利用半有源RFID技術(shù)實現(xiàn)室內(nèi)學習時間統(tǒng)計

利用半有源RFID技術(shù)設計了一個系統(tǒng)，系統(tǒng)由三個射頻標簽讀寫器、一批半有源射頻標簽、一臺安裝有室內(nèi)學習時間統(tǒng)計軟件的管理計算機、一個閘機組成。使用一組雙射頻標簽讀寫器記錄射頻標簽被讀取的信息，通過一定算法，實現(xiàn)室內(nèi)學習時間統(tǒng)計。

半有源RFID室內(nèi)學習時間統(tǒng)計在成人教育中，學生來到教室上課往往自由度比較大，或遲到或早退或中途離開教室。這些導致管理上的困難，教師在上課過程中無法對如此之多的學生行為進行登記和統(tǒng)計。采用一個方便快捷的方法來管理這個問題，使用一個自動化的系統(tǒng)來統(tǒng)計室內(nèi)學習時間。

一、研發(fā)背景

社會不斷進步，教育形式呈現(xiàn)多樣化特點，成年教育蓬勃發(fā)展。成年教育往往出現(xiàn)一個弊端，就是學習者以拿文憑為主，只注重考試內(nèi)容以應付考試。

在當代高科技的背景下，各行各業(yè)都在探索如何利用新的技術(shù)為社會主義建設服務。例如圖書館，借助信息化進行改造。在服務模式、新技術(shù)應用方面進行了多項探索。作為成人教育的機構(gòu)，也在探索如何監(jiān)控學生教室學習時間。

RFID（Radio Frequency Identification）是一種無線射頻識別技術(shù)，它是自動識別技術(shù)的一種。可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學接觸。識別工作無需人工干預，并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。系統(tǒng)基本器件包括射頻標簽讀寫器與射頻標簽。讀寫器與標簽之間的射頻信號通過空間耦合實現(xiàn)無接觸信息傳遞。其中半有源射頻標簽能夠近距離激活定位，遠距離識別及上傳數(shù)據(jù)。 采用半有源射頻標簽的系統(tǒng)稱半有源RFID產(chǎn)品。

二、系統(tǒng)設計

1.總體設計

如果只是在教室門口設置一個射頻標簽讀寫器，學生攜帶射頻標簽經(jīng)過門口而沒有進入教室同樣被記錄到。定點單射頻標簽讀寫器設計，無法對方向性進行監(jiān)控，如果應用雙射頻標簽讀寫器設計，可以實現(xiàn)更好的功能。因此在教室的門外設置一小段門欄，學生出入教室必須經(jīng)過該門欄。通過門欄依次設置射頻標簽讀寫器1、閘機、讀寫器2。學生攜帶射頻標簽進入教室，首先經(jīng)過讀寫器1位置，射頻標簽被讀取，數(shù)據(jù)傳到管理處的管理計算機，識別并記錄后打開閘機，學生通過閘機，閘機自動關(guān)閉。學生經(jīng)過讀寫器2位置進入教室，射頻標簽被讀取，數(shù)據(jù)傳到管理處的管理計算機，識別并記錄。

學生離開教室，類似的流程是學生攜帶射頻標簽離開教室，首先經(jīng)過讀寫器2位置，射頻標簽被讀取，數(shù)據(jù)傳到管理處的管理計算機，識別并記錄后打開閘機，學生通過閘機，閘機自動關(guān)閉。學生經(jīng)過讀寫器1位置離開，射頻標簽被讀取，數(shù)據(jù)傳到管理處的管理計算機，識別并記錄。

在管理處是安裝有室內(nèi)學習時間統(tǒng)計軟件的管理計算機和射頻標簽讀寫器3。讀寫器3的作用是平時管理射頻標簽，給學生分發(fā)射頻標簽和回收射頻標簽。

管理計算機上的室內(nèi)學習時間統(tǒng)計軟件統(tǒng)計記錄，生成學生一門課程的教室上課學習時間，判斷是否達到該課程對學生上課時間的要求。系統(tǒng)總設計圖如圖1所示。

2.軟件設計

室內(nèi)學習時間統(tǒng)計軟件包括射頻標簽讀寫器管理功能、閘機控制功能、射頻標簽管理功能和時間統(tǒng)計功能。

射頻標簽讀寫器管理功能主要是讀寫器變更、暫?；騿幽硞€讀寫器。閘機控制功能有設置控制方式為射頻標簽驅(qū)動閘機或者當不需要統(tǒng)計數(shù)據(jù)的時候讓閘機常開。射頻標簽管理功能有分發(fā)射頻標簽、信息維護。

時間統(tǒng)計功能，每個學生對應一個射頻標簽。學生信息包括各門課程和課程上課學期。課程包括具體的上課時間地點以及最小上課時間。軟件到了某門課程上課時間，開啟對應教室的閘機控制方式為射頻標簽驅(qū)動，并在數(shù)據(jù)庫讀取上課的學生名單和對應射頻標簽信息，系統(tǒng)進入統(tǒng)計時間狀態(tài)。

統(tǒng)計時間算法如下：每個應該上課學生的射頻標簽，在讀寫器1讀取的記錄為A記錄，在讀寫器2讀取的記錄為B記錄，記錄包括射頻標簽ID、學生學號、課程編號、讀取時間。A記錄首次出現(xiàn)、B記錄1分鐘內(nèi)相繼出現(xiàn)為一個成功進入教室的AB記錄，這時候刪除A記錄和B記錄生成一個AB記錄，讀取時間為B記錄的時間。B記錄首次出現(xiàn)、A記錄1分鐘內(nèi)相繼出現(xiàn)為一個成功離開教室的BA記錄，這時候刪除A記錄和B記錄生成一個BA記錄，讀取時間為A記錄的時間。單獨的A記錄、B記錄出現(xiàn)一分鐘后自動刪除。

學生首次進入教室產(chǎn)生一個AB記錄，最后離開教室產(chǎn)生一個BA記錄，這兩個記錄的時間差就是上課總時間。如果中途離開返回教室就會產(chǎn)生一組BA記錄、AB記錄，這兩個記錄的時間差就是一個中途離開時間。把上課總時間減去所有的中途離開時間就是上課凈時間，并記錄在該學生對應課程上課時間里。

一段時間，例如半學期，統(tǒng)計各課程的學生上課時間如果達不到該課程最小上課時間的一半，將對學生提出警告。一學期結(jié)束，統(tǒng)計各課程學生上課時間如果達不到該課程最小上課時間，將不予參加該課程考試，并須在下學期重新選修該課程。

三、系統(tǒng)特點

（一）自動化程度高和時間累積精準性好

某些系統(tǒng)采用指紋打卡機系統(tǒng)來統(tǒng)計學生教室學習時間，學生到達的時候打一次指紋，離開的時候打一次指紋，學生有時候忘記打指紋了。本系統(tǒng)設置閘機，所有學生上課必須攜帶射頻標簽，射頻標簽可以粘貼在學生證上或者放在錢包里，隨身攜帶。只要管理計算機設置好，學生攜帶了射頻標簽，時間的統(tǒng)計是自動化進行的。由于在時間統(tǒng)計過程中，減掉了中途離開教室的時間，時間累積精準性好，極大的限制了上課過程中學生離開教室的次數(shù)和時間。

（二）半有源RFID技術(shù)易于操控和簡單實用

有些系統(tǒng)采用近距離接觸式識別類介質(zhì)來統(tǒng)計時間，例如無源RFID產(chǎn)品，這樣的系統(tǒng)一次只能讀取一個卡，讀卡時間相對長，同時到達教室學生人數(shù)多的時候甚至造成擁擠。半有源RFID產(chǎn)品有著更快的反應速度，更好的效率。從而操控起來更加方便，使用過程更加實用。

四、結(jié)語

（一）系統(tǒng)存在的缺點

在成人教育普遍松散的大環(huán)境下，引入該系統(tǒng)有可能造成學生的抵觸情緒，需要規(guī)章制度的促進和規(guī)范。還有目前，教室環(huán)境千姿百態(tài)，改造必然帶來成本的壓力和實際的困難。

（二）系統(tǒng)改進和展望

全校部署該系統(tǒng)，集中管理處統(tǒng)籌管理，可以引入更多的輔助系統(tǒng)。在應用過程中，如能結(jié)合監(jiān)控錄像系統(tǒng)，則可實現(xiàn)物品和人員的可視化管理，進一步調(diào)高管理水平和應急處理能力。新建的學?；蛘咝碌慕虒W樓可以考慮在裝修過程中嵌入本系統(tǒng)，能夠取得更好的一體化效果。

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