基于ZigBee的幼兒園無(wú)線指紋識(shí)別接送系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳維立+陳向東+李志霞

摘 要： 針對(duì)幼兒園在兒童接送管理方面存在的冒領(lǐng)、錯(cuò)接、拐騙和綁架等安全問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種基于ZigBee的幼兒園無(wú)線指紋識(shí)別接送系統(tǒng)。系統(tǒng)分別獲取接送人員和兒童的指紋與事先錄入指紋庫(kù)中的指紋模板進(jìn)行比對(duì)，如果匹配成功，則將匹配信息通過(guò)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上傳給服務(wù)器，同時(shí)通過(guò)GSM短消息提醒模塊通知兒童的家長(zhǎng)；而對(duì)于那些企圖進(jìn)行冒領(lǐng)的不法分子，節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)出報(bào)警信息，提醒門衛(wèi)立即采取措施。另外，還設(shè)計(jì)了可移動(dòng)的巡邏節(jié)點(diǎn)，以保證幼兒園環(huán)境的安全。該系統(tǒng)結(jié)合ZigBee技術(shù)和指紋識(shí)別技術(shù)，能有效地解決幼兒園在兒童接送管理方面存在的問(wèn)題，給兒童的安全提供了一種有力的保護(hù)措施。

關(guān)鍵詞： ZigBee； 指紋識(shí)別； GSM； 接送系統(tǒng)

中圖分類號(hào)： TN92?34； TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）21?0001?04

Design of ZigBee?based wireless fingerprint recognition picking?up

and dropping?off system of kindergarten

CHEN Wei?li1， CHEN Xiang?dong1， LI Zhi?xia2

（1. School of Information Science and Technology， Southwest Jiaotong University， Chengdu 610031， China；

2. Foreign Trade and Business College， Chongqing Normal University， Chongqing 401520， China）

Abstract：In view of the safety issues existing in children′s picking?up and dropping?off management of kindergartens， such as impersonator， picking up kids by mistake， kidnapping and abduction， a ZigBee?based wireless fingerprint recognition system for picking up and dropping off children of kindergarten were designed. It acquires the surrogate′s and children′s fingerprints， and then compares them with fingerprint templates in the fingerprint database that have been gathered before. If the matching is successful， it will transfer the matching information to the coordinator through the ZigBee wireless network， and inform the children′s parents simultaneously by means of the GSM short message reminder module. The node will send out an alarm to remind the guard to take an immediate measure when the criminals attempt to impersonate one kid. In addition， a patrolling node is designed to ensure the safety of kindergarten environment. In combination with the ZigBee technology and the fingerprint recognition technology， the system can solve the above problems effectively and provide a powerful protective measure for the children going to kindergarten.

Keywords： ZigBee； fingerprint recognition； GSM； picking?up and dropping?off system

0 引 言

在我國(guó)由于實(shí)行計(jì)劃生育政策，大部分孩子都是家里的獨(dú)生子女，是父母的掌上寶和希望。但是幼兒年齡階段的孩子對(duì)外界的新鮮事物充滿了好奇心，缺乏自我保護(hù)能力[1]，這就給一些不法分子提供了乘虛而入的機(jī)會(huì)，制造了一系列冒領(lǐng)、錯(cuò)接、拐騙和綁架等兒童安全事故[2]，引起了社會(huì)的關(guān)注。所以確保幼兒園兒童在接送環(huán)節(jié)中的安全是一項(xiàng)重要的工作，它關(guān)乎千萬(wàn)家庭的幸福和安寧。

長(zhǎng)期以來(lái)，雖然幼兒園都在致力于加強(qiáng)這個(gè)環(huán)節(jié)的管理，也采取了一些可行的措施，比如信息接送卡、IC卡等，但結(jié)果還是不盡人意，兒童安全事故還是頻頻發(fā)生，其共同缺點(diǎn)是信息容易泄露和偽造[2?3]，對(duì)接送人員和出入幼兒園人員身份的識(shí)別不能達(dá)到準(zhǔn)確無(wú)誤，這就給兒童的安全留下了隱患。為了解決以上問(wèn)題，設(shè)計(jì)了基于ZigBee的幼兒園無(wú)線指紋識(shí)別接送系統(tǒng)。將目前國(guó)內(nèi)外成熟的ZigBee技術(shù)和指紋識(shí)別技術(shù)結(jié)合在一起應(yīng)用于幼兒園兒童接送管理方面，不僅可以提高身份識(shí)別的準(zhǔn)確性和可靠性，有效地避免幼兒園在兒童接送管理方面存在的安全隱患，而且與傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式相比，系統(tǒng)具有布線簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、低功耗、低成本和可遠(yuǎn)程控制等特點(diǎn)。

1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)與工作流程

幼兒園無(wú)線指紋識(shí)別接送系統(tǒng)主要由ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、GSM短消息提醒模塊和上位機(jī)三部分組成。ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)由指紋識(shí)別接送節(jié)點(diǎn)、巡邏節(jié)點(diǎn)、路由器和協(xié)調(diào)器四部分組成；GSM短消息提醒模塊負(fù)責(zé)通知家長(zhǎng)兒童的接送情況；上位機(jī)包括數(shù)據(jù)庫(kù)和動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)顯示兩部分。具體的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

為了提高接送的效率，指紋識(shí)別接送節(jié)點(diǎn)是按照班級(jí)區(qū)分安裝在大門處的。當(dāng)有接送人員前來(lái)接送某位兒童時(shí)，首先通過(guò)指紋識(shí)別，對(duì)接送人員的指紋與事先錄入指紋庫(kù)中的指紋模板進(jìn)行比對(duì)，如果匹配成功，則表示該接送人員可以申請(qǐng)接送某位兒童，并且將匹配信息通過(guò)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上傳給數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，獲得存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中與之對(duì)應(yīng)的兒童的信息；如果匹配失敗，則表示該接送人員不能接送某位兒童或者為操作錯(cuò)誤，可重新嘗試。在此過(guò)程中，如果節(jié)點(diǎn)提示為查找不到相應(yīng)的指紋模板信息，則表示為企圖進(jìn)行冒領(lǐng)的不法分子，節(jié)點(diǎn)會(huì)立刻發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒門衛(wèi)采取措施。然后，被接送的兒童也采集自己的指紋與指紋庫(kù)中的指紋模板進(jìn)行比對(duì)，如果匹配成功，則將匹配信息通過(guò)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上傳給數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，獲得存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中自己的信息。最后，將兩次獲得的兒童信息進(jìn)行一一比對(duì)，如果信息都匹配成功，則表示接送人員可以接送該兒童了，同時(shí)將接送信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)中作為記錄，比如接送時(shí)間、接送人等，并且通過(guò)GSM短消息提醒模塊通知兒童的家長(zhǎng)。

當(dāng)幼兒園的保安在園內(nèi)巡邏時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)可疑人員，可以用巡邏節(jié)點(diǎn)采集其指紋，對(duì)其身份進(jìn)行驗(yàn)證，如果節(jié)點(diǎn)提示搜索不到對(duì)應(yīng)的指紋模板，則表示為可疑人員；同時(shí)節(jié)點(diǎn)發(fā)出報(bào)警信息，提醒保安采取相應(yīng)措施。

另外，系統(tǒng)還采用數(shù)據(jù)庫(kù)、Tomcat、Hibernate和Struts2等技術(shù)[4?6]搭建了一個(gè)Web服務(wù)器。這樣，管理員、老師和家長(zhǎng)都能夠通過(guò)Internet實(shí)時(shí)查看兒童的接送記錄，更加確保了兒童的安全。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要包括指紋識(shí)別接送節(jié)點(diǎn)、巡邏節(jié)點(diǎn)、路由器和協(xié)調(diào)器4個(gè)部分。

指紋識(shí)別接送節(jié)點(diǎn)的作用是采集接送人員和兒童的指紋進(jìn)行身份識(shí)別，它的硬件部分主要包括CC2530模塊、指紋采集模塊、蜂鳴器、按鍵電路、液晶顯示器和電源等外圍電路。其硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 指紋識(shí)別接送節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)圖

其中，指紋采集模塊采用的是FPM10A指紋采集模塊，它是一款光學(xué)指紋傳感器，與CC2530模塊之間通過(guò)串口來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。另外，考慮到CC2530的I/O口有限，設(shè)計(jì)了如圖3所示的按鍵電路。CC2530會(huì)根據(jù)內(nèi)部自帶的A/D轉(zhuǎn)換器來(lái)轉(zhuǎn)換不同按鍵按下時(shí)的電壓值，辨別出按下的是哪個(gè)按鍵，從而決定進(jìn)行何種操作。

圖3 按鍵電路設(shè)計(jì)

巡邏節(jié)點(diǎn)的作用是當(dāng)保安在園內(nèi)巡邏時(shí)，對(duì)可疑人員的身份進(jìn)行驗(yàn)證。它的硬件部分與接送節(jié)點(diǎn)基本一致，在此不再詳述。

路由器主要作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹修D(zhuǎn)站。它主要由CC2530模塊、按鍵和電源等3部分組成。

協(xié)調(diào)器的硬件部分主要包括CC2530模塊、串口電路、按鍵電路和電源等4部分。它是ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的核心，不僅負(fù)責(zé)建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)聽(tīng)是否有新節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)，給新入網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)分配網(wǎng)絡(luò)地址，還匯聚各終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，然后通過(guò)串口上傳給數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、GSM短消息提醒模塊和上位機(jī)3部分。

3.1 ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)類型主要有指紋識(shí)別接送節(jié)點(diǎn)、巡邏節(jié)點(diǎn)、路由器和協(xié)調(diào)器4種。它們都是基于TI公司研發(fā)的Z?Stack協(xié)議棧來(lái)開(kāi)發(fā)的，所以軟件部分的設(shè)計(jì)大體相同，只是根據(jù)各節(jié)點(diǎn)特有的功能略有不同。

當(dāng)指紋識(shí)別接送節(jié)點(diǎn)上電加入ZigBee網(wǎng)絡(luò)后，就一直查詢指紋采集按鍵是否被按下，如果被按下，則通過(guò)串口向指紋采集模塊先后發(fā)送指紋采集和匹配指令；若匹配成功，則將匹配信息封裝成數(shù)據(jù)包通過(guò)路由器和協(xié)調(diào)器上傳給數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，同時(shí)在液晶顯示器上做出相應(yīng)的提示。其具體的流程如圖4所示。

圖4 指紋識(shí)別接送節(jié)點(diǎn)流程圖

3.2 GSM短消息提醒模塊軟件設(shè)計(jì)

GSM短消息提醒模塊采用德國(guó)Siemens公司推出的新一代無(wú)線通信GSM模塊TC35，它主要由GSM基帶處理器、GSM射頻部分、ZIF連接器、電源ASIC和Flash等五部分組成[7]。短消息的發(fā)送功能是通過(guò)串口向TC35模塊發(fā)送AT指令來(lái)實(shí)現(xiàn)的[8]，它的作用是通知家長(zhǎng)兒童的接送情況，起到提醒的作用，信息的內(nèi)容可為：“××幼兒園提醒您：您的小孩已于××年××月××日 ××：××：××，被××接走了。”。

目前常用的短消息模式有Text（文本）模式和PDU（數(shù)據(jù)協(xié)議單元）模式兩種，其中Text模式只能發(fā)送英文字母和數(shù)字，PDU模式支持中文，但編碼比Text模式復(fù)雜[9]。由于本系統(tǒng)需要向家長(zhǎng)發(fā)送兒童的接送信息，所以采用PDU模式，具體的短消息發(fā)送流程如圖5所示。

圖5 短消息發(fā)送流程圖

3.3 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需求的功能，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)、Tomcat、Hibernate和Struts2等技術(shù)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了基于B/S（瀏覽器/服務(wù)器）模式[10]的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)顯示部分。這樣，既讓管理員、老師和家長(zhǎng)能夠?qū)崟r(shí)查看兒童的接送情況，也使發(fā)生兒童接送安全事故時(shí)有據(jù)可查。

根據(jù)角色系統(tǒng)，可供3類用戶使用：管理員可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)查看所有用戶與兒童的基本信息以及兒童的接送記錄，還可以添加/刪除用戶等；老師與家長(zhǎng)都可以查看/修改自己的基本信息和查看兒童的接送記錄，只是根據(jù)角色不同，老師查看的是班級(jí)所有兒童的，而家長(zhǎng)查看的是自己兒童的。另外，家長(zhǎng)可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)為兒童進(jìn)行網(wǎng)上請(qǐng)假。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述設(shè)計(jì)，制作了指紋識(shí)別接送節(jié)點(diǎn)、巡邏節(jié)點(diǎn)、路由器和協(xié)調(diào)器4種硬件實(shí)物。

當(dāng)指紋識(shí)別接送節(jié)點(diǎn)和巡邏節(jié)點(diǎn)上電完成初始化后，會(huì)自動(dòng)加入ZigBee網(wǎng)絡(luò)，液晶顯示屏顯示“Success”時(shí)，表示入網(wǎng)成功；然后節(jié)點(diǎn)會(huì)不斷檢測(cè)指紋采集按鍵是否被按下，如果被按下，CC2530模塊會(huì)通過(guò)串口先后向指紋采集模塊發(fā)送指紋采集和匹配指令；在此過(guò)程中，模塊上的紅色LED會(huì)不停閃爍，表示正在處理中，綠色的LED點(diǎn)亮，則表示這一操作過(guò)程完成。

接送人員和兒童需要分別通過(guò)指紋識(shí)別接送節(jié)點(diǎn)采集自己的指紋，然后進(jìn)行身份識(shí)別，并對(duì)他們之間的關(guān)聯(lián)信息進(jìn)行一一比對(duì)；若匹配成功，液晶顯示屏上會(huì)顯示“Matched”，如圖6所示。

同時(shí)系統(tǒng)還會(huì)通過(guò)GSM短消息提醒模塊向家長(zhǎng)發(fā)送兒童的接送信息，短消息的內(nèi)容如圖7所示。

圖6 兒童接送成功時(shí)的顯示信息 圖7 兒童被接走的短消息內(nèi)容

對(duì)于企圖進(jìn)行冒領(lǐng)的不法分子，由于指紋庫(kù)中沒(méi)有存儲(chǔ)其指紋模板，所以當(dāng)其進(jìn)行冒領(lǐng)時(shí)，液晶顯示屏上會(huì)顯示“No Record ，Criminal”，同時(shí)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，提醒門衛(wèi)采取相應(yīng)措施，如圖8所示。

當(dāng)保安在園內(nèi)巡邏發(fā)現(xiàn)可疑人員時(shí)，可通過(guò)巡邏節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證其身份，如果液晶顯示屏上顯示“No Record， Suspicious”，則表示為可疑人員，如圖9所示。

圖8 不法分子冒領(lǐng)時(shí)的顯示信息 圖9 可疑人員的提示信息

管理員、老師和家長(zhǎng)都可以通過(guò)登錄網(wǎng)頁(yè)查看兒童的接送記錄。系統(tǒng)使用了不同的顏色來(lái)區(qū)分未送來(lái)、未接走和請(qǐng)假3種情況，并顯示了對(duì)應(yīng)的原因。對(duì)于未被接走的兒童，則由幼兒園代為照看。圖10是管理員查看兒童接送情況的界面。

圖10 管理員查看兒童接送記錄的界面

5 結(jié) 語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，結(jié)合ZigBee技術(shù)和指紋識(shí)別技術(shù)的幼兒園兒童接送系統(tǒng)，不僅能克服信息接送卡、IC卡等傳統(tǒng)接送方法的信息容易被泄露和偽造的缺點(diǎn)，提高對(duì)接送人員和出入幼兒園人員身份識(shí)別的準(zhǔn)確性與可靠性，有效地解決幼兒園在兒童接送管理方面存在的安全問(wèn)題；而且與傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式相比，系統(tǒng)具有布線簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、低功耗、低成本和可遠(yuǎn)程控制等特點(diǎn)。但是確保兒童在接送環(huán)節(jié)中的安全，不是只靠幼兒園的工作就能完全克服的，還需要家長(zhǎng)和政府機(jī)構(gòu)等參與其中，提高兒童的自我安全意識(shí)和自我保護(hù)能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 曾慶勇.RFID技術(shù)在幼兒園安全管理中的應(yīng)用分析[J].軟件，2012（1）：131?133.

[2] 宋志強(qiáng)，徐健.幼兒園指紋識(shí)別接送系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2009（10）：165?168.

[3] 趙筱赫，張春強(qiáng).指紋識(shí)別在幼兒園接送管理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2013（6）：97.

[4] 張琛，吳躍，邱會(huì)中.基于Struts+Spring+Hibernate的整合架構(gòu)及其在電信業(yè)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2006（z2）：271?272.

[5] 倪建新.基于Struts+Spring+Hibernate框架的科研管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2009（27）：112?113.

[6] 吳茂昌，陽(yáng)玉琴.基于MVC模式的Java主流框架整合技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2009（10）：97?99.

[7] 吳玉田，王瑞光，鄭喜鳳，等.GSM模塊TC35及其應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2002，10（8）：557?560.

[8] 茍爭(zhēng)旭，周淵平.基于GSM和ZigBee的遠(yuǎn)程無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].通信技術(shù)，2011，44（8）：71?73.

[9] 謝少波.單片機(jī)控制TC35的短信群發(fā)系統(tǒng)[J].電子技術(shù)，2006（6）：72?73.

[10] 熊銘，吳梅，薛小平，等.基于Java Web組件技術(shù)的軟件項(xiàng)目文檔管理系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)工程，2002，28（12）：257?259.

圖5 短消息發(fā)送流程圖

3.3 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需求的功能，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)、Tomcat、Hibernate和Struts2等技術(shù)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了基于B/S（瀏覽器/服務(wù)器）模式[10]的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)顯示部分。這樣，既讓管理員、老師和家長(zhǎng)能夠?qū)崟r(shí)查看兒童的接送情況，也使發(fā)生兒童接送安全事故時(shí)有據(jù)可查。

根據(jù)角色系統(tǒng)，可供3類用戶使用：管理員可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)查看所有用戶與兒童的基本信息以及兒童的接送記錄，還可以添加/刪除用戶等；老師與家長(zhǎng)都可以查看/修改自己的基本信息和查看兒童的接送記錄，只是根據(jù)角色不同，老師查看的是班級(jí)所有兒童的，而家長(zhǎng)查看的是自己兒童的。另外，家長(zhǎng)可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)為兒童進(jìn)行網(wǎng)上請(qǐng)假。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述設(shè)計(jì)，制作了指紋識(shí)別接送節(jié)點(diǎn)、巡邏節(jié)點(diǎn)、路由器和協(xié)調(diào)器4種硬件實(shí)物。

當(dāng)指紋識(shí)別接送節(jié)點(diǎn)和巡邏節(jié)點(diǎn)上電完成初始化后，會(huì)自動(dòng)加入ZigBee網(wǎng)絡(luò)，液晶顯示屏顯示“Success”時(shí)，表示入網(wǎng)成功；然后節(jié)點(diǎn)會(huì)不斷檢測(cè)指紋采集按鍵是否被按下，如果被按下，CC2530模塊會(huì)通過(guò)串口先后向指紋采集模塊發(fā)送指紋采集和匹配指令；在此過(guò)程中，模塊上的紅色LED會(huì)不停閃爍，表示正在處理中，綠色的LED點(diǎn)亮，則表示這一操作過(guò)程完成。

接送人員和兒童需要分別通過(guò)指紋識(shí)別接送節(jié)點(diǎn)采集自己的指紋，然后進(jìn)行身份識(shí)別，并對(duì)他們之間的關(guān)聯(lián)信息進(jìn)行一一比對(duì)；若匹配成功，液晶顯示屏上會(huì)顯示“Matched”，如圖6所示。

同時(shí)系統(tǒng)還會(huì)通過(guò)GSM短消息提醒模塊向家長(zhǎng)發(fā)送兒童的接送信息，短消息的內(nèi)容如圖7所示。

圖6 兒童接送成功時(shí)的顯示信息 圖7 兒童被接走的短消息內(nèi)容

對(duì)于企圖進(jìn)行冒領(lǐng)的不法分子，由于指紋庫(kù)中沒(méi)有存儲(chǔ)其指紋模板，所以當(dāng)其進(jìn)行冒領(lǐng)時(shí)，液晶顯示屏上會(huì)顯示“No Record ，Criminal”，同時(shí)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，提醒門衛(wèi)采取相應(yīng)措施，如圖8所示。

當(dāng)保安在園內(nèi)巡邏發(fā)現(xiàn)可疑人員時(shí)，可通過(guò)巡邏節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證其身份，如果液晶顯示屏上顯示“No Record， Suspicious”，則表示為可疑人員，如圖9所示。

圖8 不法分子冒領(lǐng)時(shí)的顯示信息 圖9 可疑人員的提示信息

管理員、老師和家長(zhǎng)都可以通過(guò)登錄網(wǎng)頁(yè)查看兒童的接送記錄。系統(tǒng)使用了不同的顏色來(lái)區(qū)分未送來(lái)、未接走和請(qǐng)假3種情況，并顯示了對(duì)應(yīng)的原因。對(duì)于未被接走的兒童，則由幼兒園代為照看。圖10是管理員查看兒童接送情況的界面。

圖10 管理員查看兒童接送記錄的界面

5 結(jié) 語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，結(jié)合ZigBee技術(shù)和指紋識(shí)別技術(shù)的幼兒園兒童接送系統(tǒng)，不僅能克服信息接送卡、IC卡等傳統(tǒng)接送方法的信息容易被泄露和偽造的缺點(diǎn)，提高對(duì)接送人員和出入幼兒園人員身份識(shí)別的準(zhǔn)確性與可靠性，有效地解決幼兒園在兒童接送管理方面存在的安全問(wèn)題；而且與傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式相比，系統(tǒng)具有布線簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、低功耗、低成本和可遠(yuǎn)程控制等特點(diǎn)。但是確保兒童在接送環(huán)節(jié)中的安全，不是只靠幼兒園的工作就能完全克服的，還需要家長(zhǎng)和政府機(jī)構(gòu)等參與其中，提高兒童的自我安全意識(shí)和自我保護(hù)能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 曾慶勇.RFID技術(shù)在幼兒園安全管理中的應(yīng)用分析[J].軟件，2012（1）：131?133.

[2] 宋志強(qiáng)，徐健.幼兒園指紋識(shí)別接送系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2009（10）：165?168.

[3] 趙筱赫，張春強(qiáng).指紋識(shí)別在幼兒園接送管理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2013（6）：97.

[4] 張琛，吳躍，邱會(huì)中.基于Struts+Spring+Hibernate的整合架構(gòu)及其在電信業(yè)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2006（z2）：271?272.

[5] 倪建新.基于Struts+Spring+Hibernate框架的科研管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2009（27）：112?113.

[6] 吳茂昌，陽(yáng)玉琴.基于MVC模式的Java主流框架整合技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2009（10）：97?99.

[7] 吳玉田，王瑞光，鄭喜鳳，等.GSM模塊TC35及其應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2002，10（8）：557?560.

[8] 茍爭(zhēng)旭，周淵平.基于GSM和ZigBee的遠(yuǎn)程無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].通信技術(shù)，2011，44（8）：71?73.

[9] 謝少波.單片機(jī)控制TC35的短信群發(fā)系統(tǒng)[J].電子技術(shù)，2006（6）：72?73.

[10] 熊銘，吳梅，薛小平，等.基于Java Web組件技術(shù)的軟件項(xiàng)目文檔管理系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)工程，2002，28（12）：257?259.

圖5 短消息發(fā)送流程圖

3.3 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需求的功能，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)、Tomcat、Hibernate和Struts2等技術(shù)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了基于B/S（瀏覽器/服務(wù)器）模式[10]的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)顯示部分。這樣，既讓管理員、老師和家長(zhǎng)能夠?qū)崟r(shí)查看兒童的接送情況，也使發(fā)生兒童接送安全事故時(shí)有據(jù)可查。

根據(jù)角色系統(tǒng)，可供3類用戶使用：管理員可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)查看所有用戶與兒童的基本信息以及兒童的接送記錄，還可以添加/刪除用戶等；老師與家長(zhǎng)都可以查看/修改自己的基本信息和查看兒童的接送記錄，只是根據(jù)角色不同，老師查看的是班級(jí)所有兒童的，而家長(zhǎng)查看的是自己兒童的。另外，家長(zhǎng)可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)為兒童進(jìn)行網(wǎng)上請(qǐng)假。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述設(shè)計(jì)，制作了指紋識(shí)別接送節(jié)點(diǎn)、巡邏節(jié)點(diǎn)、路由器和協(xié)調(diào)器4種硬件實(shí)物。

當(dāng)指紋識(shí)別接送節(jié)點(diǎn)和巡邏節(jié)點(diǎn)上電完成初始化后，會(huì)自動(dòng)加入ZigBee網(wǎng)絡(luò)，液晶顯示屏顯示“Success”時(shí)，表示入網(wǎng)成功；然后節(jié)點(diǎn)會(huì)不斷檢測(cè)指紋采集按鍵是否被按下，如果被按下，CC2530模塊會(huì)通過(guò)串口先后向指紋采集模塊發(fā)送指紋采集和匹配指令；在此過(guò)程中，模塊上的紅色LED會(huì)不停閃爍，表示正在處理中，綠色的LED點(diǎn)亮，則表示這一操作過(guò)程完成。

接送人員和兒童需要分別通過(guò)指紋識(shí)別接送節(jié)點(diǎn)采集自己的指紋，然后進(jìn)行身份識(shí)別，并對(duì)他們之間的關(guān)聯(lián)信息進(jìn)行一一比對(duì)；若匹配成功，液晶顯示屏上會(huì)顯示“Matched”，如圖6所示。

同時(shí)系統(tǒng)還會(huì)通過(guò)GSM短消息提醒模塊向家長(zhǎng)發(fā)送兒童的接送信息，短消息的內(nèi)容如圖7所示。

圖6 兒童接送成功時(shí)的顯示信息 圖7 兒童被接走的短消息內(nèi)容

對(duì)于企圖進(jìn)行冒領(lǐng)的不法分子，由于指紋庫(kù)中沒(méi)有存儲(chǔ)其指紋模板，所以當(dāng)其進(jìn)行冒領(lǐng)時(shí)，液晶顯示屏上會(huì)顯示“No Record ，Criminal”，同時(shí)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，提醒門衛(wèi)采取相應(yīng)措施，如圖8所示。

當(dāng)保安在園內(nèi)巡邏發(fā)現(xiàn)可疑人員時(shí)，可通過(guò)巡邏節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證其身份，如果液晶顯示屏上顯示“No Record， Suspicious”，則表示為可疑人員，如圖9所示。

圖8 不法分子冒領(lǐng)時(shí)的顯示信息 圖9 可疑人員的提示信息

管理員、老師和家長(zhǎng)都可以通過(guò)登錄網(wǎng)頁(yè)查看兒童的接送記錄。系統(tǒng)使用了不同的顏色來(lái)區(qū)分未送來(lái)、未接走和請(qǐng)假3種情況，并顯示了對(duì)應(yīng)的原因。對(duì)于未被接走的兒童，則由幼兒園代為照看。圖10是管理員查看兒童接送情況的界面。

圖10 管理員查看兒童接送記錄的界面

5 結(jié) 語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，結(jié)合ZigBee技術(shù)和指紋識(shí)別技術(shù)的幼兒園兒童接送系統(tǒng)，不僅能克服信息接送卡、IC卡等傳統(tǒng)接送方法的信息容易被泄露和偽造的缺點(diǎn)，提高對(duì)接送人員和出入幼兒園人員身份識(shí)別的準(zhǔn)確性與可靠性，有效地解決幼兒園在兒童接送管理方面存在的安全問(wèn)題；而且與傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式相比，系統(tǒng)具有布線簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、低功耗、低成本和可遠(yuǎn)程控制等特點(diǎn)。但是確保兒童在接送環(huán)節(jié)中的安全，不是只靠幼兒園的工作就能完全克服的，還需要家長(zhǎng)和政府機(jī)構(gòu)等參與其中，提高兒童的自我安全意識(shí)和自我保護(hù)能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 曾慶勇.RFID技術(shù)在幼兒園安全管理中的應(yīng)用分析[J].軟件，2012（1）：131?133.

[2] 宋志強(qiáng)，徐健.幼兒園指紋識(shí)別接送系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2009（10）：165?168.

[3] 趙筱赫，張春強(qiáng).指紋識(shí)別在幼兒園接送管理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2013（6）：97.

[4] 張琛，吳躍，邱會(huì)中.基于Struts+Spring+Hibernate的整合架構(gòu)及其在電信業(yè)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2006（z2）：271?272.

[5] 倪建新.基于Struts+Spring+Hibernate框架的科研管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2009（27）：112?113.

[6] 吳茂昌，陽(yáng)玉琴.基于MVC模式的Java主流框架整合技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2009（10）：97?99.

[7] 吳玉田，王瑞光，鄭喜鳳，等.GSM模塊TC35及其應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2002，10（8）：557?560.

[8] 茍爭(zhēng)旭，周淵平.基于GSM和ZigBee的遠(yuǎn)程無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].通信技術(shù)，2011，44（8）：71?73.

[9] 謝少波.單片機(jī)控制TC35的短信群發(fā)系統(tǒng)[J].電子技術(shù)，2006（6）：72?73.

[10] 熊銘，吳梅，薛小平，等.基于Java Web組件技術(shù)的軟件項(xiàng)目文檔管理系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)工程，2002，28（12）：257?259.