基于RFID技術(shù)的智能安全書(shū)包系統(tǒng)

　　無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)是利用無(wú)線(xiàn)電波進(jìn)行通信的一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是，通過(guò)讀寫(xiě)器和粘附在物體上的電子標(biāo)簽之間的電磁耦合或電感耦合進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，達(dá)到對(duì)標(biāo)簽物品的自動(dòng)識(shí)別，并且可實(shí)現(xiàn)多標(biāo)簽同時(shí)識(shí)別。

　　本文源自《發(fā)明與創(chuàng)新·中學(xué)生》 2020年8期，發(fā)明與創(chuàng)新(綜合科技)雜志欄目設(shè)置創(chuàng)新論壇、發(fā)明參謀、創(chuàng)造探幽、成功路、創(chuàng)意與設(shè)計(jì)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、創(chuàng)造教育。發(fā)明與創(chuàng)新(綜合科技)雜志收錄情況萬(wàn)方收錄(中)知網(wǎng)收錄(中)維普收錄(中)

　　RFID具有識(shí)別距離遠(yuǎn)、識(shí)別速度快、可讀寫(xiě)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于物流系統(tǒng)、智能家電、運(yùn)動(dòng)計(jì)劃、生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化、物品監(jiān)視等領(lǐng)域。

　　GPS全球定位系統(tǒng)(GPS)和GPRS全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GPRS)技術(shù)可用于定位與跟蹤，在公共交通、智能手機(jī)等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。

　　我設(shè)計(jì)的基于RFID技術(shù)的智能安全書(shū)包系統(tǒng)主要可實(shí)現(xiàn)兩大功能：一是基于RFID技術(shù)的學(xué)習(xí)用品的自動(dòng)識(shí)別與檢查，二是通過(guò)GPS技術(shù)的實(shí)時(shí)定位監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的定位監(jiān)控，并通過(guò)設(shè)置電子?xùn)艡冢瑢?shí)現(xiàn)異常活動(dòng)范圍報(bào)警功能，提高出行安全性。

　　一、設(shè)計(jì)方案

　　智能安全書(shū)包系統(tǒng)分為RFID讀寫(xiě)模塊、GPS/GPRS定位模塊、數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)模塊等。

　　1.管理系統(tǒng)

　　智能安全書(shū)包管理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)錄入和存儲(chǔ)模塊、提示模塊。

　　數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)模塊利用電腦錄入電子課程信息表及對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)用品信息，信息格式需根據(jù)RFID和電子標(biāo)簽的讀寫(xiě)要求，按照程序定義的格式存儲(chǔ)在系統(tǒng)中。當(dāng)RFID系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，即可對(duì)信息進(jìn)行提取讀寫(xiě)，將閱讀器識(shí)別的電子標(biāo)簽上的信息與課表信息進(jìn)行匹配性檢查。

　　當(dāng)RFID系統(tǒng)掃描到信息與系統(tǒng)錄入信息不一致時(shí)，提示模塊發(fā)出聲音提醒，并在顯示屏上顯示錯(cuò)漏的書(shū)本和學(xué)習(xí)用品信息。

　　2.無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別(RFID)系統(tǒng)

　　無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別系統(tǒng)包括RFID讀寫(xiě)器、電子標(biāo)簽和天線(xiàn)。該模塊利用無(wú)線(xiàn)方式工作，能實(shí)現(xiàn)非接觸識(shí)別和實(shí)時(shí)識(shí)別多個(gè)電子標(biāo)簽，方便對(duì)各種學(xué)具進(jìn)行檢測(cè)，滿(mǎn)足不同距離檢測(cè)的要求。RFID讀寫(xiě)器和電子標(biāo)簽符合ISO18000標(biāo)準(zhǔn)，電子標(biāo)簽不需要供電，工作時(shí)通過(guò)電感耦合方式從讀寫(xiě)器獲取工作電源，延長(zhǎng)了使用壽命，并且可以重復(fù)利用。

　　系統(tǒng)啟動(dòng)后，RFID讀寫(xiě)器識(shí)別書(shū)包內(nèi)帶有電子標(biāo)簽的物品，與系統(tǒng)中已錄入的電子課表進(jìn)行對(duì)比，在顯示屏上顯示掃描到的學(xué)習(xí)用品的名稱(chēng)，判斷所需物品是否齊備。當(dāng)掃描到某些物品不在射頻范圍內(nèi)(包括遺漏和錯(cuò)拿情況)，系統(tǒng)則顯示提示信息，提醒學(xué)生及時(shí)檢查。

　　3.基于GPS/GPRS定位系統(tǒng)

　　GPS定位模塊和GPRS模塊啟動(dòng)后，GPS定位系統(tǒng)讀取學(xué)生所在的位置信息，GPRS模塊將位置信息傳送到家長(zhǎng)的手機(jī)上，方便家長(zhǎng)實(shí)時(shí)了解學(xué)生的動(dòng)向。

　　二、工作原理

　　智能安全書(shū)包系統(tǒng)的工作流程如下。

　　1.預(yù)先在系統(tǒng)中錄入每天的課程表信息、書(shū)本及學(xué)習(xí)用品信息，存儲(chǔ)在管理系統(tǒng)中，并在電子標(biāo)簽中寫(xiě)入書(shū)本及學(xué)習(xí)用品信息，將其粘貼在書(shū)本和學(xué)習(xí)用品上。

　　2.系統(tǒng)啟動(dòng)后，RFID讀寫(xiě)器讀取物品的電子標(biāo)簽，與系統(tǒng)內(nèi)的課表內(nèi)容對(duì)比，在顯示屏上顯示書(shū)本名稱(chēng)列表。

　　3.如果RFID掃描到物品出現(xiàn)缺失或錯(cuò)拿等情況，管理系統(tǒng)發(fā)出提示信息，提醒學(xué)生檢查后，再重復(fù)步驟2直至物品齊備。

　　4.當(dāng)學(xué)生往返于家與學(xué)校的路途中時(shí)，GPS系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集學(xué)生的位置信息，通過(guò)GPRS通信技術(shù)，家長(zhǎng)可在手機(jī)上實(shí)時(shí)查看學(xué)生的位置信息，確認(rèn)其安全，還可設(shè)置電子?xùn)艡冢瑢?shí)現(xiàn)學(xué)生處于異常活動(dòng)范圍時(shí)的報(bào)警功能。

　　三、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

　　1.系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境

　　硬件主要包括RFID讀寫(xiě)器模塊、GPS/GPRS模塊。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境為Microsoft Visual Studio，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為C#，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)為SQL Server2014。采用Web Service接口使各孤立站點(diǎn)之間的信息能相互通信和共享，采用IIS(Internet Information Server，互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù))實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸和信息發(fā)布。

　　2.管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

　　首先進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，用于存儲(chǔ)學(xué)生的課程信息表與書(shū)本及學(xué)習(xí)用品信息，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如圖3。課程信息表可實(shí)現(xiàn)獲得、維護(hù)和更新功能，書(shū)本及學(xué)習(xí)用品可獲取單個(gè)及列表信息，并實(shí)現(xiàn)維護(hù)和更新功能，采用C#和Web Service開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)。

　　3.RFID自動(dòng)識(shí)別檢查系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

　　采用型號(hào)為KLM900超高頻RFID讀寫(xiě)器模塊。電子標(biāo)簽采用HR61濕標(biāo)簽，芯片MR6，尺寸為53×34mm，可粘貼在書(shū)本上，反復(fù)使用。

　　RFID讀寫(xiě)器通過(guò)天線(xiàn)發(fā)出一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而獲得能量，發(fā)送自身編碼等信息，被讀寫(xiě)器讀取并解碼后傳送至Web Service接口，Web Service接口通過(guò)獲取傳遞的標(biāo)簽ID，檢索系統(tǒng)書(shū)本及課表信息，通過(guò)管理系統(tǒng)處理對(duì)比信息后，將結(jié)果返回給前端顯示。

　　4.GPS/GPRS定位系統(tǒng)

　　書(shū)包的安全定位系統(tǒng)選用深圳安信可GPRS/GPS集成開(kāi)發(fā)板作為GPS接收機(jī)，型號(hào)為AG9。

　　將系統(tǒng)連接后進(jìn)行設(shè)備初始化設(shè)置，通過(guò)系統(tǒng)App與手機(jī)設(shè)備綁定，然后接入百度地圖接口，獲取地理位置信息，實(shí)現(xiàn)書(shū)包定位。

　　此外，還可在定位系統(tǒng)中設(shè)置經(jīng)常活動(dòng)區(qū)域范圍的電子?xùn)艡冢缍ㄎ晃恢贸鲭娮訓(xùn)艡诜秶到y(tǒng)可發(fā)出報(bào)警。

　　四、創(chuàng)新點(diǎn)

　　1.基于RFID技術(shù)和模塊開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了書(shū)本與學(xué)習(xí)用品的自動(dòng)化和智能化檢查與提醒，有利于避免遺忘和錯(cuò)拿書(shū)本和學(xué)習(xí)用品，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

　　2.基于GPS/GPRS技術(shù)，可進(jìn)行實(shí)時(shí)位置數(shù)據(jù)采集與傳輸，便于家長(zhǎng)掌握學(xué)生的活動(dòng)狀態(tài)。若超出電子?xùn)艡诜秶到y(tǒng)可自動(dòng)報(bào)警，提高了學(xué)生出行的安全性。