基于蓝牙技术的智慧校园走班制管理系统
项目背景
“两依据，一参考”将高考统考成绩和学业水平考试成绩作为高校录取的依据，考生在高中阶段的综合素质评价情况作为高校录取的重要参考。北京2018年将进行中考改革，必考科目：语文、数学、外语、体育；“5选3”选考：历史、地理、思想品德、物理、生物(化学) ，选择其中3个科目参加考试，物理、生物(化学)须至少选择一门，共用9种课程组合；学生选考3科成绩，由高到低分别按照100%、80%、60%的系数折∏算为实际分数；历史、地理、思想品德、物理、生物(化学) ，每科含开放性科学实践活动10分。随』着高考改革，不少高中学校开始酝酿走班制。如何提高学生的综合素质，成为学校领导者面临的重要挑战。目前准备实行走班制计划的省份有：
2017年，北京、天津、山东、江西、海南
2018年，江苏、四川等18个省级行政区
2019年，陕西、甘肃、宁夏、广西。
其中最难解决的问题就是如何实现Ψ 走班制远距离无感知考勤与学生定位，行为分析。
学生走班网上选课系统，可以提高教师，学生和学校的管理效率。我们的目标是用学生走班网上选课系统实现最快对全校选修课程发布以及新闻发布，使教师和学生最快知道，创造现代化的学习环境。学生走班选课涉及到校、系、师、生的诸多方↓面，随着教学体制的不断改革，学生走班选课时的制约因素比较复杂，工作量也很大，而且往往需要在较短的时间内完成。在这里，运用计算机辅助选课，即能实时地对大量选课数据进行检验和统计，十分方便地输出选课结果，避免了人工处理时容易∞产生的错误，同时采用最新蓝牙物联网技术，实现学生实际上课出勤情况管理，实现学生实时体征监测预警管理，并集成现有校园消费一①卡通系统。
基于蓝牙技术的智慧走班管理系统
通过桂花网蓝牙路由器组建校园蓝牙网络，实现蓝牙网络无缝覆盖，配合智能蓝牙终端及校园上层应用可解决走班制带来的管理问题。
蓝牙技术的优势：
部署数量：每个教室或特定位置部署一个蓝牙路由器即☉可实现以上功能
实现原理：由走班制管理系统向多个蓝牙路由器（AP）发起获取设备位置的请求，AP返回RSSI，再由AC进行位置信息判断，优选出与设备最近的AP，此时，业务发起方走班制管理系统再向AC指定连接请求，即指定某个AP连接某个设备，当连接成功后，设备返回设备信息并发现设备服务（设备服务可以进行缓存第二次连接将减少此时间消耗），走班制管理系统根据设备服务向设备某个特定的服务进行写值操作，值内容即消息提醒内容。当写值成功以后即设备端显示通知。由于AP可以同时与设备建立多达22个链接，即在瞬时可以同时通知22个学生。广播方式下，一个AP可以同时监控200个以上的蓝牙终端。再结合到到轮询的方案，60个学生可以在20s内完成通知。
蓝牙技术的优势：北京桂花网科技蓝牙技术低功耗，定位精∩度高，通用性强，蓝牙手环轻度使用工◇作时间可长达30天，开启全部功能也可使用15天。更可实现运动监∑ 控、心率监控，消息通知等附加功能。是实现走班制考勤与实↑现智慧校园最理想的技术。
表1- 技术对比
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蓝牙 |
Wifi |
IC卡 |
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功耗（手环或IC卡） |
极低，工作时间可达30天，低辐射可用随身穿戴 |
高功耗，工作时间少于1天、高辐射 |
无
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采购成本（手环或IC卡） |
低 |
高 |
低 |
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兼容性 |
极好 |
极好 |
差 |
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传输距离 |
300米 |
200米 |
0.01米 |
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单读写器同时读取数量 |
22个；广播200个 |
30个 |
1个 |
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附加功能 |
体育测评，心率，校园定位、兼容扩展性、反向消息通知 |
校园定位 |
无 |
基于蓝牙的考勤与定位：Cassia AC与多个蓝牙路由器一起，可以跟踪和报告其覆盖范围内的蓝牙设备的位置，实时提供对人员和资产的精确跟踪。
采用手环蓝牙签到功能，学生进入①课堂范围便自动记录上课时间，无须手工打卡；同样技术亦助老师、家长即时监察学生上课情况，了解子女是否安全抵校、并准时上课，以及在学校特定教室位置的停留时间和心率波动。
定位精度可小于5米，能够精准定位到教室。
Cassia 物联网接入控制器地图管理
基本原理
无线信号强度(RSSI)方式。设备附近AP把无线信号被记录下⊙来，定位引擎里有无线信号的设置原型，定位引擎识别RSSI的值，并优选出最大的设备RSSI作为匹配的AP，定位引擎获得结果以后并发送定位信息给应用程序。
预期权重策略
当定位准备开始可以设定设备与AP的预期关系（Expectation），一个预期可以是设定某个时间段该设备与AP关联。
例如：当8:00-9:00，设定一个预期使设备a与AP-a之间有关联行为，此时每次AP-a收到设备①的RSSI时，会增加其RSSI的权重值，以便于算法优选出来。
若在一个预期中，设备a无法被AP-a检测到RSSI，则表示脱离预期并对业务端进行预警。当预期结束时，则加权结束。
蓝牙路由器
Cassia X1000是世界上第一个远距离企业级蓝牙路由器，可用于室外和室内环境。它将蓝牙范围扩展到开放空间，将可传输的距离扩展到至多300米，而且能够穿透三堵墙，实现了在不改变任何蓝牙终端设备的情况下，同时长距离连接和远程控制22个蓝牙低功耗设备的功能。X1000具有专为蓝牙设计的内置智能天线，可以用作互联网网关，支持以太网、2.4GHz WiFi和3G/4G无线上网。这使您可以通过Internet远程访问和控制↓您的蓝牙终端设备。与桂花网Cassia物联网控制器一起工作，实现轻松部署和管理。
北京桂花网科技有限公司根据使用场景和功能，提供多款蓝牙路由器型号可选：
Cassia SDK允许我们的合作伙伴将其专有的蓝牙低〖功耗设备连接到X1000，而无需更改其终端设备。此外，Cassia还提供了称之为物联网访问控制器的解决方案(AC)。系统集成商可以通过AC 友好的用户界面来部署和管理数百台Cassia X1000路由器和数千台与其连接的设备。
蓝牙手环
学生手环为特别定制的蓝牙运动手环，配备三轴加速度计和心率传感器，能够精确记录学生走、跑步数，实时︻心率状态，卡⌒ 路里消耗，睡眠质量等数据。内置的高亮OLED显示屏能够保证在户外也能够辨别。高达IP68的全防水设计可以适应绝大多数学生日常使用场景，特别处理的侧挄键保证即使在游泳池戒浴室仌可正常操作。采用最新的低功耗芯片保证单次充电续航时间超过1周。
支持市面上多种蓝牙手环，用户可选择我们预订手环品牌，也可选择用户现有合作手环品牌。
优势
无缝蓝牙覆盖：凭借智能天线和射频管理技术，X1000可以提供稳定的远距离蓝牙覆盖，达到300米无遮挡覆①盖或平均穿透3堵墙的效果。此功能，让系统集成商对其部署在室内和室外的蓝牙设备，实现了无缝覆盖。
远程访问和控制：X1000可以将其覆盖范围内的蓝牙低功耗设备通过WiFi，3G/4G或以太网连接到LAN或Internet，从而实现远程控制，并允许分组管理。
轻松集成（SDK）：只要简单地将Cassia SDK集成到本地移♂动应用或云服务器中，合作伙伴就能享用X1000的远距离蓝牙覆盖和路由功能，而无需对蓝牙终端设备进行任何修改。
轻松部署和管理：X1000由Cassia 物联网访问控制器（AC）设置和管理。管理员可以快速部署和检查其网络中所有蓝牙设备的状态※，包括路由器，传感器，带宽，电池寿命，设备位置等。
位置跟踪：X1000与Cassia AC配合，可以跟踪和报告其覆盖范围内的蓝牙低功耗设备的位置，实时提供地理位置数据。
特点
无线电频率：
Cassia X1000支持并遵循Bluetooth 4.0 / 4.1 / 4.2标准。
工作频率：ISM频段2.402?2.480GHz
双工模式：全双工，时分双工（TDD）
多个角色：X1000支持广播，监听，发送和接收等角色，也可同时扮演多个角色。
安全服务：支持蓝牙4.2安全标准；支持FIPS无线标准；军用级128位AES加密。
网络连接：集成Wi-Fi 802.11b/g/n (2.4GHz) ;支持10/100 BASE-T以太网;支持USB 4G dongle的上行模式。
供电方式：802.3 af/at标准PoE网线供电。
相关认证：FCC（美国），IC（加拿大），CE（欧洲），BQB，SRRC（中国）
基于蓝牙技术的走班制管理系统功能
（选排课上层应用由合作伙伴提】供）
系统概述
高中新课改“最要害”的变化是学生自主走班选课。也就是说，学生在完成必修课程的基础上，有很大的“课程选择权”，可以在一定的范围内“想学什么就▼学什么”。
为了有利于学生选课，教育部把高中」课程分为8大学习领域：语言与文学(包括语文、外语)；数学；人文与社会(包括思想政治、历史和地理的一部分)；科学(包括物理、化学、生物和地理的一部分)；技术(包括通用技术、信息技术)；艺术(包括音乐、美术)；体育与健康；综合实践㊣活动(包括研究性学习、社区服务、社会实践)。学生只要“每学年在每个学习领域都获得一定学分”，至于在一个领域内学哪门课，学生可以选择，比如可以选生物而不选历史。
系统特点
支持一校多址的选课机制
支持灵活设置与选课相关的各类条件
支持多维度查询历届统计数据汇总统计
支持管理员灵活调整选课结果
支持教师评价学生，学生评价教师
支持在线实时查№看选课情况
支持自由设置菜单模块名称、功能菜单的权限
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技术选型 |
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应用平台 |
Windows 平台, 浏览器应保证支持 IE 、 Firefox等 |
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网络结构 |
广域网 |
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系统结构 |
分布式三层结构 |
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系统特点 |
开发速度快、投入低、运行速度快、稳定性高、易维护 |
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开发语言 |
JAVA |
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前端开发技术 |
HTML5+css3 |
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Web容器 |
Tomcat |
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技术参数 |
http |
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性能要求 |
在保证网络良好的情况下，除个别大运算功能外，客户端的操作的响应时间最多不超过 5 秒 |
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数据表现层 |
数据表现层包括管理控制、数据处理部分、数据采集与信息发布部分 |
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业务逻辑层 |
基于Windows Server 2008（2003） + springmvc，采用C#+LINQ技术实现。 |
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数据存储层 |
采用大型网络数据库管理系统sql server2008r2最新版本作为数据库服务端，利用国际通用♂的SOAP、HTTP等标准通信协议，结合全新XML 、Web Services等数据服务技术、使数据服务具备跨平台。 |
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功能列表 |
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系统管理 |
组织管理 |
组织管理由系统自动生成，系统管理员根据需要可酌情进行用户权限的分配 |
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系统用户 |
添加用户、修改用户、删除用户、冻结用户、批量冻结用户、清空用户、将所有的用户导出到EXCEL、下载导入模板、进行模板导入。 |
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在线管理 |
可以查看系统在线人数，可执行强制下线操作 |
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机构管理 |
添加校区、教师、年级、班级、班主任、学生。还可以将教师、学生、班主任添加管理人员，也可通过系统用户的模板导入添加人员。当学生毕业还需进行换届升级操作。 |
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年级管理 |
对各校区各年级进行添加和删除操作 |
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操作日志 |
显示异常 |
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课程选『修管理 |
注册课程 |
在开课时间范围内，老师可自主设定开◤设的课程、年级、时间、报名人数、每班限选人数。 |
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教师课程列表 |
系统呈现各教师自己开设的课程，可对自己开设的课程进行修改以及删除。 |
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课程选课列表 |
系统呈现各教师开设课程的选课情况 |
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本班级报∑名情况 |
班主任可以查看本班级学生的选课报名详情 |
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本班级学生学分 |
班主任可以查看本班级学生的选课学分情况 |
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启用历史课程 |
进入新的＠学期，可以复用以前开设的课程 |
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学生学习情况 |
学△习结束后，任课老师可根据学生的表现进行学分评定 |
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教师教学情况 |
课程结束后，学生会←根据实际情况对教师进行评分，教师可以在此查看评分情况。 |
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注册走班课程 |
在开课时间范围内，课程管理员可辅助老师设定开设的走班课程、年级、时间、报名人数、每班限选人数限选人数。 |
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走班课程列表 |
对全校的课程进行管理，包括课程的修●改、删除以及审核操作 |
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走班课程编号分配 |
对全校通过审核的走班课程进行编号 |
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上课地点分配 |
对全校通过审核的走班课程进行上课地点的分配，避免重复 |
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启用历史课程 |
进入新的学期，可以复用以前开设的课程 |
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学生学习情况 |
当课程结束后教师未对学生作出评价时，管理员可以辅助教师对学生进行评价。 |
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选课调课 |
待选修课程 |
学生登录后，首页列出了和自己相关的课程以及选课说明。会对未选修的课程类型进行提示，学生根据提示需要进行课程的选择。 |
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已选修ξ 课程 |
学生可通“已选修课程”查看当前学期的课程。如果选课设置运行学生退选课程，学生对不满意的课程可以进行退选。但是由教师或者课程管理员强制选的课学生不能退选。 |
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评价教师 |
课程结束后对老师的教学进行评价 |
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我的学习情况 |
查看自己各学科的得分情况 |
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强制选课 |
管理员可以选择某个学生学习某门课程，学生不能退选。 |
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学生调课 |
帮助学生退选课程，在帮助学生选择一门新的课程 |
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学生选课列表 |
系统呈现全校学生的选课详情 |
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退选一览表 |
系统呈现全校学生被退选的课程列表，被管理员退选的课程学生不可以进行再选，可以在此删除退选记录并重新选课 |
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报表查询 |
选课汇总 |
系↘统呈现了所有课程的选课情况以及某课程的选课人员名单。 |
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选课明细 |
系统呈现了所有学生的选课明细。 |
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班级报名情况 |
本班已选课学生选课情况的统计，系统会提示课程类型》选择情况。 |
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报名情况统计 |
全校已选课学生选课情况的统计，系统会提示课程类型选择情况 |
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未选课学生 汇总 |
全校还没有选择课程的学生名单，按照班级排列，供学校参考。 |
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教师得分表 |
课程结束，学生对教师进行评价之后，每个教师在每个指标上获得分值，所有分值相加得到总分值。各项分值取得都是平均值 |
选课流程图
成功案例
2016年至今，公司成功在▃北京、天津、合肥、上海、深圳、成都、武汉、温州、青岛等重点省市实现了智慧校园的建设，其独具特色的蓝牙智慧校园提升了学校的教育工作环境，低辐射的设备特点也为守护学生的健康做出更大贡献，在业内获得极高评价。
