引言
近年來，各地智慧校園建設如火如荼，在智慧校園建設中，客戶已經不再滿足於傳統以IC卡為核心的一卡通應用，而是希望建設涵蓋無感知出入校考勤、班級考勤、校內定位、運動/健康檢測、食堂消費、門禁、儲物櫃管理等綜合應用解決方案。同時，隨著消費級可穿戴設備的普及，客戶希望學生或者老師的身份識別不僅是使用傳統IC卡，而是使用學生手環，實現綜合應用。
隨著新高中考改革逐步擴大，校園客戶對上述需求愈加強烈。各地都有學校選擇不同技術方案進行了建設試點，有成功，有失敗。
本文對前期試點的主要技術方案以及用戶體驗做技術分析，供教育主管部門、校園客戶、集成商參考。偏頗之處，歡迎指正。
學生手環主要功能
目前，學生手環功能上大致分為2種：
A.帶GPS定位的電話手錶。此形態產品包括GPS定位、電話、簡訊、NFC一卡通等應用功能。由於GPS定位在校園內使用精度不準，有月租費、電話功能涉及到課堂偵聽等問題，難以在校園大規模普及，以家長自行購買為主。
B.智能學生手環。此形態產品主要實現校門出入考勤、校內定位、計步、心率、NFC一卡通、電子表等功能。是目前智慧校園選擇的主要的可穿戴產品形態。下面主要對學生手環在校園應用中的技術方案進行分析。
學生手環在智慧校園應用場景與用戶體驗分析
1.校門無感知進出考勤：學生批量通過校門時自動進行無感識別考勤。用戶體驗的核心是考勤進出識別速度與進出判斷準確率。
2.班級考勤：班級考勤的核心體驗在於考勤識別的速度以及相鄰教室間的誤判率。
3.位置管理：區域批量識別的速度與準確率。如教學樓二樓與三樓之間不會誤判，不會出現學生在相鄰樓層間漂移的現象。
4.計步、心率數據採集速度：設備採集手環計步、心率數據的採集速度。
5.一卡通：刷卡時的用戶體驗，速度快，識別高度好。
6.充電續航能力：充電一次至少使用30天這是對學生手環的基本要求。
學生手環技術分析比較
前期學校市場學生學生手環主要有2種技術方案，一種是低功耗藍牙BLE4.0單通道方案。一種是RFID+BLE雙通道方案。下面主要對這兩種技術方案基本原理與技術性能進行分析。
低功耗藍牙BLE4.0單通道方案採用消費級的標準藍牙手環方案，配合藍牙基站，實現數據採集與通信。系統原理圖如下：
前期採用此技術方案的手環在實際應用中用戶體驗較差，主要表現如下：
1.校門無感知進出考勤識別準確率低：
學生批量進出校門時會出現識別不全，識別準確率低，受校園環境的影響，此技術方案校門無感考勤識別準確率低於60%。這個指標校方與家長難以接受。前期試點項目失敗原因中這是主因。
2.班級考勤
班級考勤中相鄰教室誤判率高。此方案必須結合學生名單做過濾才可以用於班級考勤，無法反映教室學生實際情況。
3.區域定位：
此應用場景，BLE單通道手環無法避免學生在相鄰樓層間漂移的現象。
4.計步、心率數據採集速度：
此應用場景中，設備採集手環計步、心率數據需要學生在教室上課時長時間穩定在固定區域裡才能採集完整，採集速度慢。
5.充電續航能力：
要實現較好校園用戶體驗的情況下，BLE手環一次充電的續航時間難以超過15天。
BLE單通道學生手環在校園應用場景中用戶體驗不佳的核心原因是BLE技術在校園場景中存在原理性缺陷。簡要分析如下：
1.BLE單通道學生手環利用藍牙信號進行區域識別與進出判斷，而BLE信號是2.4G微波波段，信號本身的傳播沒有明確的覆蓋邊界。這個在我們平時手機連接藍牙手環或者耳機有直觀的體驗，信號的距離時遠時近。這是BLE單通道手環在校門進出判斷、班級考勤、區域定位應用中準確率很低的一個根本原因。
2.BLE基站獲取BLE單通道手環數據是通過獲取手環的廣播數據以及連接通信數據。為了提高識別速度，手環需要以較高的廣播頻率進行廣播，這個是BLE手環用於校園場景續航力差的主要原因。
RFID+BLE雙通道學生手環方案
RFID+BLE雙通道學生手環方案採用了RFID與BLE雙通信通道。校園場景應用中主要採用RFID通信通道，BLE通信通道主要用於與手機BLE進行通信，實現非校園場景下標準的運動手環功能。
RFID+BLE雙通道學生手環技術在校園應用場景中用戶體驗分析如下：
1.校門無感知進出考勤識別準確率高
採用RFID技術實現校門無感知考勤，可以實現99.6%以上的考勤識別率。RFID通信技術可以實現精準的信號覆蓋邊界，配合良好設計的進出判斷算法，可以實現接近100%的校門考勤準確率。詳細技術原理可以參看拙進通信網站www.gdm2m.cn。
2.班級考勤
採用RFID技術可以實現100%的班級實時考勤準確率，不依賴課表名單過濾，不會出現相鄰教室誤判。其原理與校門考勤類似。
3.區域定位
由於RFID信號具備良好的信號覆蓋邊界，不存在無線信號的漂移，也就不存在學生在樓層間漂移的現象。
4.計步、心率數據採集速度
計步、心率數據通過RFID通道採集傳輸，使用專門優化的通信協議，可以實現快速大批量的數據採集。
5.充電續航能力：
RFID+BLE雙通道學生手環的BLE部分，平時處於非工作狀態，BLE廣播頻率可以設定較低，而RFID通道通信部分平時處於關閉狀態，只在校門、教室等特定區域短時工作，每次持續時間為毫秒級，整體功耗大幅下降，可以實現一次充電，使用30天的應用體驗。
技術比較匯總
基於上述技術原理分析， BLE單通道學生手環技術與RFID+BLE雙通道學生手環技術比較匯總如下表。
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學生手環怎麼選？適合中小學生初中生高中生的體育手環-學生智能手環學校智能手環監控學生，小學生戴什麼手環不影響學習？初中高中生用什麼可以監測體溫，監測身體健康、用什麼手環可以監測學生體育運動狀態？
1、智慧操場每日跑步任務：可設定每個學生每天的跑步圈數、米數，以及學生的完成情況，完成時間，讓學校和家長對學生體育考試日常訓練和成績隨時查看。可準確計算學生操場跑步的圈數、跑步時間、對學生跑步任務進行日常考勤和監控，整個過程全自動、無需老師操作，減少老師工作量。
2、智能運動模式：學生佩戴手環進入學校操場時，手環自動切換運動模式、實時監控學生心率、血壓、體溫等數據、發生異常立即自動報警，減少安全事故發生。學生離開操場手環自動切換正常省電模式。
3、高度兼容性：支持高精度無感走班排課系統。全地感考勤。
4、校園安全：只需校園人員實時定位、人數自動統計、軌跡回放查詢、危險區域報警。
5、操場安全：支持校園安全視頻聯動：當學生進入或者離開非法區域時、可支持視頻聯動報警。
6、存儲記錄：可記錄日常步行、跑步、睡眠數據，可存儲 7 天運動和睡眠信息；
7、 消息通知：文本消息推送：可向手環通信基站報告自身定位數據並接收文本消息顯示。
8、 體溫實時監測：全自動監控、無需老師操作；雙傳感器設計、實時監控體、常態化防疫監，發現異常平臺立即報警通知學校管理和老師。
9、 心率血氧監控：日常心率血氧監控、發現異常平臺立即報警通知學校管理和老師。
10、計步統計、 睡眠時間統計、兼容支持校園一卡通：食堂消費、寢室無感考勤、精準走班排課考勤。
11、 電池容量：大於120MAH
12、 待機時長：續航時間大於7天，滿足日常住校生正常使用。
13、 防水等級：IP67
14、可以支持室內基站定位、室外GPS 定位
15、支持一鍵求救
初中高中學生手環