“教育部”學(xué)童安全之特殊學(xué)校 RFID 應(yīng)用
加入技術(shù)交流群
RFID系統(tǒng)導(dǎo)入
對(duì)于校園人力不足，校園腹地廣大的條件下，“教育部”希望藉由RFID新科技技術(shù)，能輔助對(duì)提升校園安全維護(hù)之效益。目前該學(xué)招生對(duì)象有高職部：智能發(fā)展遲緩、身心障礙和伴隨其他障礙（含自閉癥）之青少年，其次是學(xué)前教育：以較少數(shù)之身心障礙兒童與多數(shù)普通兒童融合之幼稚園生。針對(duì)特殊教育學(xué)生有啟聰、啟智、啟明各種不同的類型，啟聰學(xué)生無法呼救，啟智學(xué)生不知危險(xiǎn)，啟明學(xué)生不知變化，這些的不同意味著安全需求的考量也有些許的不同。本計(jì)劃選定臺(tái)中特殊教育學(xué)校為本案RFID應(yīng)用示范的場所，利用RFID無線射頻的安全技術(shù)，建置下列四項(xiàng)應(yīng)用情境，希望對(duì)特殊教育場所的安全維護(hù)做出重大變革之示范意義，使特殊教育校園內(nèi)學(xué)生安全能獲得更多的保障，幫助特教人員落實(shí)環(huán)境安全的維護(hù)，減少危險(xiǎn)發(fā)生的可能性。
本計(jì)劃以該校高職部一、二年級(jí)共30位為驗(yàn)測對(duì)象，采用阿丹電子公司主動(dòng)式433MhzRFID讀取器及腕帶式標(biāo)簽并具溫度感測，如下圖(a)，于校園預(yù)計(jì)架設(shè)約30個(gè)點(diǎn)含蓋教室、走廊、大樓入口點(diǎn)、地下室及頂樓，其主要系統(tǒng)功能架構(gòu)如下圖(b)。
圖1a、腕帶式標(biāo)簽
圖1b、系統(tǒng)架構(gòu)
當(dāng)學(xué)生遭受到強(qiáng)暴脅迫帶離校園，非上下學(xué)時(shí)間離開學(xué)校，在校行蹤出現(xiàn)在人煙罕至的區(qū)域，系統(tǒng)將發(fā)出警訊通知相關(guān)人員，做即時(shí)管理及處置措施，有效掌握學(xué)生行蹤，免于學(xué)生遭到迫害。透過本系統(tǒng)自動(dòng)感測RFID產(chǎn)生學(xué)生出勤狀況，老師可經(jīng)由Web進(jìn)行查詢每日學(xué)生出勤報(bào)表及快速由系統(tǒng)匯整各班級(jí)當(dāng)日訂餐提供給送餐公司，另各班級(jí)老師可隨時(shí)透過網(wǎng)路查詢?cè)摪嗉?jí)學(xué)童目前所在位置或行進(jìn)路線。
圖2a、學(xué)生出勤狀況和點(diǎn)餐
圖2b、學(xué)生在校行蹤
本系統(tǒng)提供腕帶式標(biāo)簽并具溫度感測，預(yù)設(shè)時(shí)間每分鐘回報(bào)一次，當(dāng)學(xué)生體溫異常超出臨界值時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)出警訊(Mail、簡訊、訊息)通知相關(guān)人員（老師、醫(yī)務(wù)人員、學(xué)務(wù)組），做即時(shí)健康管理及處置措施，免于其他學(xué)生遭到疫情傷害。并經(jīng)由此資訊的收集與分析提供校方參考，有效掌握每位學(xué)童的體質(zhì)與抵抗力，當(dāng)有流行性感冒或病菌時(shí)可提供更好的看護(hù)和照顧。
圖3、學(xué)生體溫異常管理
圖4a、腕帶貼緊手腕 圖4b、腕帶稍微松開 圖4c、腕帶間隙約0.8cm
圖5、腕帶松緊對(duì)溫度的影響
校園危險(xiǎn)區(qū)域一直是校方最難管控的場所，它包含固定及動(dòng)態(tài)兩類，固定危險(xiǎn)區(qū)域指頂樓、地下停車室等，動(dòng)態(tài)危險(xiǎn)區(qū)域指因短期施工或環(huán)境安全轉(zhuǎn)變?yōu)槲ｋU(xiǎn)性質(zhì)者，系統(tǒng)將可隨時(shí)變更RFID感測范圍之危險(xiǎn)等級(jí)，可機(jī)動(dòng)化調(diào)整危險(xiǎn)區(qū)域管理之功能，當(dāng)有學(xué)童意圖或不慎靠近危險(xiǎn)區(qū)域RFID感測范圍，系統(tǒng)將發(fā)出語音作現(xiàn)場警示同時(shí)產(chǎn)生訊息通知相關(guān)人員做即時(shí)處置，且配合校方監(jiān)視系統(tǒng)可有效監(jiān)視現(xiàn)場狀況易于指揮調(diào)度。
圖6、危險(xiǎn)區(qū)域管理
強(qiáng)化校園訪客機(jī)制，防止可能意圖不軌訪客進(jìn)入或誤闖非來訪之目的區(qū)域，當(dāng)訪客進(jìn)入校園有RFID感測范圍之管制區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)出語音作警示同時(shí)產(chǎn)生訊息通知相關(guān)人員，由警衛(wèi)或?qū)W務(wù)組通知被會(huì)客人該訪客已闖入管制區(qū)域請(qǐng)即刻前往帶離現(xiàn)場，免于校園環(huán)境或師生遭受侵害。
資安與網(wǎng)路備援機(jī)制
“教育部”針對(duì)本案極力要求需確保學(xué)生之隱私，學(xué)生資料從系統(tǒng)到資料庫運(yùn)作及儲(chǔ)存過程除需全程加密如圖7，相關(guān)系統(tǒng)需加裝主機(jī)防火墻，但由于目前該特教學(xué)校相關(guān)網(wǎng)路資安設(shè)備資源缺乏，對(duì)于多種網(wǎng)路攻擊行為可能無法有效防范，且更需要專業(yè)人員負(fù)責(zé)制定資訊安全管理政策與規(guī)范，因此經(jīng)評(píng)估后認(rèn)為該網(wǎng)路環(huán)境無論資安設(shè)備設(shè)計(jì)、部屬、建置、調(diào)校與管理之安全性等級(jí)均有待加強(qiáng)制定以符合本計(jì)劃之安全性要求，惟本次計(jì)劃無法全面顧及整體網(wǎng)路環(huán)境及資安架構(gòu)改善，為維護(hù)本計(jì)劃所收集之資料與相關(guān)設(shè)備主機(jī)安全，決定于網(wǎng)路方面采實(shí)體分離做法，所有RFID設(shè)備均另外建置有線網(wǎng)路以避免非計(jì)劃設(shè)備所發(fā)送之封包或攻擊行為影響設(shè)備運(yùn)作。
圖7、Tag的資料與學(xué)生資料分別儲(chǔ)存，且對(duì)應(yīng)表加密處理
一、當(dāng)收集主機(jī)發(fā)覺無法與遠(yuǎn)端伺服主機(jī)連線時(shí)，則所有收集資訊將暫存在本機(jī)，且仍提供緊急危險(xiǎn)區(qū)域監(jiān)測警示，并和透過TagID和對(duì)應(yīng)老師關(guān)系傳送Mailor簡訊。
二、當(dāng)收集主機(jī)發(fā)現(xiàn)可順利連結(jié)至遠(yuǎn)端伺服主機(jī)時(shí)，則會(huì)將暫存資訊回傳更新至遠(yuǎn)端伺服主機(jī)。
圖8、整體網(wǎng)路架構(gòu)
將針對(duì)所建置四項(xiàng)應(yīng)用情境依不同行進(jìn)速度、人數(shù)、和隊(duì)型分別進(jìn)行測試及校正(包讀取器感測值(RSSI)及標(biāo)簽發(fā)射功率)，使其讀取效能和判斷皆能達(dá)到最穩(wěn)定狀態(tài)：
一、上下學(xué)區(qū)域：
參與驗(yàn)測人員：分成4組每組約2-3人
測試方式：
1.所有分組驗(yàn)測人員采縱向一個(gè)接一個(gè)排列方式，以正常行走速度分4個(gè)入口點(diǎn)進(jìn)入教室區(qū)。
2.所有分組驗(yàn)測人員采縱向一個(gè)接一個(gè)排列方式，以小跑步速度分4個(gè)入口點(diǎn)進(jìn)入教室區(qū)。
3.所有分組驗(yàn)測人員采并列方式，以正常行走速度分4個(gè)入口點(diǎn)進(jìn)入教室區(qū)。
4.所有分組驗(yàn)測人員采并列方式，以小跑步速度分4個(gè)入口點(diǎn)進(jìn)入教室區(qū)。
5.所有驗(yàn)測人員以排成二列縱隊(duì)，以正常行走速度進(jìn)入其中1個(gè)入口點(diǎn)進(jìn)入教室區(qū)。
二、體溫異常管理：
參與驗(yàn)測人員：分成4組每組約2-3人
測試方式：
1.所有分組驗(yàn)測人員采座在教室四個(gè)角落，確認(rèn)正常讀取所有標(biāo)簽溫度。
2.所有分組驗(yàn)測人員當(dāng)中一人將感應(yīng)溫度升高（透過溫水包感應(yīng)），經(jīng)由管理系統(tǒng)監(jiān)測溫度異常發(fā)出警訊。
三、危險(xiǎn)區(qū)域管理：
參與驗(yàn)測人員：分成4組每組約2-3人
測試方式：
1.驗(yàn)測人員分別進(jìn)入地下室、停車場和頂樓，經(jīng)由管理系統(tǒng)監(jiān)測感應(yīng)發(fā)出警訊。
四、校園訪客管理：
參與驗(yàn)測人員：2-3人
測試方式：
1.參與驗(yàn)測人員先分別辨理會(huì)客登記，并完成Tag識(shí)別證配戴。
2.參與驗(yàn)測人員分別進(jìn)入活動(dòng)區(qū)域和警戒區(qū)，經(jīng)由管理系統(tǒng)監(jiān)測感應(yīng)發(fā)出警訊。
預(yù)期成果和效率
在完成本案四項(xiàng)情境應(yīng)用，預(yù)期對(duì)特殊教育場所的安全維護(hù)能做出重大變革之示范意義，預(yù)期系統(tǒng)導(dǎo)入測評(píng)后與現(xiàn)有作業(yè)狀況作績效指標(biāo)評(píng)估，如下表：
評(píng)論