隨著高科技的蓬勃發展和智能化產品在人們生活應用上的推廣與普及，使得人們在自動識別、自動控制、智能行為分析等方面不斷提出新的需求和新的應用高度，正是在這計算機網絡、傳感技術、數據采集、云存儲、大數據分析等技術相互結合、協調發展的基礎上，移動互聯網也就順勢而起，得到了前所未有的發展機遇、機會和動力。

學校是培養人才的場所，寄托著國家、社會和家庭的希望，特別是幼兒園學校的啟蒙教育，國家對教育的重視也逐年增加，家長想讓自己的孩子盡早接受教育，而且因為平時工作的繁忙，唯恐小孩無人看管，難以接受到良好的教育。因此，幼兒園、托兒所成為了家長的首選。如何在無數的幼兒園中脫穎而出，不僅要靠完善的管理和師資力量，還要靠與小孩父母進行及時的親情溝通，家長也方便時刻關注小孩動向、學校表現，輔助學校給予健康的教育和快樂的成長。

本文即以幼兒園校園監控系統為背景，借助先進的互聯網技術，實現具有特色和創新價值意義的智能系統，進而保障學生在校安全，提高幼兒園管理水平，增強學校與家長的溝通。

1 核心技術概述

隨著計算機技術的發展，網絡技術也得到了空前的發展，各種新技術更是雨后春筍層出不窮，由不穩定漸漸走向成熟，由少為人知推向廣泛使用，這些新技術的發展應用極大的推進了社會的發展，帶來了極大的社會效應。

1.1 移動互聯網

移動互聯網，就是將移動通信和互聯網二者結合起來，是互聯網的技術、平臺、商業模式和應用與移動通信技術結合并實踐的活動的總稱，它將移動通信和互聯網這兩個發展最快、創新最活躍的領域連接在一起，并憑借數十億的用戶規模，正在開辟信息通信業發展的新時代。移動互聯網正逐漸滲透到人們生活、工作的各個領域，短信、移動音樂、手機游戲、視頻應用、手機支付、位置服務、各類應用軟件等豐富多彩的移動互聯網應用迅猛發展，正在深刻改變信息時代的社會生活。

本系統中就借助移動互聯網，讓家長在智能手機終端的視頻服務實時查看孩子在校園內的一舉一動，同時移動手機終端還可以接收學校、教師發過來的服務信息，與老師們進行互動和溝通。

1.2 網絡視頻監控

視頻監控系統是由攝像、傳輸、控制、顯示、記錄登記五大部分組成。攝像機通過網絡線纜或者同軸視頻電纜將視頻圖像傳輸到控制主機，控制主機再將視頻信號分配到各監視器及錄像設備，同時可將需要傳輸的語音信號同步錄入到錄像機內。隨著網絡技術、傳輸技術的快速發展，視頻監控可以通過有線、無線網絡、電力網絡把視頻信息以數字化的形式來進行傳輸，并接入到統一的視頻服務平臺上進行管理，可將視頻信息進行轉碼，以不同的方式、速率傳輸到終端設備上進行展示，網絡視頻監控總體概述為一項集計算機、網絡、通信以及視頻編解碼等多項高新技術的整合產品。

1.3 RFID基本原理

RFID（Radio Frequency Identification）即射頻識別技術，是一種非接觸式自動識別技術。最基本的RFID系統由電子標簽、閱讀器和用來傳遞射頻信號的天線組成。電子標簽根據是否具有電源分為有源標簽、無源標簽和半有源標簽，其工作的基本原理是由閱讀器通過發射天線發送特定頻率的射頻信號，當電子標簽進入有效的工作區域時產生感應電流，從而獲得能量，電子標簽被激活，向閱讀器發送信息，閱讀器收到信息后編碼，然后傳送給后臺主機進行相關的信息處理，針對不同的設定作出相應的處理和控制，最終發出指令信號控制閱讀器完成相應的讀寫操作，工作原理圖如下圖1所示：

1.4消息推送服務

消息推送服務是在互聯網技術發展下，衍生的新技術，是基于“Web廣播”通過一定的技術標準和協議，在互聯網上定期傳送特定用戶群體需要的信息來減少信息過載的一項新技術。它根據用戶的興趣來搜索、過濾信息，幫助用戶高效率地發掘有價值的信息。數據來源于與與服務器的交互，常用的消息推送有兩種方式：第一種是客戶端使用Pull（拉）的方式，就是隔一段時間就去服務器上獲取一下信息，看是否有新的數據更新;第二種就是服務器使用Push（推送）的方式，當服務器端有新信息了，則把最新的信息Push到所需要的用戶終端上。

2 系統架構體系設計

基于RFID校園監控系統是為幼兒園每個學生配戴一個RFID的電子標簽，當學生經過RFID閱讀器掃描區域時，采集到學生電子標簽數據，并網絡傳輸至后臺服務器，通過計算匹配到周邊的攝像頭，調用監控視頻平臺獲取實時的視頻信號。系統利用RFID技術，在整體上架構上將家長、學生、監控、智能終端融為一體，促使校園管理邁向智能化、信息化。

2.1 硬件設計

1）RFID模塊設計與選型

為滿足需求需在校園內的操場、教室、走廊、樓梯、校園門口等等位置安裝RFID閱讀器，并且RFID設備間不相互干擾、掃描范圍可控且距離短、輻射低、易穿戴等特點，對RFID設備的設計與選型由為重要。

本文選用的是2.4G有源閱讀器，因為2.4G是全球開放的ISM微波頻段，無須申請和付費，且功能極小，讀寫時間極短，閱讀器掃描距離在2―10米之間，可根據不同的應用場景靈活調整，在防沖突方案上，采用可靠的頻分多址和時分多址設計，可同時識別200個以上不同的射頻識別卡。另外電子標簽可根據實際穿戴需要，定制成微小的、漂亮的紐扣式，時刻穿戴在學生身上，同時還具備高抗干擾性、高度集成性和高安全性，為整個校園監控系統的良好實施奠定一定的基礎。

2）網絡視頻監控

網絡視頻監控由攝像頭、傳輸網絡、轉碼平臺組成，攝像頭目前市場上已經相當成熟，滿足需求的廠家、選型種類很多，這里不詳做討論。在轉碼平臺上要求視頻的模擬信號與數字信號互轉，并且支持PC電腦上傳輸分辨率大、碼率大、清晰度高視頻，移動終端相對低的信號輸出;支持攝像頭的遠程滾動、拉進、縮遠、抓拍等操作;支持大數據量的存儲、高并發的訪問、歷史視頻的回放等技術問題。

2.2 軟件架構設計

本軟件系統架構是將C/S和B/S模式相結合的方式使用，其中C/S（Client/Server）模式，即客戶端/服務端模式，應用于系統的數據采集與交換處理;B/S（Brower/Server）模式，即瀏覽器/服務器模式，應用于PC電腦的Web瀏覽和智能手機的服務。

整個系統的是每個幼兒園內部部署，先將采集數據在幼兒園存儲，并通過互聯網網絡實時同步至電信機房，由機房部署存儲所有幼兒園的采集數據，并作為云服務平臺向各應用業務軟件提供服務，為支持整個城市的幼兒園家長使用，系統采用SOA體系架構的設計思路，系統架構設計如圖2所示：

3 功能實現

基于RFID校園監控系統實現家長在PC端或智能手機端登錄后，根據后臺的業務邏輯關系及算法處理，得到自己孩子目前所處在RFID閱讀器掃描區域內的設備資源，網絡視頻監控調出設備資源的視頻監控信號，將實時畫面傳輸到用戶界面上。家長通過實時監控畫面了解孩子在校園的表現及受教育情況，并通過在線互動功能與其它家長、教師分享知識;學校也可以通過平臺向家長發送注意事項、育兒知識、校園活動等。該系統核心架構模塊設計主要包括資源管理、數據采集與交換處理、多路視頻展現與自動切換、信息互動等模塊組成。

1）資源管理模塊

實現基于RFID設備對孩子監控，要具有精確的設備提供詳細數據，通過后臺的設備實體間的對應關系，經業務關系的計算處理，得到需要的數據。突顯出業務實現的資源關系管理尤為重要，設備資源實體有：RFID電子標簽、RFID閱讀器、攝像頭等;業務實體有：家長、幼兒園、班級、學生等。

在幼兒園場景下，每個門安裝一個RFID閱讀器，教室內安裝一個攝像頭;操場安裝一個RFID閱讀器，大于等于一個攝像頭;校園門口安裝兩個RFID閱讀器（可判斷學生出入校園狀態），一個攝像頭等場景關系，將資源管理建立起一個學生對應一個RFID電子標簽;一個學生可對應多個家長;一個RFID閱讀器對應多個攝像頭，一個攝像頭可關聯多個RFID閱讀器。資源管理的關聯建立與數據的存儲為整個系統架構的實現奠定了基礎，提供了業務架構的服務。

2）數據采集與交換處理模塊

數據采集主要是RFID閱讀器掃描電子標簽的數據采集和視頻監控的實時畫面的采集，并將采集數據先臨時存儲在各幼兒園本地，再實時同步至電信中心機房。在設計上數據采集是利用設備廠家提供的服務接口，與SOA框架的服務接口同步，實時將結構化數據、非結構化數據存儲在平臺服務器。

數據交換處理提供各子系統接入的接口，實現數據交換平臺和各信息系統的有機結合，以統一的接口規范實現數據自動提取、數據轉換、數據發送、數據校驗、數據審核等，同時支持數據同步、歷史數據查詢等。各幼兒園的業務數據按統一標準規范處理后，實時同步至電信機房的云服務平臺的數據中心，各PC終端、移動終端均從云服務平臺獲取實時數據。

3）多路視頻展現與自動切換實現

實際場景中孩子是在不斷移動的，會從這個區域到達另一個區域，從這個教室轉到另一個教室，家長看到的實時視頻也需要根據孩子的移動自動識別監控視頻、自動切換，確保孩子在監控畫面中不消失。主要有兩種實現方式：定時檢測和自動推送，定時檢測是PC端或者移動端定時從服務器上檢測RFID采集的數據是否存在變化，如變化就從服務器上獲取最新的監控視頻畫面，更新PC端、移動端界面;自動推送是當有家長訪問孩子的監控視頻時，服務器端運行監聽器，計算RFID采集數據是否變化，如變化，服務器端主動將最近監控畫出推送到客戶端。

4）信息推送服務功能實現

互聯網的時代也促進了信息的傳遞，利用成熟的網絡技術、智能終端設備實現信息的傳遞、分享也變的異常容易。家長可利用智能手機接收校園信息的推送服務，在本系統的設計實現上利用百度云推送服務，服務器端主動利用百度云服務接口將信息推送到智能手機的移動設備上。

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