智慧校园家校通_校讯通物联网系统解决方案

智慧校园家校通_校讯通物联网系统解决方案

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作者:小瀚

来源: 邈瀚云

发布时间:2019-11-19 11:10

内容简介:基于物联网数据分析的智慧家校通系统,将RFID新技术、便捷的因特网和成熟的移动手机网络融为一体,打造了一个高效,实时、强大可靠的学校和家长的能互动的沟通平台,对在校学生的位置

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第一章 方案背景

以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入学习贯彻党的十九大、十九届二中、三中全会精神和四川省委十一届三次、四次全会精神,全面落实全国和全省教育大会精神,以“育人为本、融合创新、系统推进、引领发展”为原则,坚持稳中求进工作总基调,以贯彻实施“教育信息化2.0行动计划”为主线,围绕“三全两高一大”目标(即教学应用覆盖全体教师,学习应用覆盖全体适龄学生,数字校园建设覆盖全体学校,着力提高教育信息化应用水平,着力提高广大师生信息素养,建设“互联网+教育”大平台),继续夯实基础,深化“三通两平台”建设,积极推动“互联网+教育”,全面推广“三联三带三提升”发展模式,大力促进教育信息化教学应用共同体建设,持续深入推进信息技术与教育教学融合创新,大力发展智慧教育,坚持高质量发展,推进教育信息化“转段升级”,为加快教育现代化提供有力支撑。

在面对信息发展的新时代,如何利用云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能等信息技术改善好学校信息技术基础设施,营造好网络化、数字化、个性化、泛在化的智慧教育环境,促进信息技术与学校人才培养、科学研究、文化传承与创新、社会服务等方面的深度融合和创新应用,提高教育教学质量和科研服务水平,提升科学决策和教育治理能力,培养具有较高思维品质和较强实践能力的创新型人才。是邈瀚云不懈的追求。

当前学校普遍存在的现象是教师与学生家长之间的沟通方式主要以家长会、家访、书面通知等形式为主,近年来随着社会的进步,大部分的老师和家长之间采取了单独电话、微信群、QQ或短信直接沟通。虽然上述方式在一定程度上实现了学校与家长之间的沟通与联系,但是学生什么时候到校,什么时候离开校,哪个科目又布置了什么作业,校长讲话的内容是什么,学生在学校的表现怎么样等等一系列的信息家长无法全部随时知晓,传统的沟通方式存在着频度小,浪费师资等问题,不能满足日益增强的家长对学校更多信息了解的要求,因此,建立一个顺畅、高效、现代网络信息化的学校与家长间信息互动沟通渠道,将是学校一个信息化的发展趋势。

由此,我司开发了基于物联网数据分析的智慧家校通系统,将RFID新技术、便捷的因特网和成熟的移动手机网络融为一体,打造了一个高效,实时、强大可靠的学校和家长的能互动的沟通平台,对在校学生的位置信息进行实时监控,分析和记录,将学生的位置动态和学校教学信息及时通过学校官方公众号反馈到学生家长,实现学校和家长间及时、有效的沟通与互动,达到真正意义上的学校信息化管理。   

该系统方案一套软硬件集成的综合架构的系统,运用现代网络信息技术为学校和家长服务的一个网络技术平台,是学生家庭与学校和老师之间的无缝联接沟通平台。

该系统具有良好的可扩展性,能够适应幼儿园、小学、初中、高中等不同类型不同阶段的学校,同时,也能够适应不同结构的学校。遵循学校的部门组织结构不同,每个部门的职能也不同的规则,系统除满足学校内部机构普通需求外还可以适应所有学校的个性化需求。

第二章 系统功能

邈瀚云智慧校园家校通解决方案是利用高科技的远距离射频识别(RFID)技术、视频抓拍技术、微信公众平台和计算机信息处理技术加云计算开发而成的具有世界领先水平的综合信息管理系统,为广大中小学幼儿园、学生家长提供了信息化服务平台。

它的工作原理是:为每个学生配备一个内含超高频RFID芯片的学生证,当学生在离开、到达校门时,通过校门口的读卡器立即读到学生所佩戴的超高频RFID识别卡,并将该卡的卡号输出至后台邈瀚云智慧校园家校通系统,系统立即按照预录的信息向该学生的父母发一条微信通知,如“您的孩子已达学校”;同样地,如果学生离开这些地方的话,系统也能够立即按照预录的信息向该学生的父母与老师发一条微信推送信息,如"您的孩子已离开学校"。同时,超高频RFID读写器能触发摄像头拍摄场景照片或视频录像,并将照片或视频录像保存在系统中心供查询使用。最终,邈瀚云智慧校园家校通服务器中保存所有学生的活动信息,并将它整理成报表供学校、家长查询。

有了家校通系统,家长能及时获得孩子到校、离校及在校外的活动情况,学校则能更有效的进行学生管理,和家长密切沟通,从而整体提高教学管理水平,同时,该系统也为后续的校园信息化管理奠定基础。

 
系统示意图

一、系统设计原则为保证家校通系统的平稳、安全、可靠、高效的运行,最大限度减少事故造成的损失,我们设定如下的设计原则:
(一)一般基本原则
运行操作简单,易于维护;系统具有良好的UI界面;家校通系统允许其它的应用程序和用户读取其数据库的数据。在保证数据安全性的前提下,数据能够在家校通系统和其它系统之间传输和使用。
(二)分布式控制原则
家校通系统采用分布式控制原则,一般的学生跟踪信息采集功能由现场最底层的读写设备和电子标签自动执行,同时将执行结果上传到云数据中心。数据中心作为系统运行的监控机构和信息中央处理机构,不直接介入办公室和学校管理层和老师的日常使用,只负责各点之间的协调控制。但如有必要,调度中心将可以介入系统进行控制操作处理。
(三)独立性原则
现场各采集装置之间在设计上保持相对的独立,不会因其中一个出现故障而影响其他控制系统的运行。
(四)容错性原则
系统充分采用冗余容错方式以提高系统可靠性,当一台冗余服务器发生故障时,能自动进行无扰动切换,自动对系统的数据进行备份;当故障解除后,能自动切换,并对数据进行同步更新。系统的软硬件各个部分或全部的故障不会影响各点的运行。系统对各种控制操作有基本的诊断和防错功能,以阻止误操作的发生。
(五)安全管理原则
控制中心和学校管理层、老师有严格的安全和权限级别限制,不能随意越权操作。
(六)先进性原则
系统采用的硬件、软件和网络都具有世界先进技术水平,能满足所处环境和条件,并且经过实践考验证明其安全、实用的产品。如果因任何原因停止向控制中心传输数据,控制点能储存相关事件信息数据,并基于最后设定值自动执行设备保护和控制。
(七)可靠性原则
系统具有极高的可靠性,关键采集点和系统内关键设备均采用冗余方式,以保证整个系统安全可靠的运行。系统能定期对自身进行自诊断并且形成报告,并能监视整个系统的工作状态,以便于系统的维护和管理。
(八)扩展性原则
根据学校今后的发展、监测定位点功能扩展的需要,控制中心机房、系统在整个校园分布点的硬件、软件和网络都具有100%的扩展能力,并允许将来数据库、存储器和通信信道等都可以实现扩展。
(九)可维护性原则
故障诊断、维修简便,并能在最短的时间内恢复正常运行;系统设计合理,能够通过硬、软件的最小变动,获得更好的可操作性、可维护性、及充分的后备保障性能。
(十)系统架构
家校通系统是一套以控制中心机房为核心的教育管理系统。控制中心利用安装在各监测点的RFID读写器等采集终端采集各类不同的数据,及时分析、处理,并存储数据供学校管理人员和老师调用,保证对学生、教师、学校的正常管理。同时向学校相关的管理部门和教师传递和交换信息。
系统架构如下图所示,主要由应用平台、网络传输、设备前端等几部分组成。

 

系统架构图
二、系统功能
基于以上架构实现的主要功能:
(1)在学校门口安装读写器设备,连接家校通服务器,用于学生到校、离校刷卡,并自动触发家校通系统给发送家长老师推送通知;
(2)在学校门口安装高清摄像头,用于拍摄学生进出学校时的情况。
(3)在教室与走廊安装摄像头,用于家长随时在家、办公室了解宝宝在学校的生活情况【幼儿园版,根据需求安装】。
)应用平台
系统应用平台集中对整套教育管理系统进行监控、集中处理、存储从各点来的实时数据。通过应用平台完成业务功能呈现。
系统采用B/S架构,主要包括数据处理服务器、WEB服务器、短信收发服务器等几部分组成。数据处理服务器主要负责前端RFID的数据采集、视频抓拍图片处理等;WEB服务器为系统对外的窗口,客户可以登录WEB服务器进行学生考勤查询、业务管理等操作。
1.设备前端
学校大门、教学楼、教室、图书馆、体育馆、操场、食堂、宿舍楼等地点均可安装感知设备,学校可以根据具体情况自行选择。
前端感知设备主要包括超高频RFID电子标签、读写器、视频抓拍机等几部分。
1.1超高频RFID电子标签
超高频RFID电子标签是射频识别系统真正的数据载体。一般情况下,电子标签由标签天线和标签专用芯片组成。无源超高频RFID电子标签用来识别学生ID信息。如下图所示,可以采用胸牌或挂牌的形式,提供给学生使用。
 

学生考勤卡
1.2读写器
读写器包含有超高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及读写器天线。此外,读写器还有附加的接口(RS232、RS485、以太网接口等),以便将所获得的数据传向应用系统或从应用系统接收命令。下图红框为实际现场的读写器的安装位置。具体安装形式,包括通道门、立杆等几种形态,按照学校实际情况进行就地设计。
 
图3.4 RFID读写器安装
(3)视频抓拍机
视频抓拍机采用高清人脸抓拍抓拍机,与超高频RFID设备作联动,当超高频RFID触发到标签时,抓拍机就会抓拍区域内的照片,并将照片存储于家校通系统中心,管理员可以根据学生信息调出学生对应的超高频RFID标签在学校内触发的所有时间点,系统根据时间点可以调出该时间点的照片或视频录像。
2.网络传输
各个学校的网络环境差异很大。针对有条件的学校,尽量采用以太网有线的方式将数据上报平台;学校布线不方便的情况下,可以通过GPRS或物联网卡4G/5G的方式进行数据传输。
系统特点
●家长放心:实时跟踪学生的到校、离校、回家情况及学生课外活动状态或在校外的去向,并及时将这一情况利用微信通知消息家长。因此家长不管身处何地,都可以通过手机及时了解孩子是否准时到校、何时放学、是否到家、是否需要马上回家烧饭、是否需要打一个电话给学校为什么孩子还没有放学或者还没有到校等信息。
●学校称心:学校利用此系统,能够快速跟踪了解学生的到校、离校情况,同时也为学校解决学生校外意外事故提供法律上的依据。
●自动考勤:学校可以利用该系统作为学校师生的考勤系统,每月自动生成考勤报表,而无需另外安装考勤机。
●查询便利:该系统为网络版,可以安装在学校任何一台电脑上,方便学校相关部门查询和打印有关信息,如校长办公室、学校保卫处、班主任办公室等等。
●价格低廉:适合绝大部分学生的消费。享受此项服务的学生,每学期只需交纳低廉的服务费。
●可独立建设:不依赖于目前学校或其他学生活动场所的信息化建设程度,可直接实施。
系统优势
1.标签成本低
传统有源RFID家校通方案:有源标签的售价偏高,一般售价都在几十元以上。目前的商业模式,一般都是学校之外的第三方资金投入运作。标签过高的成本,严重影响了整个项目的推广以及后期的维护。
而超高频RFID标签,因为采用无源方案,整体售价很低,非个性化的标签售价可以在30元以内。这对家校通的大规模推广提供了非常有利的条件。
2.稳定性
传统有源RFID家校通方案,因为内置电池的原因,存在过一段时间后,整体读写距离变近的问题;此外,一旦电池耗尽,则无法读取到学生卡号。
超高频RFID可保证长期稳定读取距离。
3.A、B点布置读写器,可判断学生进出校门方向
同时在校门口一定距离内设置A点、B点超高频RFID读写器,这样学生如果是进校门,那么识别顺序就是A点先、B点后;学生如果是出校门,那么识别顺序就是B点先、A点后;家校通系统会根据这个顺序判断学生的移动方向。传统高频RFID设备只能识别一次标签,无法判断学生是进校门还是出校门。
4.超高频RFID读写器与摄像头联动抓拍
在学生卡上的超高频RFID标签触发超高频RFID读写器时,校门口的摄像头会自动抓拍校门口场景的照片或视频录像,并将照片或视频录像保存在系统数据库中,如果管理员要查询某位同学的某天的行动轨迹,只需在系统平台中输入该学生的信息,即可调出该学生某天在学校内触发RFID的路径。抓拍摄像头的布置根据实际需求,建议校门口布置抓拍摄像头。

第三章 功能详解
一、实现学生到校和放学离校自动监控拍照并时时推到家长的手机微信。
我们通过给每一所使用我们系统的学校,安装人行通道闸机与联网高清摄像头、刷卡机对进出校门的人员进行实时监控、拍照。学生在进出校门时需要刷卡或者进行人脸识别,系统将在数据库中提取学生信息,并调用大门摄像头对学生进出校门进行实时拍照,且系统会自动将学生进出校门情况通过微信公众号通知的方式推送到家长、父母与老师微信上,家长与老师可以随时了解到学生什么时候到学校,什么时候离开学校,从而更加方便管理,有效防止意外事件的发生。
 
 
学校老师可以通过后台随时了解到当天学生打卡情况,应到XX人,实到XX人,未到XX人,谁打卡了,谁没有打卡,有效的提升了老师对学生的管理。
二、实现家长对学生在校学习情况以及日常作业完善情况的了解。
我们通过互联网信息技术,给学校与家长之前搭建了一个高效互通的网络平台,家长可以通过我们公众号实时了解到当天学校老师给学生布置了什么作业,近期学生的考试情况以及学校近期有什么新的通知公告等等。
(一)作业通知功能。每天当老师通过后台完成作业内容的编写后,系统会自动将作业内容情况推送给家长。
 
(二)布置作业功能。老师布置作业方式方法多样灵活,老师可以上传作业内容、答案、图片、录音等资料。
 
  • 成长相册功能。老师可以通过手机微信端上传学生在学校的成长照片,家长可能通过平台进行查看与保存图片,此功能一般为幼儿园与小学用得较多。
 
 
(四)成长视频功能。此功能上上传成长相册类似,老师可以通过手机微信端上传学生在学校的成长照片,家长可能通过平台进行查看与保存图片,此功能一般为幼儿园与小学用得较多。
 
三、实现家长与老师之间的良好互通。
我们系统通过在线请假、班级群、班级圈、通讯录等方式,有效的提高了老师与家长之间的互动,无论是老师还是家长都可以通过平台时时与对方取得联系。
(一)在线请假功能。系统为进一步减轻老师工作负担,方便后期管理,增加了在线请假功能。家长登录系统,通过在线请假功能,可以将请假情况及时发送给老师,同时老师也可以在后台对请假状态进行审批,同意还是拒绝,同时家长可以通过筛选学生姓名,查找该学生所有的请假情况。
 
(二)班级群功能。我们系统会默认给每一个班级创建一个班级群,里面会有该班的所有家长与老师,家长与老师可以通过平台进行时时对话,支持文字、语音、图片。
 
 
同时老师与家长可以指定与某一个老师或者家长进行会话沟通。
 
(三)班级圈功能。我们给每个班级都创建了一个小型社交圈,无论是家长还是老师都可以在里面发布动态,其他家长与老师可以进行点赞、评论交流,有效的促使了老师与家长、家长与家长之间的互动。
 
(四)通讯录功能。通过通讯录的创建,通过有效的方便老师找到家长,也方便家长找到联系方式并且可以通过平台直接拨打电话。从而更加有效的增加了老师与家长、家长与家长之间的互动与沟通。
 
四、实现学习辅助功能的研发。
目前我系统已有在线教育、作文库、猜成语、成语接龙、成语大全、睡前故事等辅助性学习功能,下步研发功能:在线考试、口语联系、成绩排名、在线改卷等功能。
  • 猜成语功能。此功能主要针对于小学与幼儿园。学生根据图片猜四字成语,猜中之后系统会显示出对应成语的拼音与解释。
 
 
  • 成语接龙功能。成语接龙是中华民族传统的文字游戏。它不仅有着悠久的历史和广泛的社会基础,同时还是体现我国文字、文化、文明的一个缩影,是老少皆宜的民间文化娱乐活动。通过成语接龙不仅能放松我们的身心,丰富我们的日常生活,还能帮助我们提高成语水平,锻炼我们的反应速度。作为一个游戏还能涨知识。
 
 
  • 作文题库。该功能针对中小学校研发,平台系统自带几十万篇全国优化作文题库,可以日常供学生参考。
  • 在线教育。该功能主要是发布一些学习指导方法,有效的帮助家长更好的管理好学习。同时我们收集了价值上千万音频教学资料,适用于中小学及幼儿园学前教育。
 
 
五、实现幼儿园专用功能的开发。
由于幼儿园与中小学存在较大的差异化,我们给幼儿园单独研发了在线监控、宝宝食谱、睡着故事等三大功能。
  • 在线监控。家长可以通过手机微信查看宝宝在校情况,时时获取到教室内的情况,查看宝宝在学习的生活情况。
 
  • 宝宝食谱。家长可以通过手机微信查看学习本周食谱计划。
 
  • 睡前故事。我们系统里面自了儿歌大全、童话故事大全,可以有效的减轻家长收集素材的负担。
 

第四章 公司介绍
四川邈瀚云信息技术有限公司成立于2017年1月,公司注册资金:360万。
超越未来,邈瀚云将目光聚焦于这四个字上。我们的工作是发现并推动技术、教育、文化、社会责任、制造业及更多领域的下一次飞跃,不断地与客户、合作伙伴以及企业共同携手,实现精彩飞跃。邈瀚云将推进技术更迅速、更智能、更经济地向前发展,同时最终用户能够以前所未有的精彩方式应用技术成果,从而令其生活变得更惬意、更多彩、更便捷。
公司主营:软件开发、网站开发、app开发、微信开发、OA/ERP/CRM系统开发、系统集成、物联网应用、企业宣传推广、企业LOGO/VI设计、知识产权等企业一站式服务。
公司大事记:
2017.1  公司注册成立
2017.2  公司网站上线
2017.6  阿里云、腾讯云、百度云认证服务厂商
2017.9  快云十大金牌卖家
2018.4  在四川内江成立分公司,内江云眼科技有限公司
2018.7  收购成都无空科技有限公司,并在成都高新区设立分公司
2018.8   在四川泸州成立泸州分公司,泸州云辰网络科技有限公司
2019.1  公司搬至武胜经开开发区
2019.3  申请成为四川软件协会会员单位
2019.3  在江苏徐州成立分公司徐州市星帆锐宇视觉图文设计有限责任公司
2019.6  同58集团签约为广安58安居客唯一运营代理商
2019.7  在广安市开设分部


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