基于RFID的課堂實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)客戶端的實(shí)現(xiàn)

摘 要：目前高校學(xué)生課堂管理存在著管理難、統(tǒng)計(jì)難、簽到難等問(wèn)題。為解決問(wèn)題，利用RFID射頻識(shí)別技術(shù)，通過(guò)讀卡器讀取學(xué)生IC卡信息，對(duì)課堂情況進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。應(yīng)用結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠快速有效的對(duì)學(xué)生的上課情況進(jìn)行管理。

關(guān)鍵詞：RFID；數(shù)據(jù)采集；課堂管理

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.44

在高校的學(xué)生管理中，課堂管理一直是一個(gè)老大難問(wèn)題。不少學(xué)生存在著“選修課必逃，必修課選逃”的僥幸心理。究其原因，主要還是高校學(xué)生眾多，授課教師不可能識(shí)別每一個(gè)學(xué)生，因此在管理過(guò)程中，不少學(xué)生冒名頂替，代人簽到，而教師卻很難進(jìn)行查核。另外在匯總的時(shí)候，由于每個(gè)教師是單獨(dú)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，所以數(shù)據(jù)難以及時(shí)匯總。本文根據(jù)課堂管理的需要，提出借助RFID射頻識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)課堂實(shí)時(shí)管理的解決方案。

1 課堂實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)客戶端工作原理

課堂實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)客戶端其基本工作原理是基于RFID電子標(biāo)簽識(shí)別的唯一性。通過(guò)RFID讀卡器識(shí)別在方案中唯一標(biāo)識(shí)的電子標(biāo)簽，采集學(xué)生簽到數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)于本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)或者服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)，以便實(shí)時(shí)查詢或者日后統(tǒng)計(jì)。

1.1 RFID系統(tǒng)原理

無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。其基本原理是利用射頻信號(hào)及其空間耦合、傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)靜止的或移動(dòng)的待識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。

射頻識(shí)別系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫(xiě)器和管理系統(tǒng)組成。其組成如圖1所示。

RFID系統(tǒng)的工作過(guò)程為：讀卡器接收來(lái)自計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的指令后，按照通信協(xié)議，通過(guò)天線發(fā)出射頻信號(hào)，電子標(biāo)簽進(jìn)入天線工作區(qū)域后，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量通過(guò)標(biāo)簽內(nèi)置的天線發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的信息，讀卡器接收電子標(biāo)簽發(fā)出的信息并進(jìn)行解碼后，送到計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的分析處理。

1.2 課堂實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)客戶端工作原理

課堂實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)客戶端負(fù)責(zé)讀取并識(shí)別學(xué)生電子標(biāo)簽，把數(shù)據(jù)存入本機(jī)或者服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)，其工作原理如圖2所示。

當(dāng)讀卡器讀取到學(xué)生IC卡的數(shù)據(jù)后，先和本地學(xué)生照片庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，把學(xué)生照片連同學(xué)號(hào)進(jìn)行顯示，方便教師進(jìn)行核對(duì)，核對(duì)完成后，存儲(chǔ)學(xué)生考勤信息。存儲(chǔ)方式分為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器存儲(chǔ)和本機(jī)Excel存儲(chǔ)兩種，當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器連接正常時(shí)，考勤數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，若網(wǎng)絡(luò)連接不可用，程序自動(dòng)把學(xué)生考勤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到本機(jī)Excel數(shù)據(jù)表中，待網(wǎng)絡(luò)連接成功后，再讀取本機(jī)Excel表數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到服務(wù)器。

2 課堂實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)客戶端構(gòu)成

根據(jù)課堂實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)客戶端的組成，系統(tǒng)主要包括硬件部分和軟件部分。硬件部分包括前端的RFID讀卡器和PC機(jī)，兩者之間通過(guò)USB連線連接；軟件部分主要包括后端的客戶端程序，負(fù)責(zé)讀取IC卡數(shù)據(jù)，顯示讀卡結(jié)果，存儲(chǔ)考勤信息。

2.1 硬件系統(tǒng)

硬件系統(tǒng)由讀卡器、客戶端PC機(jī)組成。

其中讀卡器采用的是W20A USB-Reader。是一款非接觸式IC卡讀寫(xiě)器，可讀寫(xiě)MifareS50卡、S070卡、第二代身份證，通過(guò)USB連線實(shí)現(xiàn)同PC機(jī)的連接。其工作頻率為13.56MHz、讀卡距離大于60mm、讀卡時(shí)間小于100ms；具備智能反沖突算法，允許工作區(qū)域存在不同的卡，反沖突算法確保只選擇一張卡。

IC卡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量為1K字節(jié)，分為16個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)分為4段，每一段又分為16個(gè)字節(jié)，數(shù)據(jù)可以保存10年，讀寫(xiě)次數(shù)為100，000次以上；通過(guò)無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)（無(wú)需電池）。

綜上所述，其性能參數(shù)完全滿足課堂實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)客戶端的需求。

2.2 軟件系統(tǒng)

課堂實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)客戶端軟件系統(tǒng)基于VC++、MFC開(kāi)發(fā)。其主要功能包括讀取IC卡的學(xué)生信息，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)到本機(jī)Excel表，上傳本機(jī)Excel表數(shù)據(jù)到SQLServer數(shù)據(jù)服務(wù)器。

（1）學(xué)生數(shù)據(jù)的讀取和顯示。學(xué)生數(shù)據(jù)是指學(xué)生的學(xué)號(hào)，存放于IC卡中，通過(guò)讀卡器進(jìn)行讀取?？蛻舳顺绦蛲ㄟ^(guò)中間件動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)讀取讀卡器讀到的數(shù)據(jù)。考慮到輪詢的方式，采取多線程的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取，主線程負(fù)責(zé)響應(yīng)用戶在界面上的操作，子線程以循環(huán)的方式讀取IC卡數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。

子線程的工作函數(shù)為readCard，其功能為調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)函數(shù)MF_Read進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取，并和學(xué)生照片庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，顯示學(xué)生信息到屏幕，以便教師進(jìn)行查核，以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

（2）存儲(chǔ)學(xué)生考勤數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)學(xué)生考勤數(shù)據(jù)的方式分為存儲(chǔ)到本機(jī)Excel數(shù)據(jù)表和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器兩種；存儲(chǔ)數(shù)據(jù)包括學(xué)生的學(xué)號(hào)和刷卡時(shí)間。

存儲(chǔ)本機(jī)Excel數(shù)據(jù)表方式是通過(guò)客戶端程序調(diào)用本機(jī)Excel進(jìn)程，進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，此種方式的好處在于無(wú)需了解Excel文件的格式就能進(jìn)行操作，且操作簡(jiǎn)單，僅需通過(guò)MFC創(chuàng)建基于Excel的MFC類(lèi)即可；缺點(diǎn)在于速度相對(duì)較慢，且本機(jī)必須已經(jīng)安裝Excel?？蛻舳顺绦蛲ㄟ^(guò)函數(shù)writeToExcel實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)到Excel表的操作。

存儲(chǔ)數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的方式中，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器為遠(yuǎn)程服務(wù)器，采用了SQLServer作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。此種方式需要客戶端遠(yuǎn)程連接數(shù)據(jù)庫(kù)，首先要建立_ConnectionPtr對(duì)象作為客戶端和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的連接，然后需要通過(guò)_ConnectionPtr執(zhí)行相關(guān)的SQL語(yǔ)句進(jìn)行數(shù)據(jù)表的操作?？蛻舳顺绦蛲ㄟ^(guò)函數(shù)saveData實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的操作。

兩種方式的選擇在于客戶端是否連接遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，如果網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)連接成功，則直接存儲(chǔ)數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，如果沒(méi)有連接網(wǎng)絡(luò)，則存儲(chǔ)數(shù)據(jù)到本機(jī)Excel數(shù)據(jù)表。

（3）上傳數(shù)據(jù)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)連接成功后，須把本機(jī)存儲(chǔ)的沒(méi)有上傳到服務(wù)器的學(xué)生考勤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。讀取Excel數(shù)據(jù)通過(guò)調(diào)用本機(jī)Excel進(jìn)程實(shí)現(xiàn)，和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的連接是通過(guò)_ConnectionPtr對(duì)象。

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)目前高校學(xué)生考勤難、統(tǒng)計(jì)難的問(wèn)題。文章提出了一種基于RFID的課堂實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)客戶端應(yīng)用思路，并給出了具體的實(shí)現(xiàn)方案，包括硬件的選取，軟件的構(gòu)成。使用該系統(tǒng)的好處在于：（1）基于RFID識(shí)別的唯一性的信息采集能夠最大程度的避免學(xué)生代替簽到的可能，同時(shí)縮減了簽到的時(shí)間，學(xué)生只需刷卡即可完成簽到；（2）和BS端的結(jié)合使得終端用戶任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，只需一臺(tái)能夠上網(wǎng)的電腦，便能實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)學(xué)生課堂情況；（3）客戶端的本機(jī)存儲(chǔ)功能使得即使沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)，也能作為單機(jī)程序使用，完成簽到這一簡(jiǎn)單功能。

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作者簡(jiǎn)介：萬(wàn)錚（1978.4-），男，講師，碩士，主要從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究；時(shí)云峰（1976.11-），男，講師，碩士，主要從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)研究。

作者單位：四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系，成都 611130