基于GPS和云平台的学生智能管理系统设计

2020-08-25瞿雨秋陶曾杰

湖北农机化 2020年9期

瞿雨秋陶曾杰唐培刘雅

(湖南信息学院电子信息学院，湖南长沙 410151)

1 智能管理系统总体设计

整个系统由云平台与GPS技术结合下实现。主要研究的是学生在校表现以及学生离校之后的表现，具体有：学生上下学签到，课堂上早退、迟到，学生校外定位以及险情报警等内容。学生上学时通过校园门口的射频系统，识别学生随身携带的ID身份，生成的出入信息，将GPS实时定位功能进行补充，可以辅助校方及时发现学生的到校、迟到，早退等情况。学生放学时可以根据学生ID(存在学生卡系统的ROM里)在服务器的数据库里查询该学生的当前和历史位置信息，在地图上描点显示和历史运动路径绘制，清晰明了地知道学生去向。当学生遇到危险时，还可以摁下求助按钮，其父母捆绑手机会立即收到该持卡人所发信息，持卡学生的父母可根据信息判断持卡人的安全状态是否真实，是否选择报警。学生家长可通过手机及时获取准确的求助位置，有利于处置异常情况、不延误处置解救时机，确保学生的安全。

2 学生端设计

学生端主要是学生卡的形式给学生携带，主要包括单片机模块、GPS定位模块、射频识别模块、5G模块、按键和显示6部分。其构成模块框图如图2所示。

单片机是学生端系统数据处理的核心，采用低功耗、能休眠的芯片，能够保障学生卡上电池的续航能力。

在这个系统中，我们通过使用GPS系统进行定位。GPS系统指的是全球定位系统，是由美国国防部研制和维护的中距离圆型轨道卫星导航系统。利用GPS来帮助我们实时了解学生的校内外位置，当学生遇到危险时，还可以迅速反应，同时系统还会自动定位此时的位置，并规划出与学生最短路线，快速救人。

射频识别(RFID)是Radio Frequency Identification的缩写，其原理为阅读器与标签之间进行非接触式的数据通信，达到识别目标的目的。其中学生卡为电子标签，学校门口安装阅读器。学生携带学生卡通过安装在校园门口的阅读器时，学生出入信息能够被有效捕捉，在系统后台自动生成持卡人的出入记录。

5G芯片，用来传输数据。一是传送由射频识别的阅读器读到的学生卡信息通过5G传送到学生家长手机端，家长可以实时知晓孩子的到校时间；二是可以将单片机整合好的经纬度坐标数据传递到服务器的数据库中，以备查询管理系统进行查询管理。

按键，当碰到紧急事件时可以发出求救信号，也可以拨打存储在卡里的电话；显示器可以显示查看位置信息和通讯录等信息。

图1 系统框图

图2 学生端设计框图

3 云平台设计

云平台(cloud platforms)，顾名思义这种平台允许开发者将事先写好的程序放在“云”里进行运行，或是使用“云”提供的服务，或二者皆是。登录界面如图3所示。

射频识别阅读器读取出的信息发送到学校管理中心，学校老师和家长都可以登录该平台查询学生到校、早退情况，当学生出校时也可以查询学生位置信息。

老师可以通过登录学校统一教职工账户记录学生课堂表现、上下课有无迟到、早退等信息，同时老师还可以上传学生学业成绩情况，及时了解学生的心理状态，及时疏解；此外，老师还可以通过了解云平台上学生的各项信息及时与学生家长进行沟通、了解，促进学校、学生和家长三方同频共振，共同进步。

图3 云平台登录界面

图4 学生管理界面

4 家长端

家长可以通过登录云平台查找到自己孩子的各种信息，包括：上下学考勤、课堂表现等。还涉及到了校外这一块，当学生离校后，如若发现孩子没有及时地回家，家长可以通过登录云平台家长端查找学生活动轨迹。此外学生随身携带的ID卡上还设置了报警按钮，若学生遇到危险时，可按下此按钮，此时云平台系统接收到学生ID传过来的信息时会自动发送警报信息给家长，家长可以通过云平台查找到学生所在位置以及通往学生的最快路线，达到最快时间减少危害。家长端在云平台的登录界面如图5所示。