基于射頻識別技術的家校通安卓平臺的設計與實現(xiàn)

李成淵，劉昌輝，王越甜（無錫城市職業(yè)技術學院，江蘇　無錫　214000）

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基于射頻識別技術的家校通安卓平臺的設計與實現(xiàn)

李成淵，劉昌輝，王越甜
（無錫城市職業(yè)技術學院，江蘇無錫214000）

摘要：當前社會各界對幼兒監(jiān)護需求日益強烈，為做到幼兒園、孩子、家長之間更好地信息互導溝通，文章利用了無線射頻識別技術自動化、非接觸讀取的優(yōu)勢，以及手機APP在現(xiàn)代家庭生活中信息獲取的實時便利性。同時，結合傳統(tǒng)的用戶網(wǎng)頁瀏覽習慣，開發(fā)了與之結合的PHP網(wǎng)站，以豐富本平臺的信息架構，構建了學校、家長和孩子之間溝通的多通道橋梁。

關鍵詞：RFID；家校通；PHP；安卓開發(fā)；MySQL

幼兒園屬于學前教育階段，作為其培養(yǎng)主體，處于幼兒年齡段的孩子自我安全意識較為薄弱，自我保護能力幾乎沒有，自我控制力也很差。而幼兒段的孩子又活潑好動，對外界充滿了好奇。由于我國國情的特點，很多孩子均為獨生子女，因此幼兒園孩子的安全直接關系到家庭幸福和社會和諧。針對于幼兒園兒童各種安全問題，設計團隊研究一套完整的基于RFID技術，結合網(wǎng)絡服務器技術的嬰幼兒安全管理系統(tǒng)，以增強幼兒園安全的措施，更好地提高幼兒園安全管理的效率，構建安全規(guī)范的幼兒園環(huán)境。

1　關鍵技術介紹

1.1RFID簡介

無線射頻識別技術，俗稱射頻識別。它透過無線電波做到非接觸的快速信息交換與存技術，通過無線通訊（Wireless Communication）結合資料存取技術（Information Technology），再連結資料庫系統(tǒng)，實現(xiàn)非接觸式的雙向通信，達到識別的目的，并進行數(shù)據(jù)交換，形成一個非常龐大且串聯(lián)在一起的系統(tǒng)。在這個識別系統(tǒng)中，讀寫器和電子標簽之間的通信通過電磁波來實現(xiàn)。而射頻識別技術具有快讀掃描、體積小型化、形狀多樣化、抗污染能力與耐久性、可重復使用、穿透性和無屏障閱讀、數(shù)據(jù)記憶容量大等優(yōu)點，所有作為自動識別技術的杰出代表，其已成功應用于工業(yè)、零售、物流、交通等多個領域。

1.2PHP簡介

PHP（Hypertext Preprocessor，超文本預處理器）是一種通用開源腳本語言。語法吸收了C語言、Java和Perl的特點，利于學習，使用廣泛，主要適用于Web開發(fā)領域。PHP獨特的語法混合了C，Java，Perl以及PHP自創(chuàng)的語法。它可以比CGI或者Perl更快速地執(zhí)行動態(tài)網(wǎng)頁。用PHP做出的動態(tài)頁面與其他的編程語言相比，PHP是將程序嵌入到HTML（標準通用標記語言下的一個應用）文檔中去執(zhí)行，執(zhí)行效率比完全生成HTML標記的CGI要高許多；PHP還可以執(zhí)行編譯后代碼，編譯可以達到加密和優(yōu)化代碼運行，使代碼運行更快。

1.3Android開發(fā)技術

Android是一種基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統(tǒng)，主要應用于移動設備，如智能手機和平板電腦。Android主要由Google公司和開放手機聯(lián)盟領導及開發(fā)，與84家硬件制造商、軟件開發(fā)商及電信營運商組建開放手機聯(lián)盟共同研發(fā)改良Android系統(tǒng)，并以Apache開源許可證的授權方式，公開Android的源代碼。Android逐漸擴展到平板電腦及其他領域上，如電視、數(shù)碼相機、游戲機等。Android之所以可以在如此多領域中得到良好的應用，主要其具備以下主要性能優(yōu)勢：（1）開放性：原生態(tài)Android平臺始終免費授權，允許任何移動終端廠商加入聯(lián)盟，有迅速利于積累消費者與合作廠商。（2）豐富的硬件：與Android平臺的開放性類似，Android平對針對眾多廠商推出產(chǎn)品差異，做到很好的兼容性，以便于通訊實施和信息遷移。（3）方便開發(fā)：Android平臺提供給第三方開發(fā)商寬泛、自由的環(huán)境。（4）Google應用：作為互聯(lián)網(wǎng)領軍廠商，業(yè)已成功的Google服務如地圖、郵件、搜索等已成為連接用戶的重要紐帶，而Android平臺可以與這些優(yōu)秀的Google服務進行無縫連接。

2　家校通系統(tǒng)基本原理

系統(tǒng)在實現(xiàn)的過程中采用MVC三層架構開發(fā)。在充分挖掘家長、學校需求的前提下，根據(jù)系統(tǒng)的設計原則和功能目標進行總體架構，給出系統(tǒng)的總體設計和功能模塊劃分。

本系統(tǒng)用戶界面層主要分成兩大部分：（1）WEB客戶端的實現(xiàn)，為用戶提供了一個登錄系統(tǒng)的WEB地址，使得用戶方便通過PC端登陸系統(tǒng)對學生信息進行查詢修改等操作。（2）為移動通信終端的APP軟件，方便讓用戶利用手機通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡及時查詢到本系統(tǒng)相關信息。端數(shù)據(jù)采集層主要功能是通過RFID識讀器，將持卡人員的信息收集，并交給數(shù)據(jù)處理層進行判斷；數(shù)據(jù)處理層需要實現(xiàn)的功能模塊主要有信息發(fā)布模塊、事件監(jiān)測模塊和身份識別模塊。采用這種設計，使得模塊之間的耦合性降低，提高程序的魯棒性和拓展性。

3　家校通系統(tǒng)詳細設計

本系統(tǒng)由后臺服務器端為核心，以連接客戶訪問Web端，家長移動通訊APP終端，后臺數(shù)據(jù)庫終端，以及RFID邊沿識別終端，主體結構如圖1所示。

系統(tǒng)主題構建完成基礎上，當識別前端獲得RFID卡片信息之后，立即更新MySQL構建的數(shù)據(jù)庫，修改其對應孩子的在校狀態(tài)，同時更新孩子到校時間，并實時更新至后臺數(shù)據(jù)庫，以供前臺Web端與移動終端App更新狀態(tài)使用。

圖1　系統(tǒng)整體結構

3.1MySQL后臺數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫使用MySQL來構建，主要分為班級、家長、位置、孩子、年級多個實體，各實體均付以詳細屬性羅列，并相互之間利用對應外鍵相連接，以形成綜合整體為系統(tǒng)服務。

3.1.1班級實體對應的班級信息表的結構（見表1）

表1　class信息表

3.1.2位置實體對應的位置信息表的結構（見表2）

表2　location信息表

3.1.3家長實體對應的家長信息表的結構（見表3）

表3　patriarch信息表

3.1.4孩子年級實體對應的孩子年級信息表的結構（見表4）

表4　student信息

3.1.5孩子年級實體對應的孩子年級信息表的結構（見表5）

表5　studentgrade信息表

3.1.6教師實體對應的教師信息表的結構（見表6）

表6　teacher信息表

3.1.7教學計劃實體對應的教學計劃信息表的結構（見表7）

表7　teachingplan信息表

3.2Android移動通信端

圖2　APP終端顯示

輸入賬號和密碼，選擇是教師或者家長登錄系統(tǒng)，通過驗證之后，進入APP主界面；而家長新用戶則提供注冊頁面，通過信息設置，完成注冊；APP主頁面是學校簡介，有助于家長對幼兒園的；本APP同樣也提供了教師信息頁面，豐富內(nèi)容。而寶寶界面則顯示包含姓名、班級、年齡、愛好以及在校離校情況在內(nèi)的詳細信息；用戶個人信息界面可以顯示出寶寶的性別、用戶姓名、手機、郵箱和地址，并提供信息修改權限。具體信息如圖2所示。

3.3RFID邊沿識別端

射頻前端采用SY-RF038 RFID讀卡器，其工作在125kHz上，讀卡頻率在0.08秒，功耗0.2W，針對非接觸式卡片完成8～15cm的識讀；帶有LED指示燈和蜂鳴器，可伴隨射頻標簽的識讀，通過閃亮和鳴叫以示一次讀??；支持uEM4001，4100及其兼容的RFID卡片；而本系統(tǒng)的輸出序列設置成四字節(jié)，閱讀器會自動將其轉換為十位十進制數(shù)，以求更好的可讀性。

3.4PHP服務器端

通過PC端輸入登陸界面，用教師或者家長身份以賬號和密碼驗證，進入系統(tǒng)主頁（見圖3）。

圖3　登錄界面

登錄成功后，會顯示實驗幼兒園網(wǎng)站的主頁，如圖4所示。

圖4　幼兒園首頁

通過Web頁面，可以查詢到登錄用戶對應孩子的到校信息，如圖5所示。

圖5　孩子登錄信息

而作為系統(tǒng)管理方，學校老師可以以教師身份登錄，完成系統(tǒng)管理工作，如圖6所示。

圖6　管理員登錄模塊

3.5系統(tǒng)測試

本系統(tǒng)利用邊界條件法為基礎建立實際用例，輸入符合因果邏輯關系實體案例進行測試。同時利用各個單元間進行的正向逆向測試，以證明各單元的功能模塊的獨立性與健壯性。在實際測試過程中，還將黑盒測試法的證明結果進行驗證，以滿足系統(tǒng)流程與條件組合的全面覆蓋。如表8所示。

表8　模塊測試結果

4　結語

通過對幼兒園相關系統(tǒng)調(diào)查與研究，結合其他信息平臺的經(jīng)驗和不足，本系統(tǒng)整體上釆用B/S結構，將數(shù)據(jù)存儲在PC服務器，移動通訊客戶端運行在安卓終端，系統(tǒng)包含了孩子到校通知、家長信息注冊、學校信息公開等功能。系統(tǒng)釆用的技術方案是信息系統(tǒng)建設中相對成熟的應用模式，具有一定的先進性和可拓展性。本系統(tǒng)的細節(jié)處理如果得到進一步的改進與優(yōu)化，將具備更好的拓展性和實用性。

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Design and Implementation of the Home-school Communication Platform Based on the RFID Technology

Li Chengyuan, Liu Changhui, Wang Yuetian
(Wuxi City College of Vocational Technology, Wuxi214000, China)

Abstract：At present, all walks of life in the community are increasingly strong demand for child care. In order to make better between kindergarten and children and parents communicate mutual information this design constructs a multi channel bridge between school, parents and children. In this design， Wireless radio frequency identifcation technology automation， non-contact reading advantage and real time convenience of mobile APP in modern family life is taken use of. Meanwhile traditional user web browsing habits are combined and the Web-site based on the PHP technology is developed.

Key words：RFID； home-school communication； PHP； Android developed； MySQL

基金項目：江蘇省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃；項目編號：201513748007Y。

作者簡介：李成淵（1980-），男，江蘇無錫，講師；研究方向：物聯(lián)網(wǎng)應用技術。