专利名称：基于物联网的智能校园安全信息管理系统的制作方法
技术领域：
本发明属于物联网应用领域，本发明设计和实现了一个由信号采集设备、智能终端、GSM/GPRS网络和数字化校园信息管理平台组成的智能校园安全信息管理系统，该系统集RFID技术、ARM技术、GPS技术、GIS地图管理、GSM/GPRS技术、数据库管理等多项技术于一体，可以实现应用服务系统的高可用性，便于管理，易于维护，减少投资，降低运行和维护的成本。
二.
背景技术：
近年来，我国许多学校校外犯罪事件时有发生，尤其是最近几年，刑事案件极其频繁，如何加强学生安全管理和学生在校的人身安全，家长、学校老师如何有效时时对学生在校情况进行掌握，已经摆到了各个学生家长和校领导以及各级主管部门领导的面前。这类问题涉及到国家的未来、学校和学生个人的切身利益，涉及到建立和谐社会维护安定团结 局面的大事，因此应该尽一切可能将这类问题解决好。随着学校信息化建设的推进，信息技术在管理、教学和科研中的作用越来越大，数据中心面向全校提供人事信息、学生信息和OA系统等多种应用服务，广大师生员工通过电脑接入数字化校园信息管理平台，可以比较方便地使用这些系统提供的应用服务。但是，由于数据采集设备及终端设备的单一，限制了校园信息系统的使用范围。由于学校学生上下学经常没有家长和大人看护，一旦孩子逃课不去学校或到校后旷课出校玩耍以及上下学路上遇到危险老师及家长因不能实时了解具体情况，会给学生管理、孩子教育工作带来极大的困难。由此可见智能校园安全信息管理系统是整个教学行业安全工作的需求，它可为家长提供孩子的上下学路径以及各种信息，同时它也是一种科学化的校园管理方式，可以提高学生上下学路上安全保障和校园的现代化管理水平，让学生上学安心，家长放心。
三.
发明内容
根据物联网时代智能校园安全信息管理系统对师生身份自动识别、安全管理、应用数据管理集成与共享的实现需求，基于物联网的智能校园安全信息管理系统采用如图I所示的三层体系，主要包括应用数据服务层、网络通信层和终端用户层。其中，应用数据层包括用户信息数据库和用户信息管理服务器以及图书借阅管理、校内消费管理等各类应用服务器及其相应的应用数据库、数据备份服务器，主要用于智能校园安全信息管理系统中用户基本信息的存储与管理、师生学习和工作中相关信息的管理及其处理、以及用户基本信息、用户个人账户信息、图书借阅信息、多媒体教室和实验室使用信息、校内消费信息等数据的备份；网络通信层包括互联网、自建的校内无线通信网和移动通信网组成，主要用于智能校园安全信息管理系统相关数据信息的交换与实时通信、短信收发等；终端用户层包括RFID学生安全信息卡、RFID校徽、RFID书包挂饰、RFID-SM卡手机、标签识别器，主要用于实时采集存储在RFID安全信息卡等终端中的用户信息。这样，通过RFID安全信息卡等终端提供的统一用户身份识别机制，可方便地实现校园系统内各类数据信息的高效管理与校内共享以及现有各类信息管理系统、数字化办公系统的集成。基于物联网的智能校园安全信息管理系统主要由三个部分构成，即基于RFID的学生安全信息卡、信息采集设备、智能校园安全信息管理系统，系统构成如图2所示，其中管理系统对采集的数据进行显示、分析和处理。如图2所示，根据RFID学生安全信息卡的调制方式不同，分为主动式和被动式。当安全信息卡进人磁场区域后，信息安全采集设备发出信号，安全信息卡凭借感应电流所获得的能量发送出存储在安全信息卡的信息(被动式信息卡)，或者主动发送某一频率的信号(主动式信息卡)；采集设备读取信息并译码后，通过校内网络送至智能校园安全信息管理系统进行处理，系统通过对于信息卡内资料的读取、判别及处理，可有 效地提供持卡人身份识别、GPS应用、金融交易应用、教学管理及安全保障等功能。首先，在申办校园安全信息卡时，初始化个人的基本资料，完成卡的初始化及后台数据库的建立，其次在使用过程中，持卡人可以使用本卡与金融机构有效连接，完成转账及电子钱包支付等功能。基于物联网的智能校园安全信息管理系统能够对于校园内学生的安全、学习、及生活进行现代化的管理，极大地方便了学生的生活。以统一用户身份识别机制为基础，智能校园安全信息管理系统主要由身份识别应用、GPS应用、金融交易应用、教学管理和系统维护五大功能模块构成，其功能结构如图3所示。身份识别应用为基于RFID学生安全信息卡实现用户身份自动识别，在使用该信息卡之前，首先需要在学校智能校园安全信息管理部门申请在自己的安全信息卡中写入自己的个人基本信息，如姓名、性别、身份、职务、单位、籍贯、出生年月日等。这样，一张普通的安全信息卡就可以变成存储了师生用户基本信息、可用于校内师生自动身份识别的终端设备，写入了师生用户基本信息的安全信息卡可完全替代目前校园中广大师生用户正在使用的工作证、学生证、就餐卡、图书证等。在学生毕业或教师离职时，在学校智能校园安全信息管理部门申请删除信息卡中的个人信息，这样信息卡就失去了自动身份识别功能。自动身份识别功能主要用于学生进行选课、学习成绩查询、实验室上课、进入图书馆、图书借阅、校内消费以及教师进行实验室上课、图书借阅、校内消费等场合的用户身份自动识别。GPS 应用通过服务器端对学生安全信息卡等智能终端定位信息的接受以及服务器向终端发送控制信令，定位信息包括报警信息、正常位置回报、信令维持报文等终端发送的数据信息。通过对学生安全信息卡发送信息的采纳与收集，实现对学生上下学路上行走路线的监管，将学生信息通过编译处理保存下来，从而为家长、老师及时掌握学生动向及在校情况提供有效管理手段。教学管理主要是完成与教学相关的活动，其中包含学籍注册、注销、学籍的日常管理、日常的教务活动。基于物联网的智能校园安全信息管理系统在多媒体教室的多媒体控制台上安装标签识别器之后，师生可使用安全信息卡进行自动身份识别，代替原先的钥匙或餐卡等来开启多媒体教室控制台柜门，进而打开多媒体设备进行上课，提高多媒体教室的使用效率。微格教室、语言实验室、公共计算机机房等公共实验室是当前大学生学习的重要公共场所，基于物联网的智能数字校园中的公共实验室安装标签识别器之后，师生在进入和离开公共实验室时使用自己的安全信息卡进行自动身份识别，系统将会记录师生使用公共实验室的时间。同时，师生用户在登录语言实验室的网络教学平台时也需要使用手机进行自动身份识别，以便系统记录师生使用网络学习平台进行教学和学习的具体情况。在物理、化学、生物、艺术设计等专业实验室门口安装用于师生安全信息卡自动身份识别的标签识别器，对教师和学生使用该实验室的状态进行记录，以便实现对专业实验室科学、有效的管理，提高实验室管理的成效。金融交易应用主要完成在校园中与支付相关的活动，其中最基本的功能包含餐厅、食堂和快餐店等用餐；自选商场、零售店和书店等购物；体育场、俱乐部和娱乐中心等娱乐；水费、电费、洗衣洗澡等日常收费；校内医疗收费。校内师生通过安全信息卡的自动身份识别之后，就可利用水电费支付管理功能支付相应宿舍和家庭的自来水费、公共浴室使用费、宿舍热水使用费、洗衣费、电费等，这样可大大减少使用现金支付的麻烦。
系统维护主要包含数据库恢复、数据库备份、用户信息维护、密码更新等功能，出于数据安全考虑，安排了数据的恢复及备份功能，以及密码更新功能，更进一步保证了系统里数据的安全性。
图I.基于物联网的智能校园安全信息管理系统体系架构2.基于物联网的智能校园安全信息管理系统构成框3.基于物联网的智能校园安全信息管理系统功能结构图
四.
具体实施例方式本发明根据智能安全校园各类功能有效集成和方便用户使用的基本理念，基于物联网设计了一种可实现用户管理与自动身份识别、GPS应用、校内消费、学生信息管理等功能的智能安全校园管理系统。该系统由相关软件和硬件设备组成，其中相关软件包括应用软件和嵌入式软件两部分组成，用于完成信息采集、识别、加工及其传输。硬件设备由发射天线、接收天线、天线调谐器、阅读器和射频卡组成，用于完成信息采集和识别，从而实现预设的系统功能和信息化管理目标。在基于物联网的智能安全校园管理信息系统中，校园应用的特定环境和条件，是RFID安全信息卡选型的主要因素，由于持卡人在校园内其工作、学习、生活都将依赖这张卡片进行各种支付交易、身份认证、信息查询等，所以卡片的使用频率会比较高，而且使用该卡片需要实现的功能很齐全(如校园消费，考勤、身份识别，学籍管理应用，图书借阅，机房管理)，并需要充分考虑智能卡的扩展功能应用，加之交易点比较多，交易方式差异性比较大，对安全性的要求也就比较高。在本实施例中，我们建议采用一种非接触式IC卡做为该系统智能安全信息卡的卡种选择。该类IC卡除了使用方便、感应速度快等优点外，多个扇区、高数据存储功能，更为系统应用功能拓展提供了强有力的支持，对于需要开辟扇区进行卡片功能应用的系统，该卡可以为其提供多个扇区供其使用，其技术特点如下工作频率13.56MHZ 通信速率106KB波特率防冲突同一时间可处理多张卡读写距离在150MM内能方便、快速地传递数据半双工通讯方式在无线通讯过程中通过以下机制来保证数据完整支持多卡操作材料PVC尺寸符合IS010536标准无电池无线方式传递数据和能量芯片加工技术采用高速的CMOS EEPROM工艺组成部分一个芯片和一个简单的线圈安全性三次相互认证(IS0/IEC DIS9798-2)该学生安全智能信息卡由个性化PVC薄片、非接触式IC卡两部分组成，该两组成部分采用“物理相互分离、逻辑一一对应”的方式实现智能安全信息卡的功能，每张学生安全智能信息卡都有不同的ID号，每个ID号对应的师生都能在读卡器上读到相应的信息。(I)第一部分为已个人化的PVC薄卡片(背面带不干胶)，印有学生照片和学生基本信息正面印刷学生照片、姓名、性别、学校名、学籍号、学籍号条码、有效期限等字样，背面印刷学生电子信箱和使用卡片的注意事项。(2)第二部分为非接触式IC卡，作为学籍卡、考勤卡及消费卡等功能IC卡芯片中可记录学生广义的学籍信息，存储的可读写的信息包括学生基本情况、学籍变更记录、学习成绩、奖励与处分记录、体检表、急救信息等，是学生在校期间生活学习的缩影和纪念。家长借助简易的浏览器可以随时查阅，代替了成绩单，教师可以通过学生卡管理学生学籍，从而实现电子学籍管理。通过与公共无线通信系统的集成对接，该卡还可具有GPS定位、跟踪功能，不仅能在学校里面定位学生的具体位置，在上学放学途中也能定位标签的运动轨迹，从而定位学生，在上学放学途中都能让家长老师知道学生的动向，是否到达学校，路上是否发生任何状况。基于物联网的智能校园安全信息管理系统由数据采集、数据传输和监控管理三部分组成。数据采集设备数据采集设备由远距离射频识别系统组成，由多个数据采集设备组成局域网，每个采集点配置两套远距离射频识别系统(每套包括发射天线、接收天线、天线调谐器、阅读器和嵌入式软件)，实现远距离非接触采集人员通过的时间、地点信息。说明每个采集点安装两套远距离射频识别信息采集系统，在采集点的监管区分设A区和B区。当人员通过采集点时，持卡人的信息被安装在采集点的自动识别系统接收，系统软件判定AB (即先采集到A，再采集到B)为进，判定BA (即先采集到B，再采集到A)为出。数据传输部分
数据传输主要是完成大门与监控室之间的网络连接。本系统可由多个大门数据采集设备通过IP协议组成局域网，数据传输配置如下设备 通信电缆 信号转换模块· HUB/MODEM 网络终端设备 计算机
监控管理部分监控管理部分主要是完成对上传的数据进行处理，提供完整的通行记录报告，生成考勤等统计报表，并实时监控人员进出状态，当人员非法进入或不按规定通道进出时，系统报警。监控管理配置下列设备 监控主机(含监控管理软件)籲控制器 报警器设备 网络终端设备当持卡人员进出采集点设置的识别区域时，其随身携带的射频卡被系统识别，计算机自动调取该卡的相关信息，值班人员根据系统预存的个人图像资料，可判断该持卡人通过是否合法有效。当无卡、失效卡、挂失卡人员进入识别区域时，系统检测不到该人员的信息，系统提供报警信息，由值班人员按规定负责处理。
权利要求
1.基于物联网的智能校园安全信息管理系统，其特征在于以网络身份证及统一用户身份识别机制为基础，为每张安全信息卡分配一个唯一用户识别(ID)号码，每个ID号码都可以在后台管理系统读到对应的信息。这个ID号码可以是按现有IPV6或IPV9数字域名分配技术新分配的全数字码，也可以是现有的任何数字码(如身份证号码或电话号码)。
2.根据权利要求1，基于物联网的智能校园安全信息管理系统，其特征是针对每张安全信息卡赋予(采用IPV9、IPV6或其它数字域名分配技术)唯一用户识别(ID)号码，该ID号码可以直接用作IP地址，再根据需要选择使用数字IP地址的传输协议、密钥等协议组建基于物联网的智能校园安全信息管理系统，数字IP地址与唯一用户识别(ID)号码同码、同号更便于网络自动识别、自动分配、自动管理、自动查询、所有的自动系统会更精确，并为教委、银行、公安等管理部门预留接口。
3.根据权利要求1，基于物联网的智能校园安全信息管理系统，其特征是当安全信息卡进人磁场区域后，信息安全采集设备发出信号，安全信息卡凭借感应电流所获得的能量发送出存储在安全信息卡的信息(被动式信息卡)，或者主动发送某一频率的信号(主动式信息卡)。
4.根据权利要求1，基于物联网的智能校园安全信息管理系统，其特征是采集设备读取信息并译码后，通过校内网络送至智能校园安全信息管理系统进行处理，系统通过对于信息卡内资料的读取、判别及处理，可有效地提供持卡人身份识别、GPS应用、金融交易应用、教学管理及安全保障等功能。
全文摘要
本发明根据智能安全校园各类功能有效集成和方便用户使用的基本理念，基于物联网设计了一种可实现用户管理与自动身份识别、GPS应用、校内消费、学生信息管理等功能的智能安全校园管理系统。该系统由相关软件和硬件设备组成，其中相关软件包括应用软件和嵌入式软件两部分组成，用于完成信息采集、识别、加工及其传输。硬件设备由发射天线、接收天线、天线调谐器、阅读器和射频卡组成，用于完成信息采集和识别，从而实现预设的系统功能和信息化管理目标。
文档编号G06Q50/20GK102682352SQ20111005845
公开日2012年9月19日 申请日期2011年3月11日 优先权日2011年3月11日
发明者刘外文, 哈乐宇, 张颖辉, 鮑济美 申请人:鮑济美