基于RFID技術(shù)的智能試卷管理系統(tǒng)

一、項(xiàng)目背景

　　在我國的教育招生考試中，試卷的管理一直是比較棘手的問題，它涉及試卷的組卷、印刷、封包、運(yùn)輸、發(fā)放、回收、入庫、閱卷以及歷史保存等一系列復(fù)雜的流程，且數(shù)量巨大。到目前為止，我國的試卷管理主要還是采取的人工管理方式，勢(shì)必存在安全形勢(shì)不樂觀的問題。在這個(gè)信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的時(shí)代，如何利用現(xiàn)代化技術(shù)工具和管理手段為我國考試建立一套安全、高效的試卷管理機(jī)制和方法，是教育考試改革迫切需要解決的課題。

　　就目前而言，傳統(tǒng)的考務(wù)工作在試卷管理的過程中存在一些比較突出的問題：

　　● 試卷的數(shù)據(jù)信息采集手段比較落后，效率較低。試卷在流轉(zhuǎn)過程中，需要多次的清點(diǎn)，核對(duì)，數(shù)量龐大的試卷清點(diǎn)加上落后的點(diǎn)數(shù)手段，往往需要投入大量的人力物力。

　　● 人工方式的數(shù)據(jù)采集，極其容易因?yàn)閭€(gè)體的原因出現(xiàn)數(shù)據(jù)采集錯(cuò)誤的問題，從而給相關(guān)考試負(fù)責(zé)部門的數(shù)據(jù)管理帶去極大的麻煩。

　　● 試卷的核查、查閱耗時(shí)長。試卷的數(shù)量越來越龐大，要查找、核查清理某一試卷時(shí)，往往需要將所有的試卷篩選一遍，效率低，耗費(fèi)資源高。

　　為了解決現(xiàn)行業(yè)務(wù)流程中存在的試卷管理問題，出于對(duì)考試過程中試卷管理涉及的安全、成本、維護(hù)方面的考慮，建設(shè)一套適合試卷跟蹤管理的信息化系統(tǒng)十分必要。

　　二、技術(shù)簡介

　　RFID無線射頻識(shí)別技術(shù)是利用雷達(dá)反射原理，通過天線向電子標(biāo)簽發(fā)出微波查詢信號(hào)，電子標(biāo)簽被讀寫器微波能量激活，接受到微波信號(hào)后應(yīng)答并發(fā)出帶有標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息的回波信號(hào)。射頻識(shí)別技術(shù)的基本特點(diǎn)是采用無線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)靜止的或移動(dòng)的物體進(jìn)行識(shí)別，達(dá)到確定待識(shí)別物體的身份、提取待識(shí)別物體的特征信息(或標(biāo)識(shí)信息)的目的。

　　通過射頻識(shí)別系統(tǒng)采集到的待識(shí)別物體的特征信息通常情況下先由中間軟件進(jìn)行處理，或直接將采集到的識(shí)別信息通過計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)(如數(shù)據(jù)庫技術(shù)等)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(Intranet & Internet技術(shù))實(shí)現(xiàn)信息的融合、共享、遠(yuǎn)距離傳送等直接服務(wù)于有關(guān)的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，如RFID珠寶管理系統(tǒng)。

　　與傳統(tǒng)的人工清點(diǎn)或條碼光學(xué)識(shí)別而言，RFID技術(shù)具有以下典型優(yōu)勢(shì)：

　　● 不需人工干預(yù)，不需接觸操作;

　　● 可工作于各種惡劣的工作環(huán)境;

　　● 可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)的物體，且可同時(shí)識(shí)別多個(gè)物體;

　　● 可穿越一定障礙識(shí)別，穿透性好;

　　● 可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并反復(fù)擦寫，標(biāo)簽可回收利用;

　　● 識(shí)別準(zhǔn)確率高;

　　● 安全性好，難以復(fù)制;

　　● 標(biāo)簽體積小，可以定制封裝，適應(yīng)性廣;

　　基于RFID技術(shù)的試卷跟蹤管理系統(tǒng)，建立一種安全、高效的試卷跟蹤管理機(jī)制，保證試卷信息的安全性、秘密性和全流程可控性，為所有考生提供公平的考生平臺(tái)，充分利用RFID技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，徹底改變現(xiàn)有管理流程中的詬病。

　　三、技術(shù)方案

　　通過采用先進(jìn)的RFID自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，以RFID電子標(biāo)簽作為信息存儲(chǔ)媒介并粘貼在試卷上，在RFID芯片中存儲(chǔ)該試卷的詳細(xì)信息，利用RFID讀寫設(shè)備，與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)相配合，在試卷的流通過程中，建立從印刷廠到試卷包裝、分發(fā)、中轉(zhuǎn)站管理、考點(diǎn)分發(fā)、收取，最終到閱卷中心的全程信息跟蹤，最大程度保證試卷的秘密性和安全性。

　　3.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

　　試卷管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)示意圖

　　● 物理層：

　　各物理空間層主要涵蓋試卷流程全過程的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，包括印刷廠、中轉(zhuǎn)中心、次級(jí)倉庫直至考場(chǎng)、閱卷中心及最后的存儲(chǔ)中心等。在各個(gè)節(jié)點(diǎn)，RFID進(jìn)行試卷信息的采集。

　　● 采集與交互層：

　　含各種現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和用戶交互設(shè)備，包括RFID手持終端、RFID固定式閱讀器等、RFID通道式掃描設(shè)備以及用于標(biāo)識(shí)試卷信息的RFID標(biāo)簽。提供現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)上傳等。為系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集。

　　● 數(shù)據(jù)服務(wù)層：

　　對(duì)系統(tǒng)中的設(shè)備進(jìn)行管理，采集數(shù)據(jù)的收集、緩存、過濾，控制指令及相關(guān)數(shù)據(jù)的收集、分發(fā)等。數(shù)據(jù)服務(wù)層以系統(tǒng)軟件服務(wù)的方式運(yùn)行在系統(tǒng)服務(wù)器，提供對(duì)用戶應(yīng)用層及數(shù)據(jù)采集交互層的數(shù)據(jù)及相關(guān)控制指令的數(shù)據(jù)服務(wù)。

　　● 管理中心：

　　為各個(gè)物理現(xiàn)場(chǎng)提供調(diào)度管理、遠(yuǎn)程管理中心的計(jì)算機(jī)軟件用戶管理交互界面，同時(shí)提供報(bào)表及數(shù)據(jù)查詢服務(wù)。對(duì)試卷管理的計(jì)劃制定、管理控制、數(shù)據(jù)監(jiān)控等均由管理中心提供。

　　3.2 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

　　試卷管理系統(tǒng)拓?fù)鋱D

　　3.3 系統(tǒng)功能

　　3.3.1 RFID數(shù)據(jù)初始化

　　標(biāo)簽是整個(gè)RFID系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，在前端需要將每一個(gè)電子標(biāo)簽進(jìn)行編碼，然后與試卷進(jìn)行綁定，完成電子標(biāo)簽對(duì)試卷信息的標(biāo)識(shí)。

　　試卷標(biāo)簽上儲(chǔ)存的信息項(xiàng)包括：識(shí)別類別、試卷名稱、試卷編號(hào)、試卷密級(jí)、時(shí)效、保存方式、試卷科目等具體內(nèi)容。

　　標(biāo)簽由RFID打印機(jī)完成初始化發(fā)卡并打印出來，同時(shí)也可以在標(biāo)簽上打印條碼信息。

　　3.3.2 手持機(jī)管理

　　手持機(jī)具有操作方便，使用靈活的特點(diǎn)，同時(shí)，以ThingMagic模組為核心的手持機(jī)具有大批量、密集多標(biāo)簽精確盤點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)，可對(duì)于一些中轉(zhuǎn)站點(diǎn)，考場(chǎng)等單次讀取數(shù)量不是特別大的場(chǎng)合。使用RFID手持機(jī)，可方便快捷的進(jìn)行試卷的清點(diǎn)、核對(duì)、分發(fā)等工作。同時(shí)，RFID手持機(jī)界面友好，操作簡便。

　　3.3.3 掃描通道識(shí)別

　　掃描通道具備單次大批量準(zhǔn)確、自動(dòng)化識(shí)別的特點(diǎn)，相對(duì)讀取能力更強(qiáng)，讀取速度更快，效率更高。因此，RFID掃描識(shí)別通道適合部署在總倉或中心倉等日出入量巨大的現(xiàn)場(chǎng)，可高效、簡便的完成試卷信息的清點(diǎn)和核對(duì)。

　　RFID通道門安裝示意圖

　　3.4 系統(tǒng)流程

　　試卷管理跟蹤系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，是要統(tǒng)一建庫、統(tǒng)一管理，整個(gè)系統(tǒng)需將單位信息、人員信息統(tǒng)一建庫，統(tǒng)一進(jìn)行管理，即采用中心管理的思想。同時(shí)，按照業(yè)務(wù)職能進(jìn)行分層管理，各個(gè)層級(jí)負(fù)責(zé)本層級(jí)的工作，計(jì)劃、安排由上一層級(jí)設(shè)定。

　　基本的管理流程如下所示：

　　在整個(gè)考試過程中，試卷的流轉(zhuǎn)分別有印刷廠、區(qū)縣考區(qū)、考點(diǎn)考場(chǎng)以及考試院等多個(gè)場(chǎng)所。從試卷在印刷廠印刷開始到試卷發(fā)放到考場(chǎng)考生手中，以及考試結(jié)束回收試卷至考試院，這些環(huán)節(jié)都需要對(duì)考生的試卷進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤管理。據(jù)此，基于RFID試卷跟蹤管理系統(tǒng)又可以細(xì)分為多個(gè)功能模塊。

　　● 系統(tǒng)管理模塊提供用戶登錄管理和系統(tǒng)設(shè)置管理。根據(jù)用戶需求和實(shí)際軟件的用途，經(jīng)過對(duì)用戶登錄界面的功能分析，系統(tǒng)的登錄功能實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶身份的合法性驗(yàn)證，以確保系統(tǒng)的安全性。系統(tǒng)設(shè)置主要是針對(duì)系統(tǒng)中所使用的學(xué)期以及服務(wù)器的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行配置，包括讀寫器的IP、端口號(hào)、波特率等參數(shù)以及對(duì)服務(wù)器IP以及端口號(hào)等參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。

　　● 印刷廠管理模塊充分利用RFID技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在接收考試院試題、打印試卷、試卷分類封裝、入庫管理、試卷分發(fā)各考試中心等流程上，不再需要大量的人工參與，RFID批量精確讀取的特性極大的縮減了人力、試卷成本，提高管理效率，降低出錯(cuò)率。

　　● 考區(qū)管理模塊的功能主要是三大環(huán)節(jié)，試卷下發(fā)、試卷上交以及試卷盤點(diǎn)。應(yīng)用RFID技術(shù)同樣可以大幅提高這些工作的效率。

　　● 考點(diǎn)管理模塊主要是在每次考試結(jié)束以后，由考察的監(jiān)考老師當(dāng)場(chǎng)使用移動(dòng)手持設(shè)備對(duì)試卷數(shù)量和信息進(jìn)行清點(diǎn)核查，信息無誤后封包并上交。

　　● 考試院管理模塊主要是給出印刷任務(wù)，進(jìn)行試卷清點(diǎn)、試卷核實(shí)以及試卷掃描。

　　3.6 應(yīng)用效益

　　應(yīng)用RFID技術(shù)建設(shè)的智能試卷管理系統(tǒng)，將極大的提高了試卷管理工作的效率，不僅速度提高，更重要的是清點(diǎn)核對(duì)的準(zhǔn)確性也有了質(zhì)的提升。通過RFID進(jìn)行的試卷清點(diǎn)，不僅能掌握準(zhǔn)確的掌握試卷的數(shù)量，更能掌握試卷類別和實(shí)時(shí)流轉(zhuǎn)的位置信息等，實(shí)現(xiàn)手工清點(diǎn)方式幾乎不可能完成的任務(wù)。

　　智能試卷管理系統(tǒng)的應(yīng)用是RFID多項(xiàng)技術(shù)的綜合應(yīng)用，為工作人員的日常管理提供了更高效、精準(zhǔn)的管理手段，也為考試平臺(tái)提供了更公平公正的數(shù)據(jù)支撐，避免人為差錯(cuò)帶來的隱患，同時(shí)，也降低了試卷管理的成本，可發(fā)揮重要的社會(huì)意義。

　　智能試卷管理系統(tǒng)將RFID技術(shù)在試卷管理中的應(yīng)用價(jià)值發(fā)揮到了最大，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的“數(shù)字化、信息化、智能化”試卷管理工作。

　　四、設(shè)備選型

　　RFID技術(shù)的試卷跟蹤管理，建立一種安全高效的管理信息化。保障試卷信息安全性，為考生提供公平的考生平臺(tái)。本系統(tǒng)，使用的RFID硬件設(shè)備有：RFID打印機(jī)、RFID手持機(jī)、RFID通道門、RFID標(biāo)簽。

　　4.1 RFID打印機(jī)

　　L200e/L300e系列RFID小型工業(yè)條碼打印機(jī)廣泛應(yīng)用于倉儲(chǔ)運(yùn)輸、票務(wù)服務(wù)、固定資產(chǎn)管理等領(lǐng)域，獨(dú)創(chuàng)先打印后讀寫天線設(shè)計(jì)，讓打印流暢高效，一氣呵成，同時(shí)實(shí)現(xiàn)100%標(biāo)簽合格率，杜絕不良標(biāo)簽被誤用，為自動(dòng)化分揀系統(tǒng)提供最佳的讀寫打印解決方案。

　　4.2 工業(yè)級(jí)RFID智能手持機(jī)

　　W6100 RFID智能手持機(jī)是一款基于安卓系統(tǒng)開發(fā)，集 1D 或 2D 條形碼掃描、4G 全網(wǎng)通、GPRS 、 WIFI、BLUETOOTH 、RFID 功能于一體的便攜式智能數(shù)據(jù)采集設(shè)備;界面友好，操作簡便，集成 ThingMagic 高性能模組，具備高效盤點(diǎn)、遠(yuǎn)程掃描、精準(zhǔn)讀取等優(yōu)勢(shì);

　　4.3 RFID通道門

　　FU-TD04 超高頻(UHF)RFID門禁系統(tǒng)支持EPC C1 G2(ISO18000-6C)協(xié)議，支持服務(wù)器模式實(shí)現(xiàn)多通道控制功能，超高頻RFID通道門禁內(nèi)部集成高增益天線組、基于ThingMagic的高速讀寫器及控制模組，擁有高速讀取標(biāo)簽性能和良好的讀寫區(qū)域控制能力，提供標(biāo)準(zhǔn)RS232或RJ45接口，方便連接軟件平臺(tái)。超高頻(UHF)RFID門禁系統(tǒng)特別適用于各類物流倉儲(chǔ)、圖書檔案、人員考勤管理等細(xì)分領(lǐng)域的應(yīng)用。