尚 悅

咸陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西咸陽(yáng) 712000

幼兒園教育是學(xué)前教育，針對(duì)幼兒時(shí)期的孩子來(lái)說(shuō)，他們年紀(jì)小，無(wú)法形成自我保護(hù)意識(shí)，對(duì)于自己的安全也沒(méi)有具體概念，這一時(shí)期的孩子自控能力極差，但他們卻十分活潑、好動(dòng)，對(duì)于外界的一切都有著較強(qiáng)的好奇心和探索欲。應(yīng)采用科學(xué)、有效的技術(shù)手段，提高幼兒園安全管理的質(zhì)量和效率，也為幼兒營(yíng)造一個(gè)相對(duì)安全、健康的校園環(huán)境。

一、RFID技術(shù)概述

(一)RFID技術(shù)的工作原理

RFID，即射頻識(shí)別技術(shù)，又有無(wú)線射頻識(shí)別之稱，它是通過(guò)無(wú)線射頻信號(hào)借助空間耦合進(jìn)行無(wú)接觸信息傳遞與識(shí)別的，該技術(shù)具備很多優(yōu)勢(shì)，如響應(yīng)速度極快且無(wú)接觸。RFID系統(tǒng)包括了數(shù)據(jù)處理軟件、電子標(biāo)簽以及讀寫(xiě)器等部分，該系統(tǒng)的工作原理是將天線和工作芯片安裝在讀寫(xiě)器、電子標(biāo)簽內(nèi)，當(dāng)電子標(biāo)簽達(dá)到讀寫(xiě)器范圍時(shí)，其會(huì)接收讀寫(xiě)器發(fā)送的射頻信號(hào)，通過(guò)感應(yīng)電流也能激發(fā)芯片工作。不僅如此，電子標(biāo)簽還可以自己傳輸信息到讀寫(xiě)器，而讀寫(xiě)器在獲得信息后會(huì)將其解碼并通過(guò)通信接口將其發(fā)送至計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，從而進(jìn)行信息的處理。在寫(xiě)入信息的過(guò)程中，該系統(tǒng)會(huì)先由讀寫(xiě)器發(fā)出信號(hào)，當(dāng)與標(biāo)簽建聯(lián)后會(huì)把信號(hào)保存在標(biāo)簽的存儲(chǔ)器中結(jié)合RFID系統(tǒng)的工作方式和頻率，可將其分為有源、無(wú)源RFID以及高頻、低頻RFID。

(二)RFID在我國(guó)教育行業(yè)中的應(yīng)用

RFID技術(shù)于2000年在我國(guó)各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域開(kāi)始普及。如今，RFID已成為發(fā)達(dá)國(guó)家全面推廣并發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)之一，在我國(guó)公共交通以及自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了全面應(yīng)用。在教育領(lǐng)域，RFID技術(shù)最早應(yīng)用于高校，隨著該技術(shù)的發(fā)展，在我國(guó)中小學(xué)教育中也得到了運(yùn)用，但相較于高校與中小學(xué)，RFID技術(shù)在幼兒園教育領(lǐng)域應(yīng)用得極少。在教育領(lǐng)域中的食堂售飯系統(tǒng)和圖書(shū)館的管理系統(tǒng)等都應(yīng)用的RFID技術(shù)。從整體發(fā)展角度看，該技術(shù)在我國(guó)教育領(lǐng)域的應(yīng)用要比在服務(wù)業(yè)、制造業(yè)等行業(yè)中的應(yīng)用范圍少很多。隨著國(guó)家全面發(fā)展學(xué)前教育政策的落實(shí)，學(xué)前教育的辦學(xué)經(jīng)費(fèi)以及條件得到了全面改善，正因如此，RFID技術(shù)在幼兒園中的應(yīng)用存在一定的可行性和現(xiàn)實(shí)性。

二、幼兒園安全管理概述

隨著社會(huì)上幼兒安全問(wèn)題的發(fā)生，國(guó)家頒布了相關(guān)安全管理辦法，同時(shí)社會(huì)各界也對(duì)幼兒的安全問(wèn)題進(jìn)行了高度重視。

三、基于RFID的幼兒園安全管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(一)系統(tǒng)整體架構(gòu)

幼兒園安全管理系統(tǒng)的總體架構(gòu)可采用高效、可行的三層架構(gòu)思想進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣不僅能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)“高內(nèi)聚低耦合”設(shè)計(jì)原則，還能將系統(tǒng)的易維護(hù)性、可靠性大幅度提高。如圖1所示為幼兒園安全管理系統(tǒng)的整體架構(gòu)圖。

圖1 安全管理系統(tǒng)整體架構(gòu)示意圖

其中，表示層是系統(tǒng)的最頂層，是用戶感知軟件的窗口，其可方便用戶輸入和輸出信息。業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)的是系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯處理以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸，可以說(shuō)是系統(tǒng)的核心。數(shù)據(jù)訪問(wèn)層可為系統(tǒng)提供業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與訪問(wèn)等功能[1]。

(二)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)幼兒園安全管理系統(tǒng)的過(guò)程中，可遵循模塊構(gòu)建、分層設(shè)計(jì)原則，同時(shí)能將系統(tǒng)架構(gòu)分為硬件層、支撐層、數(shù)據(jù)庫(kù)層以及基礎(chǔ)功能層。如圖2所示為系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)圖。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)圖

硬件層可為RFID安全管理系統(tǒng)提供硬件支持，是系統(tǒng)運(yùn)行的重要硬件平臺(tái)。支撐層為系統(tǒng)運(yùn)行提供了底層系統(tǒng)支撐，能確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。數(shù)據(jù)庫(kù)層可為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與獲取支撐，是系統(tǒng)數(shù)據(jù)的支撐層。基礎(chǔ)功能層是系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)層，其為系統(tǒng)提供了界面操作和邏輯處理等功能。在該層中又涵蓋了入園檢測(cè)識(shí)別、教室區(qū)域檢測(cè)識(shí)別、出園檢測(cè)識(shí)別以及系統(tǒng)管理等諸多部分。

(三)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)設(shè)計(jì)幼兒園安全管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)RFID讀取器讀取電子標(biāo)簽信息，同時(shí)可將信息數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)较到y(tǒng)軟件的PC機(jī)并開(kāi)展系統(tǒng)射頻識(shí)別和分析作業(yè)，如圖3所示。

該系統(tǒng)會(huì)在幼兒園各檢測(cè)點(diǎn)安置讀取器和天線，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)匯聚在網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，并經(jīng)由交換機(jī)將射頻檢測(cè)識(shí)別的數(shù)據(jù)傳送到PC機(jī)的應(yīng)用軟件，之后便可進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理與分析[2]。

圖3 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖

四、RFID技術(shù)在幼兒園安全管理中的有效運(yùn)用

(一)在幼兒園安全管理中對(duì)RFID卡的設(shè)置

在幼兒園安全管理工作中，RFID卡可用于身份識(shí)別、信息讀取以及權(quán)限設(shè)置等，通常情況下，RFID卡包括以下幾種類型。首先是幼兒RFID卡，其是以腕帶式電子標(biāo)簽形式體現(xiàn)的，相較于常規(guī)的RFID卡，幼兒卡必須要滿足幼兒的特點(diǎn)，同時(shí)還要具備耐用、便于攜帶等特點(diǎn)。在對(duì)幼兒RFID卡進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需保證RFID卡的材質(zhì)環(huán)保、無(wú)毒，其外形與材料也要符合國(guó)家幼兒玩具教具標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)RFID讀取器必須具備集成、部署方便，讀卡距離也要能靈活調(diào)整，同時(shí)還要防水、低輻射。關(guān)于電子腕帶，幼兒園可設(shè)計(jì)成顏色豐富且形狀各異的，通過(guò)提升其美觀性也能受到幼兒的喜愛(ài)，使他們?cè)敢馀宕饔變篟FID卡。此外，卡內(nèi)必須存儲(chǔ)幼兒的具體信息，如幼兒的姓名、年齡以及所在班級(jí)，同時(shí)還要輸入幼兒家長(zhǎng)的聯(lián)系信息。針對(duì)電子腕帶的類型，幼兒園可使用有源RFID卡，這類卡片能進(jìn)行遠(yuǎn)距離感應(yīng)，同時(shí)也能保證感應(yīng)的靈敏度。

其次是家長(zhǎng)RFID卡，該卡用于家長(zhǎng)接送或探望幼兒。為了保證幼兒能安全、精準(zhǔn)地送到家長(zhǎng)身邊，家長(zhǎng)卡中存儲(chǔ)的信息必須要與幼兒RFID卡中的信息一致，同時(shí)家長(zhǎng)RFID卡還要存儲(chǔ)幼兒卡的ID碼以及家長(zhǎng)與幼兒的照片。至于幼兒園教職人員的RFID卡，幼兒園可依據(jù)教職人員的身份以及使用權(quán)限將RFID卡分為幼兒園負(fù)責(zé)人卡、校車(chē)駕駛員卡以及保安卡、教師卡等。教職人員RFID卡可用于教職人員的身份識(shí)別，也方便幼兒園進(jìn)行人員管理，同時(shí)也可用作電子考勤、安全管理系統(tǒng)授權(quán)等方面[3]。

(二)在幼兒園安全管理中RFID技術(shù)的應(yīng)用范圍

首先是身份識(shí)別系統(tǒng)，該系統(tǒng)是幼兒園安全管理中最基礎(chǔ)且重要的子系統(tǒng)。借助RFID讀取器感應(yīng)RFID卡便可對(duì)持卡人的身份進(jìn)行識(shí)別。利用應(yīng)用軟件也可對(duì)各持卡人的權(quán)限進(jìn)行設(shè)置。特別是對(duì)幼兒，更要對(duì)其進(jìn)行細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纳矸莨芾?，這樣便可將允許、禁止等功能全面發(fā)揮。通過(guò)為RFID卡進(jìn)行授權(quán)，再合理布置RFID讀取點(diǎn)，這樣不管在什么地點(diǎn)、什么時(shí)間都能進(jìn)行靈敏感應(yīng)。在幼兒園校門(mén)口設(shè)置RFID讀取器，其可自動(dòng)記錄幼兒的入園以及家長(zhǎng)接送情況，這樣也有利于教師對(duì)班級(jí)幼兒情況的了解。通過(guò)將RFID卡數(shù)據(jù)同步到幼兒園的網(wǎng)站上也有利于家長(zhǎng)的查詢，此外校門(mén)口設(shè)置的RFID卡還能對(duì)教職人員進(jìn)行考勤管理，其可精準(zhǔn)記錄教職人員上班和下班的時(shí)間。

其次是門(mén)禁系統(tǒng)。為了確保幼兒的安全，在開(kāi)展幼兒園安全管理工作的過(guò)程中還要在校內(nèi)食堂、寢室以及班級(jí)等場(chǎng)所專設(shè)門(mén)禁，只有持有RFID卡的教職人員和幼兒才能進(jìn)入。如果有其他人員闖進(jìn)幼兒園，因無(wú)法打開(kāi)門(mén)禁也會(huì)大大提高幼兒園教師與幼兒的安全系數(shù)。除此之外，在中午和晚上幼兒需要休息的時(shí)間，教師也可通過(guò)RFID卡權(quán)限設(shè)置禁止幼兒卡打開(kāi)門(mén)禁，這樣幼兒便無(wú)法離開(kāi)寢室，也能避免出現(xiàn)安全問(wèn)題。

再者是校車(chē)安全監(jiān)控系統(tǒng)。校車(chē)通過(guò)安裝車(chē)載RFID讀取器能自動(dòng)感應(yīng)幼兒佩戴的電子腕帶，這樣也可精準(zhǔn)獲取上車(chē)或下車(chē)的幼兒數(shù)量。同時(shí)校車(chē)實(shí)際乘載人數(shù)也能直接顯示在車(chē)內(nèi)醒目的位置，駕駛員也能直接觀察車(chē)內(nèi)人員數(shù)量，還能防止校車(chē)停駛關(guān)閉車(chē)門(mén)時(shí)還有幼兒遺留在車(chē)上等問(wèn)題。同時(shí)借助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將校車(chē)實(shí)際載人數(shù)量傳輸?shù)接變簣@安全監(jiān)控中心，也能防止校車(chē)出現(xiàn)超載的問(wèn)題。而家長(zhǎng)在站點(diǎn)接送幼兒時(shí)必須持有家長(zhǎng)RFID卡，還要經(jīng)過(guò)車(chē)門(mén)口的讀取器證明身份，在這一過(guò)程中家長(zhǎng)的身份信息會(huì)通過(guò)語(yǔ)音傳送到司機(jī)和隨車(chē)教師那里，之后將家長(zhǎng)信息與幼兒FRID卡信息比對(duì)，也能防止假冒、誤接幼兒的事情發(fā)生[4]。

隨后是危險(xiǎn)區(qū)域預(yù)警系統(tǒng)，泛指幼兒園內(nèi)的危險(xiǎn)地域，通過(guò)將遠(yuǎn)程高靈敏RFID讀取器安置在這些地域，并借助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等連接到安全管理監(jiān)控中心。如果有幼兒靠近這些區(qū)域，讀取器會(huì)自動(dòng)報(bào)警，還會(huì)讀取幼兒信息，并將信息精準(zhǔn)、快速地傳送到監(jiān)控中心。針對(duì)幼兒園的安全管理監(jiān)控中心，在經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件收取到信息后，電腦會(huì)同時(shí)發(fā)出聲音報(bào)警，還可自動(dòng)定位傳感點(diǎn)所在位置，這樣工作人員便能有效做好防護(hù)工作。而在非放學(xué)時(shí)段，如果幼兒來(lái)到校門(mén)口附近，門(mén)衛(wèi)處的讀取器會(huì)自動(dòng)感應(yīng)幼兒的RFID卡，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警同時(shí)可將幼兒信息發(fā)送到監(jiān)控中心，門(mén)衛(wèi)也能接收到信息，這樣便可防止幼兒走失或被外人帶走。

最后是家長(zhǎng)接送探訪系統(tǒng)。為了提升幼兒園管理和幼兒的安全性，在放學(xué)時(shí)間段以及探視時(shí)間，家長(zhǎng)便需經(jīng)過(guò)校門(mén)口的RFID讀取器驗(yàn)證完身份后才能帶走幼兒。同時(shí)只有在家長(zhǎng)RFID卡讀取出幼兒RFID卡ID號(hào)，并確保信息一致后，門(mén)衛(wèi)和保安才能允許家長(zhǎng)接走幼兒。為了更清晰地看到信息并進(jìn)行比對(duì)，在幼兒園門(mén)衛(wèi)室中應(yīng)安置大尺寸的顯示器，將校門(mén)口RFID讀取器感應(yīng)到的家長(zhǎng)RFID卡信息以及幼兒和家長(zhǎng)照片等同步顯示到顯示器上，后臺(tái)應(yīng)用軟件也能進(jìn)行信息與卡號(hào)的比對(duì)，通過(guò)語(yǔ)音或動(dòng)畫(huà)的形式進(jìn)行提示，門(mén)衛(wèi)和保安也能快速了解家長(zhǎng)分身識(shí)別情況。如若臨時(shí)有訪客要進(jìn)入幼兒園，他們需要在校門(mén)口門(mén)衛(wèi)處登記并確認(rèn)后，領(lǐng)取臨時(shí)RFID卡，同時(shí)也要通過(guò)系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)定該訪客要進(jìn)入的區(qū)域，比如教師宿舍或辦公樓等以及要停留的時(shí)間。期間如果訪客進(jìn)入了非訪問(wèn)區(qū)域，特別是幼兒的學(xué)習(xí)區(qū)和活動(dòng)區(qū)，系統(tǒng)會(huì)將信息自動(dòng)傳送到安全監(jiān)控中心，同時(shí)也會(huì)給門(mén)衛(wèi)或保安發(fā)送信息進(jìn)行提醒。在訪客結(jié)束訪問(wèn)后，需到校門(mén)衛(wèi)處歸還RFID卡，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)解除卡片的訪問(wèn)權(quán)限[5]。

結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，RFID技術(shù)已廣泛應(yīng)用于我國(guó)商業(yè)、服務(wù)業(yè)等行業(yè)領(lǐng)域，將其運(yùn)用到幼兒園安全管理工作中不僅能提升幼兒園安全管理的效率，還能將幼兒多且好動(dòng)等問(wèn)題解決，而這在很大程度上也會(huì)減輕教師的管理工作強(qiáng)度。在應(yīng)用RFID技術(shù)的過(guò)程中再制定可行、有效的安全管理機(jī)制，這不僅能將幼兒園的安全隱患消除，還能及早發(fā)現(xiàn)、預(yù)警并防患于未然，這樣幼兒發(fā)生的安全事故的概率會(huì)大幅度降低。通過(guò)將RFID技術(shù)的感知作用全面發(fā)揮，彌補(bǔ)了以往校園視頻監(jiān)控存在的不足，這樣幼兒園的安全便可得到更有力的保護(hù)，而幼兒在校園也能快樂(lè)學(xué)習(xí)，健康成長(zhǎng)。