基於RFID校園監控系統的設計與實現是網際網路模式下應用的創新，改變了傳統的監控與互動模式，系統的實施對於家長解除了後顧之優，減輕家長的精神負擔，對於幼兒園確保了孩子的安全，提升校園的形象，節約了大量人力物力。
1 核心技術概述
隨著計算機技術的發展，網路技術也得到了空前的發展，各種新技術更是雨後春筍層出不窮，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 移動網際網路
移動網際網路，就是將行動通訊和網際網路二者結合起來，是網際網路的技術、平臺、商業模式和應用與移動通訊技術結合並實踐的活動的總稱，它將行動通訊和網際網路這兩個發展最快、創新最活躍的領域連線在一起，並憑藉數十億的使用者規模，正在開闢資訊通訊業發展的新時代。移動網際網路正逐漸滲透到人們生活、工作的各個領域，簡訊、移動音樂、手機遊戲、視訊應用、手機支付、位置服務、各類應用軟體等豐富多彩的移動網際網路應用迅猛發展，正在深刻改變資訊時代的社會生活。
本系統中就藉助移動網際網路，讓家長在智慧手機終端的視訊服務實時檢視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、教師發過來的服務資訊，與老師們進行互動和溝通。
1.2 網路視訊監控
視訊監控系統是由攝像、傳輸、控制、顯示、記錄登記五大部分組成。攝像機通過網路線纜或者同軸視訊電纜將視訊影象傳輸到控制主機，控制主機再將視訊訊號分配到各監視器及錄影裝置，同時可將需要傳輸的語音訊號同步錄入到錄影機內。隨著網路技術、傳輸技術的快速發展，視訊監控可以通過有線、無線網路、電力網路把視訊資訊以數字化的形式來進行傳輸，並接入到統一的視訊服務平臺上進行管理，可將視訊資訊進行轉碼，以不同的方式、速率傳輸到終端裝置上進行展示，網路視訊監控總體概述為一項集計算機、網路、通訊以及視訊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系統由電子標籤、閱讀器和用來傳遞射頻訊號的天線組成。電子標籤根據是否具有電源分為有源標籤、無源標籤和半有源標籤，其工作的基本原理是由閱讀器通過發射天線傳送特定頻率的射頻訊號，當電子標籤進入有效的工作區域時產生感應電流，從而獲得能量，電子標籤被啟用，向閱讀器傳送資訊，閱讀器收到資訊後編碼，然後傳送給後臺主機進行相關的資訊處理，針對不同的設定作出相應的處理和控制，最終發出指令訊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 訊息推送服務
訊息推送服務是在網際網路技術發展下，衍生的新技術，是基於“Web廣播”通過一定的技術標準和協議，在網際網路上定期傳送特定使用者群體需要的資訊來減少資訊過載的一項新技術。它根據使用者的興趣來搜尋、過濾資訊，幫助使用者高效率地發掘有價值的資訊。資料來源於與與伺服器的互動，常用的訊息推送有兩種方式：第一種是客戶端使用Pull(拉)的方式，就是隔一段時間就去伺服器上獲取一下資訊，看是否有新的資料更新;第二種就是伺服器使用Push(推送)的方式，當伺服器端有新資訊了，則把最新的資訊Push到所需要的使用者終端上。
2 系統架構體系設計
基於RFID校園監控系統是為幼兒園每個學生配戴一個RFID的'電子標籤，當學生經過RFID閱讀器掃描區域時，採集到學生電子標籤資料，併網絡傳輸至後臺伺服器，通過計算匹配到周邊的攝像頭，呼叫監控視訊平臺獲取實時的視訊訊號。系統利用RFID技術，在整體上架構上將家長、學生、監控、智慧終端融為一體，促使校園管理邁向智慧化、資訊化。
2.1 硬體設計
1)RFID模組設計與選型
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，並且RFID裝置間不相互干擾、掃描範圍可控且距離短、輻射低、易穿戴等特點，對RFID裝置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，在防衝突方案上，採用可靠的分頻多重進接和分時多重進接設計，可同時識別200個以上不同的射頻識別卡。另外電子標籤可根據實際穿戴需要，定製成微小的、漂亮的鈕釦式，時刻穿戴在學生身上，同時還具備高抗干擾性、高度整合性和高安全性，為整個校園監控系統的良好實施奠定一定的基礎。
2)網路視訊監控
網路視訊監控由攝像頭、傳輸網路、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，這裡不詳做討論。在轉碼平臺上要求視訊的模擬訊號與數字訊號互轉，並且支援PC電腦上傳輸解析度大、位元速率大、清晰度高視訊，移動終端相對低的訊號輸出;支援攝像頭的遠端滾動、拉進、縮遠、抓拍等操作;支援大資料量的儲存、高併發的訪問、歷史視訊的回放等技術問題。
2.2 軟體架構設計
本軟體系統架構是將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，應用於系統的資料採集與交換處理;B/S(Brower/Server)模式，即瀏覽器/伺服器模式，應用於PC電腦的Web瀏覽和智慧手機的服務。
整個系統的是每個幼兒園內部部署，先將採集資料在幼兒園儲存，並通過網際網路網路實時同步至電信機房，由機房部署儲存所有幼兒園的採集資料，並作為雲服務平臺向各應用業務軟體提供服務，為支援整個城市的幼兒園家長使用，系統採用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
基於RFID校園監控系統實現家長在PC端或智慧手機端登入後，根據後臺的業務邏輯關係及演算法處理，得到自己孩子目前所處在RFID閱讀器掃描區域內的裝置資源，網路視訊監控調出裝置資源的視訊監控訊號，將實時畫面傳輸到使用者介面上。家長通過實時監控畫面瞭解孩子在校園的表現及受教育情況，並通過線上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髮送注意事項、育兒知識、校園活動等。該系統核心架構模組設計主要包括資源管理、資料採集與交換處理、多路視訊展現與自動切換、資訊互動等模組組成。
1)資源管理模組
實現基於RFID裝置對孩子監控，要具有精確的裝置提供詳細資料，通過後臺的裝置實體間的對應關係，經業務關係的計算處理，得到需要的資料。突顯出業務實現的資源關係管理尤為重要，裝置資源實體有：RFID電子標籤、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，大於等於一個攝像頭;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係，將資源管理建立起一個學生對應一個RFID電子標籤;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資料的儲存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)資料採集與交換處理模組
資料採集主要是RFID閱讀器掃描電子標籤的資料採集和視訊監控的實時畫面的採集，並將採集資料先臨時儲存在各幼兒園本地，再實時同步至電信中心機房。在設計上資料採集是利用裝置廠家提供的服務介面，與SOA框架的服務介面同步，實時將結構化資料、非結構化資料儲存在平臺伺服器。
資料交換處理提供各子系統接入的介面，實現資料交換平臺和各資訊系統的有機結合，以統一的介面規範實現資料自動提取、資料轉換、資料傳送、資料校驗、資料稽核等，同時支援資料同步、歷史資料查詢等。各幼兒園的業務資料按統一標準規範處理後，實時同步至電信機房的雲服務平臺的資料中心，各PC終端、移動終端均從雲服務平臺獲取實時資料。
3)多路視訊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，家長看到的實時視訊也需要根據孩子的移動自動識別監控視訊、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伺服器上檢測RFID採集的資料是否存在變化，如變化就從伺服器上獲取最新的監控視訊畫面，更新PC端、移動端介面;自動推送是當有家長訪問孩子的監控視訊時，伺服器端執行監聽的機器，計算RFID採集資料是否變化，如變化，伺服器端主動將最近監控畫出推送到客戶端。
4)資訊推送服務功能實現
網際網路的時代也促進了資訊的傳遞，利用成熟的網路技術、智慧終端裝置實現資訊的傳遞、分享也變的異常容易。家長可利用智慧手機接收校園資訊的推送服務，在本系統的設計實現上利用百度雲推送服務，伺服器端主動利用百度雲服務介面將資訊推送到智慧手機的移動裝置上，這樣家長可以訂閱服務查收到推送的資訊資料，並在平臺上反饋與校園、教師間保持良好的互動。
