“教育部”學(xué)童安全之特殊學(xué)校 RFID 應(yīng)用

　　有鑒于每年各校園仍屢屢發(fā)生校園安全問題，由于校方要負(fù)責(zé)照顧的學(xué)童人數(shù)眾多，往往無(wú)法隨時(shí)照顧到每位學(xué)童，尤其對(duì)象是發(fā)展遲緩幼兒或?qū)W童，可能會(huì)無(wú)預(yù)警自行離開校園而可能發(fā)生走失事件?！敖逃俊庇?008年度成立校園安全應(yīng)用RFID協(xié)助學(xué)生安全建置計(jì)劃，公開遴選公私立大專院校共九所學(xué)校分別配合六所國(guó)民小學(xué)(人數(shù)100人)和三所特殊學(xué)校(啟聰、啟智學(xué)生人數(shù)30人)(含)以上，實(shí)際實(shí)施三項(xiàng)必要應(yīng)用情境建置：1)上下學(xué)及在校行蹤通知服務(wù)；2)學(xué)生體溫異常管理服務(wù)；3)危險(xiǎn)區(qū)域管理服務(wù)，和自行提出一項(xiàng)選擇性應(yīng)用情境。逢甲大學(xué)和臺(tái)中特殊教育學(xué)校配合并順利爭(zhēng)取到本計(jì)劃，在選擇性應(yīng)用情境提供訪客機(jī)制管理再度加強(qiáng)校園安全。 

　　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(wú)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(chǎng)所，利用RFID無(wú)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(chǎng)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(cè)對(duì)象，采用阿丹電子公司主動(dòng)式433Mhz RFID讀取器及腕帶式標(biāo)簽并具溫度感測(cè)，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)

　　一、上下學(xué)及在校行蹤通知服務(wù)： 

　　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(guò)本系統(tǒng)自動(dòng)感測(cè)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(guò)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  

　　二、學(xué)生體溫異常管理服務(wù)： 

　　本系統(tǒng)提供腕帶式標(biāo)簽并具溫度感測(cè)，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(jiǎn)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  

　　另外我們針對(duì)學(xué)童配帶的腕帶式標(biāo)簽松緊會(huì)影響到溫度感測(cè)作分析，并研擬改善策略。我們就如圖4環(huán)境溫度、腕帶貼緊手腕、稍微松開(<0.2mm) 、松開(>0.5mm)分別作20次量測(cè)，其結(jié)果如圖5． 

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  

　　經(jīng)如圖5測(cè)試顯示結(jié)果，配帶腕帶松緊只能低于0.2mm，不然量測(cè)體溫會(huì)有誤差約2度，而手腕跟標(biāo)簽中間空隙如差過(guò)0.5cm (包含以上)，就接近室溫失去感測(cè)的價(jià)值，基本上沒有接觸皮膚就會(huì)跟體溫?zé)o關(guān)了，而腕溫又會(huì)隨室溫在變動(dòng)。因此可在每間教室／電腦房／烹飪教室放置一Tag作為環(huán)境溫度感測(cè)基準(zhǔn)，如學(xué)童回應(yīng)溫度和環(huán)境溫度是相同或相近則所配帶睕帶可能是太松和已被拔除可發(fā)mail通知老師協(xié)助作調(diào)整。 

圖5、腕帶松緊對(duì)溫度的影響  

　　三、危險(xiǎn)區(qū)域管理服務(wù)： 

　　校園危險(xiǎn)區(qū)域一直是校方最難管控的場(chǎng)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(cè)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(cè)范圍，系統(tǒng)將發(fā)出語(yǔ)音作現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)狀況易于指揮調(diào)度。 

圖6、危險(xiǎn)區(qū)域管理 

　　四、校園訪客管理服務(wù)： 

　　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(lái)訪之目的區(qū)域，當(dāng)訪客進(jìn)入校園有RFID感測(cè)范圍之管制區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)出語(yǔ)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(chǎng)，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(kù)運(yùn)作及儲(chǔ)存過(guò)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(wú)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(wú)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(wú)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  

　　另外，初期將伺服器主機(jī)置于計(jì)劃執(zhí)行團(tuán)隊(duì)-逢甲大學(xué)之網(wǎng)路資料中心機(jī)房(Internet Data Center, IDC)，該機(jī)房已于2007年07月通過(guò)ISO27001資訊安全國(guó)際驗(yàn)證，于政策面、管理面與操作面均制定有詳細(xì)操作規(guī)范供依循，可有效確保計(jì)劃伺服器設(shè)備之機(jī)密性、完整性與可用性均達(dá)到一定水平。至于在特教學(xué)校針對(duì)RFID資料收集主機(jī)另規(guī)劃提供一簡(jiǎn)易備援機(jī)制，及當(dāng)遠(yuǎn)端伺服主機(jī)或網(wǎng)路有問題時(shí)，在不涉及資安問題作簡(jiǎn)易緊急監(jiān)控和警示，其備援運(yùn)作機(jī)制如下： 

　　一、當(dāng)收集主機(jī)發(fā)覺無(wú)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(cè)警示，并和透過(guò)Tag ID和對(duì)應(yīng)老師關(guān)系傳送Mail or簡(jiǎn)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)  

　　情境模擬測(cè)試 

　　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(cè)試及校正(包讀取器感測(cè)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(cè)人員：分成4組每組約2- 3人 
 　　測(cè)試方式： 

　　1.所有分組驗(yàn)測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)人員：分成4組每組約2- 3人 

　　測(cè)試方式： 

　　1.所有分組驗(yàn)測(cè)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(cè)人員當(dāng)中一人將感應(yīng)溫度升高（透過(guò)溫水包感應(yīng)），經(jīng)由管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)溫度異常發(fā)出警訊。 

　　三、危險(xiǎn)區(qū)域管理： 

　　參與驗(yàn)測(cè)人員：分成4組每組約2- 3人 
　　測(cè)試方式： 

　　1.驗(yàn)測(cè)人員分別進(jìn)入地下室、停車場(chǎng)和頂樓，經(jīng)由管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)感應(yīng)發(fā)出警訊。 

　　四、校園訪客管理： 

　　參與驗(yàn)測(cè)人員：2- 3人
 
　　測(cè)試方式： 

　　1.參與驗(yàn)測(cè)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(cè)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(cè)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(chǎng)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(cè)評(píng)后與現(xiàn)有作業(yè)狀況作績(jī)效指標(biāo)評(píng)估，如下表：  
  

　　(文/逢甲大學(xué)．李維斌資訊長(zhǎng)、楊淦淼主任、劉宗杰副教授、臺(tái)中特教學(xué)校．王志全主任、漢翔公司資訊處．方一定副處長(zhǎng)、陳石坤經(jīng)理)