正確地理解學(xué)校的應(yīng)用需求是產(chǎn)品與技術(shù)選型的關(guān)鍵。就我公司的分析，學(xué)校的需求可以分解為三個(gè)大的部分：

  l 遠(yuǎn)距離感應(yīng)部分

  需要在學(xué)校大門、建筑物大門、樓道或者走廊等關(guān)鍵場(chǎng)合，選擇合適地點(diǎn)安裝遠(yuǎn)距離感應(yīng)設(shè)備，當(dāng)配專用證件的人員正常通過時(shí)，自動(dòng)被感應(yīng)和記錄。

在某些場(chǎng)合，根據(jù)學(xué)校要求，還需要對(duì)無證件的通行情況進(jìn)行及時(shí)告警提示。

  l 軟件部分

  學(xué)校的遠(yuǎn)距離人員通行信息采集點(diǎn)多達(dá)20多處，覆蓋教學(xué)和

  生活的各個(gè)重要場(chǎng)合，基于這個(gè)有利條件可以做出一套信息分析軟件，用來顯示和記錄精確到個(gè)人的行動(dòng)軌跡，并可隨時(shí)查閱某個(gè)區(qū)域的人員分布情況。至于學(xué)生的上課考勤和就宿記錄，則更加容易得到。

當(dāng)然，軟件部分的設(shè)計(jì)還需要考慮到預(yù)留必要的數(shù)據(jù)接口，以方便學(xué)校將來的一卡通應(yīng)用。

  l 近距離感應(yīng)部分

  一個(gè)完整的RFID系統(tǒng)都有近距離感應(yīng)的應(yīng)用。在學(xué)校里，同樣需要在某些人員通行不是很頻繁的場(chǎng)合安裝低成本的近距離感應(yīng)設(shè)備，以及配發(fā)給巡查人員的手持感應(yīng)設(shè)備。

  這就要求解決方案中的應(yīng)用核心——電子標(biāo)簽證件本身，必須能夠兼顧遠(yuǎn)距離和近距離兩種感應(yīng)模式。在學(xué)校將來的拓展應(yīng)用中，能實(shí)現(xiàn)食堂就餐打卡、圖書館借閱等場(chǎng)合的一卡通功能。

  以上是我公司對(duì)學(xué)校RFID應(yīng)用的分析，基于我們多年來對(duì)RFID技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和對(duì)先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品的不懈跟蹤，雖然學(xué)校的技術(shù)要求較高，應(yīng)用模式先進(jìn)，但我們完全有能力提供成熟的產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)以滿足上述需求。下文我們將介紹我們的技術(shù)方案，以及主要應(yīng)用的RFID產(chǎn)品。

二．RFID技術(shù)選型

  RFID是Radio Frequency Identification的英文縮寫，中文直譯射頻識(shí)別，一般也稱“電子標(biāo)簽”。RFID有一個(gè)跨越多個(gè)頻段、擁有多種工作模式的產(chǎn)品分類和標(biāo)準(zhǔn)體系。結(jié)合學(xué)校的應(yīng)用需求，我們簡(jiǎn)要對(duì)比分析一下我們所選擇的技術(shù)類型的理由和原因。

相關(guān)遠(yuǎn)距離RFID產(chǎn)品比較見下表：

上表中的參數(shù)和說明都是指典型情況?？偨Y(jié)而言，由于學(xué)生通過檢測(cè)區(qū)域時(shí)往往都比較密集，而且身高差別大，如果使用UHF頻段的設(shè)備，將會(huì)有許多處于人群中間較矮身材的人無法被識(shí)別。雖然HF系統(tǒng)人員識(shí)別天線尺寸較大，但因?yàn)樵O(shè)備并不需要經(jīng)常搬動(dòng)，所以并不影響人員識(shí)別的使用。

  ISO15693標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品適合應(yīng)用于人員識(shí)別的最典型案例，就是會(huì)議簽到應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)大部分的省級(jí)黨代會(huì)、人代會(huì)和部分政協(xié)會(huì)議已經(jīng)使用了這種設(shè)備做代表入場(chǎng)和出會(huì)場(chǎng)的自動(dòng)登記工作。為這次學(xué)校投標(biāo)提供RFID設(shè)備的制造商，已經(jīng)為廣東、湖南、廣西、云南、河南、四川等超過10個(gè)省級(jí)的會(huì)議提供了簽到設(shè)備，用戶體驗(yàn)良好。在廣州白云會(huì)議中心，他們提供的18套遠(yuǎn)距離感應(yīng)系統(tǒng)已經(jīng)工作了2年時(shí)間. 所以，我們選用符合ISO15693國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的電子標(biāo)簽讀寫系統(tǒng)，該標(biāo)準(zhǔn)的主要特性是：

l  工作頻率13.56MHz

l  讀寫距離0～200cm

l  1秒中內(nèi)可識(shí)別50張標(biāo)簽

l  標(biāo)簽尺寸（對(duì)角線）1～15cm可選，厚度一般小于1mm

標(biāo)準(zhǔn)選定了，如何選擇具體的產(chǎn)品將是下文論述的重點(diǎn)。

三．RFID標(biāo)簽

  電子標(biāo)簽是讀寫系統(tǒng)的重要組成部分，在學(xué)校的應(yīng)用中，它將被制成證件佩戴在學(xué)生胸前，在學(xué)生通過RFID感應(yīng)通道時(shí)自動(dòng)被感應(yīng)到。相關(guān)標(biāo)簽的實(shí)物照片見下圖：

  上圖中兩張彩色印刷的卡就是電子標(biāo)簽成品，尺寸是85×54mm，厚度0.9mm，這是共性化彩色印刷的，在其標(biāo)簽的另外一面，印有持卡人信息。在上圖中還有兩張透明的標(biāo)簽，我們稱為Inlay，是制造RFID證件的核心，圖上顯示就是TI（德州儀器）品牌原裝進(jìn)口的Inlay，Inaly平放著被封裝在標(biāo)簽成品內(nèi)部，標(biāo)簽表面平整，看不出Inlay痕跡。在平面上的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以從中間偏右的標(biāo)簽圖中可以看出。

  在給學(xué)校提供的標(biāo)簽中，我們將使用上圖中的材料和制作方法。使用原裝進(jìn)口的TI-I02-112B標(biāo)簽，用PVC材料封裝成85×54×0.9mm的標(biāo)簽，背面彩印，內(nèi)容含廣東省出版學(xué)校的標(biāo)志。標(biāo)簽正面空白或者根據(jù)實(shí)際情況在部分區(qū)域預(yù)先印刷共性化內(nèi)容。以最大地方便學(xué)校使用熱升華打印機(jī)隨時(shí)打印包括照片在內(nèi)的學(xué)生信息。

  之所以選用原裝進(jìn)口的TI 品牌 Inlay，是因?yàn)樵谀壳八械漠a(chǎn)品中，它所封裝的標(biāo)簽感應(yīng)距離在同等情況下最遠(yuǎn)，同時(shí)其一致性好，穩(wěn)定性也能滿足學(xué)生長(zhǎng)期使用的要求。市面上有使用Philips芯片（也稱為NXP品牌 I Code 2芯片）國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的Inlay，并以此封裝標(biāo)簽，它目前缺乏大規(guī)模應(yīng)用在人員識(shí)別中的成功案例，距離也近于TI原裝標(biāo)簽，雖然Philips芯片價(jià)格上有一定的優(yōu)勢(shì)，但我公司以性能和可靠性為先，沒有采用低成本的標(biāo)簽方案。（Philips芯片一般用作物品識(shí)別標(biāo)簽）

我們也可以根據(jù)學(xué)校要求，在制作第一批標(biāo)簽時(shí)提供整體個(gè)性化印刷服務(wù)，其個(gè)性化印刷的卡樣如下圖所示：

RFID卡的射頻感應(yīng)技術(shù)參數(shù)如下：

l   工作模式：無源，13.56MHz電磁耦合

l   芯片品牌：TI

l   規(guī)格尺寸：85×54×0.9mm ，PVC封裝

l   ID號(hào)：64bit固定唯一不可更改不可復(fù)制

l   可擦寫內(nèi)存：2Kbit

l   可擦寫次數(shù)：10萬次

l   數(shù)據(jù)保存壽命：10年

l   工作溫度：-25~+70攝氏度

三．遠(yuǎn)距離RFID讀寫設(shè)備

據(jù)上文“需求分析”的觀點(diǎn)，我們認(rèn)為遠(yuǎn)距離高頻RFID感應(yīng)設(shè)備是學(xué)校應(yīng)用的核心 。經(jīng)過前期的現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，并詳細(xì)了解學(xué)校需求，結(jié)合標(biāo)書中的書面要求，我們決定采用同一個(gè)系列中的三種遠(yuǎn)距離RFID讀寫設(shè)備來解決學(xué)校的不同應(yīng)用需要。

它們包括：

3．1．  S02基本型遠(yuǎn)距離感應(yīng)系統(tǒng)

  在24套遠(yuǎn)距離RFID設(shè)備需求中，有12套是這種設(shè)備。它主要安裝在階梯樓道的上升處，使用左右各一只天線，一只安裝在墻壁上，一只安裝在走道扶欄上。其單只天線的照片如下：

該天線的詳細(xì)規(guī)格與電氣參數(shù)如下：

天線簡(jiǎn)介

HT-S02是一款高性能的13.56MHz框架式天線，標(biāo)準(zhǔn)阻抗50  Ω ，具備完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)。內(nèi)建有專有的天線適配器，選擇大截面銅質(zhì)電纜作為天線，采用一體化塑料外殼以及精細(xì)制造工藝，邊框預(yù)設(shè)固定孔位以方便安裝和調(diào)節(jié)高度，能實(shí)現(xiàn)對(duì)電子標(biāo)簽的穩(wěn)定感應(yīng)效果。特別適用于需要遠(yuǎn)距離、大范圍感應(yīng)的場(chǎng)合，廣泛應(yīng)用于物流、生產(chǎn)過程控制、人員管理等領(lǐng)域。

特點(diǎn)

l  完全針對(duì)應(yīng)用需求設(shè)計(jì)

l  支持達(dá)至8瓦的射頻輸入功率

l  同軸電纜SMA接口

l  造型典雅，ABS工程塑料外殼，淺灰色

規(guī)格

兩只S02天線平行對(duì)置（配底座）的實(shí)物圖片如下圖：

上圖僅供參考；在學(xué)校的應(yīng)用中，不需要上圖中的底座。我們會(huì)根據(jù)各個(gè)安裝場(chǎng)合的不同情況定制塑料或者金屬緊固件，進(jìn)行牢固的安裝。

我們也承諾可以根據(jù)安裝現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，在不影響感應(yīng)性能的前提下，優(yōu)化天線的尺寸和安裝方法。

將兩只S02天線平行對(duì)置，配合輸出功率為4W的RR9201T讀寫器，感應(yīng)性能如下：

所裝配所有核心器件均通過過7天老化測(cè)試，成品滿足7×24小時(shí)工作需要，如天線需要安裝在室外，可以做特別的防水設(shè)計(jì)。

3．2 . G02型雙通道遠(yuǎn)距離感應(yīng)系統(tǒng)

在24套遠(yuǎn)距離RFID設(shè)備需求中，有2套雙通道設(shè)備需要安裝在學(xué)校大門。每套僅使用一臺(tái)RR9202T讀寫器，配3只性能類似于上文中的S02天線，平行對(duì)置，形成2個(gè)通道。

之所以采用這種雙通道設(shè)備，是考慮到學(xué)校大門人流量大，基本型遠(yuǎn)距離通道天線只有一個(gè)感應(yīng)通道，容易造成行人阻塞。而G02雙通道設(shè)備有兩個(gè)并列的感應(yīng)通道，形成自然的左進(jìn)右出通行模式，有效緩解大流量人群的通行速度。

G02雙通道天線基于上文中的S02的成熟技術(shù)設(shè)計(jì)，因?yàn)橐惭b在室外，需要增加底座和一體化的設(shè)備箱，我們與設(shè)備供應(yīng)商協(xié)商后的單只天線設(shè)計(jì)圖如下：

其中天線主體和箱體均為ABS工程塑料做一體化外殼，而箱體底部有定制的金屬底座和結(jié)構(gòu)件。金屬底座用膨脹螺栓緊固在地面上，使天線牢固。天線箱體高度可根據(jù)感應(yīng)區(qū)域的要求重新設(shè)計(jì)高度。

G02型雙通道天線配RR9202T讀寫器后的主要RFID性能參數(shù)如下表：

所裝配所有核心器件均通過過7天老化測(cè)試，成品滿足7×24小時(shí)工作需要，已經(jīng)有防水設(shè)計(jì)。

3．3 . G11B型含紅外遠(yuǎn)距離感應(yīng)系統(tǒng)

根據(jù)標(biāo)書要求，在24套遠(yuǎn)距離RFID設(shè)備需求中，有10套設(shè)備需要安裝紅外檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)未帶卡通行情況的告警與記錄。事實(shí)上，該產(chǎn)品的紅外模塊不僅能判斷未帶卡通行現(xiàn)象，還能直接確定某個(gè)人的行進(jìn)方向。

G11B型通道天線除了RFID讀寫器和天線，還加裝了4對(duì)紅外感應(yīng)開關(guān)，以及專門研發(fā)的嵌入式控制器。G11B 的基本原理和工作邏輯參見下文：

RFID感應(yīng)裝置是該系統(tǒng)的核心部分，它的感應(yīng)區(qū)域俯視圖示意如下：

從以上示意圖可以看出，一個(gè)正常的通行過程，會(huì)兩次進(jìn)入射頻識(shí)別區(qū)域，也會(huì)兩次切割紅外線，這能夠最大限度地避免盲讀的情況，兩次切割紅外線還有判斷參會(huì)人員是進(jìn)入還是離開會(huì)場(chǎng)的意義。當(dāng)然，設(shè)置紅外線識(shí)別的首要意義是在射頻識(shí)別未指示時(shí)提出警示。從示意圖可以看出，當(dāng)人員站在通道中央時(shí)射頻識(shí)別能力是最弱的，所以在需要重復(fù)查驗(yàn)證件時(shí)，一定需要人員重新走一次。

一個(gè)完整的RFID識(shí)別和紅外判斷過程如流程圖所示：

最新的產(chǎn)品提供4對(duì)紅外感應(yīng)裝置，能更準(zhǔn)確地判斷進(jìn)出人數(shù)和方向。

據(jù)上文表述，G11B中存在RFID感應(yīng)和紅外感應(yīng)兩個(gè)獨(dú)立工作而又相互協(xié)調(diào)的功能，系統(tǒng)隨時(shí)計(jì)算RFID所讀取卡的數(shù)量和紅外感應(yīng)所判斷人員的數(shù)量是否一致，如果不一致，也會(huì)即時(shí)作出是缺卡還是多帶卡，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行整合后保存并傳輸給上位機(jī)。人員經(jīng)過過通道時(shí)會(huì)順序觸發(fā)串行排列的紅外開關(guān)，系統(tǒng)借此判斷當(dāng)次通行的方向。

系統(tǒng)有一套先進(jìn)的仿真算法，能有效濾除人員擺臂、晃動(dòng)和窄小物體對(duì)它的干擾。但值得注意的是，當(dāng)出現(xiàn)人員完全并排行走的情況時(shí)，紅外系統(tǒng)對(duì)人數(shù)的判斷會(huì)出現(xiàn)比實(shí)際人數(shù)減少的情況。因此，在使用這套設(shè)備時(shí)，為了保證采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，需要加強(qiáng)管理，使人員通行時(shí)形成不并排行走的習(xí)慣。

當(dāng)然，無論紅外系統(tǒng)如何工作，RFID感應(yīng)部分的性能不受影響。

因?yàn)橐友b紅外感應(yīng)模塊，G11B的外形結(jié)構(gòu)與前文所述的兩種遠(yuǎn)距離通道天線有較大的不同，見下圖所示：

       如上圖，天線外殼主體用ABS工程塑料，底座使用3mm后鋼板制造，在離地面110cm處安裝有一組共4對(duì)串聯(lián)的紅外感應(yīng)開關(guān)，讀寫器控制器等設(shè)備安裝在箱體內(nèi)部。在其中一只天線上安裝有警燈和蜂鳴器，在有未帶卡或者帶非法卡通過時(shí)，警燈閃爍紅色并伴有蜂鳴器鳴叫。如果是正常通過，則綠燈亮，而蜂鳴器靜默。如何設(shè)置告警閥值和告警方式可以定制。

G11B型通道天線配RR9201T讀寫器，它的主要規(guī)格與性能參數(shù)如下表：

G11B型RFID通道天線參數(shù)

特別說明：在上文中提到的RR9201T和 RR9202T型讀寫器是一種輸出功率為4W的大功率高頻讀寫模塊，是通道天線的組件，其性能已經(jīng)在整體設(shè)備的相關(guān)參數(shù)表中充分體現(xiàn)，為了刪繁就簡(jiǎn)，在本技術(shù)方案中不作單獨(dú)詳細(xì)介紹。

遠(yuǎn)距離RFID感應(yīng)設(shè)備的設(shè)備介紹結(jié)束，從以上的論述可以看出，我公司對(duì)學(xué)校的應(yīng)用需求理解到位，技術(shù)溝通暢通，對(duì)所需要的產(chǎn)品胸有成竹， 這是提供良好服務(wù)的重要基礎(chǔ)。

四．近距離RFID讀寫設(shè)備

近距離RFID感應(yīng)設(shè)備是一個(gè)完整的RFID應(yīng)用項(xiàng)目不可或缺的組成部分，在本次招標(biāo)中，我們認(rèn)為它是提高系統(tǒng)功能靈活性的重要工具。以下是產(chǎn)品選型與功能介紹：

4．1．  便攜式手持讀寫器

手持讀寫器

規(guī)格參數(shù)

可選裝的無線通信功能

（選件） GPRS模塊 ： 工作頻率：EGSM：900/1800MHZ、GSM：850/190MHZ ； 支持TCP/IP傳輸協(xié)議；具備SMS（短消息服務(wù)）功能 。學(xué)校可以在將來需要該功能時(shí)隨時(shí)選裝上述模塊升級(jí)功能。

使用方式

該手持讀寫器識(shí)別距離5～8cm，因?yàn)樽詭э@示器和鍵盤，可以作為學(xué)校巡查人員對(duì)學(xué)生證件的有效查驗(yàn)工具。基本型號(hào)的手持機(jī)使用串口通信方式與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器交換數(shù)據(jù)。

4．2．  近距離高頻讀寫器

這是一款小型的低功率讀寫卡設(shè)備，一般放在桌面上，用來發(fā)卡；或者固定在墻壁上作為被動(dòng)式讀卡設(shè)備。它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)卡的識(shí)別距離是10cm，型號(hào)時(shí)RR9036。它有兩種不同的接口，其中USB接口的一般作為發(fā)卡器，如下圖

RR9036USB讀寫器

該設(shè)備直接連接在電腦的USB口上，無需外接電源，其工作模式根據(jù)發(fā)卡操作的特點(diǎn)做了定制。

如果是RS485或RS232接口的，則圖片如下：

RR9036串口讀寫器

無論何種通信接口，RR9036均符合ISO15693，ISO14443標(biāo)準(zhǔn)。具有尋卡、讀取、寫入、初始化電子錢包，增值、減值、查詢余額及裝載密碼等功能的DLL動(dòng)態(tài)庫(kù)命令集，用戶只需通過簡(jiǎn)單的命令集可以實(shí)現(xiàn)對(duì)卡的完全操作 

我們提供VC、和DELPHI的例子程序，以及通信協(xié)議，方便學(xué)校對(duì)其進(jìn)行二次開發(fā)。

在將來可能的一卡通擴(kuò)容應(yīng)用中，我們還能提供全系列的近距離感應(yīng)設(shè)備，例如帶有雙界面顯示的專用食堂消費(fèi)機(jī)等等，供學(xué)校選用。

五． RFID系統(tǒng)應(yīng)用軟件

學(xué)校在大門、教學(xué)樓、宿舍樓等處安裝RFID感應(yīng)設(shè)備，并給學(xué)生配發(fā)RFID證件之后，就可以對(duì)教學(xué)考勤和就宿考勤進(jìn)行記錄和分析，并協(xié)助進(jìn)行學(xué)生行為管理。

我公司為學(xué)校定制的RFID系統(tǒng)應(yīng)用軟件的主要功能有：

1)  可查詢當(dāng)前人員的數(shù)量及區(qū)域分布情況 

2)  任一指定人員在當(dāng)前或指定時(shí)刻所處的區(qū)域

3)  任一指定人員當(dāng)天或指定日期的活動(dòng)蹤跡 

4)  選定某一區(qū)域可以獲得當(dāng)前該區(qū)域的人員信息

5)  可通過手持讀寫器下載學(xué)生信息，并隨時(shí)查驗(yàn)學(xué)生證件

6)  支持MSSQL和MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展

7)  與學(xué)校的教育管理信息系統(tǒng)無縫連接

凡有現(xiàn)金、票證或需要識(shí)別身份的場(chǎng)合(包括學(xué)生證、圖書借閱證、出入證、教職員工考勤、教職員工會(huì)議簽到、食堂消費(fèi)、浴室用水管理、宿舍用電管理、機(jī)房收費(fèi)、停車場(chǎng)、小賣部消費(fèi)及其它小金額消費(fèi)等管理功能)均采用這張RFID證件來完成。

附錄：

設(shè)備列表參考格式