毛承紅

（江西新能源科技職業(yè)學(xué)院 江西 新余 338000）

1 引言

RFID，即射頻識別技術(shù)，又稱為無線射頻識別技術(shù)，是一種短距離無線通信傳輸技術(shù)，可通過構(gòu)建無線通信場景對特定標(biāo)簽的目標(biāo)進(jìn)行識別，并讀寫和傳送相關(guān)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集、存儲、應(yīng)用等系列化的無線傳輸。近年來，基于RFID技術(shù)設(shè)計的成熟產(chǎn)品越來越多，如無線門禁系統(tǒng)、食品安全追溯系統(tǒng)、身份信息采集管理系統(tǒng)等，這些產(chǎn)品被廣泛地應(yīng)用在信息安全管理、數(shù)據(jù)存儲管理、產(chǎn)品自動化管理等領(lǐng)域，對助推社會生產(chǎn)和管理的自動化程度產(chǎn)生了積極作用。在高職院校學(xué)生管理中引入RFID技術(shù)和信息管理技術(shù)，設(shè)計一款集學(xué)生信息識別、采集、分析、存儲和綜合應(yīng)用的系統(tǒng)，可實現(xiàn)對學(xué)生信息的綜合管理，有利于提升高職院校學(xué)生管理的安全性和效率[1]。

2 系統(tǒng)設(shè)計概述

2.1 系統(tǒng)設(shè)計需求

本系統(tǒng)以RFID技術(shù)為核心，綜合應(yīng)用計算機信息管理系統(tǒng)技術(shù)，設(shè)計基于無線場景下的高職院校學(xué)生信息采集、統(tǒng)計、分析、存儲等功能化管理系統(tǒng)，以提升高職院校學(xué)生信息管理的精準(zhǔn)度、自動化程度和效率。具體設(shè)計上，系統(tǒng)包括學(xué)生信息管理模塊、學(xué)生位置管理模塊、學(xué)生安全管理模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊4大部分。其中，學(xué)生信息管理模塊主要實現(xiàn)對在校生個人信息的錄入、編輯、修改、刪除和查詢功能；學(xué)生位置管理模塊實現(xiàn)對在校生位置信息的采集、存儲、實時更新等功能；學(xué)生安全管理模塊實現(xiàn)對在校生實到人數(shù)、引導(dǎo)人數(shù)、缺勤人數(shù)等信息的查詢和輸出功能，用于為校園安全管理部門提供管理決策的依據(jù)；數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊用于整理、統(tǒng)計和分析在校生的綜合個人信息，并可為輔導(dǎo)員提供便捷的查詢服務(wù)[2]。

2.2 系統(tǒng)總體框架

如圖1所示，系統(tǒng)以RFID為核心構(gòu)建。具體的工作流程為：首先，在校園內(nèi)學(xué)生出入的重點場所、門禁等處裝大量的RFID識別器、讀寫器和射頻天線，并給每個學(xué)生配備RFID身份標(biāo)簽；其次，當(dāng)帶有RFID身份標(biāo)簽的學(xué)生經(jīng)過識別器范圍內(nèi)時，便會被自動采集數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)通過RFID讀寫器、無線網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)部件等設(shè)備傳送至學(xué)生信息管理系統(tǒng)；最后，學(xué)生信息管理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析后，錄入相應(yīng)的模塊，對應(yīng)的模塊數(shù)據(jù)也同步更新，以便技術(shù)人員查詢和編輯。本系統(tǒng)設(shè)置RFID的波特率為38 400，數(shù)據(jù)位8位，學(xué)生自帶的射頻身份標(biāo)簽發(fā)射周期為500 ms的無線信號。

圖1 系統(tǒng)總體框架圖

3 系統(tǒng)功能性模塊設(shè)計

3.1 個人信息管理模塊

個人信息管理模塊用于對在校生信息的收集和整理，并為每一名符合注冊登錄的用戶賦予相應(yīng)的權(quán)限。在具體的前臺界面設(shè)計上，應(yīng)用Java語言進(jìn)行開發(fā)，確保該模塊具有較好的兼容性。而在應(yīng)用框架的搭建上，采用SSH框架實現(xiàn)，構(gòu)建了模塊分層處理的功能型子模塊，包括：學(xué)生賬號注冊/登錄子模塊、學(xué)生信息導(dǎo)入/導(dǎo)出子模塊、學(xué)生個人信息維護(hù)子模塊、學(xué)生賬號注銷子模塊、管理員登錄子模塊等。此外，為確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，采用MVC進(jìn)行系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)支撐設(shè)計。在學(xué)生信息的錄入上，技術(shù)員可以院校學(xué)生處中學(xué)籍系統(tǒng)中的信息為依據(jù)，進(jìn)行整體導(dǎo)入，同時還可導(dǎo)入教師課表、工號等信息，以便同步學(xué)生的在校學(xué)習(xí)信息，方便教師運用該系統(tǒng)對學(xué)生的考勤數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。在模塊維護(hù)上，管理員可調(diào)用業(yè)務(wù)層的方法實時更新數(shù)據(jù)庫中的信息，通過在不同JSP頁面之間進(jìn)行跳轉(zhuǎn)，查看該模塊中的學(xué)生信息是否為最新狀態(tài)。此外，所有學(xué)生的個人信息會與SQL server數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行同步備份，以確保系統(tǒng)信息管理的可靠性。

3.2 學(xué)生位置管理模塊

學(xué)生位置管理模塊基于RFID技術(shù)運行，主要包含學(xué)生位置數(shù)據(jù)采集、存儲、更新、查詢和人機交互等功能。具體的工作流程為：當(dāng)帶有射頻身份標(biāo)簽的學(xué)生靠近安裝有RFID識別器的建筑物時，識別器便會自動獲取學(xué)生的標(biāo)簽信息，確定學(xué)生的位置信息，并通過無線網(wǎng)絡(luò)將該信息傳輸至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，庫中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能便會根據(jù)當(dāng)前時間自動更新學(xué)生的位置信息，并存儲在學(xué)生位置管理模塊中。在具體的設(shè)計中，考慮到高職院校門道和門禁較多，在每個門道和門禁的內(nèi)外兩側(cè)均安裝RFID識別器和讀寫器，并配備進(jìn)、出兩個RFID感應(yīng)天線，天線的射頻識別范圍覆蓋門道或門禁的兩端，學(xué)生進(jìn)入、離開門道或門禁時，兩個RFID感應(yīng)天線的識別讀取數(shù)據(jù)順序不同，這樣便可判斷學(xué)生進(jìn)出門道或門禁的行為，獲取學(xué)生的具體行動信息。此外，在RFID識別器精準(zhǔn)判斷學(xué)生的位置信息后，系統(tǒng)將對數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的驗證，之后再入庫存儲，以確保數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和應(yīng)用價值。

3.3 學(xué)生安全管理模塊

目前，高職院校通常實施開放式管理，導(dǎo)致學(xué)生的安全管理存在隱患。本系統(tǒng)采用RFID技術(shù)構(gòu)建了學(xué)生安全管理模塊，實現(xiàn)對在校生、走讀生等不同類型學(xué)生位置信息的實時管理，具體包括學(xué)生在寢信息查詢、上課缺勤信息查詢、學(xué)生異常位置提醒等模塊功能。此外，該模塊設(shè)置安全信息預(yù)警功能，以學(xué)生在寢信息查詢?yōu)槔?，只要學(xué)生進(jìn)入寢室，個人信息便會通過RFID身份標(biāo)簽隨時被寢室四周的識別器采集，采集的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)管理服務(wù)器之間的調(diào)用頻率為1 min/次，且該數(shù)據(jù)會實時發(fā)送給輔導(dǎo)員，以便輔導(dǎo)員及時了解學(xué)生的在校信息。見圖2。

圖2 學(xué)生安全管理模塊功能圖

3.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊用于對系統(tǒng)采集和存儲的在校生位置信息、安全信息和個人信息進(jìn)行歸檔、統(tǒng)計、分析和綜合存儲，以便院校管理人員能夠隨時調(diào)閱、查詢和編輯。具體設(shè)計上，該模塊包括學(xué)生歷史位置信息統(tǒng)計、考勤信息統(tǒng)計、寢室信息統(tǒng)計等子模塊。在應(yīng)用設(shè)計上，模塊的表現(xiàn)層可接收管理人員的查詢請求信息，并由業(yè)務(wù)層通過調(diào)用action規(guī)則從系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)庫中獲得相關(guān)的數(shù)據(jù)，并展示給管理人員?；谠撃K，任課教師、輔導(dǎo)員、學(xué)生管理人員等可以便捷地查詢在校生出入校園、在寢狀態(tài)、考勤情況等信息，并能夠基于這些信息綜合分析學(xué)生的在校狀態(tài)，為學(xué)生安全管理方案的制定和調(diào)整提供精準(zhǔn)的依據(jù)[3]。

4 系統(tǒng)測試及應(yīng)用

4.1 測試方法

系統(tǒng)測試的目的在于：對系統(tǒng)設(shè)計的各模塊的功能進(jìn)行測試，以確定系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高職院校學(xué)生信息管理的各項功能，且具有良好的穩(wěn)定性、可靠性和擴展性。具體測試中，本文選擇黑白盒測試方法。首先，對系統(tǒng)的各功能模塊進(jìn)行單一測試，重點驗證系統(tǒng)是否能夠?qū)崿F(xiàn)對高職院校學(xué)生在校信息的RFID采集、傳送、位置管理、信息管理、安全管理和統(tǒng)計分析功能；其次，對系統(tǒng)的功能模塊進(jìn)行集成測試，驗證在整體應(yīng)用的環(huán)境下，系統(tǒng)各模塊之間是否能夠有效配合，完成對高職院校學(xué)生的信息綜合管理；最后，對測試中獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析和評估，這其中需要設(shè)計對應(yīng)的測試評價標(biāo)準(zhǔn)，如：學(xué)生信息數(shù)據(jù)采集相應(yīng)時間、采集誤差率、系統(tǒng)管理精確率等，通過設(shè)計和統(tǒng)計這些標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，對整個系統(tǒng)的應(yīng)用性進(jìn)行綜合評定[4]。

4.2 測試結(jié)果

本文設(shè)計了數(shù)據(jù)采集平均響應(yīng)時間、數(shù)據(jù)采集平均誤差率、系統(tǒng)管理平均精確率3個指標(biāo)用于測試整套系統(tǒng)的應(yīng)用性，具體測試中，設(shè)計了3個測試數(shù)據(jù)采集分析點，分別是測試100次、200次和300次時，對前100次、200次和300次測試的數(shù)據(jù)值進(jìn)行平均計算，得出統(tǒng)計的結(jié)果整理見表1。整體來說，3項指標(biāo)的測試統(tǒng)計結(jié)果均較好，驗證了整個系統(tǒng)具有較好的可靠性、精確性和應(yīng)用性，見表1。

表1 系統(tǒng)測試結(jié)果統(tǒng)計表

5 結(jié)語

高職院校學(xué)生信息管理的能效，直接關(guān)系到院校管理水平的高低。采用RFID技術(shù)設(shè)計信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了從數(shù)據(jù)采集、傳送、存儲、分析等一體化的管理，對于提升高職院校學(xué)生信息管理的綜合能效將產(chǎn)生積極作用。本文所設(shè)計的系統(tǒng)能夠滿足常規(guī)的學(xué)生信息管理要求，但仍有待優(yōu)化之處，例如：針對學(xué)生考勤信息的調(diào)用和管理界面有待設(shè)計、系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全保障體系設(shè)計有待完善等，在后續(xù)設(shè)計中將逐步解決上述問題。