RFID學生安全信息卡、RFID?；?、RFID書包掛飾、RFID-SM卡手機、標簽識別器，主要用于實時采集存儲在RFID安全信息卡等終端中的用戶信息。這樣，通過RFID安全信息卡等終端提供的統(tǒng)一用戶身份識別機制，可方便地實現(xiàn)校園系統(tǒng)內各類數(shù)據信息的高效管理與校內共享以及現(xiàn)有各類信息管理系統(tǒng)、數(shù)字化辦公系統(tǒng)的集成?；谖锫?lián)網的智能校園安全信息管理系統(tǒng)主要由三個部分構成，即基于RFID的學生安全信息卡、信息采集設備、智能校園安全信息管理系統(tǒng)，系統(tǒng)構成如圖2所示，其中管理系統(tǒng)對采集的數(shù)據進行顯示、分析和處理。如圖2所示，根據RFID學生安全信息卡的調制方式不同，分為主動式和被動式。當安全信息卡進人磁場區(qū)域后，信息安全采集設備發(fā)出信號，安全信息卡憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在安全信息卡的信息(被動式信息卡)，或者主動發(fā)送某一頻率的信號(主動式信息卡)；采集設備讀取信息并譯碼后，通過校內網絡送至智能校園安全信息管理系統(tǒng)進行處理，系統(tǒng)通過對于信息卡內資料的讀取、判別及處理，可有 效地提供持卡人身份識別、GPS應用、金融交易應用、教學管理及安全保障等功能。首先，在申辦校園安全信息卡時，初始化個人的基本資料，完成卡的初始化及后臺數(shù)據庫的建立，其次在使用過程中，持卡人可以使用本卡與金融機構有效連接，完成轉賬及電子錢包支付等功能?；谖锫?lián)網的智能校園安全信息管理系統(tǒng)能夠對于校園內學生的安全、學習、及生活進行現(xiàn)代化的管理，極大地方便了學生的生活。以統(tǒng)一用戶身份識別機制為基礎，智能校園安全信息管理系統(tǒng)主要由身份識別應用、GPS應用、金融交易應用、教學管理和系統(tǒng)維護五大功能模塊構成，其功能結構如圖3所示。身份識別應用為基于RFID學生安全信息卡實現(xiàn)用戶身份自動識別，在使用該信息卡之前，首先需要在學校智能校園安全信息管理部門申請在自己的安全信息卡中寫入自己的個人基本信息，如姓名、性別、身份、職務、單位、籍貫、出生年月日等。這樣，一張普通的安全信息卡就可以變成存儲了師生用戶基本信息、可用于校內師生自動身份識別的終端設備，寫入了師生用戶基本信息的安全信息卡可完全替代目前校園中廣大師生用戶正在使用的工作證、學生證、就餐卡、圖書證等。在學生畢業(yè)或教師離職時，在學校智能校園安全信息管理部門申請刪除信息卡中的個人信息，這樣信息卡就失去了自動身份識別功能。自動身份識別功能主要用于學生進行選課、學習成績查詢、實驗室上課、進入圖書館、圖書借閱、校內消費以及教師進行實驗室上課、圖書借閱、校內消費等場合的用戶身份自動識別。GPS 應用通過服務器端對學生安全信息卡等智能終端定位信息的接受以及服務器向終端發(fā)送控制信令，定位信息包括報警信息、正常位置回報、信令維持報文等終端發(fā)送的數(shù)據信息。通過對學生安全信息卡發(fā)送信息的采納與收集，實現(xiàn)對學生上下學路上行走路線的監(jiān)管，將學生信息通過編譯處理保存下來，從而為家長、老師及時掌握學生動向及在校情況提供有效管理手段。教學管理主要是完成與教學相關的活動，其中包含學籍注冊、注銷、學籍的日常管理、日常的教務活動?；谖锫?lián)網的智能校園安全信息管理系統(tǒng)在多媒體教室的多媒體控制臺上安裝標簽識別器之后，師生可使用安全信息卡進行自動身份識別，代替原先的鑰匙或餐卡等來開啟多媒體教室控制臺柜門，進而打開多媒體設備進行上課，提高多媒體教室的使用效率。微格教室、語言實驗室、公共計算機機房等公共實驗室是當前大學生學習的重要公共場所，基于物聯(lián)網的智能數(shù)字校園中的公共實驗室安裝標簽識別器之后，師生在進入和離開公共實驗室時使用自己的安全信息卡進行自動身份識別，系統(tǒng)將會記錄師生使用公共實驗室的時間。同時，師生用戶在登錄語言實驗室的網絡教學平臺時也需要使用手機進行自動身份識別，以便系統(tǒng)記錄師生使用網絡學習平臺進行教學和學習的具體情況。在物理、化學、生物、藝術設計等專業(yè)實驗室門口安裝用于師生安全信息卡自動身份識別的標簽識別器，對教師和學生使用該實驗室的狀態(tài)進行記錄，以便實現(xiàn)對專業(yè)實驗室科學、有效的管理，提高實驗室管理的成效。金融交易應用主要完成在校園中與支付相關的活動，其中最基本的功能包含餐廳、食堂和快餐店等用餐；自選商場、零售店和書店等購物；體育場、俱樂部和娛樂中心等娛樂；水費、電費、洗衣洗澡等日常收費；校內醫(yī)療收費。校內師生通過安全信息卡的自動身份識別之后，就可利用水電費支付管理功能支付相應宿舍和家庭的自來水費、公共浴室使用費、宿舍熱水使用費、洗衣費、電費等，這樣可大大減少使用現(xiàn)金支付的麻煩。
系統(tǒng)維護主要包含數(shù)據庫恢復、數(shù)據庫備份、用戶信息維護、密碼更新等功能，出于數(shù)據安全考慮，安排了數(shù)據的恢復及備份功能，以及密碼更新功能，更進一步保證了系統(tǒng)里數(shù)據的安全性。


圖I.基于物聯(lián)網的智能校園安全信息管理系統(tǒng)體系架構2.基于物聯(lián)網的智能校園安全信息管理系統(tǒng)構成框3.基于物聯(lián)網的智能校園安全信息管理系統(tǒng)功能結構圖
四.
具體實施例方式本發(fā)明根據智能安全校園各類功能有效集成和方便用戶使用的基本理念，基于物聯(lián)網設計了一種可實現(xiàn)用戶管理與自動身份識別、GPS應用、校內消費、學生信息管理等功能的智能安全校園管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)由相關軟件和硬件設備組成，其中相關軟件包括應用軟件和嵌入式軟件兩部分組成，用于完成信息采集、識別、加工及其傳輸。硬件設備由發(fā)射天線、接收天線、天線調諧器、閱讀器和射頻卡組成，用于完成信息采集和識別，從而實現(xiàn)預設的系統(tǒng)功能和信息化管理目標。在基于物聯(lián)網的智能安全校園管理信息系統(tǒng)中，校園應用的特定環(huán)境和條件，是RFID安全信息卡選型的主要因素，由于持卡人在校園內其工作、學習、生活都將依賴這張卡片進行各種支付交易、身份認證、信息查詢等，所以卡片的使用頻率會比較高，而且使用該卡片需要實現(xiàn)的功能很齊全(如校園消費，考勤、身份識別，學籍管理應用，圖書借閱，機房管理)，并需要充分考慮智能卡的擴展功能應用，加之交易點比較多，交易方式差異性比較大，對安全性的要求也就比較高。在本實施例中，我們建議采用一種非接觸式IC卡做為該系統(tǒng)智能安全信息卡的卡種選擇。該類IC卡除了使用方便、感應速度快等優(yōu)點外，多個扇區(qū)、高數(shù)據存儲功能，更為系統(tǒng)應用功能拓展提供了強有力的支持，對于需要開辟扇區(qū)進行卡片功能應用的系統(tǒng)，該卡可以為其提供多個扇區(qū)供其使用，其技術特點如下工作頻率13.56MHZ 通信速率106KB波特率防沖突同一時間可處理多張卡讀寫距離在150MM內能方便、快速地傳遞數(shù)據半雙工通訊方式在無線通訊過程中通過以下機制來保證數(shù)據完整支持多卡操作材料PVC尺寸符合IS010536標準無電池無線方式傳遞數(shù)據和能量芯片加工技術采用高速的CMOS EEPROM工藝組成部分一個芯片和一個簡單的線圈安全性三次相互認證(IS0/IEC DIS9798-2)該學生安全智能信息卡由個性化PVC薄片、非接觸式IC卡兩部分組成，該兩組成部分采用“物理相互分離、邏輯一一對應”的方式實現(xiàn)智能安全信息卡的功能，每張學生安全智能信息卡都有不同的ID號，每個ID號對應的師生都能在讀卡器上讀到相應的信息。(I)第一部分為已個人化的PVC薄卡片(背面帶不干膠)，印有學生照片和學生基本信息正面印刷學生照片、姓名、性別、學校名、學籍號、學籍號條碼、有效期限等字樣，背面印刷學生電子信箱和使用卡片的注意事項。(2)第二部分為非接觸式IC卡，作為學籍卡、考勤卡及消費卡等功能IC卡芯片中可記錄學生廣義的學籍信息，存儲的可讀寫的信息包括學生基本情況、學籍變更記錄、學習成績、獎勵與處分記錄、體檢表、急救信息等，是學生在校期間生活學習的縮影和紀念。家長借助簡易的瀏覽器可以隨時查閱，代替了成績單，教師可以通過學生卡管理學生學籍，從而實現(xiàn)電子學籍管理。通過與公共無線通信系統(tǒng)的集成對接，該卡還可具有GPS定位、跟蹤功能，不僅能在學校里面定位學生的具體位置，在上學放學途中也能定位標簽的運動軌跡，從而定位學生，在上學放學途中都能讓家長老師知道學生的動向，是否到達學校，路上是否發(fā)生任何狀況?；谖锫?lián)網的智能校園安全信息管理系統(tǒng)由數(shù)據采集、數(shù)據傳輸和監(jiān)控管理三部分組成。數(shù)據采集設備數(shù)據采集設備由遠距離射頻識別系統(tǒng)組成，由多個數(shù)據采集設備組成局域網，每個采集點配置兩套遠距離射頻識別系統(tǒng)(每套包括發(fā)射天線、接收天線、天線調諧器、閱讀器和嵌入式軟件)，實現(xiàn)遠距離非接觸采集人員通過的時間、地點信息。說明每個采集點安裝兩套遠距離射頻識別信息采集系統(tǒng)，在采集點的監(jiān)管區(qū)分設A區(qū)和B區(qū)。當人員通過采集點時，持卡人的信息被安裝在采集點的自動識別系統(tǒng)接收，系統(tǒng)軟件判定AB (即先采集到A，再采集到B)為進，判定BA (即先采集到B，再采集到A)為出。數(shù)據傳輸部分
數(shù)據傳輸主要是完成大門與監(jiān)控室之間的網絡連接。本系統(tǒng)可由多個大門數(shù)據采集設備通過IP協(xié)議組成局域網，數(shù)據傳輸配置如下設備 通信電纜 信號轉換模塊· HUB/MODEM 網絡終端設備 計算機
監(jiān)控管理部分監(jiān)控管理部分主要是完成對上傳的數(shù)據進行處理，提供完整的通行記錄報告，生成考勤等統(tǒng)計報表，并實時監(jiān)控人員進出狀態(tài)，當人員非法進入或不按規(guī)定通道進出時，系統(tǒng)報警。監(jiān)控管理配置下列設備 監(jiān)控主機(含監(jiān)控管理軟件)籲控制器 報警器設備 網絡終端設備當持卡人員進出采集點設置的識別區(qū)域時，其隨身攜帶的射頻卡被系統(tǒng)識別，計算機自動調取該卡的相關信息，值班人員根據系統(tǒng)預存的個人圖像資料，可判斷該持卡人通過是否合法有效。當無卡、失效卡、掛失卡人員進入識別區(qū)域時，系統(tǒng)檢測不到該人員的信息，系統(tǒng)提供報警信息，由值班人員按規(guī)定負責處理。
權利要求
1.基于物聯(lián)網的智能校園安全信息管理系統(tǒng)，其特征在于以網絡身份證及統(tǒng)一用戶身份識別機制為基礎，為每張安全信息卡分配一個唯一用戶識別(ID)號碼，每個ID號碼都可以在后臺管理系統(tǒng)讀到對應的信息。這個ID號碼可以是按現(xiàn)有IPV6或IPV9數(shù)字域名分配技術新分配的全數(shù)字碼，也可以是現(xiàn)有的任何數(shù)字碼(如身份證號碼或電話號碼)。
2.根據權利要求1，基于物聯(lián)網的智能校園安全信息管理系統(tǒng)，其特征是針對每張安全信息卡賦予(采用IPV9、IPV6或其它數(shù)字域名分配技術)唯一用戶識別(ID)號碼，該ID號碼可以直接用作IP地址，再根據需要選擇使用數(shù)字IP地址的傳輸協(xié)議、密鑰等協(xié)議組建基于物聯(lián)網的智能校園安全信息管理系統(tǒng)，數(shù)字IP地址與唯一用戶識別(ID)號碼同碼、同號更便于網絡自動識別、自動分配、自動管理、自動查詢、所有的自動系統(tǒng)會更精確，并為教委、銀行、公安等管理部門預留接口。
3.根據權利要求1，基于物聯(lián)網的智能校園安全信息管理系統(tǒng)，其特征是當安全信息卡進人磁場區(qū)域后，信息安全采集設備發(fā)出信號，安全信息卡憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在安全信息卡的信息(被動式信息卡)，或者主動發(fā)送某一頻率的信號(主動式信息卡)。
4.根據權利要求1，基于物聯(lián)網的智能校園安全信息管理系統(tǒng)，其特征是采集設備讀取信息并譯碼后，通過校內網絡送至智能校園安全信息管理系統(tǒng)進行處理，系統(tǒng)通過對于信息卡內資料的讀取、判別及處理，可有效地提供持卡人身份識別、GPS應用、金融交易應用、教學管理及安全保障等功能。
全文摘要
本發(fā)明根據智能安全校園各類功能有效集成和方便用戶使用的基本理念，基于物聯(lián)網設計了一種可實現(xiàn)用戶管理與自動身份識別、GPS應用、校內消費、學生信息管理等功能的智能安全校園管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)由相關軟件和硬件設備組成，其中相關軟件包括應用軟件和嵌入式軟件兩部分組成，用于完成信息采集、識別、加工及其傳輸。硬件設備由發(fā)射天線、接收天線、天線調諧器、閱讀器和射頻卡組成，用于完成信息采集和識別，從而實現(xiàn)預設的系統(tǒng)功能和信息化管理目標。
文檔編號G06Q50/20GK102682352SQ20111005845
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權日2011年3月11日
發(fā)明者劉外文, 哈樂宇, 張穎輝, 鮑濟美 申請人:鮑濟美