一种新型幼儿园监管系统

汉吉婷 王晓鹏 方冠伟 林 祯 林云兴

【文章摘要】

近年来，出现了越来越多的幼儿园管理及基础设施不完善等安全问题。本论文在分析现有的幼儿园管理系统的基础上，根据实际要求和存在问题，进行了方案的改进和完善。运用RFID、数据库及网络视频监控等技术，提出一个双方互动管理平台，实现对家长信息的录入比对、幼儿园视频实时查看监管、家长及儿童身份刷卡识别、语音播报等功能，有效维护了幼儿园秩序、大大消除了安全隐患问题。

【关键词】

RFID ；刷卡识别；网络监控；MySQL

目前许多幼儿园管理制度仍不完善，整个教学生活环境不够透明化，导致了某些极端案例的长期存在。针对这种现象，越来越多的专家学者进行了深入的研究并提出相应方案，很大程度上避免了问题的发生，但都存在一定的漏洞，比如只针对于其中一个部分没有全方位立体的解决问题，只单纯的监控却没有一定的紧急报警功能；仅实现了幼儿园单方面的内部管理，缺少一个家长参与监督、交流的平台。

核心技术

1 硬件部分

1.1 主控模块

系统以STM32F103C8T6 为主控芯片，主控模块主要是控制读卡器读取ID 卡信息，即获取家长特有ID 信息，在通过网络送到上端与计算机数据库内部原有录入信息和照片进行比对，最终确定其身份权限。其次，STM32F103C8T6 同时负责给门口摄像头发送拍照录像等指令，以实现儿童上学、放学以及家长接送的实时记录存储等。

1.2 读卡模块

读卡模块利用调制和解调的原理，并将它们完全集成到各种非接触式通信方法和协议中（13.56MHz）。MFRC522 支持高速的非接触式通信，双向数据传输速率高达424kbit/s，通信距离高达50mm。系统中此模块主要实现对家长持有的唯一编号的ID 卡内部信息进行读取，用以后期的对比判断。

1.3 网络摄像模块

该模块有两种工作模式，白天时监控清晰距离可达10m；夜间可实现红外监控，其距离可达5m。网络摄像模块主要实现以下两个功能：

（1）幼儿园和家长可登陆网络摄像对室内视频进行实时查看

（2）课间可以进行语音播报，放学时通过依次叫小朋友名字有序地组织放学

1.4 报警模块

系统设有紧急报警功能，即当幼儿园遇到突发状况或意外时，可及时向110 或120 相关部门发送邮件，除详尽地址外内容还包括网络摄像头的登陆用户名及密码，相关部门可马上登录网络摄像进行现场查看，以便及时部署、准备相应方案。

1.5 电源模块

电源模块主要是220V 供电，通过适配器转成5V 电压，实现对电子锁的供电；5V 电压再经过LM1117 即可输出3.3V 电压，用以给MFRC522 以及主控MCU 供电。

2 软件部分

2.1 网络数据传输协议

系统中是在局域网内采用UDP协议实现数据的传输。系统是通过STM32F103VET6 主控芯片对ENC28J60网络模块进行控制，并进行网路传输内部协议的定义，从而完成下端与上端之间的通信。具体的传输协议主要涉及:DHCP ：动态主机配置协议（UDP 服福建师范大学光电与信息工程学院 350108务） ,DHCP 协议可以动态的给接入局域网内的嵌入式开发板的网络模块分配IP 地址。ARP ：地址解析协议。实现通过IP 地址得知其物理地址。TCP ：传输控制协议（包含了TCP 服务器）ICMP ：因特网信息控制协议（包含了ping 的响应）UDP ：数据报协议（包含了UDP 服务）

2.2 RFID 读卡协议

MFRC522 与MCU 间的通信采用SPI 通信方式，将寄存器地址写入大大减少连线。通过STM32F103VET6 的SPI 与MFRC522 进行通信。

2.3 数据库

系统中使用 MySQL 作为数据管理语言，通过建立不同的表格，实现对家长信息、儿童信息、教师信息、刷卡记录、图片链接信息、访问信息的记录和保存，以方便对幼儿园的整体规范管理。系统特色

系统立体地考虑到幼儿园存在的各种安全问题：通过刷卡比对的方式严格检查家长的身份，同时预留第二“家长”信息, 更加灵活方便；视频采集实时记录幼儿园的各种状况，家长可以登录网络摄像随时对校园内的情况进行视频查看监督；语音通知有秩序的组织放学，防止了混乱中易出现的各种不安全现象，从而从源头上消除各种隐患问题，让家长和社会都能放心。

【参考文献】

[1] 黄志存. 幼儿园信息管理系统：中国ZL200820083220.5[P].2009-3-11

[2] 吴继雁. 基于RFID 和ARM 技术的幼儿园智能安检接送装置：中国，201220457109.4[P].2012-8-24

[3] 郑桂花. 浅谈幼儿园安全管理[J].教育界,2013(16)项目背景 国家级大学生创新创业训练计划资助项目