一种基于身份识别的校园门口信号灯控制和考勤方法及装置与流程

本发明涉及rfid射频识别技术领域，具体涉及一种基于身份识别的中小学校门口道路信号灯控制和校门口考勤方法和装置。

背景技术：

随着交通的快速发展，中小学门口道路在每天上下学期间由于具有交通流量大、出行者及交通工具多等原因，使其安全风险水平过高。中小学校门口道路的交通混乱以及上下学时间段内交通流量的剧增极易造成交通事故的发生，中小学生的人身安全已经严重受到学校门口道路交通系统的威胁。另外，在上下学高峰时间段内，由学生及家长产生的交通流对高峰时间机动车流的正常通行造成很大影响，严重降低中小学校门口道路的通行能力，影响学校周边交通流的运行。利用rfid技术针对佩戴rfid芯片的学生进行优先信号的感应控制，以提升学生过街的安全水平且减少学生过街时红灯等待时间；并利用此技术实现非接触考勤的功能，对学生起到安全保障的作用，并有助于学校实现对学生的考勤与管理。

rfid是radiofrequencyidentification的缩写，即射频识别。rfid射频识别技术是非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，优势在于识别工作无须人工操作，可工作于各种恶劣环境。rfid技术可以同时识别多个标签，操作快捷方便。rfid的系统主要由一个阅读器和多个电子标签组成。

技术实现要素：

本发明的目的是针对目前校园门口学生过街的安全隐患和效率低下的问题提出的一种基于身份识别的信号灯控制和学生考勤方法及装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于身份识别的校园门口信号灯控制和学生考勤方法，包括以下步骤：

步骤s1:当学生进入路侧杆件的rfid天线射频区域时会被有效感应识别，当身份得到到后台管理系统确定后，后台管理系统会将信息传递给信号灯控制系统；

步骤s2:将检测到的学生信息传送至学生信息记录模块统计学生的数量，再将其传至控制模块控制信号灯根据学生的数量由预设的控制逻辑决定绿灯相位时长；

步骤s3:当一段时间内感应不到学生的到达时，系统判断没有学生需要通过此道路，因此信号控制器自动转成休眠状态，直到再次检测到学生rfid标签信号灯控制重新被激活；

步骤s4:学生到达学校门口以及进入校门后，会被安装在校门口内外两侧的rfid天线分别识别，根据被两个rfid天线识别的顺序判断学生的行走方向是进入学校还是离开学校。检测到的学生信息由终端信息发布模块发送至学生家长的手机告知学生考勤情况。

一种基于身份识别的校园门口信号灯控制和考勤装置，其特征在于，包括：

系统中的的模块包括：a.rfid信息感应模块、b.信息记录模块、c.信号灯感应控制模块、d.信号灯模块、e.终端信息发布模块、f.影像记录模块。各模块可以实现如下功能及相互关系为：

a.rfid信息感应模块包括rfid标签、rfid阅读器、天线等部件，rfid标签可以固定在学生书包上，每个标签有唯一的id，且含有对应学生信息；rfid阅读器可以通过安装的两类天线识别相关的rfid标签，其中安装在道路人行横道两侧的路侧杆件上的天线可以检测识别道路两侧过街等候区佩戴rfid标签的学生并统计其数量，其中安装在校园门口内外两侧的天线可以检测进出校门的佩戴rfid标签的学生信息。

b.信息记录模块，与所述rfid信息感应模块连接，可以用来存储检测到的标签内存储的学生信息并统计过街等待区域的学生人数以及进出学校学生的身份信息和数量信息，即包括等待学生数据统计模块、进出学校数据信息模块；

c.信号控制模块，与所述等待学生数据统计模块连接，可以根据过街学生的数量决定信号灯的启动和休眠以及控制信号灯相位的长短，当检测到不同数量的行人时分配不同时间的绿灯时长。当一定时间内没检测到过街学生时关闭信号控制系统；重新检测到佩戴特定标签的学生时启动控制策略。

d.信号灯模块，与所述信号控制模块连接，根据信号感应控制模块的指令做出相应的信号指示。

e.终端信息发布模块，与所述进出学校数据信息模块连接，用于给检测到佩戴标签学生的家长发送学生到达和离开学校的短信。

f.影像记录模块，与所述进出学校数据信息模块连接，用于记录学生在校门口的情况便于后期查询。

与现有技术相比，本发明在现有技术的基础上，避免了过街行人必须手动控制信号灯的局限，从过街学生的安全通行出发，当检测到要过街的学生时给学生优先的绿灯相位，并且通过算法控制实现当检测到的学生人数越多时让学生的等待时间越短，从而实现对中小学门口信号灯的控制，保证学生过街的安全性。并且利用多根天线实现远距离对学生考勤的功能。本发明具有以下优点：

(1)通过rfid检测过街学生的数量，再根据学生数量自动调控学生等待通行的时间，在保证学生安全过街的基础上，提升道路交通效率。

(2)在学生上下学时段结束后，一定时间内没有检测到过街学生则信号控制装置进入休眠状态，从而节省能源且保证车辆通行效率。

(3)便于家长及时获得学生进出学校的信息，在校门口安装的rfid阅读器，可以识学生进出学校的信息，将其发送给后台信息管理系统，系统会记录该学生进出学校的信息，并将信息及时以短信的方式发送到标签上所记录的手机号码上。如果到上课时间还未检测到某个学生到达学校，系统就会报警提醒老师查找该学生或发送短息给学生家长取得联系。

(5)助力学校了解学生到校情况，对于学校进行集中式考勤管理，方便了解学生到校情况，及时发现学生缺课情况。

附图说明

图1为本发明流程示意图；

图2为本发明交信号灯控制逻辑图；

图3为路侧rfid射频信号覆盖区域；

图4为校门两侧rfid射频信号覆盖区域。

图5为整个系统构成。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

此方案的设计主要包括六个部分：

1)rfid信号感应模块，主要由阅读器和电子标签组成(当然也包括天线、后台、以及一些中间件等设备)，电子标签一般固定在学生书包上(这样可以避免遗忘或是丢失)，天线有两根分别固定在路侧杆件上、两根分别固定在校园门口内外侧；

2)信息记录模块，主要用于存储检测到的标签内存储的学生信息并统计过街等待区域的学生人数；

3)信号灯控制系统，主要由信号控制器及一些中间件组成，实现根据设定的控制逻辑决定与学生数量匹配的绿灯时长的功能；

4)信号灯模块，可以根据信号灯感应模块的指令实现相应显示。

5)终端信息发布模块，用于给检测到佩戴标签学生的家长发送学生到达和离开学校的短信。

6)影像记录模块，用于记录学生在校门口的情况便于后期查询。

具体地，

一、rfid信号感应设备安装情况

rfid信号感应主要通过rfid天线发出射频信号，对一定区域进行磁场覆盖，当电子标签进入磁场后，接受阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在电子标签中的身份信息，经阅读器接受后传送到后台系统进行数据处理。rfid天线的形状和相对位置会影响到射频信号的覆盖范围，需要进行专业的设计与安装(但这部分不是本发明技术方案的发明任务；借由rfid信号感应设备安装相关的常规技术即可做到)，路侧杆件安装的rfid射频信号覆盖区域如图1所示，校门口两侧安装的rfid射频信号覆盖区域如图2所示。

二、信号灯感应方案控制流程

与传统感应控制不一样的地方在于，传统感应控制一般采用线圈，主要针对机动车进行信号的控制，对于人的感应则需要按钮触摸，非常不便，且无法在平峰时对信号进行休眠控制，会造成浪费能源。

本方案提出的基于rfid的感应控制实现了对于学生群体的远距离自动识别，具体实现流程如图1所示。当学生进入路侧杆件的rfid天线射频区域时其携带的rfid电子标签会被有效感应识别，信号灯后台管理系统会根据学生信息记录模块获得的信息控制信号灯保证学生顺利过街，学生过街后到达学校门口并进入校门的过程中，会被安装在校门口内外两侧的rfid天线分别识别，判断出学生的行走方向，将检测到的学生信息由终端信息发布模块发送至学生家长的手机告知学生考勤情况，当未检测到某学生信息时发出警报。

三、信号灯控制逻辑说明，如图2所示。

步骤s1:一旦检测到学生过街需求，信号灯就会被激活，首先给机动车一个绿灯相位缓冲通行，缓冲时间为然后切换至行人绿灯相位。在绿灯缓冲相位中，会根据检测到的行人数量给定剩余绿灯的缓冲时间，检测到1个学生时，剩余绿灯缓冲时间为检测到2个学生时，剩余绿灯缓冲时间为检测到3个及以上学生时，剩余绿灯缓冲时间为

步骤s2:学生通行绿灯相位的初始绿灯时间为时间为t2，若在此学生通行时间内无新的学生到达，绿灯时间后即切换至车辆通行相位；若在此学生通行时间内有新的学生到达，绿灯时间延长δt2(取5s)，再检测到新的学生，再次延长δt2，依次类推，直到绿灯相位的时间达到最长绿灯时间(取50s)，无论是否有新的学生到达均切换至车辆通行相位。

步骤s3:车辆通行相位有最小绿灯时间t1，车辆相位单位延续绿灯时间δt1。当车辆绿灯相位时长达到t1后再去检测等待区域是否有行人，如果有行人则此相位结束，进入行人绿灯相位；如果没有行人则此相位时长增加，继续检测，仍没有行人，再次增加，直至5min内没有行人，信号灯进入休眠状态。

关键术语解释：

(1)车辆绿灯相位最小绿灯时间t1

t1是为确保车辆可以通行一定时间而确定的，防止车辆通行的绿灯相位时间过短，造成车辆的堵塞。此研究中，t1取30s。

(2)车辆相位单位延续绿灯时间δt1

δt1是在车辆相位已经达到最小绿灯时间t1但没有检测到新的行人时，车辆相位每次延长的时间。

(3)行人绿灯相位初始绿灯时间t2

tr—行人过街反应时间，一般取1s；

l—行人过街处的路段宽度，(m)；

v—学生的步行速度，取0.8m/s

分别是在t2的基础上进行适当的延长。

(4)单位延续绿灯时间δt2

δt2是在行人绿灯相位中检测到新的行人时将此相位延长的时间。

(5)绿灯缓冲时间的计算

是检测到i个行人初始缓冲时间，即最长等待时间；

是i个行人剩余绿灯缓冲时间；

δtij是第i个行人和第j个行人到达的时间差；

是第i个行人实际等待时间；

检测到第1个行人：剩余绿灯缓冲时间：

检测到第2个行人：剩余绿灯缓冲时间：

检测到第3个行人：剩余绿灯缓冲时间：

检测到多于3个行人的控制方案和3个行人一样。

四、学生考勤逻辑说明

校门口rfid安装和识别区域如图4所示，当携带rfid标签的学生走进校门口rfid识别区域时，会依次经过天线1、天线2的检测区域；当携带rfid标签的学生走进校门口rfid识别区域时，会依次经过天线2、天线1的检测区域，通过检测到rfid标签的天线顺序判断学生是进入或离开校园。

当学生在短时间(10min)内被反复检测到，说明学生在此区域停留，则以最后一次被检测到的信息为准，当最后一次是被天线2检测到，则认为该学生离开了校园；当最后一次被天线1检测到，则认为该学生进入了校园。