摘 ?要：當前，校園安全問題越來越引起人們的高度重視。本文針對學生安全問題，提出一種基于室內外一體定位的電子學生證設備方案，該方案設備基于GPS、LBS、Wi-Fi定位，結合通信平臺、業(yè)務平臺和家長端手機APP，實現(xiàn)對學生的實時跟蹤，提高家長/學校的管理水平。設備附帶電話通信功能，可代替學生隨身攜帶手機，解決學生玩手機問題。

關鍵詞：電子學生證;室內外定位;GPS;Wi-Fi;LBS

中圖分類號：TN92 ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）17-0040-03

Abstract：Nowadays，people pay more and more attention to campus security. Aiming at the safety of students，this paper proposes a scheme of electronic student card equipment based on indoor and outdoor integrated positioning. This scheme is based on GPS，LBS，Wi-Fi positioning，combined with communication platform，business platform and parent-side mobile phone APP，to achieve real-time tracking of students and improve the management level of parents and schools. With the function of telephone communication，the device can replace the mobile phone that students carry with them to solve the problem of students playing with mobile phones.

Keywords：electronic student card;indoor and outdoor positioning;GPS;Wi-Fi;LBS

0 ?引 ?言

學校是培育青少年學習成長的場所，也是社會的重要組成部分，安全穩(wěn)定是學校生存與發(fā)展的前提，校園安全是社會管理工作的重要組成部分，關系到千家萬戶甚至社會穩(wěn)定。但是，近年來校園里刑事、治安案件不時發(fā)生，案件的發(fā)生暴露出當前治安形勢的問題嚴峻，使平安校園的建設成為擺在我們面前刻不容緩的問題。

基于學生安全需要和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展背景，推出電子學生證能有效解決社會需求。電子學生證結合學校安防可有效提升整體管理效力和安全質量。每個學生證設備對應唯一的EPC（Electronic Product Code）號、IMEI（International Mobile Equipment Identity）號、ICCID（Integrate Circuit Card Identity）號、手機號，其中EPC用于進出校門進行身份識別時使用，可以準確記錄學生進出校時間，由門衛(wèi)安保人員配合可杜絕與教學無關的人員進入學校，避免各種校內危險發(fā)生。EPC、IMEI、ICCID、手機號與學生的學號、姓名、監(jiān)護人信息等綁定，用于與互聯(lián)網(wǎng)技術結合實現(xiàn)各種智能化管理功能。設備結合GPS+LBS+Wi-Fi室內外定位技術，通過進出校打卡記錄、電子圍欄、歷史定位軌跡、電話監(jiān)控、通話記錄、親情號碼、短信通知、SOS報警等技術，結合教學業(yè)務平臺、監(jiān)護人手機APP，將學生管理、家庭監(jiān)護、社會安防、緊急報警等結合在一起。使學校、學生、學生監(jiān)護人之間形成各種形式的信息交互，學校及監(jiān)護人能隨時查看學生的動態(tài)信息，學生也能通過親情號碼隨時與綁定的手機號碼進行電話通訊。室內外一體定位的電子學生證，為實現(xiàn)學生安全防護、家庭監(jiān)護、學生管理等高度信息化管理提供一種可行的解決方案。

1 ?整體架構

整體架構可分為通信服務器、Web業(yè)務服務器、監(jiān)護人手機APP、電子學生證設備這4個部分，如圖1所示，本文主要討論其中的電子學生證設備部分。

（1）通信服務器：通信服務器是整個系統(tǒng)的核心組成部分，它負責把Web業(yè)務服務器、監(jiān)護人APP、電子學生證設備這三者聯(lián)合在一起，是整個系統(tǒng)的核心處理部分。當業(yè)務服務器或監(jiān)護人APP配置一個學生證設備參數(shù)，或者發(fā)起一個學生證設備請求時，通信服務器會通過TCP協(xié)議負責將命令從請求發(fā)起方傳達給命令接收方。

（2）Web業(yè)務服務器：Web業(yè)務服務器是為教學業(yè)務參與者提供業(yè)務功能的服務器，如學生的班主任或年段長，可以通過它查看學生的各項信息，如：歷史定位軌跡、通話記錄、電話信息、監(jiān)護人信息等，也可以通過它來設置學生證設備的各項參數(shù)：如電子圍欄、親情號碼等。

（3）監(jiān)護人手機APP：監(jiān)護人手機APP是給學生家長用的手機應用，通過它可以設置設備親情號碼（各按鍵綁定哪個手機號）、設置電子圍欄、實時定位設備位置、查看設備歷史軌跡等。

（4）電子學生證設備：學生證是整個系統(tǒng)方案的基礎，它是一切安防管理的載體。設備使用移動網(wǎng)絡通過TCP與通信服務器保持長連接來處理各項通信命令，設備上的EPC可作為門禁卡用于出入校門打卡，設備上的SOS、1、2、3鍵長按/短按及雙擊/三擊/組合鍵等可用于SOS警報、手機親情號碼撥打功能，還可用于接聽/掛斷來電、調節(jié)音量、語音播報電量信息/未接來電信息/聯(lián)網(wǎng)信息等各項業(yè)務功能，設備帶有GPS、Wi-Fi、4G模塊可用于學生的位置定位，通過GPS+Wi-Fi+LBS三者結合可同時實現(xiàn)室內外定位，設備通過定時定位上報服務器來生成歷史軌跡，也可以通過通信命令實現(xiàn)實時位置定位功能。

2 ?軟件設計

本文僅討論其中的電子學生證設備部分軟件設計實現(xiàn)，設備采用Linux系統(tǒng)基于龍尚SDK的方案開發(fā)，電子學生證設備的軟件功能組成如圖2所示。

軟件功能模塊說明如下：

（1）TCP通信模塊：設備通過手機移動網(wǎng)絡與通信服務器保持TCP長連接，設備與Web業(yè)務平臺、手機APP間的業(yè)務通信都通過此模塊來完成通信。此部分主要完成的功能包括：建立TCP的socket長連接，并且每過5分鐘發(fā)送一次心跳包給平臺進行socket連接保活，socket發(fā)送數(shù)據(jù)包協(xié)議封裝，socket接收數(shù)據(jù)包后進行協(xié)議解析等。

（2）通話功能：這部分主要是進行接電話/打電話的業(yè)務功能，通過平臺對設備設置按鍵綁定號碼（SOS、1、2、3）及白名單號碼，設備可以接聽呼入的白名單及按鍵號碼，也可以通過長按1、2、3按鍵打親情號碼，或者通過長按SOS啟動SOS警報打電話，設備每次接/打電話都會生成通話記錄，并上報給平臺。

（3）SOS告警功能：設備通過長按SOS鍵，可以發(fā)起SOS告警，當發(fā)起SOS告警時，設備撥打綁定的SOS電話并發(fā)送短信給綁定按鍵的親情號碼，上報定位信息（先上報Wi-Fi+LBS定位，然后啟動GPS定位，如果能獲取到GPS信息則補報GPS定位）。

（4）短信功能：設備可以發(fā)送及接收短信，SOS告警時發(fā)送短信給各按鍵親情號碼，如設備在休眠模式時接收到短信會被喚醒并連接平臺。

（5）時間同步：當設備成功登錄到服務器并認證成功時，將設備的時間校驗成平臺的時間。

（6）按鍵操作功能：設備帶有SOS、1、2、3這四個按鍵，按鍵用于一些基本的交互操作，如：長按SOS鍵啟動SOS告警，長按1、2、3鍵撥打綁定的親情號碼;通話過程中短按2、3鍵用于調節(jié)聲音大小;短按1、2、3鍵接聽來電，短按SOS鍵用于掛電話;雙擊3鍵播報當前電量百分比;開機狀態(tài)長按SOS+1用于關機;關機狀態(tài)長按SOS用于開機等功能。

（7）指示燈功能：設備帶有紅+綠的兩個LED指示燈，用于一些狀態(tài)顯示，如：充電時紅燈亮表示未充滿，綠燈亮表示電充滿了;通話過程中綠燈長亮;連接不上平臺時紅燈慢閃等。

（8）終端定位：設備支持Wi-Fi+LBS+GPS定位，設備上報位置信息后在業(yè)務平臺/家長手機APP能看到學生位置;設備每20分鐘定時上報一次（用于記錄學生定位歷史軌跡功能），平臺或手機APP發(fā)起實時定位或設備發(fā)起SOS時也會進行定位上報;Wi-Fi+LBS能在室內外各場合使用，GPS只適合室外定位且定位時間長，但是它的精度比較高;通過這三種定位方式的結合能解決室內外定位及定位精度的問題。

（9）電子圍欄：設備的GPS定位坐標具有電子圍欄功能（Wi-Fi+LBS因為要使用第三方定位接口，沒有在設備端做電子圍欄），能對設備在平臺設置的圓/多邊形電子圍欄區(qū)域內進行判斷是否越界（如圖3所示，圓：距離判斷法，多邊形：射線法），如果有越界時則上報平臺告知設備位置越界。

（10）參數(shù)設置：平臺可以設置設備的各項參數(shù)，如：設備的按鍵綁定親情號碼、白名單號碼、設備的心跳時間間隔等。

（11）電量上報：設備一般每5分鐘（可更改）會向平臺上報一個心跳數(shù)據(jù)，在心跳包數(shù)據(jù)中加入設備當前電量，這樣在平臺和APP中就能查看到設備的電量使用情況。

（12）內核升級模塊/應用升級模塊：設備應用中加入了內核/應用程序的網(wǎng)絡遠程升級功能，設備在接收到平臺發(fā)送的升級命令后，解析出版本號、MD5、升級文件路徑等，判斷升級命令中的版本號與當前設備本身的版本號，若版本號有更新則需要進行遠程升級，此時設備先下載遠程FTP上的內核/應用程序，下載完成后進行MD5校驗，如果校驗成功則進行內核/應用升級。

3 ?應用案例及效果

基于龍尚SDK下Linux方案的電子學生證設備項目全套研發(fā)完成，正常生產(chǎn)并推向市場。應用市場主要為浙江和教育平臺、浙江和教育APP配套的學生證設備使用。該設備聯(lián)合平臺及APP，實際用于學校學生。為實現(xiàn)學生安全防護、家庭監(jiān)護、學生管理等高度信息化提供了一種可行的解決方案。

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作者簡介：曹禮玉（1985.07-），男，漢族，福建龍巖人，中級職稱，終端研發(fā)工程師，學士學位，研究方向：電子。