远距离学生出入识别系统、校园门禁通道、家校通方案

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家校通 学生出入识别 校园门禁通道

一、方案概述

孩子每天是否按时到校？

过了放学时间孩子还没回来，是否已经离校？

天气恶劣，却不知学校是否提前放学或停课？

孩子最近的成绩和在校表现怎样？离校后有没有去不该去的场所？

目前多数孩子都是独身子女，学生人身安全、课外活动情况与受教育情况直接关系到一个家庭的和睦与幸福。而学校由于师资力量的有限以及技术手段的落后，对学生的管理还停留在手工管理阶段和计算机辅助管理初级阶段，信息反馈不及时，并且与家长的信息沟通严重不足，身为孩子家长，您是否担心工作太忙，与孩子交流时间太少；仅靠有限的几次家长会和学校平时的不定期的反馈，难以传递－足够多的学生在校情况给家长。当发生学生由于逃课、出走等情况时，家长和学校由于沟通配合不够，无法及时发现，导致发生意外。

学生平安短信服务系统正是针对上述问题而开发出的一套高科技信息管理系统，彻底解决了家长、学校的信息沟通，是保证学生出入安全及管理学生校外活动的一种有效手段。 该系统的优点：

1.家长放心

实时跟踪学生的到校、离校情况，并及时将这一情况利用短信通知家长。因此家长不管身处何地，都可以通过及时了解孩子是否准时到校、何时放学、是否需要马上回家烧饭、是否需要打一个电话an>给学校为什么孩子还没有放学或者还没有到校。

2.学校称心

学校利用此系统，能够快速跟踪了解学生的到校、离校情况，同时也为学校解决学生校外意外事故提供法律上的依据。

3.自动考勤

学校可以利用该系统作为学校师生的考勤系统，每月自动生成考勤报表，而无需另外安装考勤机

4.查询便利

该系统为网络版，可以安装在学校任何一台电脑上，方便学校相关部门查询和打印有关信息，如校长办公室、学校保卫处、班主任办公室等等

5.价格低廉

适合绝大部分学生的消费。享受此项服务的学生，每月只需交纳低廉的短信服务费

6.增值服务

运营商可以将卡片的冠名权出售给一家当地有影响的公司，从而取得丰厚的广告费用。由于这些公司生产的产品与学生的消费紧密相关，如文具用品、食品饮料，这样的广告效应会更加明显，而广告费用比之电视台又节约许多。

二、系统工作机理

自动识别学生平安短信服务系统是利用高科技的远距离射频识别技术、服务平台和计算机信息处理技术开发而成的具有****水平的综合信息管理系统。硬件平台历经20年开发测试过程，针对广大中小学校、学生家长而提供的信息化服务平台。

它的工作机理是：每个学生胸前均挂有一张远距离有源感应卡，当学生到达校门时，附近的读卡器立即读到学生所佩戴的感应卡，并将该感应卡的卡号输出给电脑里安装的学生平安短信服务系统，系统立即按照预录的信息向该学生的父母发一条手机 " 您的孩子已达学校 " ；同样地，如果学生离开校门的话，系统立即按照预录的信息向该学生的父母发一条短信，如 " 您的孩子离开学校 " 。

有了自动识别学生平安短信系统，家长不仅能及时获得孩子到校、离校的时间信息，包括孩子的考试成绩、作业点评、近期表现以及学校的各种通知、活动信息也可以及时送到家长手上，家长可以第一时间了解孩子的在校情况，从而有效配合学校对孩子进行辅导教育；有了自动识别学生平安短信系统，学校能更有效的进行学生管理，和家长密切沟通，从而整体提高教学管理水平，还为后续的校园信息化管理奠定基础。

自动识别学生平安短信系统使家长、学校和孩子之间的沟通无极限，让关爱变得“随时随地”。

三、系统架构图

每个天线大小为3.0x4.0米，天线与天线之间相互交错，调谐电容值视安装环境要做适当调整。天线采用单股铜线，线规格为2.5mm2。天线埋在距地面4-6cm的地下。放好天线后，先在天线的表面铺上一层尼龙热胶，再浇上沥青即可

四、系统原理

读卡器工作原理：

读出器外接一个可以发射并接收感应卡信号的天线线圈(下图绿色框）。通过这个天线，读卡器不断地向四周发射125KHz电磁波问讯信号。当感应卡进入感应天线读卡范围内时（天线上方3米内），原本处于“休眠状态”状态的感应卡被激活，感应卡反馈4MHz的信号给感应天线，通过七芯线上传至读卡器。

感应天线是一根普通粗铜线和调谐盒组成的回路，通过七芯屏蔽线连接到读卡器上。

RVR1系列读卡器世界首创的引用了复合式读卡器的概念，一台读卡器最多可扩展4个天线，支持1~4路输出，即相当于4台独立的读卡器。

天线安装方式及信号范围说明

天线一般采用地埋的方式。一般在大门内外各安装一组天线。天线的信号范围是稍大于地埋天线对应上方的区域，感应高度为垂直于天线3米。

五、系统设备简介

1、家校通读卡器

◆尺寸：20 x 15 x 4毫米 ◆最多支持4路外接天线，支持1~6米宽通道	◆尺寸：325 x 285 x65毫米 ◆最多支持16路外接天线，支持1~30米宽通道

2、消费/门禁读卡器

产品特性:
◆ 读卡距离适中，提供2cm、8cm、15cm 三种读出距离
◆ 防冲突，每秒识别3张卡,便于高速刷卡
◆ 在原有自动识别基础上增加手动刷卡功能，如消费系统
◆ 同时提供26/34位Wiegand, RS232输出
技术参数:
尺寸：93 x 45 x 20毫米
重量：73克
电源：5～28伏，DC，@50mA max
输出格式：26位Wiegand, RS232
工作频率:发射频率125KHz,接收频率4MHz;

3、 感应卡

◆尺寸： 95×64×5 毫米
◆自检测：电池状态自动输出，低电池电压后自动提示
◆自休眠：离开感应区自动体眠
◆工作寿命：带电池（可更换），电池寿命3年左右
◆材质：ABS
◆工作温度：-20～+60℃
◆工作湿度：0 - 80% 无凝结。
◆工作频率：接收频率125KHz ，发射频率4MHz

3米读卡距离，可插入一张包含照片姓名等信息的 PVC名片，或插入一张 IC/ID卡。人员移动速度可达 80公里/小时，64位卡片编码，乱序加密通讯，误读率低于 1亿分之 1，读卡没有方向限定， 360度任意角度都能读到，低频工作 -----对人体无任何伤害，全自动识别， CE、DTI 、FCC 认证。

六、读卡器的工作模式

加强型安全模式工作机理：

在2米宽的通道经过的地方分别埋设两组天线(1m*2m),我们称之为A天线和B天线.

    以“加强型安全”模式为例,来讲述RVR1-DS系列读卡器的工作原理,这里特别要注意的是，不同的工作模式，RVR1-DS系列读卡器的工作方式和输出方式会有较大的区别。

    如图所示：从天线组 A走到天线组 B, 表示进校；从天线组 B 走到天线组 A 表示出校；

为了更简洁的描述和分析问题现象进行以下约定。

1、Ant-a Ant-b通道经过的地方分别埋设两组天线, 称之为A天线和B天线
2、In-Ant-a持卡人进入 A 天线的识别区
3、Out-Ant-a持卡人离开 A 天线的识别区
4、In-Ant-b持卡人进入 B 天线的识别区
5、Out-Ant-b持卡人离开 B 天线的识别区
6、In-a-id持卡人进入 A 天线的识别区时读卡器发送 ID 数据
7、In-b-id持卡人进入 B 天线的识别区时读卡器发送 ID 数据
8、Out-a-id持卡人离开 A 天线的识别区时读卡器发送 ID 数据
9、Out-b-id持卡人离开 B 天线的识别区时读卡器发送 ID 数据
10、In-message发送进入学校短信
11、Out-message发送离开学校短信
12、Cardholder持卡人

读卡器加强型安全模式发送出入数据的实现如下：

i、正常进入学校过程 ( 进校）

Cardholder →In-Ant-a →Out-Ant-a → In-Ant-b →Out-Ant-b →

  持卡人      进A天线      出A天线     进B天线    出B天线

Out-b-id→In-message

发离开B天线数据     发进校短信

ii、正常离开学校过程 ( 出校 )

Cardholder → In-Ant-b → Out-Ant-b →In-Ant-a →Out-Ant-a →

持卡人       进B天线      出B天线    进A天线     出A天线

Out-a-id → Out-message

发离开A天线数据     发出校短信

iii、从校外走进校门然后在校门处徘徊最后离开学校 ( 未实质入校 )

Cardholder → In-Ant-a → Out-Ant-a ←→ In-Ant-b → Out-Ant-a

持卡人进A天线A天线和B天线之间徘徊出A天线

不允许读卡器发数据系统不发短信；

持卡人首先进到A天线区最终离开的也是A天线区系统无动作

iv、从校内走到校门然后在校门处徘徊最终仍然回到校内 ( 未实质出校 )

Cardholder → In-Ant-b → Out-Ant-b ←→ In-Ant-a → Out-Ant-b

持卡人进B天线 B天线和A天线之间徘徊     出B天线

不允许读卡器发数据系统不发短信

持卡人首先进到B天线区最终离开的也是B天线区    系统无动作

v 、从校外走进校门然后在校门处徘徊最后进入学校 ( 实质入校 )

Cardholder → In-Ant-a → Out-Ant-a ←→ In-Ant-b → Out-Ant-a →Out-b-id →In-message

持卡人进A天线A天线和B天线之间徘徊     离开B天线   发离开B天线数据  发进校短信

持卡人首先进到A天线区最终离开的是B天线区    系统发短信

vi、从学校内走到校门然后在校门处徘徊最终离开学校 ( 实质出校 )

Cardholder → In-Ant-b → Out-Ant-b ←→ In-Ant-a → Out-Ant-a → Out-a-id →Out-message

持卡人      进B天线 B天线和A天线之间徘徊出A天线   发离开A天线数据      发出校短信

持卡人首先进到B天线区最终离开的是A天线区    系统发短信

注：安装条件是A天线和B天线的安装位置要足够近，使得持卡人出A天线的同时就进入B天线识别区。这样可以避免持卡人站在A和天线识别范围之间，而A和B天线都不能识别到卡造成数据误报。

加强型安全模式方向判断说明：

注：“死区时间”可以通过读卡器进行设置该模式的应用是为了正确知道卡片是进还是出

七、远距离识别说明
目前集成商在进行人员识别项目实施的过程中，往往得到的识别效果总是差强人意，存在各种各样的问题，其最最根本的原因，是没有找到一个真正能用在这套系统中的产品。

关于市场现状：

目前市场上的远距离读卡器有感应距离由几十米远到1米远的各种读卡器，几十米远用来做人员识别显然是不能用的，不可能让人才走到离通道口几十米远的地方就被识别出来，因为人员可能刚巧从旁边经过而不是要进入通道，所以工程安装人员在实施的过程中就要对这个感应距离进行调整，但往往得不到一个合适的距离，因为卡片在不同的角度被读取的距离变化很大，而调节的信号变动范围很大，卡片正对着天线的时候距离在6米，垂直于天线的时候可能只有1米甚至是读不到，比如做一座学校校门口的人员识别，会出现人员只是在教学楼内走动却错误的被读到卡片判断为外出的情况。

比较常见的是915Mhz的读卡器，标称距离5－15米，卡片必须与天线成一定的夹角，而且卡片受人体和金属屏蔽，不能紧贴人体，所以要求人员把卡挂在胸前正对着天线走过去，但人员进出拥挤的时候卡片就受到屏蔽，部分卡片会被漏读，同时人员是进出的时候不会规规矩矩的正对着天线走过去，很可能随意一个侧身卡片就被漏读了。

433MHz和2.4GHz，它们的方向性较强，而且其性能受到湿度的影响，常见的问题是卡片不能用手握住或放置在裤子后面的口袋，引用文献的概述　：「人体大量的湿气将影响卡片和它们传送信息的功能，这就是为什么经常需要将它们从钱包或皮夹中拿出来。你需要让它们避免与身体的近距接触。」此外，在下雨或下雪的天气，也可能发生类似的问题。故此，人体对该类卡片具体很大的屏蔽作用，当多人同时进出时，易出现卡片漏读现象。

还有一种选择13.56MHz的无源卡来做，这种方式一般要求通道做得很窄，卡片的真正识别距离只有50-60厘米，集成商不得不在通道两边各装一台读卡器来同时读取卡片，而且必须把卡挂在外面，排队一个一个通过，仍然存在漏卡现象，因为卡片的方向性与读卡速度都注定了无法从根本上解决这一问题。且由于识别距离限制，一个较宽的通道必须分割成多个窄通道，对环境的和谐度造成极大的破坏。

关于方向判断说明：

一般采用高频读卡器的人员跟踪系统都是采用两台读卡器来判断进行人员进出方向。都是在每台读卡器读到卡片并输出后，根据两台读卡器的记录先后来判断是进还是出，也就是由上位机来判断进出方向，这样存在很多漏洞，而且增加了计算机软件处理的负荷。

如果人员只是经过一个天线旁边而没有往外走，系统马上把他外出的信号就发出去了，而实际情况是人员还在里面。如果人员不断在进出天线上徘徊，系统会产生很多没用的记录；如果人员在1个出天线旁边一直站着，系统会不停接到卡号，因为两个读卡器输出的信号格式完全相同，很多系统根据记录的奇偶次数来判断进出，在收到第二条记录的时候系统就会给出一个外出的信号，而实际情况是人员还在里面。如果人员一直停在两个读卡器信号交接的地方，这里的信号会很复杂，有可能是死区、有可能是某天线时强时弱、有可能是信号扭曲、有可能卡片一到这里就不停输出或不工作。由高频远距离读卡器读卡范围不稳定和读卡方向性，注定了即使你在某一个很远的地方站着都有可能被它识别到，不能精确的识别在某一个地方哪个读卡器的信号强。

关于产品测试方法说明：

一般对运用在人员识别上的远距离读卡器可以采用以下方式：

1、把卡片装在不同的口袋，用手捂住卡片，或夹在腋下，出入识别区域，看卡片能否被读卡器读到。（测试人体屏蔽作用，和卡片方向性问题）
2、把卡片放在屁股兜里，进出读卡区域，或多个人紧挨或勾肩搭背，将卡片挡住，看能不能被读到（测试障碍物阻挡作用）。
3、在识别区域外等候，看卡片会不会被误读到卡片而发射信号（高频读卡器把读卡距离调低后会出现间断性脉冲信号，能读到很远的卡。常见于老远停着的车辆都能把道闸打开。人在办公室走动，老远的门会不断的开启）
4、在一个读卡器读卡区域中一直停留或2个读卡区域徘徊，看读卡器输出信号的情况（测试读卡器工作能力，会不会产生累赘信号、出现方向错误）
5、找20-40个人携带卡片同时进出大门口，看漏卡情况。如果有漏卡说明此远距离读卡器根本不适合运用。上下班，上下学都是高峰期，如果漏卡，造成员工没正常上下班，学生没正常上放学，会严重影响员工、学生的情绪，影响工作学习。

关于读卡频率与健康问题说明：

大家都知道高频对人体有很强的辐射危害，长期在高频辐射环境下工作生活严重影响人身体健康。所以一般高频、超高频读卡器多用于物流、交通、资产等一些非活体上面。

有关研究表明，电磁波的致病效应随著磁场振动频率的增大而增大，频率超过10万赫兹以上，可对人体造成潜在威胁。在这种环境下工作生活过久，电磁波的干扰，使人体组织内分子原有的电场发生变化，给组成脑细胞的各种生物分子以一定程度的破坏。产生过多的过氧化物等有害代谢物，甚至使脑细胞的DNA密码排列错乱，制造出一些非生理性的神经递质。人体如果长期暴露在超过安全标准的辐射剂量下，人体细胞就会被大面积杀伤或杀死。----《电磁波的危害以及防护》

所以用在门禁、考勤等一些对人员识别上面的应用，则需采用低频远距离读卡器。低频读卡器功率低、频率低，覆盖范围小，需通过FCC认证、EMC认证，不对人体和其他设备产生有害干扰，且低频卡为被动式工作模式，只有在天线感应范围内，卡片才会工作，而不是主动式的一直处于工作状态。卡片工作功率小，一颗电池就可以用3-5年.

综合上述问题最根本的原因是两台读卡器是完全相互独立的设备，同时读卡器频率起决定性作用，高频读卡器和卡片的技术性能不能完全解决读卡稳定性、人体屏蔽，英国IDENTEC公司的在射频识别领域具有20多年的经验，其研制的CYPHERTAG系列远距离读卡器可以杜绝上述问题的发生，因为它采用低频段工作，而且自身直接带两组天线，读卡器准确的知道卡片在天线的哪个区域并跟踪卡片在区域内每个时刻的信号位置和移动路径，卡片是否真正离开、什么时候可以把信号输出、是否假进假出、是否产生多余记录。独有多种方向跟踪模式，满足您对各时间读卡数据的要求。

八、产品应用实例

学生进出学校自动识别，可以通过移动、电信、联通等运营商的服务平台，发送短信给学生家长，告诉学生家长学生进出校园的具体时间。目前在国内真正使用远距离产品在家校通上的学校我们占60%以上。

宁波市镇明中心小学

九、一卡通在学校的应用

Cyphertag远距离感应卡除了用于以上场合外，还可以应用于校园一卡通各种场合：包括办公室门禁系统、人员进出校门管理、车辆进出校门管理、公寓管理、餐厅超市消费系统、教师考勤管理、图书馆借阅系统、教师开会签到、学生跟踪定位等等系统。

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宁波太阳电子科技有限公司