“教育部”学童安全之特殊学校 RFID 应用

2011-04-09 22:43:48来源: 台湾“经济部” 关键字:特殊学校  RFID  应用
  有鉴于每年各校园仍屡屡发生校园安全问题,由于校方要负责照顾的学童人数众多,往往无法随时照顾到每位学童,尤其对象是发展迟缓幼儿或学童,可能会无预警自行离开校园而可能发生走失事件。“教育部”于2008年度成立校园安全应用RFID协助学生安全建置计划,公开遴选公私立大专院校共九所学校分别配合六所国民小学(人数100人)和三所特殊学校(启聪、启智学生人数30人)(含)以上,实际实施三项必要应用情境建置:1)上下学及在校行踪通知服务;2)学生体温异常管理服务;3)危险区域管理服务,和自行提出一项选择性应用情境。逢甲大学和台中特殊教育学校配合并顺利争取到本计划,在选择性应用情境提供访客机制管理再度加强校园安全。 

  RFID系统导入 

  对于校园人力不足,校园腹地广大的条件下,“教育部”希望藉由RFID新科技技术,能辅助对提升校园安全维护之效益。目前该学招生对象有高职部:智能发展迟缓、身心障碍和伴随其他障碍(含自闭症)之青少年,其次是学前教育:以较少数之身心障碍儿童与多数普通儿童融合之幼稚园生。针对特殊教育学生有启聪、启智、启明各种不同的类型,启聪学生无法呼救,启智学生不知危险,启明学生不知变化,这些的不同意味着安全需求的考量也有些许的不同。本计划选定台中特殊教育学校为本案RFID应用示范的场所,利用RFID无线射频的安全技术,建置下列四项应用情境,希望对特殊教育场所的安全维护做出重大变革之示范意义,使特殊教育校园内学生安全能获得更多的保障,帮助特教人员落实环境安全的维护,减少危险发生的可能性。 

  本计划以该校高职部一、二年级共30位为验测对象,采用阿丹电子公司主动式433Mhz RFID读取器及腕带式标签并具温度感测,如下图(a),于校园预计架设约30个点含盖教室、走廊、大楼入口点、地下室及顶楼,其主要系统功能架构如下图(b)。 



图1a、腕带式标签



图1b、系统架构

  一、上下学及在校行踪通知服务: 

  当学生遭受到强暴胁迫带离校园,非上下学时间离开学校,在校行踪出现在人烟罕至的区域,系统将发出警讯通知相关人员,做即时管理及处置措施,有效掌握学生行踪,免于学生遭到迫害。透过本系统自动感测RFID产生学生出勤状况,老师可经由Web进行查询每日学生出勤报表及快速由系统汇整各班级当日订餐提供给送餐公司,另各班级老师可随时透过网路查询该班级学童目前所在位置或行进路线。 



图2a、学生出勤状况和点餐 



图2b、学生在校行踪  

  二、学生体温异常管理服务: 

  本系统提供腕带式标签并具温度感测,预设时间每分钟回报一次,当学生体温异常超出临界值时,系统将发出警讯(Mail、简讯、讯息)通知相关人员(老师、医务人员、学务组),做即时健康管理及处置措施,免于其他学生遭到疫情伤害。并经由此资讯的收集与分析提供校方参考,有效掌握每位学童的体质与抵抗力,当有流行性感冒或病菌时可提供更好的看护和照顾。 



图3、学生体温异常管理  

  另外我们针对学童配带的腕带式标签松紧会影响到温度感测作分析,并研拟改善策略。我们就如图4环境温度、腕带贴紧手腕、稍微松开(<0.2mm) 、松开(>0.5mm)分别作20次量测,其结果如图5. 


图4a、腕带贴紧手腕  图4b、腕带稍微松开  图4c、腕带间隙约0.8cm  

  经如图5测试显示结果,配带腕带松紧只能低于0.2mm,不然量测体温会有误差约2度,而手腕跟标签中间空隙如差过0.5cm (包含以上),就接近室温失去感测的价值,基本上没有接触皮肤就会跟体温无关了,而腕温又会随室温在变动。因此可在每间教室/电脑房/烹饪教室放置一Tag作为环境温度感测基准,如学童回应温度和环境温度是相同或相近则所配带睕带可能是太松和已被拔除可发mail通知老师协助作调整。 


图5、腕带松紧对温度的影响  

  三、危险区域管理服务: 

  校园危险区域一直是校方最难管控的场所,它包含固定及动态两类,固定危险区域指顶楼、地下停车室等,动态危险区域指因短期施工或环境安全转变为危险性质者,系统将可随时变更RFID感测范围之危险等级,可机动化调整危险区域管理之功能,当有学童意图或不慎靠近危险区域RFID感测范围,系统将发出语音作现场警示同时产生讯息通知相关人员做即时处置,且配合校方监视系统可有效监视现场状况易于指挥调度。 



图6、危险区域管理 

  四、校园访客管理服务: 

  强化校园访客机制,防止可能意图不轨访客进入或误闯非来访之目的区域,当访客进入校园有RFID感测范围之管制区域时,系统将发出语音作警示同时产生讯息通知相关人员,由警卫或学务组通知被会客人该访客已闯入管制区域请即刻前往带离现场,免于校园环境或师生遭受侵害。 

  资安与网路备援机制 

  “教育部”针对本案极力要求需确保学生之隐私,学生资料从系统到资料库运作及储存过程除需全程加密如图7,相关系统需加装主机防火墙,但由于目前该特教学校相关网路资安设备资源缺乏,对于多种网路攻击行为可能无法有效防范,且更需要专业人员负责制定资讯安全管理政策与规范,因此经评估后认为该网路环境无论资安设备设计、部属、建置、调校与管理之安全性等级均有待加强制定以符合本计划之安全性要求,惟本次计划无法全面顾及整体网路环境及资安架构改善,为维护本计划所收集之资料与相关设备主机安全,决定于网路方面采实体分离做法,所有RFID设备均另外建置有线网路以避免非计划设备所发送之封包或攻击行为影响设备运作。 



图7、Tag的资料与学生资料分别储存,且对应表加密处理  

  另外,初期将伺服器主机置于计划执行团队-逢甲大学之网路资料中心机房(Internet Data Center, IDC),该机房已于2007年07月通过ISO27001资讯安全国际验证,于政策面、管理面与操作面均制定有详细操作规范供依循,可有效确保计划伺服器设备之机密性、完整性与可用性均达到一定水平。至于在特教学校针对RFID资料收集主机另规划提供一简易备援机制,及当远端伺服主机或网路有问题时,在不涉及资安问题作简易紧急监控和警示,其备援运作机制如下: 

  一、当收集主机发觉无法与远端伺服主机连线时,则所有收集资讯将暂存在本机,且仍提供紧急危险区域监测警示,并和透过Tag ID和对应老师关系传送Mail or简讯。 

  二、当收集主机发现可顺利连结至远端伺服主机时,则会将暂存资讯回传更新至远端伺服主机。 

 

图8、整体网路架构  

  情境模拟测试 

  将针对所建置四项应用情境依不同行进速度、人数、和队型分别进行测试及校正(包读取器感测值(RSSI)及标签发射功率),使其读取效能和判断皆能达到最稳定状态: 

  一、上下学区域: 

   参与验测人员:分成4组每组约2- 3人 
   测试方式: 

  1.所有分组验测人员采纵向一个接一个排列方式,以正常行走速度分4个入口点进入教室区。 
  2.所有分组验测人员采纵向一个接一个排列方式,以小跑步速度分4个入口点进入教室区。 
  3.所有分组验测人员采并列方式,以正常行走速度分4个入口点进入教室区。 
  4.所有分组验测人员采并列方式,以小跑步速度分4个入口点进入教室区。 
  5.所有验测人员以排成二列纵队,以正常行走速度进入其中1个入口点进入教室区。 

  二、体温异常管理: 

  参与验测人员:分成4组每组约2- 3人 

  测试方式: 

  1.所有分组验测人员采座在教室四个角落,确认正常读取所有标签温度。 
  2.所有分组验测人员当中一人将感应温度升高(透过温水包感应),经由管理系统监测温度异常发出警讯。 

  三、危险区域管理: 

  参与验测人员:分成4组每组约2- 3人 
  测试方式: 

  1.验测人员分别进入地下室、停车场和顶楼,经由管理系统监测感应发出警讯。 

  四、校园访客管理: 

  参与验测人员:2- 3人
 
  测试方式: 

  1.参与验测人员先分别辨理会客登记,并完成Tag识别证配戴。 
  2.参与验测人员分别进入活动区域和警戒区,经由管理系统监测感应发出警讯。 

  预期成果和效率 

  在完成本案四项情境应用,预期对特殊教育场所的安全维护能做出重大变革之示范意义,预期系统导入测评后与现有作业状况作绩效指标评估,如下表:  
  

关键字:特殊学校  RFID  应用

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2011/0409/article_5294.html
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