基于GPS和云平臺(tái)的學(xué)生智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

瞿雨秋 陶曾杰 唐 培 劉 雅

(湖南信息學(xué)院電子信息學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410151)

1 智能管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)由云平臺(tái)與GPS技術(shù)結(jié)合下實(shí)現(xiàn)。主要研究的是學(xué)生在校表現(xiàn)以及學(xué)生離校之后的表現(xiàn)，具體有：學(xué)生上下學(xué)簽到，課堂上早退、遲到，學(xué)生校外定位以及險(xiǎn)情報(bào)警等內(nèi)容。學(xué)生上學(xué)時(shí)通過校園門口的射頻系統(tǒng)，識(shí)別學(xué)生隨身攜帶的ID身份，生成的出入信息，將GPS實(shí)時(shí)定位功能進(jìn)行補(bǔ)充，可以輔助校方及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的到校、遲到，早退等情況。學(xué)生放學(xué)時(shí)可以根據(jù)學(xué)生ID(存在學(xué)生卡系統(tǒng)的ROM里)在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)里查詢?cè)搶W(xué)生的當(dāng)前和歷史位置信息，在地圖上描點(diǎn)顯示和歷史運(yùn)動(dòng)路徑繪制，清晰明了地知道學(xué)生去向。當(dāng)學(xué)生遇到危險(xiǎn)時(shí)，還可以摁下求助按鈕，其父母捆綁手機(jī)會(huì)立即收到該持卡人所發(fā)信息，持卡學(xué)生的父母可根據(jù)信息判斷持卡人的安全狀態(tài)是否真實(shí)，是否選擇報(bào)警。學(xué)生家長(zhǎng)可通過手機(jī)及時(shí)獲取準(zhǔn)確的求助位置，有利于處置異常情況、不延誤處置解救時(shí)機(jī)，確保學(xué)生的安全。

2 學(xué)生端設(shè)計(jì)

學(xué)生端主要是學(xué)生卡的形式給學(xué)生攜帶，主要包括單片機(jī)模塊、GPS定位模塊、射頻識(shí)別模塊、5G模塊、按鍵和顯示6部分。其構(gòu)成模塊框圖如圖2所示。

單片機(jī)是學(xué)生端系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的核心，采用低功耗、能休眠的芯片，能夠保障學(xué)生卡上電池的續(xù)航能力。

在這個(gè)系統(tǒng)中，我們通過使用GPS系統(tǒng)進(jìn)行定位。GPS系統(tǒng)指的是全球定位系統(tǒng)，是由美國(guó)國(guó)防部研制和維護(hù)的中距離圓型軌道衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。利用GPS來幫助我們實(shí)時(shí)了解學(xué)生的校內(nèi)外位置，當(dāng)學(xué)生遇到危險(xiǎn)時(shí)，還可以迅速反應(yīng)，同時(shí)系統(tǒng)還會(huì)自動(dòng)定位此時(shí)的位置，并規(guī)劃出與學(xué)生最短路線，快速救人。

射頻識(shí)別(RFID)是Radio Frequency Identification的縮寫，其原理為閱讀器與標(biāo)簽之間進(jìn)行非接觸式的數(shù)據(jù)通信，達(dá)到識(shí)別目標(biāo)的目的。其中學(xué)生卡為電子標(biāo)簽，學(xué)校門口安裝閱讀器。學(xué)生攜帶學(xué)生卡通過安裝在校園門口的閱讀器時(shí)，學(xué)生出入信息能夠被有效捕捉，在系統(tǒng)后臺(tái)自動(dòng)生成持卡人的出入記錄。

5G芯片，用來傳輸數(shù)據(jù)。一是傳送由射頻識(shí)別的閱讀器讀到的學(xué)生卡信息通過5G傳送到學(xué)生家長(zhǎng)手機(jī)端，家長(zhǎng)可以實(shí)時(shí)知曉孩子的到校時(shí)間；二是可以將單片機(jī)整合好的經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)傳遞到服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中，以備查詢管理系統(tǒng)進(jìn)行查詢管理。

按鍵，當(dāng)碰到緊急事件時(shí)可以發(fā)出求救信號(hào)，也可以撥打存儲(chǔ)在卡里的電話；顯示器可以顯示查看位置信息和通訊錄等信息。

圖1 系統(tǒng)框圖

圖2 學(xué)生端設(shè)計(jì)框圖

3 云平臺(tái)設(shè)計(jì)

云平臺(tái)(cloud platforms)，顧名思義這種平臺(tái)允許開發(fā)者將事先寫好的程序放在“云”里進(jìn)行運(yùn)行，或是使用“云”提供的服務(wù)，或二者皆是。登錄界面如圖3所示。

射頻識(shí)別閱讀器讀取出的信息發(fā)送到學(xué)校管理中心，學(xué)校老師和家長(zhǎng)都可以登錄該平臺(tái)查詢學(xué)生到校、早退情況，當(dāng)學(xué)生出校時(shí)也可以查詢學(xué)生位置信息。

老師可以通過登錄學(xué)校統(tǒng)一教職工賬戶記錄學(xué)生課堂表現(xiàn)、上下課有無遲到、早退等信息，同時(shí)老師還可以上傳學(xué)生學(xué)業(yè)成績(jī)情況，及時(shí)了解學(xué)生的心理狀態(tài)，及時(shí)疏解；此外，老師還可以通過了解云平臺(tái)上學(xué)生的各項(xiàng)信息及時(shí)與學(xué)生家長(zhǎng)進(jìn)行溝通、了解，促進(jìn)學(xué)校、學(xué)生和家長(zhǎng)三方同頻共振，共同進(jìn)步。

圖3 云平臺(tái)登錄界面

圖4 學(xué)生管理界面

4 家長(zhǎng)端

家長(zhǎng)可以通過登錄云平臺(tái)查找到自己孩子的各種信息，包括：上下學(xué)考勤、課堂表現(xiàn)等。還涉及到了校外這一塊，當(dāng)學(xué)生離校后，如若發(fā)現(xiàn)孩子沒有及時(shí)地回家，家長(zhǎng)可以通過登錄云平臺(tái)家長(zhǎng)端查找學(xué)生活動(dòng)軌跡。此外學(xué)生隨身攜帶的ID卡上還設(shè)置了報(bào)警按鈕，若學(xué)生遇到危險(xiǎn)時(shí)，可按下此按鈕，此時(shí)云平臺(tái)系統(tǒng)接收到學(xué)生ID傳過來的信息時(shí)會(huì)自動(dòng)發(fā)送警報(bào)信息給家長(zhǎng)，家長(zhǎng)可以通過云平臺(tái)查找到學(xué)生所在位置以及通往學(xué)生的最快路線，達(dá)到最快時(shí)間減少危害。家長(zhǎng)端在云平臺(tái)的登錄界面如圖5所示。

圖5 家長(zhǎng)端云平臺(tái)登錄界面

5 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的學(xué)生智能管理系統(tǒng)從3個(gè)方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要包括云平臺(tái)、學(xué)生端、家長(zhǎng)端。通過學(xué)生端的學(xué)生卡連接了學(xué)校和家長(zhǎng)，將學(xué)生的上下學(xué)時(shí)間信息、位置信息等通過云平臺(tái)和5G實(shí)時(shí)傳送給了家長(zhǎng)和學(xué)校，能確保學(xué)校和家長(zhǎng)對(duì)學(xué)生的信息了如指掌，為學(xué)校的教學(xué)管理和學(xué)生的安全提供了保障。