第8卷第5期 智能系统学报 Vol.8 No.5 2013年10月 CAAI Transactions on Intelligent Systems 0ct.2013 D0:10.3969/j.issn.1673-4785.201303009 网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1538.TP.20130929.1231.011.html RFID技术与ZigBee网络融合的幼儿安全管理系统 李鸿，王林珠1，张文2，王松亮 (1.湘潭职业技术学院工学院，湖南湘潭411102：2.长沙市安贝信息科技有限责任公司，湖南长沙411102：3.湖南 嘉联科技开发有限公司，湖南长沙410000) 摘要：为提高幼儿园幼儿安全管理的信息化和自动化水平，减少幼儿安全事故的发生，以射频识别与无线通信方 法为基础，设计并实现了一种与ZgBe网络融合的无线射频识别系统，应用于幼儿园幼儿安全管理.阐述了系统的 组成结构，介绍了读写器中主控制模块、射频收发模块、显示模块及电子标签的硬件设计，给出了系统软件设计架构 及主程序设计流程图.通过实际的部署和验证，该系统ZigBee网络稳定可靠，数据收发准确，能适应较为复杂的楼宇 环境，不需要进行方向配置，可实现长距离识别，能大大提高幼儿园幼儿安全管理的效率. 关键词：RFID;ZigBee网络：幼儿安全管理 中图分类号：TP29文献标志码：A文章编号：1673-4785(2013)05-0465-07 中文引用格式：李鸿，王林珠，张文，等.RFD技术与ZigBee网络融合的幼儿安全管理系统[J].智能系统学报，2013,8(5)：465 471. 英文引用格式：LI Hong,WANG Linzhu,ZHANG Wen,etal.Infant safety management system based on integrated RFID and Zig- Bee network[J].CAAI Transactions on Intelligent Systems,2013,8(5):465-471. Infant safety management system based on integrated RFID and ZigBee network LI Hong,WANG Linzhu',ZHANG Wen2,WANG Songliang' (1.Institute of Technology,Xiangtan Vocational and Technical College,Xiangtan 411102,China;2.Changsha City Imber Information Technology Co,Ltd,Changsha 411102,China;3.Hunan Jialian Technology Development Co..Ltd,Changsha 410000,China) Abstract:In order to improve the informatization and automatization level of infant safety management in a kinder- garten and reduce the occurrence of infant safety accidents,this paper describes the application of the method of in- tegrating radio frequency identification and wireless communication.A set of wireless radio frequency identification system integrating the ZigBee network was designed and utilized,and it was discovered that the system may be ap- plied to the infant safety management in the kindergarten.In this paper,the authors elaborate on the structure of the system,introduce the design of specific hardware in the read-write device as the main control module,RF trans- ceiver module,display module and electronic label,and give the design structure of the system software and the flow process diagram on the design of the main program.It is shown by actual deployment and validation that,the ZigBee network of the system is stable and reliable,and the data transceiver is accurate.It may adapt to complex building environments and achieve long distance recognition without orientation configuration.The RFID system may greatly improve the efficiency of infant safety management in the kindergarten. Keywords:RFID;ZigBee network;infant safety management 近年来，部分幼儿园由于安全意识淡薄、安全设 施不完善、安全监管不到位，相继发生幼儿走失、被 遗弃校车内、校车超载引发伤亡事故等恶性事件，幼 收稿日期：2013-03-05.网络出版日期：2013-09-29. 儿安全教育与管理一度成为广大群众、各级政府、公 基金项目：湖南省科技计划资助项目(2012GK3185):湘潭市科技计 划资助项目(GXY20121005). 众媒体关心的热点问题针对上述情况，绝大多数幼 通信作者：李鸿.E-mail:15173213066@163.com
第 ８ 卷第 ５ 期 智 能 系 统 学 报 Ｖｏｌ.８ №.５ ２０１３ 年 １０ 月 ＣＡＡＩ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｏｃｔ. ２０１３ ＤＯＩ:１０.３９６９ / ｊ.ｉｓｓｎ.１６７３￣４７８５.２０１３０３００９ 网络出版地址:ｈｔｔｐ: / / ｗｗｗ.ｃｎｋｉ.ｎｅｔ / ｋｃｍｓ/ ｄｅｔａｉｌ / ２３.１５３８.ＴＰ.２０１３０９２９.１２３１.０１１.ｈｔｍｌ ＲＦＩＤ 技术与 ＺｉｇＢｅｅ 网络融合的幼儿安全管理系统 李鸿１ ꎬ王林珠１ ꎬ张文２ ꎬ王松亮３ (１.湘潭职业技术学院 工学院ꎬ湖南 湘潭 ４１１１０２ꎻ ２.长沙市安贝信息科技有限责任公司ꎬ湖南 长沙 ４１１１０２ꎻ ３.湖南 嘉联科技开发有限公司ꎬ湖南 长沙 ４１００００) 摘 要:为提高幼儿园幼儿安全管理的信息化和自动化水平ꎬ减少幼儿安全事故的发生ꎬ以射频识别与无线通信方 法为基础ꎬ设计并实现了一种与 ＺｉｇＢｅｅ 网络融合的无线射频识别系统ꎬ应用于幼儿园幼儿安全管理.阐述了系统的 组成结构ꎬ介绍了读写器中主控制模块、射频收发模块、显示模块及电子标签的硬件设计ꎬ给出了系统软件设计架构 及主程序设计流程图.通过实际的部署和验证ꎬ该系统 ＺｉｇＢｅｅ 网络稳定可靠ꎬ数据收发准确ꎬ能适应较为复杂的楼宇 环境ꎬ不需要进行方向配置ꎬ可实现长距离识别ꎬ能大大提高幼儿园幼儿安全管理的效率. 关键词:ＲＦＩＤꎻＺｉｇＢｅｅ 网络ꎻ幼儿安全管理 中图分类号:ＴＰ２９ 文献标志码:Ａ 文章编号:１６７３￣４７８５(２０１３)０５￣０４６５￣０７ 中文引用格式:李鸿ꎬ王林珠ꎬ张文ꎬ等.ＲＦＩＤ 技术与 ＺｉｇＢｅｅ 网络融合的幼儿安全管理系统[ Ｊ]. 智能系统学报ꎬ ２０１３ꎬ ８( ５): ４６５￣ ４７１. 英文引用格式:ＬＩ Ｈｏｎｇꎬ ＷＡＮＧ Ｌｉｎｚｈｕꎬ ＺＨＡＮＧ Ｗｅｎꎬ ｅｔ ａｌ. Ｉｎｆａｎｔ ｓａｆｅｔｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ＲＦＩＤ ａｎｄ Ｚｉｇ￣ Ｂｅｅ ｎｅｔｗｏｒｋ[Ｊ]. ＣＡＡＩ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓꎬ ２０１３ꎬ ８(５): ４６５￣４７１. Ｉｎｆａｎｔ ｓａｆｅｔｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ＲＦＩＤ ａｎｄ ＺｉｇＢｅｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ＬＩ Ｈｏｎｇ １ ꎬ ＷＡＮＧ Ｌｉｎｚｈｕ １ ꎬ ＺＨＡＮＧ Ｗｅｎ ２ ꎬ ＷＡＮＧ Ｓｏｎｇｌｉａｎｇ ３ (１. Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ Ｘｉａｎｇｔａｎ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅꎬ Ｘｉａｎｇｔａｎ ４１１１０２ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ２.Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｃｉｔｙ Ｉｍｂｅｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ.ꎬＬｔｄꎬ Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１１１０２ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ３. Ｈｕｎａｎ Ｊｉａｌｉａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ.ꎬＬｔｄꎬ Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００００ꎬ Ｃｈｉｎａ) Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｕｔｏｍａｔｉｚａｔｉｏｎ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｉｎｆａｎｔ ｓａｆｅｔｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ａ ｋｉｎｄｅｒ￣ ｇａｒｔｅｎ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ ｏｆ ｉｎｆａｎｔ ｓａｆｅｔｙ ａｃｃｉｄｅｎｔｓꎬ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｉｎ￣ ｔｅｇｒａｔｉｎｇ ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ. Ａ ｓｅｔ ｏｆ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ ｔｈｅ ＺｉｇＢｅｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｕｔｉｌｉｚｅｄꎬ ａｎｄ ｉｔ ｗａｓ ｄｉｓｃｏｖｅｒｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｍａｙ ｂｅ ａｐ￣ ｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｆａｎｔ ｓａｆｅｔｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｋｉｎｄｅｒｇａｒｔｅｎ. Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒꎬ ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒｓ ｅｌａｂｏｒａｔｅ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍꎬ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｈａｒｄｗａｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅａｄ￣ｗｒｉｔｅ ｄｅｖｉｃｅ ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｄｕｌｅꎬ ＲＦ ｔｒａｎｓ￣ ｃｅｉｖｅｒ ｍｏｄｕｌｅꎬ ｄｉｓｐｌａｙ ｍｏｄｕｌｅ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｌａｂｅｌꎬ ａｎｄ ｇｉｖｅ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｉａｇｒａｍ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｒｏｇｒａｍ. Ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｎ ｂｙ ａｃｔｕａｌ ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ ａｎｄ ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ ｔｈａｔꎬ ｔｈｅ ＺｉｇＢｅｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｓｔａｂｌｅ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｄａｔａ ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ ｉｓ ａｃｃｕｒａｔｅ. Ｉｔ ｍａｙ ａｄａｐｔ ｔｏ ｃｏｍｐｌｅｘ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｌｏｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｗｉｔｈｏｕｔ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ. Ｔｈｅ ＲＦＩＤ ｓｙｓｔｅｍ ｍａｙ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｉｎｆａｎｔ ｓａｆｅｔｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｋｉｎｄｅｒｇａｒｔｅｎ. Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＲＦＩＤꎻ ＺｉｇＢｅｅ ｎｅｔｗｏｒｋꎻ ｉｎｆａｎｔ ｓａｆｅｔｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ 收稿日期:２０１３￣０３￣０５. 网络出版日期:２０１３￣０９￣２９. 基金项目:湖南省科技计划资助项目( ２０１２ＧＫ３１８５)ꎻ湘潭市科技计 划资助项目(ＧＸＹ２０１２１００５). 通信作者:李鸿. Ｅ￣ｍａｉｌ:１５１７３２１３０６６＠ １６３.ｃｏｍ. 近年来ꎬ部分幼儿园由于安全意识淡薄、安全设 施不完善、安全监管不到位ꎬ相继发生幼儿走失、被 遗弃校车内、校车超载引发伤亡事故等恶性事件ꎬ幼 儿安全教育与管理一度成为广大群众、各级政府、公 众媒体关心的热点问题.针对上述情况ꎬ绝大多数幼
.466 智能系统学报 第8卷 儿园先后加强了管理，完善了设施，少数幼儿园还使 规幼儿信息给监控中心、班主任老师、门卫值班人 用了指纹考勤、视频监控等技防手段：但整体上还是 员，避免幼儿走失或被坏人带走。 停留在人防、物防的层次，技防手段的开发应用不 2)园外管理时，系统应用于园车接送时幼儿的 够，缺乏网络化、信息化、智能化的安全管理系统 身份识别和幼儿外出活动时的实时点名查到.跟车 通过对多所幼儿园的实地考察，结合幼儿安全 教师通过车载读写器自动识别上、下车幼儿身份和 管理的实际需求，本文将射频识别(radio frequency 接领家长身份，防止幼儿上错车、进错园接送途中 identification system,RFTD)技术和ZigBee网铬融合 跟车教师和司机可通过系统随时查看学生上、下车 应用于幼儿园幼儿安全管理，设计了一套基于Zg 情况，避免园车停驶关闭车门时，还遗弃孩子在车上 Bee无线网络通信技术、主动式RFID技术的，以幼 的情况发生，园车实际承载人数通过醒目的方式显 儿为中心的主动式管理系统.测试结果表明此系统 示在车内适当位置，以提醒驾驶员不要超载.幼儿外 应用于幼儿园，可以实现对幼儿学习、生活的实时监 出活动时，带队教师携带手持式RFD读写器，每隔 控和管理， 一定的时间间隔对周围幼儿进行查询.幼儿超出 RFD通过无线电信号识别管理特定目标并读 ZigBee网络覆盖范围内时，幼儿RFID卡将接收不 写相关数据，具有非接触、安全性高、传输速度快、支 到读写器的查询信号，读写器将显示查询失败，提醒 持多目标识别等特点，可以对RID标签所附着的 教师对未查询到的幼儿进行寻找.同时，幼儿超出范 物体进行追踪定位[-al.ZigBee是一个由无线数据模 围活动时，所持幼儿RFD卡在一定时间范围内未 块组成的多跳的、自组织的无线数据传输网络平台， 能接收到读写器发出的询查信号，RID卡也会自动 具有组网能力强、网络容量大、时延短、低功耗、低成 发出声光报警，提醒幼儿归队，并向读写器发出求助 本和低复杂度的特点，工作于无需注册的2.4GHz国 报警信号 际免费频段I1SM,传输速率为10~250Kbps,传输距 离为10~100m,所使用的无线电波不会对人体健康 基于ZigBee网络的有源RFID系统 造成伤害).与蓝牙、Wi-Fi、红外相比，ZigBee协议 栈简单、需要的系统资源较少、实现容易，特别是成 园内管理（联网状态） 园外管理（非联网状态） 本和功耗相当低，适合于数据采集和监控网点多、数 P 据传输量不大、地形复杂的应用场合.将RFID和 幼 幼 校车接送 外出活动 儿 间 ZigBee结合，建立基于ZigBee网络的RFID系统，形 入 园 接 成一种基于ZigBee无线网络和RFID感知信息的物 出 车 校 实 联网，可以实现对物品和人员的远距离、大范围的识 每 身份识别 动点名查到 动离校报警 危险区域报警 超载 点名查 提醒归 助报警 别、跟踪、定位等 禁 醒 1系统总体设计 儿上下车身份识别 家长接领身份识别 自动点名查 1.1系统功能设计 系统主要实现对幼儿和幼儿家长基本信息的管 图1基于ZigBee网络的有源RFD系统 理，幼儿和幼儿家长身份识别，园车接送途中、幼儿 Fig.1 Main function of an active RFID system based 园学习活动期间、外出学习活动期间的实时点名，超 on ZigBee 范围活动、遇紧急情况自动报警等功能，解决目前幼 1.2 系统基本组成 儿园幼儿管理中存在的走失、上错车、遭拐骗、园车 系统由上位机、网关(ZigBee协调器节点)、读 超载、遗弃车上等问题.系统功能如图1所示[) 写器(ZigBee路由器节点)和有源电子标签(ZigBee l)园内管理时，系统工作在联网状态，ZigBee 终端节点)组成.ZigBee网络采用网状网络拓扑结 网络覆盖整个园区.园区出人口设置固定式RFID读 构，采用CC2430作为网络节点的核心器件，如图2 写器，自动识别幼儿、家长、教职员工身份，记录出入 所示 园区详细情况，方便教师随时掌握幼儿入园、离园情 读写器中嵌入ZigBee射频收发模块，作为Zig 况，防止家长误接、冒领.系统每隔60s(可设定)对 Bee网络的路由器节点，实现对电子标签的识别，读 园区幼儿进行点名查到，对幼儿在园区的活动实时 写标签中的身份识别信息.同时，读写器以无线方式 监控.当幼儿脱离园区区域时，系统报警，并显示违 组成多跳的自组织无线数据传输网络，相互通信，协
儿园先后加强了管理ꎬ完善了设施ꎬ少数幼儿园还使 用了指纹考勤、视频监控等技防手段ꎻ但整体上还是 停留在人防、物防的层次ꎬ技防手段的开发应用不 够ꎬ缺乏网络化、信息化、智能化的安全管理系统. 通过对多所幼儿园的实地考察ꎬ结合幼儿安全 管理的实际需求ꎬ本文将射频识别( ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍꎬ ＲＦＩＤ)技术和 ＺｉｇＢｅｅ 网络融合 应用于幼儿园幼儿安全管理ꎬ设计了一套基于 Ｚｉｇ￣ Ｂｅｅ 无线网络通信技术、主动式 ＲＦＩＤ 技术的ꎬ以幼 儿为中心的主动式管理系统.测试结果表明此系统 应用于幼儿园ꎬ可以实现对幼儿学习、生活的实时监 控和管理. ＲＦＩＤ 通过无线电信号识别管理特定目标并读 写相关数据ꎬ具有非接触、安全性高、传输速度快、支 持多目标识别等特点ꎬ可以对 ＲＦＩＤ 标签所附着的 物体进行追踪定位[１￣２] .ＺｉｇＢｅｅ 是一个由无线数据模 块组成的多跳的、自组织的无线数据传输网络平台ꎬ 具有组网能力强、网络容量大、时延短、低功耗、低成 本和低复杂度的特点ꎬ工作于无需注册的２.４ ＧＨｚ国 际免费频段 ＩＳＭꎬ传输速率为１０~ ２５０ Ｋｂｐｓꎬ传输距 离为１０~１００ ｍꎬ所使用的无线电波不会对人体健康 造成伤害[３] .与蓝牙、Ｗｉ－Ｆｉ、红外相比ꎬＺｉｇＢｅｅ 协议 栈简单、需要的系统资源较少、实现容易ꎬ特别是成 本和功耗相当低ꎬ适合于数据采集和监控网点多、数 据传输量不大、地形复杂的应用场合. 将 ＲＦＩＤ 和 ＺｉｇＢｅｅ 结合ꎬ建立基于 ＺｉｇＢｅｅ 网络的 ＲＦＩＤ 系统ꎬ形 成一种基于 ＺｉｇＢｅｅ 无线网络和 ＲＦＩＤ 感知信息的物 联网ꎬ可以实现对物品和人员的远距离、大范围的识 别、跟踪、定位等. １ 系统总体设计 １.１ 系统功能设计 系统主要实现对幼儿和幼儿家长基本信息的管 理ꎬ幼儿和幼儿家长身份识别ꎬ园车接送途中、幼儿 园学习活动期间、外出学习活动期间的实时点名ꎬ超 范围活动、遇紧急情况自动报警等功能ꎬ解决目前幼 儿园幼儿管理中存在的走失、上错车、遭拐骗、园车 超载、遗弃车上等问题.系统功能如图 １ 所示[４] . １)园内管理时ꎬ系统工作在联网状态ꎬＺｉｇＢｅｅ 网络覆盖整个园区.园区出入口设置固定式 ＲＦＩＤ 读 写器ꎬ自动识别幼儿、家长、教职员工身份ꎬ记录出入 园区详细情况ꎬ方便教师随时掌握幼儿入园、离园情 况ꎬ防止家长误接、冒领.系统每隔 ６０ ｓ(可设定)对 园区幼儿进行点名查到ꎬ对幼儿在园区的活动实时 监控.当幼儿脱离园区区域时ꎬ系统报警ꎬ并显示违 规幼儿信息给监控中心、班主任老师、门卫值班人 员ꎬ避免幼儿走失或被坏人带走. ２)园外管理时ꎬ系统应用于园车接送时幼儿的 身份识别和幼儿外出活动时的实时点名查到.跟车 教师通过车载读写器自动识别上、下车幼儿身份和 接领家长身份ꎬ防止幼儿上错车、进错园.接送途中 跟车教师和司机可通过系统随时查看学生上、下车 情况ꎬ避免园车停驶关闭车门时ꎬ还遗弃孩子在车上 的情况发生ꎬ园车实际承载人数通过醒目的方式显 示在车内适当位置ꎬ以提醒驾驶员不要超载.幼儿外 出活动时ꎬ带队教师携带手持式 ＲＦＩＤ 读写器ꎬ每隔 一定的时间间隔对周围幼儿进行查询. 幼儿超出 ＺｉｇＢｅｅ 网络覆盖范围内时ꎬ幼儿 ＲＦＩＤ 卡将接收不 到读写器的查询信号ꎬ读写器将显示查询失败ꎬ提醒 教师对未查询到的幼儿进行寻找.同时ꎬ幼儿超出范 围活动时ꎬ所持幼儿 ＲＦＩＤ 卡在一定时间范围内未 能接收到读写器发出的询查信号ꎬＲＦＩＤ 卡也会自动 发出声光报警ꎬ提醒幼儿归队ꎬ并向读写器发出求助 报警信号. 图 １ 基于 ＺｉｇＢｅｅ 网络的有源 ＲＦＩＤ 系统 Ｆｉｇ.１ Ｍａｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ ａｃｔｉｖｅ ＲＦＩＤ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＺｉｇＢｅｅ １.２ 系统基本组成 系统由上位机、网关( ＺｉｇＢｅｅ 协调器节点)、读 写器(ＺｉｇＢｅｅ 路由器节点)和有源电子标签(ＺｉｇＢｅｅ 终端节点) 组成. ＺｉｇＢｅｅ 网络采用网状网络拓扑结 构ꎬ采用 ＣＣ２４３０ 作为网络节点的核心器件ꎬ如图 ２ 所示. 读写器中嵌入 ＺｉｇＢｅｅ 射频收发模块ꎬ作为 Ｚｉｇ￣ Ｂｅｅ 网络的路由器节点ꎬ实现对电子标签的识别ꎬ读 写标签中的身份识别信息.同时ꎬ读写器以无线方式 组成多跳的自组织无线数据传输网络ꎬ相互通信ꎬ协 ４６６ 智 能 系 统 学 报 第 ８ 卷
第5期 李鸿，等：RFD技术与ZigBee网络融合的幼儿安全管理系统 ·467 调工作，读写并交换标签中的身份识别信息，实现数 2.1.1主控制模块 据信息的多点无线采集和传输，通过多跳方式把数 主控制模块采用MSP430F149单片机，负责接 据传送到协调器和上位机[56 收用户指令，实现读写指令流程控制、差错控制：实 现收发信号的编解码，控制射频收发模块的工作模 MCU MCU 主控芯片 主控芯片 式和数据的接收、显示及发送：实现与上位机应用程 位机RS232 ZigBee 协议 B亚g郎ee电子标签 写器到 序之间的通信：存储幼儿、幼儿家长信息等 协调器 协议 网关) ZigBee ZigBee 射频 MSP430F149提供了6个通用并行端口P1~P6(其 模块 中P1、P2具有中断功能，P3、P5支持同步通信模式 图2基于ZigBee的有源RFD系统的组成 的接口功能)、1个看门狗定时器WDT、2个16位定 Fig.2 Architecture of an active RFID system based on ZigBee 时器模块TA及TB、2个串行通信模块USARTO及 有源电子标签采用腕带式或胸牌式，存储着持 USART1等，可以满足外围模块的接口需要[) 卡人（幼儿、幼儿家长等）的身份信息，作为ZigBee CC2430支持TTL电平的串行接口，两者能直接进 网络的终端节点，实现从读写器中接收数据或向读 行通信，无需进行电平转换.但与上位机的接口电平 写器发送数据. 不一致，需要通过电平转换芯片MAX3232完成接口 协调器节点采用相同的路由器节点，具备相同 电平的转换.MSP430F149与CC2430通信电路如图 的硬件设计，通过串口与上位机连接，负责ZigBee 4所示，图中LED1、LED2、LED3分别用于指示接收 网络的建立并配置性质参数，管理和协调整个网络 数据、发送数据和无线网络状态。 的数据传输， 上位机通过R$-232串口实现与网络协调器的 VCC 通信，接收Zigbee网络中上传的数据，处理并保存 到数据库，对整个系统进行实时的动态监控，发送控 制命令，具有报警与控制功能。 2系统硬件设计 2.1RFID读写器硬件电路的设计 RFD读写器既可固定，又可手持，适用于园内、 L 园外学习活动的场合，工作于ZigBee联网状态或脱 33 网状态，其硬件主要包括主控制模块、射频收发模 URXDO XQUT 02 URXDI X 块、键盘及显示模块、实时时钟模块、通信接口模块、 URXDI Vref GND MSP430F149 扩展存储模块及电源系统等，如图3所示.读写器在 某一区域内完成对电子标签相关信息的采集和显 示，相应数据既可通过ZigBee网络传送到上位机进 行相应的处理及应用，也可先直接储存于读写器的 存储器中，再通过USB、RS232通信接口下载或发送 给上位机 GND GND 射频前端 报警键盘显示 JTAG CC2591 图4MSP430F149与CC2430通信电路 Fig.4 The sketch map of MSP430F149 and CC2430 I/ 主控制模块 USB接口 JUSART O connection 射频收发模块 MSP430F149 串行通信接口 CC2430 2.1.2射频收发模块 射频收发模块由天线、射频读写芯片及外围电 电源系统实时时钟 扩展存储模块 路组成，实现主控制模块与电子标签的通信射频读 图3 ZigBee路由器/读写器结构 Fig.3 Structure frame of ZigBee router/reader 写芯片采用CC2430,内置ZigBee协议栈，支持快
调工作ꎬ读写并交换标签中的身份识别信息ꎬ实现数 据信息的多点无线采集和传输ꎬ通过多跳方式把数 据传送到协调器和上位机[５￣６] . 图 ２ 基于 ＺｉｇＢｅｅ 的有源 ＲＦＩＤ 系统的组成 Ｆｉｇ.２ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｏｆ ａｎ ａｃｔｉｖｅ ＲＦＩＤ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＺｉｇＢｅｅ 有源电子标签采用腕带式或胸牌式ꎬ存储着持 卡人(幼儿、幼儿家长等) 的身份信息ꎬ作为 ＺｉｇＢｅｅ 网络的终端节点ꎬ实现从读写器中接收数据或向读 写器发送数据. 协调器节点采用相同的路由器节点ꎬ具备相同 的硬件设计ꎬ通过串口与上位机连接ꎬ负责 ＺｉｇＢｅｅ 网络的建立并配置性质参数ꎬ管理和协调整个网络 的数据传输. 上位机通过 ＲＳ￣２３２ 串口实现与网络协调器的 通信ꎬ接收 Ｚｉｇｂｅｅ 网络中上传的数据ꎬ处理并保存 到数据库ꎬ对整个系统进行实时的动态监控ꎬ发送控 制命令ꎬ具有报警与控制功能. ２ 系统硬件设计 ２.１ ＲＦＩＤ 读写器硬件电路的设计 ＲＦＩＤ 读写器既可固定ꎬ又可手持ꎬ适用于园内、 园外学习活动的场合ꎬ工作于 ＺｉｇＢｅｅ 联网状态或脱 网状态ꎬ其硬件主要包括主控制模块、射频收发模 块、键盘及显示模块、实时时钟模块、通信接口模块、 扩展存储模块及电源系统等ꎬ如图 ３ 所示.读写器在 某一区域内完成对电子标签相关信息的采集和显 示ꎬ相应数据既可通过 ＺｉｇＢｅｅ 网络传送到上位机进 行相应的处理及应用ꎬ也可先直接储存于读写器的 存储器中ꎬ再通过 ＵＳＢ、ＲＳ２３２ 通信接口下载或发送 给上位机. 图 ３ ＺｉｇＢｅｅ 路由器/ 读写器结构 Ｆｉｇ.３ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｒａｍｅ ｏｆ ＺｉｇＢｅｅ ｒｏｕｔｅｒ / ｒｅａｄｅｒ ２.１.１ 主控制模块 主控制模块采用 ＭＳＰ４３０Ｆ１４９ 单片机ꎬ负责接 收用户指令ꎬ实现读写指令流程控制、差错控制ꎻ实 现收发信号的编解码ꎬ控制射频收发模块的工作模 式和数据的接收、显示及发送ꎻ实现与上位机应用程 序之 间 的 通 信ꎻ 存 储 幼 儿、 幼 儿 家 长 信 息 等. ＭＳＰ４３０Ｆ１４９ 提供了 ６ 个通用并行端口 Ｐ１ ~ Ｐ６(其 中 Ｐ１、Ｐ２ 具有中断功能ꎬＰ３、Ｐ５ 支持同步通信模式 的接口功能)、１ 个看门狗定时器 ＷＤＴ、２ 个 １６ 位定 时器模块 ＴＡ 及 ＴＢ、２ 个串行通信模块 ＵＳＡＲＴ０ 及 ＵＳＡＲＴ１ 等ꎬ 可 以 满 足 外 围 模 块 的 接 口 需 要[７] . ＣＣ２４３０ 支持 ＴＴＬ 电平的串行接口ꎬ两者能直接进 行通信ꎬ无需进行电平转换.但与上位机的接口电平 不一致ꎬ需要通过电平转换芯片 ＭＡＸ３２３２ 完成接口 电平的转换.ＭＳＰ４３０Ｆ１４９ 与 ＣＣ２４３０ 通信电路如图 ４ 所示ꎬ图中 ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３ 分别用于指示接收 数据、发送数据和无线网络状态. 图 ４ ＭＳＰ４３０Ｆ１４９ 与 ＣＣ２４３０ 通信电路 Ｆｉｇ.４ Ｔｈｅ ｓｋｅｔｃｈ ｍａｐ ｏｆ ＭＳＰ４３０Ｆ１４９ ａｎｄ ＣＣ２４３０ Ｉ/ Ｏ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ２.１.２ 射频收发模块 射频收发模块由天线、射频读写芯片及外围电 路组成ꎬ实现主控制模块与电子标签的通信.射频读 写芯片采用 ＣＣ２４３０ꎬ内置 ＺｉｇＢｅｅ 协议栈ꎬ支持快 第 ５ 期 李鸿ꎬ等:ＲＦＩＤ 技术与 ＺｉｇＢｅｅ 网络融合的幼儿安全管理系统 ４６７
·468. 智能系统学报 第8卷 速、廉价的ZigBee节点的构建，拥有独立的射频输 围器件+5V和+3.3V的直流稳压电源需求， 入输出端口，仅需天线、3.3V和1.8V电源滤波电 2.2RFID电子标签硬件电路的设计 路、芯片晶振电路和复位电路等外围电路配合就能 有源电子标签电路包括天线、射频读写芯片 实现信号的收发功能[8劉 CC2430、电源模块等，如图6所示.在电子标签中， 考虑到一般幼儿园范围或外出活动范围比较 CC2430内部存储器存储标签识别程序和射频标签 大，终端节点的分布比较广，在CC2430与天线之间 相关信息，电子标签采用睡眠/唤醒工作模式，工作 增加CC2591射频前端（见图1），放大发送和接收 时微控制器8051执行读写器的指令，控制无线收发 信号的功率.CC2591输出功率达22dBm,对CC2430 器自动完成电子标签与读写器之间的指令信号和反 的接收灵敏度可提高6dB,能显著扩展信号传输距 射应答数据信号的打包、编码、发送调制、接收解调、 离和网络覆盖范围，减少路由器的个数[」 解码等收发任务.天线采用小型PCB环形天线，直 2.1.3键盘与显示模块 接印制在PCB板上.使用3V纽扣电池供电，信号指 用于输入或显示相关信息，实现用户操作所需 示灯包括正常工作时的工作指示灯和出现异常时进 的人机界面.MSP430F149中拥有大容量的片内存储 行闪烁的报警指示灯 器，方便读写器本身实现大规模数据的存储.根据系 工作灯 复位键 统功能需求，读写器设置4个功能按键和1个复位 按键，控制相应功能显示模块用于显示幼儿、幼儿 射频前端CC2591 报警灯 电子标签 家长的身份信息、查询信息、报警信息等.显示设备 CC2430 调试接口 选用DMF50840单色液晶显示器，液晶显示控制器 电源 采用SED1335.MISP430F149与SED1335及LCD模 块接口电路如图5所示. 图6 电子标签硬件电路原理 Fig.6 Frame of Electronic tag P5.0-P5.7 D0-D7 DATA 3 列驱动 系统软件设计 MSP430 SED1335 P3.0 LCDP 行驱动 递变器 系统软件设计包括读写器与电子标签上的嵌入 P3.1 CS 液品屏 P3.2 R CM 偏压电路 式软件设计、ZigBee网络无线通信软件设计和上位 P3.3 WD 机的软件开发.读写器嵌入式软件包括 MSP430F149、CC2430等各组成模块的初始化程序、 图5LCD接口电路 数据存储/处理程序、射频卡读/写程序、键盘/显示 Fig.5 LCD interface circuit 程序、通信程序、实时时钟程序等：电子标签软件主 2.1.4其他功能模块 要实现标签身份的识别和数据的无线通信.下面重 扩展存储模块选用AT45DB161B串行FLASH 点介绍系统主程序及射频卡读/写操作流程，ZigBee 网络的组建及无线通信设计. 存储器，扩展单片机的存储器空间，方便读写器单独 3.1系统主程序流程图 使用于某些数据存储量大的应用中，保存所需的电 系统主程序流程图如图7所示.系统主程序主 子标签数据，同时保存用于显示的用户字库 要完成MSP430F149、CC2430及外围模块接口、Zig 通信模块用于读写器直接与计算机进行通信， Bee协议栈所需的初始化工作，并打开中断：ZigBee 方便调试读写器，方便读写器单独使用时将保存的 协调器建立好网络，路由器和终端节点加入网络，并 电子标签数据适时下载或发送给上位机.其中USB 发送和处理绑定命令，协调器与各节点进行通信；用 户设置工作模式，通过键盘操作完成相应的软件更 接口选用PS1582,串行通信接口选用MAX3232. 新、射频卡读/写、信息显示、数据通信等读写操作； 电源系统采用AC电源、USB电源以及电池供 读写器读写标签数据通过ZigBee网络传送，写入终 电相结合的模式，为读写器进行供电和充电，满足读 端节点或上传上位机（服务器），上位机判断标签合 写器不同场合的应用，以及满足MSP430F149与外 法性并做处理
速、廉价的 ＺｉｇＢｅｅ 节点的构建ꎬ拥有独立的射频输 入输出端口ꎬ仅需天线、３.３ Ｖ 和 １.８ Ｖ 电源滤波电 路、芯片晶振电路和复位电路等外围电路配合就能 实现信号的收发功能[８] . 考虑到一般幼儿园范围或外出活动范围比较 大ꎬ终端节点的分布比较广ꎬ在 ＣＣ２４３０ 与天线之间 增加 ＣＣ２５９１ 射频前端(见图 １)ꎬ放大发送和接收 信号的功率.ＣＣ２５９１ 输出功率达 ２２ ｄＢｍꎬ对 ＣＣ２４３０ 的接收灵敏度可提高 ６ ｄＢꎬ能显著扩展信号传输距 离和网络覆盖范围ꎬ减少路由器的个数[９] . ２.１.３ 键盘与显示模块 用于输入或显示相关信息ꎬ实现用户操作所需 的人机界面.ＭＳＰ４３０Ｆ１４９ 中拥有大容量的片内存储 器ꎬ方便读写器本身实现大规模数据的存储.根据系 统功能需求ꎬ读写器设置 ４ 个功能按键和 １ 个复位 按键ꎬ控制相应功能.显示模块用于显示幼儿、幼儿 家长的身份信息、查询信息、报警信息等.显示设备 选用 ＤＭＦ５０８４０ 单色液晶显示器ꎬ液晶显示控制器 采用 ＳＥＤ１３３５.ＭＳＰ４３０Ｆ１４９ 与 ＳＥＤ１３３５ 及 ＬＣＤ 模 块接口电路如图 ５ 所示. 图 ５ ＬＣＤ 接口电路 Ｆｉｇ.５ ＬＣＤ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ２.１.４ 其他功能模块 扩展存储模块选用 ＡＴ４５ＤＢ１６１Ｂ 串行 ＦＬＡＳＨ 存储器ꎬ扩展单片机的存储器空间ꎬ方便读写器单独 使用于某些数据存储量大的应用中ꎬ保存所需的电 子标签数据ꎬ同时保存用于显示的用户字库. 通信模块用于读写器直接与计算机进行通信ꎬ 方便调试读写器ꎬ方便读写器单独使用时将保存的 电子标签数据适时下载或发送给上位机.其中 ＵＳＢ 接口选用 ＩＰＳ１５８２ꎬ串行通信接口选用 ＭＡＸ３２３２. 电源系统采用 ＡＣ 电源、ＵＳＢ 电源以及电池供 电相结合的模式ꎬ为读写器进行供电和充电ꎬ满足读 写器不同场合的应用ꎬ以及满足 ＭＳＰ４３０Ｆ１４９ 与外 围器件＋５ Ｖ和＋３.３ Ｖ的直流稳压电源需求. ２.２ ＲＦＩＤ 电子标签硬件电路的设计 有源电子标签电路包括天线、射频读写芯片 ＣＣ２４３０、电源模块等ꎬ如图 ６ 所示.在电子标签中ꎬ ＣＣ２４３０ 内部存储器存储标签识别程序和射频标签 相关信息ꎬ电子标签采用睡眠/ 唤醒工作模式ꎬ工作 时微控制器 ８０５１ 执行读写器的指令ꎬ控制无线收发 器自动完成电子标签与读写器之间的指令信号和反 射应答数据信号的打包、编码、发送调制、接收解调、 解码等收发任务.天线采用小型 ＰＣＢ 环形天线ꎬ直 接印制在 ＰＣＢ 板上.使用 ３ Ｖ 纽扣电池供电ꎬ信号指 示灯包括正常工作时的工作指示灯和出现异常时进 行闪烁的报警指示灯. 图 ６ 电子标签硬件电路原理 Ｆｉｇ.６ Ｆｒａｍｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｔａｇ ３ 系统软件设计 系统软件设计包括读写器与电子标签上的嵌入 式软件设计、ＺｉｇＢｅｅ 网络无线通信软件设计和上位 机的 软 件 开 发. 读 写 器 嵌 入 式 软 件 包 括 ＭＳＰ４３０Ｆ１４９、ＣＣ２４３０ 等各组成模块的初始化程序、 数据存储/ 处理程序、射频卡读/ 写程序、键盘/ 显示 程序、通信程序、实时时钟程序等ꎻ电子标签软件主 要实现标签身份的识别和数据的无线通信.下面重 点介绍系统主程序及射频卡读/ 写操作流程ꎬＺｉｇＢｅｅ 网络的组建及无线通信设计. ３.１ 系统主程序流程图 系统主程序流程图如图 ７ 所示.系统主程序主 要完成 ＭＳＰ４３０Ｆ１４９、ＣＣ２４３０ 及外围模块接口、Ｚｉｇ￣ Ｂｅｅ 协议栈所需的初始化工作ꎬ并打开中断ꎻＺｉｇＢｅｅ 协调器建立好网络ꎬ路由器和终端节点加入网络ꎬ并 发送和处理绑定命令ꎬ协调器与各节点进行通信ꎻ用 户设置工作模式ꎬ通过键盘操作完成相应的软件更 新、射频卡读/ 写、信息显示、数据通信等读写操作ꎻ 读写器读写标签数据通过 ＺｉｇＢｅｅ 网络传送ꎬ写入终 端节点或上传上位机(服务器)ꎬ上位机判断标签合 法性并做处理. ４６８ 智 能 系 统 学 报 第 ８ 卷
第5期 李鸿，等：RFID技术与ZigBee网络融合的幼儿安全管理系统 ·469. 开始 设备初始化 协调器选择信道，建立网络，进入网络监听状态 是否成功入网 读写器扫描发现网络并发送入网请求 Y 接收上位机指令 判断读写操作指令 读 写 读卡器向标签 读卡器向标签 发出寻卡命令 发出寻卡命令 是否有标签响应 是否有标签响应 Y Y 标签传送UID 发送写数据指令 读卡器启动防碰撞循环 读取UD并生成数据帧 标签接收、解调确认正确指令的数据 t 数据顿通过ZigBee 树络发送给上位机 上位机判断标签是否合法 将标签数据丢弃 将标签数据保 存在数据库中 结束 图7系统主程序流程 Fig.7 Flow chart of system main program 3.2 ZigBee网络的组建及无线通信设计 ZigBee网络采用网状网络拓扑结构，实现自组 3.2.1 ZigBee网络的组建 网、路由转发、节点入网和数据收发功能.首先将 ZigBee网络节点上的嵌入式软件采用T公司 系统中的网关、读写器和有源电子标签等设备分别 的Z-stack协议栈，并在其应用层上开发程序，完成 按类型配置为协调器节点、路由节点和终端节点，并 网络的建立及路由或标签的入网，建立通信链路，如 启动这些设备.启动成功后，设备根据自身的类型去 图8所示。 实现各自的功能协调器节点进行信道扫描，判断是 开始 启动ZigBee网络 否存在现有的网络，如果存在的话就选择现有协调 器节点发送入网请求，如果不存在网络，协调器在信 Z-stack协议栈初始化 打开全局中断 道扫描成功后会排列信道，并选择出最优通道，确定 网络D,建立网络).网络建立以后，路由器节点和 建立Coordinator 进入无线监听状态 终端节点扫描指定好的通道，发现指定D的网络， 协调器节点接受人网请求接受请求后，协调器节点 设置网络PAN ID 允许ZigBee 子节点加入网络 检验是否有空闲的短地址，如果有空闲的短地址就 设置Coordinator地址 会给入网节点发送入网响应，并分配地址给要求入 开始数据传输 网的路由器节点和终端节点，网络建立和允许子结 点加入成功]网络中路由节点的功能是中继和转 选择射频通道 结束) 发信息，扩大网络覆盖范围，维护网络正常通信，终 图8建立网络流程 端节点加入网络成功后进入休眠，工作时将数据发 Fig.8 Flow chart of creating a network by coordinator 送给路由器节点
图 ７ 系统主程序流程 Ｆｉｇ.７ Ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｍａｉｎ ｐｒｏｇｒａｍ ３.２ ＺｉｇＢｅｅ 网络的组建及无线通信设计 ３.２.１ ＺｉｇＢｅｅ 网络的组建 ＺｉｇＢｅｅ 网络节点上的嵌入式软件采用 ＩＴ 公司 的 Ｚ－ｓｔａｃｋ 协议栈ꎬ并在其应用层上开发程序ꎬ完成 网络的建立及路由或标签的入网ꎬ建立通信链路ꎬ如 图 ８ 所示. 图 ８ 建立网络流程 Ｆｉｇ.８ Ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｃｒｅａｔｉｎｇ ａ ｎｅｔｗｏｒｋ ｂｙ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ ＺｉｇＢｅｅ 网络采用网状网络拓扑结构ꎬ实现自组 网、路由转发、节点入网和数据收发功能[１０] .首先将 系统中的网关、读写器和有源电子标签等设备分别 按类型配置为协调器节点、路由节点和终端节点ꎬ并 启动这些设备.启动成功后ꎬ设备根据自身的类型去 实现各自的功能.协调器节点进行信道扫描ꎬ判断是 否存在现有的网络ꎬ如果存在的话就选择现有协调 器节点发送入网请求ꎬ如果不存在网络ꎬ协调器在信 道扫描成功后会排列信道ꎬ并选择出最优通道ꎬ确定 网络 ＩＤꎬ建立网络[１１] .网络建立以后ꎬ路由器节点和 终端节点扫描指定好的通道ꎬ发现指定 ＩＤ 的网络ꎬ 协调器节点接受入网请求.接受请求后ꎬ协调器节点 检验是否有空闲的短地址ꎬ如果有空闲的短地址就 会给入网节点发送入网响应ꎬ并分配地址给要求入 网的路由器节点和终端节点ꎬ网络建立和允许子结 点加入成功[１２] .网络中路由节点的功能是中继和转 发信息ꎬ扩大网络覆盖范围ꎬ维护网络正常通信ꎬ终 端节点加入网络成功后进入休眠ꎬ工作时将数据发 送给路由器节点. 第 ５ 期 李鸿ꎬ等:ＲＦＩＤ 技术与 ＺｉｇＢｅｅ 网络融合的幼儿安全管理系统 ４６９
.470 智能系统学报 第8卷 3.2.2 ZigBee网络的通信 设计的基于RFID与ZigBee的幼儿安全管理系统在 上位机到读写器的命令帧格式及读写器到上位 市场上尚无同类产品问世，由于技术的通用性，该系 机的数据帧格式设置成IS014443A通信协议格式， 统的研制将为其他基于ZigBee无线通信技术的产 读写器负责解析上位机下发的命令，读取电子标签 品研制开发提供可借鉴之处.该系统应用于幼儿园 中的UD,控制电子标签的状态，实现防碰撞算法 幼儿管理，要达到预期目的，还有一个反复测试、调 读写器在每次读写电子标签时，把UD打包成数据 试、完善的过程，如系统的稳定性问题，以及系统功 帧，通过自身UART发送到ZigBee节点.终端节点通 耗降到最低，点问题等还需进一步研究： 过UART模块接收来自读写器的数据，并打包成自 己的帧格式，在网络中选择路由进行传递，最终被协 参考文献： 调器节点接收，再由串口转发给上位机接收) [1]KIM D.GRACIA-LUAN-ACEVES J J,OBRACZKA K,et 3.3上位机的软件开发 al.Power-aware routing based on the energy drain rate for 上位机软件是人机交互的关键部分，通过串口 mobile ad hoc networks[C]//Proceedings of the 11th Inter- 接收ZigBee协调器收集到的数据进行处理，通过界 national Conference on Computer Communications and Net- 面实时显示给用户，并保存在上位机的数据库中，同 works.Miami,USA,2002:565-569. 「2]闫保中，张帅，张宇.基于RFD的室内人员定位系统的 时通过串口向ZigBee协调器节点发出用于控制读 设计与实现[J.应用科技，2011,38(11)：39-42,53. 写器的命令.其结构主要包括界面、数据处理模块和 YAN Baozhong,ZHANG Shuai,ZHANG Yu.Design and 通信函数模块3部分，使用面向对象程序设计工具 implementation of the indoor personal positioning system C++Builder进行上位机软件的编程开发. based on RFID J].Applied Science and Technology, 4系统测试 2011,38(11):39-42,53. [3]梁龙，王春雪.基于RFID和ZigBee网络的分布式考勤系 在实际的幼儿园环境中，对系统进行测试主要 统设计[J].制造自动化，2012,34(7)：14-16,78. 测试网络的可靠性、节点的通信距离、组网延时、节 LIANG Long,WANG Chunxue.A design of distributed at- 点重入、采集间隔的设置等.采用设计的16个Zg tendance system based on RFID and Zigbee networks[J Bee模块，包含1个协调器节点、6个路由器节点和 Manufacturing Automation,2012,34(7):14-16,78. 9个终端节点，先由协调器节点创建一个网络，路由 [4]李鸿，王林珠，谭怀忠.物联网技术在幼儿园幼儿管理中 器和终端节点加入网络，构成网状结构的无线网络， 的应用研究[J].中国教育技术装备，2013(9)：7-8. 节点间建立数据传输关系.采取在6个不同位置同 LI Hong,WANG Linzhu,TAN Huaizhong.An application research of Intemet of Things technology in kindergarten 时打卡的方式测试网络的可靠性，后台成功地在不 children's safety management[J].China Educational Tech- 同位置、同一时间收到数据并将数据成功保存到数 nology Equipment,2013(9):7-8. 据库.100m距离通信误码率少于1%，组网时感觉 [5]刘宇，彭刚，王涛，等.一种基于ZigBee技术的RFID系统 不到延时读写器、电子标签可以很方便地加入、退 网络构建方法[J].广西科学院学报，2010,26(4)：455- 出读写器网络，均由ZigBee网络自动实现，识别时 457. 无需方向配置.经反复试验，整个系统工作稳定可 LIU Yu,PENG Gang,WANG Tao,et al.An approach to 靠，经读写器发送和接收的数据显示准确.无线通讯 constructing the RFID system network based on the ZigBee 距离可达100~200m,在加入功放的前提下，通讯距 technology[J].Journal of Guangxi Academy of Sciences, 离达到近1000m,垂直传输可穿越3层楼板，能较 2010,26(4):455-457. 好地满足幼儿园幼儿安全管理的功能需求 [6]LIU Hai,BOLIC M,NAYAK A,et al.Taxonomy and chal- lenges of the integration of RFID and wireless sensor net- 5结束语 works[J].IEEE Network,2008,22(6):26-35. [7]潘盛辉，郭毅锋，潘绍明.基于MSP的手持式RFID读写 系统将RFID技术和ZigBee网络技术相融合， 器的设计[J].内蒙古大学学报：自然科学版，2010,41 借助ZigBee网络将RFID读写器以Ad_Hoc的方式 (3):346-350. 连接起来，实现了多个RFD协同工作.测试数据表 PAN Shenghui,GUO Yifeng,PAN Shaoming.Design of 明上位机和读写器都可以对终端节点进行读写操作 handheld RFID reader based on MSP430[J].Journal of In- 和控制，系统工作比较稳定可靠，充分证明了基于 ner Mongolia University:Natural Science Edition,2010,41 ZigBee技术的无线射频识别系统的可行性.本文所 (3):346-350
３.２.２ ＺｉｇＢｅｅ 网络的通信 上位机到读写器的命令帧格式及读写器到上位 机的数据帧格式设置成 ＩＳＯ１４４４３Ａ 通信协议格式ꎬ 读写器负责解析上位机下发的命令ꎬ读取电子标签 中的 ＵＩＤꎬ控制电子标签的状态ꎬ实现防碰撞算法. 读写器在每次读写电子标签时ꎬ把 ＵＩＤ 打包成数据 帧ꎬ通过自身 ＵＡＲＴ 发送到 ＺｉｇＢｅｅ 节点.终端节点通 过 ＵＡＲＴ 模块接收来自读写器的数据ꎬ并打包成自 己的帧格式ꎬ在网络中选择路由进行传递ꎬ最终被协 调器节点接收ꎬ再由串口转发给上位机接收[３] . ３.３ 上位机的软件开发 上位机软件是人机交互的关键部分ꎬ通过串口 接收 ＺｉｇＢｅｅ 协调器收集到的数据进行处理ꎬ通过界 面实时显示给用户ꎬ并保存在上位机的数据库中ꎬ同 时通过串口向 ＺｉｇＢｅｅ 协调器节点发出用于控制读 写器的命令.其结构主要包括界面、数据处理模块和 通信函数模块 ３ 部分ꎬ使用面向对象程序设计工具 Ｃ＋＋Ｂｕｉｌｄｅｒ 进行上位机软件的编程开发. ４ 系统测试 在实际的幼儿园环境中ꎬ对系统进行测试.主要 测试网络的可靠性、节点的通信距离、组网延时、节 点重入、采集间隔的设置等.采用设计的 １６ 个 Ｚｉｇ￣ Ｂｅｅ 模块ꎬ包含 １ 个协调器节点、６ 个路由器节点和 ９ 个终端节点ꎬ先由协调器节点创建一个网络ꎬ路由 器和终端节点加入网络ꎬ构成网状结构的无线网络ꎬ 节点间建立数据传输关系.采取在 ６ 个不同位置同 时打卡的方式测试网络的可靠性ꎬ后台成功地在不 同位置、同一时间收到数据并将数据成功保存到数 据库.１００ ｍ 距离通信误码率少于 １％ꎬ组网时感觉 不到延时.读写器、电子标签可以很方便地加入、退 出读写器网络ꎬ均由 ＺｉｇＢｅｅ 网络自动实现ꎬ识别时 无需方向配置.经反复试验ꎬ整个系统工作稳定可 靠ꎬ经读写器发送和接收的数据显示准确.无线通讯 距离可达１００~２００ ｍꎬ在加入功放的前提下ꎬ通讯距 离达到近 １ ０００ ｍꎬ垂直传输可穿越 ３ 层楼板ꎬ能较 好地满足幼儿园幼儿安全管理的功能需求. ５ 结束语 系统将 ＲＦＩＤ 技术和 ＺｉｇＢｅｅ 网络技术相融合ꎬ 借助 ＺｉｇＢｅｅ 网络将 ＲＦＩＤ 读写器以 Ａｄ＿Ｈｏｃ 的方式 连接起来ꎬ实现了多个 ＲＦＩＤ 协同工作.测试数据表 明上位机和读写器都可以对终端节点进行读写操作 和控制ꎬ系统工作比较稳定可靠ꎬ充分证明了基于 ＺｉｇＢｅｅ 技术的无线射频识别系统的可行性.本文所 设计的基于 ＲＦＩＤ 与 ＺｉｇＢｅｅ 的幼儿安全管理系统在 市场上尚无同类产品问世ꎬ由于技术的通用性ꎬ该系 统的研制将为其他基于 ＺｉｇＢｅｅ 无线通信技术的产 品研制开发提供可借鉴之处.该系统应用于幼儿园 幼儿管理ꎬ要达到预期目的ꎬ还有一个反复测试、调 试、完善的过程ꎬ如系统的稳定性问题ꎬ以及系统功 耗降到最低点问题等还需进一步研究. 参考文献: [１]ＫＩＭ Ｄꎬ ＧＲＡＣＩＡ￣ＬＵＡＮ￣ＡＣＥＶＥＳ Ｊ Ｊꎬ ＯＢＲＡＣＺＫＡ Ｋꎬ ｅｔ ａｌ. Ｐｏｗｅｒ￣ａｗａｒｅ ｒｏｕｔｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｄｒａｉｎ ｒａｔｅ ｆｏｒ ｍｏｂｉｌｅ ａｄ ｈｏｃ ｎｅｔｗｏｒｋｓ[Ｃ] / / Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ １１ｔｈ Ｉｎｔｅｒ￣ ｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｎｅｔ￣ ｗｏｒｋｓ. Ｍｉａｍｉꎬ ＵＳＡꎬ ２００２: ５６５￣５６９. [２]闫保中ꎬ张帅ꎬ张宇.基于 ＲＦＩＤ 的室内人员定位系统的 设计与实现[Ｊ].应用科技ꎬ ２０１１ꎬ ３８(１１): ３９￣４２ꎬ ５３. ＹＡＮ Ｂａｏｚｈｏｎｇꎬ ＺＨＡＮＧ Ｓｈｕａｉꎬ ＺＨＡＮＧ Ｙｕ. Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｄｏｏｒ ｐｅｒｓｏｎａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＲＦＩＤ [ Ｊ ]. Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ ２０１１ꎬ ３８(１１): ３９￣４２ꎬ ５３. [３]梁龙ꎬ王春雪.基于 ＲＦＩＤ 和 ＺｉｇＢｅｅ 网络的分布式考勤系 统设计[Ｊ].制造自动化ꎬ ２０１２ꎬ ３４(７): １４￣１６ꎬ ７８. ＬＩＡＮＧ Ｌｏｎｇꎬ ＷＡＮＧ Ｃｈｕｎｘｕｅ. Ａ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ａｔ￣ ｔｅｎｄａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＲＦＩＤ ａｎｄ Ｚｉｇｂｅｅ ｎｅｔｗｏｒｋｓ [ Ｊ]. Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎꎬ ２０１２ꎬ ３４(７): １４￣１６ꎬ ７８. [４]李鸿ꎬ王林珠ꎬ谭怀忠.物联网技术在幼儿园幼儿管理中 的应用研究[Ｊ].中国教育技术装备ꎬ ２０１３(９): ７￣８. ＬＩ Ｈｏｎｇꎬ ＷＡＮＧ Ｌｉｎｚｈｕꎬ ＴＡＮ Ｈｕａｉｚｈｏｎｇ. Ａｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｋｉｎｄｅｒｇａｒｔｅｎ ｃｈｉｌｄｒｅｎ’ｓ ｓａｆｅｔｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ[Ｊ]. Ｃｈｉｎａ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈ￣ ｎｏｌｏｇｙ ＆ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔꎬ ２０１３(９): ７￣８. [５]刘宇ꎬ彭刚ꎬ王涛ꎬ等.一种基于 ＺｉｇＢｅｅ 技术的 ＲＦＩＤ 系统 网络构建方法[Ｊ].广西科学院学报ꎬ ２０１０ꎬ ２６(４): ４５５￣ ４５７. ＬＩＵ Ｙｕꎬ ＰＥＮＧ Ｇａｎｇꎬ ＷＡＮＧ Ｔａｏꎬ ｅｔ ａｌ. Ａｎ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ＲＦＩＤ ｓｙｓｔｅｍ ｎｅｔｗｏｒｋ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＺｉｇＢｅｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ[ Ｊ]. Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｕａｎｇｘｉ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ ２０１０ꎬ ２６(４): ４５５￣４５７. [６]ＬＩＵ Ｈａｉꎬ ＢＯＬＩＣ Ｍꎬ ＮＡＹＡＫ Ａꎬ ｅｔ ａｌ. Ｔａｘｏｎｏｍｙ ａｎｄ ｃｈａｌ￣ ｌｅｎｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＲＦＩＤ ａｎｄ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔ￣ ｗｏｒｋｓ[Ｊ]. ＩＥＥＥ Ｎｅｔｗｏｒｋꎬ ２００８ꎬ ２２(６): ２６￣３５. [７]潘盛辉ꎬ郭毅锋ꎬ潘绍明.基于 ＭＳＰ 的手持式 ＲＦＩＤ 读写 器的设计[ Ｊ].内蒙古大学学报:自然科学版ꎬ ２０１０ꎬ ４１ (３): ３４６￣３５０. ＰＡＮ Ｓｈｅｎｇｈｕｉꎬ ＧＵＯ Ｙｉｆｅｎｇꎬ ＰＡＮ Ｓｈａｏｍｉｎｇ. Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｈａｎｄｈｅｌｄ ＲＦＩＤ ｒｅａｄｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＳＰ４３０[Ｊ]. Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｉｎ￣ ｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ: Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎꎬ ２０１０ꎬ ４１ (３): ３４６￣３５０. ４７０ 智 能 系 统 学 报 第 ８ 卷
第5期 李鸿，等：RFID技术与ZigBee网络融合的幼儿安全管理系统 ·471. [8]吕鑫，王忠.ZigBee无线数据传输模块的设计与实现[J]. [12]高键，方滨，尹金玉，等.ZigBee无线通信网络节点设计 安徽师范大学学报：自然科学版，2010,33(4)：332- 与组网实现[J].计算机测量与控制，2008,16(12)： 335. 192-194. LV Xin,WANG Zhong.Design realization of ZigBee data GAO Jian,FANG Bin,YIN Jinyu,et al.Design of Zigbee transmission module[]].Journal of Anhui Normal Universi- wireless communication network nodes and realization of ty:Natural Science,2010,33(4):332-335. network topology[J].Computer Measurement Control, [9]王延年，乔桂娜.基于ZigBee的无线通信网络节点设计 2008,16(12):192-194. 与组网实现[J]纺织高校基础科学学报，2012,25(1)： 作者简介： 李鸿，男，1967年生，副教授，主要 97-101. 研究方向为SOPC系统设计、无线通信 WANG Yannian,QIAO Guina.Design of wireless communi- 技术及应用 cation network nodes based on ZigBee and realization of net- work topology[J].Basic Sciences Journal of Textile Univer- sities,.2012,25(1):97-101. [l0]王延年，穆文静.基于ZigBee的无线信号采集传输系统 的研究[J].西安工程大学学报，2010,24(4)：510-514. 王林珠，女，1958年生，副教授，主 WANG Yannian,MU Wenjing.Study of ZigBee based 要研究方向为行政及企业管理， wireless signal transmission and collection system [J]. Journal of Xi'an Polytechnic University,2010,24(4): 510-514. [11]曹莉，曾黄麟，乐英高.基于ZigBee和MSP430无线温度 控制系统设计[].四川理工学院学报：自然科学版， 2012,25(1):52-55. CAO Li,ZENG Huanglin,YUE Yinggao.Wireless temper- 张文，男，1972年生，网路工程师」 ature control system design based on ZigBee and MSP430 主要研究方向为无线通信技术及应用： [J].Journal of Sichuan University of Science Engineer- ing:Natural Science Edition,2012,25(1):52-55. 2014年信息学与计算国际会议 The 2014 International Conference on Progress in Informatics and Computing(PIC-2014) Dear Author, Let me kindly inform you that the 2nd International Conference on Progress in Informatics and Computing (PIC-2014)will be held in Shanghai,China,May 16-18,2014.The steering committee cordially invites you to submit a paper to the PIC-2014 Conference.The deadline for paper submission is scheduled for Jan 10,2014.Your submissions should be written in English. The conference is sponsored by the IEEE society,co-organized by Shanghai Jiao Tong University and Donghua University.All accepted papers will be published in the IEEE categorized conference proceedings and will be submitted to EI Compendex,as well as IEEE Xplore.Substantially extended versions of good papers will be recommended for publication in several international SCI and EI indexed journals.Best paper awards will be distributed during the conference. Scope of the Conference:Information science,Computer science,Software engineering,and Information management.(Details of top- ics could be found at conference website). Important Dates Full paper submission:Before Jan 10,2014(Early submission is welcomed) Acceptance notification:After 25 days of your submission Final papers submissions:Feb 28,2014 Final registration:Feb 28,2014 Website:http://pic.sjtu.edu.cn
[８]吕鑫ꎬ王忠.ＺｉｇＢｅｅ 无线数据传输模块的设计与实现[ Ｊ]. 安徽师范大学学报:自然科学版ꎬ ２０１０ꎬ ３３ ( ４): ３３２￣ ３３５. ＬＶ Ｘｉｎꎬ ＷＡＮＧ Ｚｈｏｎｇ. Ｄｅｓｉｇｎ ＆ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＺｉｇＢｅｅ ｄａｔａ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ[Ｊ]. Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｎｈｕｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉ￣ ｔｙ: Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅꎬ ２０１０ꎬ ３３(４): ３３２￣３３５. [９]王延年ꎬ乔桂娜.基于 ＺｉｇＢｅｅ 的无线通信网络节点设计 与组网实现[Ｊ].纺织高校基础科学学报ꎬ ２０１２ꎬ ２５(１): ９７￣１０１. ＷＡＮＧ Ｙａｎｎｉａｎꎬ ＱＩＡＯ Ｇｕｉｎａ. Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉ￣ ｃａｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｎｏｄｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＺｉｇＢｅｅ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅｔ￣ ｗｏｒｋ ｔｏｐｏｌｏｇｙ[Ｊ]. Ｂａｓｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｕｎｉｖｅｒ￣ ｓｉｔｉｅｓꎬ ２０１２ꎬ ２５(１): ９７￣１０１. [１０]王延年ꎬ穆文静.基于 ＺｉｇＢｅｅ 的无线信号采集传输系统 的研究[Ｊ].西安工程大学学报ꎬ ２０１０ꎬ ２４(４): ５１０￣５１４. ＷＡＮＧ Ｙａｎｎｉａｎꎬ ＭＵ Ｗｅｎｊｉｎｇ. Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ＺｉｇＢｅｅ ｂａｓｅｄ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｉｇｎａｌ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ [ Ｊ ]. Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｘｉ’ ａｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ ２０１０ꎬ ２４ ( ４): ５１０￣５１４. [１１]曹莉ꎬ曾黄麟ꎬ乐英高.基于 ＺｉｇＢｅｅ 和 ＭＳＰ４３０ 无线温度 控制系统设计[ Ｊ]. 四川理工学院学报:自然科学版ꎬ ２０１２ꎬ ２５(１): ５２￣５５. ＣＡＯ Ｌｉꎬ ＺＥＮＧ Ｈｕａｎｇｌｉｎꎬ ＹＵＥ Ｙｉｎｇｇａｏ. Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｔｅｍｐｅｒ￣ ａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＺｉｇＢｅｅ ａｎｄ ＭＳＰ４３０ [Ｊ]. Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ￣ ｉｎｇ: Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎꎬ ２０１２ꎬ ２５(１): ５２￣５５. [１２]高键ꎬ方滨ꎬ尹金玉ꎬ等.ＺｉｇＢｅｅ 无线通信网络节点设计 与组网实现[ Ｊ].计算机测量与控制ꎬ ２００８ꎬ １６( １２): １９２￣１９４. ＧＡＯ Ｊｉａｎꎬ ＦＡＮＧ Ｂｉｎꎬ ＹＩＮ Ｊｉｎｙｕꎬ ｅｔ ａｌ. Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｚｉｇｂｅｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｎｏｄｅｓ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｏｐｏｌｏｇｙ [ Ｊ]. Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ＆ Ｃｏｎｔｒｏｌꎬ ２００８ꎬ １６(１２): １９２￣１９４. 作者简介: 李鸿ꎬ男ꎬ１９６７ 年生ꎬ副教授ꎬ主要 研究方向为 ＳＯＰＣ 系统设计、无线通信 技术及应用. 王林珠ꎬ女ꎬ１９５８ 年生ꎬ副教授ꎬ主 要研究方向为行政及企业管理. 张文ꎬ男ꎬ１９７２ 年生ꎬ网络工程师ꎬ 主要研究方向为无线通信技术及应用. ２０１４ 年信息学与计算国际会议 Ｔｈｅ ２０１４ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ(ＰＩＣ￣２０１４) Ｄｅａｒ Ａｕｔｈｏｒꎬ Ｌｅｔ ｍｅ ｋｉｎｄｌｙ ｉｎｆｏｒｍ ｙｏｕ ｔｈａｔ ｔｈｅ ２ｎｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ (ＰＩＣ￣２０１４) ｗｉｌｌ ｂｅ ｈｅｌｄ ｉｎ Ｓｈａｎｇｈａｉꎬ Ｃｈｉｎａꎬ Ｍａｙ １６—１８ꎬ ２０１４. Ｔｈｅ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｃｏｒｄｉａｌｌｙ ｉｎｖｉｔｅｓ ｙｏｕ ｔｏ ｓｕｂｍｉｔ ａ ｐａｐｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ＰＩＣ￣２０１４ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ. Ｔｈｅ ｄｅａｄｌｉｎｅ ｆｏｒ ｐａｐｅｒ ｓｕｂｍｉｓｓｉｏｎ ｉｓ ｓｃｈｅｄｕｌｅｄ ｆｏｒ Ｊａｎ １０ꎬ ２０１４. Ｙｏｕｒ ｓｕｂｍｉｓｓｉｏｎｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｗｒｉｔｔｅｎ ｉｎ Ｅｎｇｌｉｓｈ. Ｔｈｅ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｉｓ ｓｐｏｎｓｏｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ＩＥＥＥ ｓｏｃｉｅｔｙꎬ ｃｏ￣ｏｒｇａｎｉｚｅｄ ｂｙ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊｉａｏ Ｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｎｄ Ｄｏｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ. Ａｌｌ ａｃｃｅｐｔｅｄ ｐａｐｅｒｓ ｗｉｌｌ ｂｅ ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ＩＥＥＥ ｃａｔｅｇｏｒｉｚｅｄ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ａｎｄ ｗｉｌｌ ｂｅ ｓｕｂｍｉｔｔｅｄ ｔｏ ＥＩ Ｃｏｍｐｅｎｄｅｘꎬ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ. Ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｖｅｒｓｉｏｎｓ ｏｆ ｇｏｏｄ ｐａｐｅｒｓ ｗｉｌｌ ｂｅ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ ｆｏｒ ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｅｖｅｒａｌ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＳＣＩ ａｎｄ ＥＩ ｉｎｄｅｘｅｄ ｊｏｕｒｎａｌｓ. Ｂｅｓｔ ｐａｐｅｒ ａｗａｒｄｓ ｗｉｌｌ ｂｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ. Ｓｃｏｐｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ: Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｃｉｅｎｃｅꎬ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｃｉｅｎｃｅꎬ Ｓｏｆｔｗａｒｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ. (Ｄｅｔａｉｌｓ ｏｆ ｔｏｐ￣ ｉｃｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｆｏｕｎｄ ａｔ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｗｅｂｓｉｔｅ). Ｉｍｐｏｒｔａｎｔ Ｄａｔｅｓ Ｆｕｌｌ ｐａｐｅｒ ｓｕｂｍｉｓｓｉｏｎ: Ｂｅｆｏｒｅ Ｊａｎ １０ꎬ ２０１４ (Ｅａｒｌｙ ｓｕｂｍｉｓｓｉｏｎ ｉｓ ｗｅｌｃｏｍｅｄ) Ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ: Ａｆｔｅｒ ２５ ｄａｙｓ ｏｆ ｙｏｕｒ ｓｕｂｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｉｎａｌ ｐａｐｅｒｓ ｓｕｂｍｉｓｓｉｏｎｓ: Ｆｅｂ ２８ꎬ ２０１４ Ｆｉｎａｌ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ: Ｆｅｂ ２８ꎬ ２０１４ Ｗｅｂｓｉｔｅ:ｈｔｔｐ: / / ｐｉｃ.ｓｊｔｕ.ｅｄｕ.ｃｎ 第 ５ 期 李鸿ꎬ等:ＲＦＩＤ 技术与 ＺｉｇＢｅｅ 网络融合的幼儿安全管理系统 ４７１