基于物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的校園智能簽到系統(tǒng)

魏偉，張連浩，張磊

（沈陽(yáng)科技學(xué)院 信息與控制工程系，遼寧沈陽(yáng)，110167）

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)及無(wú)線通信技術(shù)逐漸應(yīng)用到人們生活的各個(gè)領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使RFID技術(shù)越來(lái)越成熟，是事業(yè)單位和國(guó)家科研機(jī)構(gòu)使用最多和引用最多的技術(shù)。RFID技術(shù)的應(yīng)用可以約束學(xué)生的紀(jì)律性，在信息和結(jié)構(gòu)方面可以優(yōu)化學(xué)校設(shè)備的信息系統(tǒng)?；谖锫?lián)網(wǎng)RFID技術(shù)建立的校園智能系統(tǒng)可以提高學(xué)生的出勤率，讓用戶在界面中完成一系列操作，有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和可靠性[1]。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的校園智能簽到系統(tǒng)

1.1 硬件設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)建立的校園智能簽到系統(tǒng)由教師RFID卡、學(xué)生RFID卡、RFID信息采集器、計(jì)算機(jī)、云服務(wù)器和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組成，RFID信息采集器用于接收教師RFID卡、學(xué)生RFID卡發(fā)出的數(shù)據(jù)信號(hào),并傳輸給計(jì)算機(jī)的課堂考勤系統(tǒng)及學(xué)生信息顯示系統(tǒng)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與云服務(wù)器連接，將采集的數(shù)據(jù)傳送給服務(wù)主機(jī)及學(xué)生客戶端APP中。

在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，設(shè)置模型層、視圖層和控制層，用戶可在顯示屏上與視圖層系統(tǒng)交流，實(shí)現(xiàn)三層一體化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。模型層提供具體業(yè)務(wù)服務(wù)，分為不同版塊，每個(gè)模塊可獨(dú)立工作?？刂茖釉谝晥D層和模型層中間，可將視圖層接收到的用戶指令傳輸?shù)侥Ｐ蛯?，再與模型層產(chǎn)生感應(yīng)。在工作過(guò)程中，會(huì)將控制層計(jì)算的參數(shù)結(jié)果反饋到視圖層，再反饋給用戶完成業(yè)務(wù)[2]。本簽到系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1中的簽到系統(tǒng)以手機(jī)端APP系統(tǒng)為主，包括應(yīng)用層、服務(wù)器層、網(wǎng)管層和物理層。物理層負(fù)責(zé)將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁鱾€(gè)服務(wù)器中，通過(guò)RFID技術(shù)識(shí)別學(xué)生身份，監(jiān)控學(xué)生和教師出勤情況[3]。網(wǎng)管層負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)，將RFID技術(shù)反饋的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為TCP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)，通過(guò)判別學(xué)生標(biāo)簽監(jiān)測(cè)學(xué)生是否進(jìn)入教室。服務(wù)層完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。校園智能簽到系統(tǒng)提供手機(jī)端應(yīng)用程序，學(xué)生在應(yīng)用程序自主簽到，了解課堂信息和信息變更等數(shù)據(jù)[4]。當(dāng)管理人員進(jìn)出監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和學(xué)生課堂簽到應(yīng)用程序、課堂推動(dòng)系統(tǒng)、教師簽到系統(tǒng)就可以查詢每個(gè)人的信息，記錄學(xué)生和教師出勤率。

1.2 軟件設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)建立的校園智能簽到系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)利用了Java語(yǔ)言作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，教師可以登錄手機(jī)查看每位學(xué)生的簽到情況，每個(gè)學(xué)生可以下載應(yīng)用程序更加快捷。本系統(tǒng)利用Java語(yǔ)言搭建了校園智能簽到系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，應(yīng)用Java語(yǔ)言作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，主要用于存儲(chǔ)系統(tǒng)的信息和學(xué)生的信息[5]。

在系統(tǒng)場(chǎng)景設(shè)計(jì)上，教師可以利用操作模塊，使用該模塊進(jìn)行簽到點(diǎn)名，了解學(xué)生出勤情況。簽到系統(tǒng)的操作步驟如下所示；第一步，登錄校園智能簽到系統(tǒng)，在場(chǎng)景設(shè)置模塊下選擇需要?jiǎng)?chuàng)建的課程，填寫課程名稱和編號(hào)進(jìn)行編寫，填寫課程時(shí)間和地點(diǎn)信息。第二，在填寫完整后選擇對(duì)應(yīng)的課程提交到的系統(tǒng)中，學(xué)生在后臺(tái)可以接收到信息提示，若接收到課程提示，說(shuō)明設(shè)置成功。若在場(chǎng)景設(shè)置的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)未接收到課程提示，說(shuō)明設(shè)置失敗。第三，在使用的過(guò)程中教師需要將備課的課程信息設(shè)置好，在課前選擇自動(dòng)點(diǎn)名功能，盡量不占用上課時(shí)間，對(duì)多個(gè)課程實(shí)行自動(dòng)點(diǎn)名功能。此外，管理人員還可以在校園智能簽到系統(tǒng)中完成通知公告查詢和課表查詢等信息[6]。

基于物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的校園智能簽到系統(tǒng)與校園教務(wù)系統(tǒng)信息管理功能比較相似，教師和學(xué)生可以頻繁登錄校園教務(wù)系統(tǒng)了解校園信息，在使用簽到系統(tǒng)時(shí)，需要將校園教務(wù)信息功能增加到簽到系統(tǒng)中。同時(shí)，還需要增設(shè)互動(dòng)教務(wù)信息，讓學(xué)生在系統(tǒng)中查閱個(gè)人課表以及教師課表。本系統(tǒng)可以讓用戶在搜索欄中輸入關(guān)鍵詞，按查詢按鈕，查詢系統(tǒng)相關(guān)的公告。系統(tǒng)會(huì)將查詢結(jié)果顯示出來(lái)，若沒(méi)有搜索到相關(guān)通知公告，可以重新返回到搜索頁(yè)面。若在相關(guān)通知的公告中，顯示了相應(yīng)通知公告，用戶就可以根據(jù)信息顯示的主體進(jìn)行查閱，至此，完成基于物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的校園智能簽到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[7]。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

為了檢驗(yàn)基于物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的校園智能簽到系統(tǒng)的有效性，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，將功能框架圖整理出來(lái)，在功能框架圖中將重點(diǎn)功能對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行可能會(huì)造成影響的功能進(jìn)行測(cè)試，首先，在系統(tǒng)的測(cè)試單中設(shè)置相應(yīng)的信息，選擇測(cè)試用戶的賬號(hào)和測(cè)試的功能，選取數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 功能測(cè)試

表1是功能測(cè)試單，需要注意的是系統(tǒng)每天需要承受的上網(wǎng)數(shù)量會(huì)影響用戶體驗(yàn)感受，甚至?xí)斐上到y(tǒng)癱瘓。在實(shí)驗(yàn)中需要保證本系統(tǒng)具備同時(shí)發(fā)送和接收的功能。系統(tǒng)發(fā)送信息的次數(shù)要保證達(dá)到最高狀態(tài)。在登錄系統(tǒng)頁(yè)面時(shí)，要觀察瀏覽頁(yè)面的人數(shù)是否增多，通過(guò)系統(tǒng)操作功能執(zhí)行情況，證明本系統(tǒng)的有效性和穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表2是實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在系統(tǒng)功能的測(cè)試上，需要觀察用戶在系統(tǒng)注冊(cè)、并發(fā)用戶數(shù)、通過(guò)用戶數(shù)、運(yùn)行持續(xù)時(shí)間、總突吐量、總點(diǎn)擊數(shù)、平均每秒點(diǎn)擊次數(shù)、登錄平均時(shí)間、點(diǎn)名平均響應(yīng)時(shí)間和簽到平均響應(yīng)時(shí)間，通過(guò)觀察系統(tǒng)性能，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)問(wèn)題。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間和運(yùn)行比較流暢，從系統(tǒng)使用流暢度上來(lái)看，用戶發(fā)出的指令并沒(méi)有出現(xiàn)錯(cuò)誤。從實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)并未受用戶數(shù)量的影響，在運(yùn)行時(shí)間上具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和可靠性。包括監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的模型層、視圖層和控制層在運(yùn)行的過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)不良情況，但若在實(shí)際使用的過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題需要及時(shí)解決。系統(tǒng)的流暢度會(huì)影響用戶的體驗(yàn)感，基于物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的校園智能簽到系統(tǒng)可以提高用戶在使用過(guò)程中的舒適度，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展速度，人們逐漸意識(shí)到現(xiàn)代化信息技術(shù)的重要性，基于物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的校園智能簽到系統(tǒng)可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。管理人員可以根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置相應(yīng)的課程，在系統(tǒng)中可以查詢教師和學(xué)生的出勤率和校園發(fā)布的公告。RFID技術(shù)可以優(yōu)化校園智能簽到系統(tǒng)，確保系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸中的穩(wěn)定性。