KR101055303B1 - 유비쿼터스 기반 학생 통합 관리 방법 - Google Patents

유비쿼터스 기반 학생 통합 관리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스마트카드 학생증을 기반으로 출결, 급식, 도서 등을 통합하여 관리하고 각종 정보를 해당 학부모에게 문자로 통지해주는 유비쿼터스 기반 학생 통합 관리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 시스템은, RFID 태그가 부착된 학생증; 학교에 분산 설치되어 상기 학생증의 태그정보를 감지한 후 소정의 데이터 포맷으로 인터넷을 통해 전송하는 RFID 리더기들; 상기 RFID 리더기들을 감시하고, 인터넷을 통해 상기 RFID 리더기들로부터 태그정보가 수신되면, 해당 태그정보를 분해하여 해당 서비스 모듈로 분배하는 프론트엔드 서버; 상기 RFID 리더기들의 설치 위치와 기능을 데이터베이스로 등록하고 있고, 상기 학생증 발급정보를 등록받아 데이터베이스로 관리하며, 상기 프론트엔드 서버로부터 태그정보가 수신되면 해당 서비스 모듈로 처리하는 통합 관리 서버; 및 상기 통합 관리 서버로부터 문자메시지 전송이 요청되면, 소정의 메시지를 작성한 후 해당 휴대폰으로 문자메시지를 발송하는 SMS 서버로 구성된다.

Description

유비쿼터스 기반 학생 통합 관리 방법{UBIQUITOUS BASE STUDENT TOTAL MANAGING METHOD}
본 발명은 유비쿼터스 기반 학생 관리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스마트카드 학생증을 기반으로 출결, 급식, 도서 등을 통합하여 관리하고 각종 정보를 해당 학부모에게 문자로 통지해주는 유비쿼터스 기반 학생 통합 관리 방법에 관한 것이다.
유비쿼터스(Ubiquitous)란, 언제 어디서나 누구라도 컴퓨터와 네트워크를 통해 쉽고 편리하게 정보를 이용할 수 있는 환경으로서, 사회 경제 전반에 걸친 총체적인 변혁을 유도하고 있다. RFID(Radio Frequency IDentification)는 유비쿼터스의 핵심기술로서 원격감지와 무선통신을 이용하여 정보를 인식하고 교환하는 기술을 제공하여 다양한 응용 서비스를 가능하게 한다.
RFID의 응용분야 중 교육적 활용분야로는 U-campus가 알려져 있는데, U-campus는 캠퍼스 환경내에서 가장 중심이 되는 지식과 정보의 이동에 대해 이것을 이용하는 사용자가 주변의 기기등에 대한 의식적인 인지없이 지능적으로 이동되는 캠퍼스를 의미한다. 중고등학교에서는 교육의 수월성과 학교조직의 전반적인 효율성을 극대화시키기 위해 학교정보관리시스템을 활용하고 있다.
RFID는 무선주파수를 이용하여 물건, 사람 등과 같이 대상을 식별하는 기술로서, 안테나와 칩으로 구성된 RF태그에 사용목적에 맞는 정보를 저장하고 적용대상에 부착한 후 판독기에 해당하는 RFID 리더를 통하여 정보를 인식하는 기술이다.
종래에 학생을 관리하는 IT 기술은 학원 등에서 주로 사용되는 기술로서 RFID 태그가 부착된 학생증을 이용하여 출결 상황을 학부모에게 문자로 통지하는 것이었다.
그러데 이러한 종래 기술은 중고등학교와 같은 대규모 학생들의 전반적인 학교활동이나 학외활동을 관리할 수가 없고, 관리내용도 대부분 학생의 출결에 대한 단편적인 것이었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 학생들에게 RFID 태그가 부착된 학생증을 발급함과 아울러 학교내에 RFID 리더기를 분산 설치한 후 학교 출결이나 급식이용, 도서대출 등 다양한 서비스를 통합적으로 제공할 수 있는 유비쿼터스 기반 학생 통합 관리 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 시스템은, RFID 태그가 부착된 학생증; 학교에 분산 설치되어 상기 학생증의 태그정보를 감지한 후 소정의 데이터 포맷으로 인터넷을 통해 전송하는 RFID 리더기들; 상기 RFID 리더기들을 감시하고, 인터넷을 통해 상기 RFID 리더기들로부터 태그정보가 수신되면, 해당 태그정보를 분해하여 해당 서비스 모듈로 분배하는 프론트엔드 서버; 상기 RFID 리더기들의 설치 위치와 기능을 데이터베이스로 등록하고 있고, 상기 학생증 발급정보를 등록받아 데이터베이스로 관리하며, 상기 프론트엔드 서버로부터 태그정보가 수신되면 해당 서비스 모듈로 처리하는 통합 관리 서버; 및 상기 통합 관리 서버로부터 문자 메시지 전송이 요청되면, 소정의 문자 메시지를 작성한 후 해당 휴대폰으로 문자 메시지를 발송하는 SMS 서버를 구비한 것을 특징으로 한다. 상기 프론트엔드 서버는 연속적인 데이터가 전송될 경우 유효한 데이터만 상기 통합 관리 서버로 전송하여 서버의 부하를 감소시킬 수 있는 DATA 필터링 기능과, 각 학교에 설치된 RFID 리더기의 동작상태를 감시하는 모니터링 기능과, 각 학교에 설치된 RFID 리더기를 원격으로 제어하여 교육기관 코드, 네트워크 설정, 태그 영역 등을 설정하는 원격 설정기능을 수행한다.
상기 RFID 리더기들은 학생들의 등,하교를 체크하기 위해 교실의 출입문에 설치된 출결관리 RFID 리더기와, 학생들의 급식을 관리하기 위해 식당에 설치되는 급식관리 RFID 리더기와, 학생들의 도서관 출입 및 도서대출을 관리하기 위해 도서관에 설치되는 도서관리 RFID 리더기로 구분되고, 상기 통합 관리 서버의 서비스 모듈은 상기 출결관리 RFID 리더기로부터 전달된 태그정보를 처리하여 출결현황이 표시된 인터넷 출석부를 제공하고 결석시에는 해당 학생의 학부모 휴대폰으로 결석사실을 통지함과 아울러 하교시에는 하교시간을 문자메시지로 전송하는 출결관리 서비스모듈과, 상기 급식관리 RFID 리더기로부터 전달된 태그정보를 처리하여 학생 급식 데이터베이스에 학생들의 급식정보를 저장하고, 일정 기간이 되면 해당 학생의 급식비 청구서를 만들어 각 학부모에게 발송하는 급식관리 서비스모듈과, 상기 도서관리 RFID 리더기로부터 전달된 태그정보를 처리하여 해당 학생의 도서관 출입 로그를 데이터베이스로 관리하고, 도서대출을 신청하면 해당 학생증의 ID를 도서 대출 대장에 기록하여 도서 대출을 처리하고, 도서를 반납하면 해당 학생증의 ID를 반납대장에 기록하여 반납을 처리하는 도서관리 서비스모듈로 구분된다.
또한 상기 통합 서비스 서버는 공지사항을 상기 SMS 서버를 통해 학부모 휴대폰으로 전송하기 위한 공지사항 서비스 모듈과, 학생들의 상벌 점수를 관리하는 상벌 관리 서비스 모듈과, 교통카드나 체크 카드 기능을 제공하기 위한 부가 서비스 모듈을 더 구비할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은 각 학교에 설치된 RFID 리더기를 등록받고, RFID 태그가 부착된 학생증을 발급하는 제 1 단계; RFID 리더기에 학생증의 태그가 감지되면, 해당 RFID 리더기가 감지된 태그의 학생ID와 함께 단말기 ID, 기능코드, 학교코드, 감지시간을 부가하여 소정의 데이터 패킷으로 조립한 후 TCP/IP 프로토콜에 따라 프론트엔드 서버로 전송하는 제 2 단계; 상기 프론트엔드 서버가 각 RFID 리더기로부터 수신된 데이터 패킷을 분해한 후 학교별, 기능별로 구분하여 해당 서비스 관리 모듈로 전송하는 제 3 단계; 및 해당 서비스 모듈이 수신된 태그정보를 처리하여 학생 통합 관리 서비스를 제공하는 제 4 단계를 구비하고, 상기 제 4 단계는 출결관리 RFID리더기로부터 전달된 태그정보를 처리하여 출결현황이 표시된 인터넷 출석부를 제공하고 결석시에는 해당 학생의 학부모 휴대폰으로 결석사실을 통지함과 아울러 하교시에는 하교시간을 문자메시지로 전송하는 출결관리 서비스 단계와, 급식관리 RFID리더기로부터 전달된 태그정보를 처리하여 학생 급식 데이터베이스에 학생들의 급식정보를 저장하고, 일정 기간이 되면 해당 학생의 급식비 청구서를 만들어 학부모에게 발송하는 급식관리 서비스 단계와, 도서관리 RFID리더기로부터 전달된 태그정보를 처리하여 해당 학생의 도서관 출입 로그를 데이터베이스로 관리하고, 도서대출을 신청하면 해당 학생ID를 도서 대출 대장에 기록한 후 도서를 대출하고, 도서를 반납하면 해당 학생ID를 반납대장에 기록하여 반납을 처리하는 도서관리 서비스 단계로 구성된다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 방법은 프론트엔드 서버의 메인 에스박스와 서브 에스박스의 테이블 데이터베이스를 구축하는 단계; 리더기가 부팅되면 상기 메인 에스박스에 접속하여 접속할 서브 에스박스의 IP주소를 획득하는 단계; 상기 리더기가 해당 서브 에스박스에 접속하면, 서브 에스박스가 등록여부를 확인하여 등록된 리더기이면 응답하는 단계; 상기 리더기와 해당 서브 에스박스 사이에 링크를 유지하는 단계; 리더기가 태그를 감지하면 보고 메시지를 통해 감지된 데이터를 서브 에스박스로 전송하는 단계; 서브 에스박스가 보고 메시지를 수신받으면 보고 응답 메시지로 응답하는 단계; 통합관리서버가 데이터를 요청하면 해당 서브 에스박스가 요청 응답 메시지를 통해 데이터를 전송하는 단계; 및 통합관리서버가 각 서브 에스박스를 통해 수신된 데이터들을 처리하여 학생들을 통합 관리하는 단계로 구성된다.
본 발명에 따르면, 학생들에게 RFID 태그가 부착된 학생증을 발급함과 아울러 학교내에 RFID 리더기를 분산 설치한 후 학교 출결이나 급식이용, 도서대출 등 다양한 서비스를 통합적으로 제공할 수 있고, 방과 후 교실 및 야간 자율학습 등 학생의 귀가가 늦어질 경우 학부모에게 통지하여 학생의 안전보호 및 학부모가 안심할 수 있는 효과가 있다. 또한 각종 공지사항이나 생활태도 등을 문자로 전송함과 아울러 하나의 학생증으로 다양한 기능을 효율적으로 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유비쿼터스 기반 학생 통합 관리 시스템의 전체 구성을 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따라 통합적으로 제공할 수 있는 서비스들을 도시한 개념도,
도 3은 본 발명에 유비쿼터스 기반 학생 통합 관리 시스템의 동작 순서를 도시한 순서도,
도 4는 본 발명에 따라 리더기와 프론트엔드 서버 사이의 통신 포맷을 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따라 프론트엔드 서버와 관리서버 사이의 통신 포맷을 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 학생 통합 관리 서비스를 제공하기 위한 전체 절차를 개략적으로 도시한 순서도,
도 7은 본 발명에 따른 유비쿼터스 기반 학생 통합 관리 시스템에서 출결관리 서비스를 제공하는 절차를 도시한 순서도,
도 8은 본 발명에 따른 유비쿼터스 기반 학생 통합 관리 시스템에서 급식 관리 서비스를 제공하는 절차를 도시한 순서도,
도 9는 본 발명에 따른 유비쿼터스 기반 학생 통합 관리 시스템에서 도서 관리 서비스를 제공하는 절차를 도시한 순서도,
도 10은 본 발명에 따른 인터넷 출석부 화면의 예,
도 11은 본 발명에 따른 결석통지 메시지 화면의 예,
도 12는 본 발명에 따른 하교통지 메시지 화면의 예이다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 유비쿼터스 기반 학생 통합 관리 시스템의 전체 구성을 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따라 통합적으로 제공할 수 있는 서비스들을 도시한 개념도이다.
본 발명에 따른 유비쿼터스 기반 학생 통합 관리 시스템은 응용 서비스 공급자가 서비스에 가입한 학교들을 대상으로 학생 통합 관리 서비스를 제공하는 방식으로 구현되며, 도 1에 도시된 바와 같이, 각 학교에 설치되는 학내망 장치들(120)과 학생 통합 관리 서비스를 제공하기 위한 학생 통합 관리 서비스 시스템(110)과, 학내망 장치들(120)과 학생 통합 관리 서비스 시스템(110)을 연결하는 인터넷망(102), 인터넷망(102)을 통해 학생 통합 관리 서비스 시스템(110)에 접속할 수 있는 학교 PC(130), 인터넷망(102)을 통해 학생 통합 관리 서비스 시스템(110)에 접속할 수 있는 학부모 PC(140), 학생 통합 관리 서비스 시스템(110)과 학부모 휴대폰(142) 및 교사 휴대폰(132)을 연결하는 이동통신망(104) 등으로 구성된다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 유비쿼터스 기반 학생 통합관리 서비스에 가입한 학교에는 교실의 출입문 등에 학생들의 등하교를 체크하기 위한 출결관리 RFID 리더기(121)가 설치되어 있고, 교내 식당에는 학생들의 급식을 관리하기 위한 급식관리 RFID 리더기(122)가 설치되어 있으며, 도서관에는 학생들의 도서대출을 관리하기 위한 도서관리 RFID 리더기(123)가 설치되어 있다. 그리고 각 RFID 리더기(121~123)는 이더넷 케이블이나 WiFi 등으로 라우터(124)와 연결되어 있고, 라우터(124)는 인터넷(102)을 통해 학생 통합 관리 서비스 제공자(110)의 프론트엔드 서버(S-BOX;112)와 연결되어 있다.
학생 통합 관리 서비스 제공자(110)는 서비스에 가입된 각 학교들의 RFID 리더기들을 관리하고 리더기로부터 전송된 ID 및 상태를 수신받아 통합 관리 서버(114)로 전송하여 유효 데이터를 저장하는 프론트엔드 서버(S-BOX;112)와, 프론트엔드 서버(112)로부터 전달된 데이터를 분석하여 해당 학생의 출결, 급식, 도서대출 등을 통합하여 관리하는 통합 관리 서버(114), 통합 관리 서버(114)의 지시에 따라 해당 학생의 학부모 휴대폰으로 출결상황이나 공지사항 등을 문자 메시지로 전송하는 SMS 서버(116)로 이루어진다. 특히, 프론트엔드 서버(112)는 메인 에스박스(Main S-BOX;112a)와 하나 이상의 서브 에스박스(Sub S-BOX; 112b)로 구성되는데, 각각의 교육기관 및 학교에 설치된 RFID 리더기들(121~123)에서 전송된 ID 및 상태(Status)를 수신한 후 통합 관리 서버(114)로 전송하여 유효 데이터를 저장하는 기능을 한다.
또한 프론트엔드 서버(112)는 각 학교의 RFID 리더기들로부터 데이터가 전송될 경우 등록된 RFID 리더기의 등록된 서비스 데이터만을 유효 데이터로 간주하여 통합 관리 서버(114)로 전송하여 서버의 부하를 감소시킬 수 있는 데이터 필터링 기능과, 각 학교에 설치된 RFID 리더기(121~123)의 동작상태를 감시하는 모니터링 기능과, 각 학교에 설치된 RFID 리더기를 원격으로 제어하여 교육기관 코드, 네트워크 설정, 태그 영역 등을 설정하는 원격 설정기능 등을 수행한다. 이러한 기능들은 바람직하게는 어디서나 원격 감시가 가능하도록 WEB PAGE 방식으로 설계하고, 이에 따라 RFID 리더기의 ON, OFF상태를 확인하여 빠른 조치가 가능하다. 이를 위해 프론트엔드 서버(112)는 TCP/IP 기반의 멀티 소켓 프로그램(UDP방식은 데이터 손실이 발생)과, 네트워크 데이터 컨트롤 스케줄링(요청/수신 방식) 프로그램, SNMP 프로토콜 프로그램, Real Time 처리 프로그램, Rx/Tx 버퍼 컨트롤 소켓 프로그램 등이 탑재되어 있다.
이러한 본 발명의 유비쿼터스 기반 학생 통합 관리 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 학생들의 출결상황을 체크할 수 있는 인터넷 출석부, 야간 자율학습 후 하교시 문자를 전송해주는 서비스, 학교의 공지사항을 문자 전송해주는 서비스, 급식 관리 서비스, 상벌점 관리 서비스, 마일리지 적립 서비스, 교통카드 및 체크카드 기능 서비스, 단체 상해보험 서비스, 도서대여 관리 서비스 등을 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명에 유비쿼터스 기반 학생 통합 관리 시스템의 동작 순서를 도시한 순서도이고, 도 4는 본 발명에 따라 리더기와 프론트엔드 서버 사이의 통신 포맷을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따라 프론트엔드 서버와 관리서버 사이의 통신 포맷을 도시한 도면이다.
먼저, 본 발명에 따른 서비스를 제공하기 위해서는 프론트엔드 서버(112)와 리더기들(121~123) 사이의 통신 프로토콜과, 프론트엔드 서버(112)와 통합관리서버(114) 사이의 통신 프로토콜이 요구된다.
프론트엔드 서버(112)와 리더기들(121~123) 사이의 통신은 도 4에 도시된 바와 같이 2바이트의 SYNC, 1바이트의 명령, 1바이트의 PID, 60바이트의 SDU(Service Data Unit), 4바이트의 END CODE로 이루어진 68 바이트 크기의 고정 패킷을 통해 이루어진다.
도 4를 참조하면, 2바이트의 'SYNC'는 패킷의 시작을 나타내는 코드로서 "0xA5A5"로 정의하고, 1바이트의 명령코드(COMMAND CODE)는 다음 표1과 같이 조회, 조회응답, 제어, 제어응답, 보고, 보고응답, 요청, 요청응답 등으로 정의된다.
구분 코드값 명칭 설명
조회 0x01 QRY_INFO_REQ S-BOX에서 리더기로 EEPROM 데이터를 요청함
0x02 QRY_STATUS_REQ S-BOX에서 리더기로 메모리 데이터를 요청함
조회응답
 0xA1 QRY_INFO_RES 리더기가 EEPROM 데이터를 S-BOX로 전송함
0xA2 QRY_STATUS_RES 리더기가 메모리 데이터를 S-BOX로 전송함
제어 0x03 CTRL_INFO_REQ S-BOX가 리더기의 EEPROM 데이터 수정을 요청함
0x04 CTRL_STATUS_REQ S-BOX가 리더기의 메모리 데이터 수정을 요청함
제어응답
 0xA3 CTRL_INFO_RES 리더기가 EEPROM 데이터 수정 후 응답함
0xA4 CTRL_STATUS_RES 리더기가 메모리 데이터 수정 후 응답함
보고 0x05 REP_SYSTEM_REQ 리더기의 시스템정보를 S-BOX로 전송함
0x06 REP_DATA_REQ 리더기의 태그정보를 S-BOX로 전송함
0x07 REP_BOOT_REQ 리더기의 부팅정보를 S-BOX로 전송함
보고응답

 0xA5 REP_SYSTEM_RES 보고 수신 후 S-BOS에서 리더기로 응답함
0xA6 REP_DATA_RES 보고 수신 후 S-BOS에서 리더기로 응답함
0xA7 REP_BOOT_RES 보고 수신 후 S-BOS에서 리더기로 응답함
요청 0x08 REQ_TIME 리더기가 S-BOX에 시간정보를 요청
요청응답 0xA8 ACK_REQ_TIME S-BOX가 리더기에 시간정보를 제공함
요청 0x09 REQ_LINK 리더기가 S-BOX에 링크를 요청함
요청응답 0xA9 ACK_REQ_LINK S-BOX가 링크요청에 응답함
PID는 프레임 동기를 위한 패킷 ID로서 명령/보고/요구시 작성하고 응답하는 측에서는 복사하여 사용하는데, S-BOX(112)에서 요청하는 경우 리더기(121~123)는 S-BOX에서 넣어준 PID를 사용하여 응답해야 한다. SDU는 실제 데이터가 저장되는 영역이고, END 코드는 프레임의 끝을 알리는 영역으로서 0x5A5A5A5A로 정의되어 있다.
이와 같은 프레임을 사용하여 통신시에 응답이 필요한 경우 응답시간은 3초 이내로 정의되며, 3회까지 재시도할 수 있다.
또한 프론트엔드 서버(112)와 통합관리서버(114) 사이의 통신은 도 5에 도시된 바와 같이 2바이트의 SYNC, 1바이트의 명령, 2바이트의 길이, 1바이트의 유보, 10바이트의 일련번호(S/N), 1바이트의 타입, 1바이트의 PID, 가변길이의 SDU, 2바이트의 END CODE로 이루어진 가변길이의 패킷을 통해 이루어진다.
도 5를 참조하면, 2바이트의 'SYNC'는 패킷의 시작을 나타내는 코드로서 "0xF0F0"로 정의하고, 1바이트의 명령코드(COMMAND CODE)는 다음 표2와 같이 요청, 요청응답, 제어, 제어 응답으로 정의된다.
명령 코드 명칭 내용
0x01 요청 웹에서 S-BOX로 정보를 요청함
0xA1 요청응답 웹에서 요청한 정보를 응답으로 전송함
0x02 제어 웹에서 S-BOX로 정보를 등록 및 수정함
0xA2 제어응답 웹에서의 요청에 따라 처리 후 응답함
2바이트의 길이는 1바이트의 유보영역부터 SDU 데이터 끝까지의 길이를 나타내고, S/N은 S-BOX나 리더기의 일련번호를 기재한다. PID는 프레임의 동기를 위한 패킷 ID이고, SDU는 유효 데이터이며, END CODE는 0xFEFE로 정의된다.
다시 도 3을 참조하면, 통합관리서버(114)는 제어 메시지(CTRL_REQ)를 통해 해당 S-BOX(112a,112b)에 데이터를 전송하고, 해당 S-BOX(112a,112b)는 전송된 데이터로 테이블 데이터베이스를 구축한 후 응답(CTRL_RES)한다(S1~S6). 예컨대, 메인 S-BOX(112a)에는 사용자 로그인을 위한 정보 테이블, 교육기관 코드테이블, 권한 설정 테이블, 조감도 테이블, S-BOX IP 변경 테이블, S-BOX 정보 테이블 등을 구축하고, 서브 S-BOX(112b)에는 세트 S-BOX 정보테이블, 리더기 정보 테이블, 리더기 온/오프 상태 테이블, 시스템 로그 테이블 등을 구축한다.
리더기(121~123)가 부팅을 수행하면 메인 S-BOX(112a)에 접속한 후 "REP_BOOT_REQ" 메시지로 부팅정보를 전송하고, 메인 S-BOX(112a)는 "QRY_INFO_REQ" 메시지로 리더기 정보를 요청한다(S7~S9). 리더기(121~123)는 QRY_INFO_REQ 메시지를 수신하면, QRY_INFO_RES 메시지를 통해 응답하면서 정보를 전송한다(S10). 조회(QRY_INFO) 메시지에는 등록/미등록을 나타내는 ready변수와 serial, schid, mac, version, sboxip, mainip, myip, gateway, subnet, dns, usedcp, buf_sec 등이 있다.
메인 S-BOX(112a)는 IP 주소 변경을 확인하여 접속할 서브 S-BOX IP(112b)를 전송한다(S11,S12). 이때 변경사항이 없을 시는 sboxip 변수에 "0x00"를 전송하고, 변경사항이 있으면 sboxip 변수에 정의하여 전송한다.
리더기(121~123)는 서브 S-BOX(112b)에 접속하고, 서브 S-BOX(112b)는 해당 리더기의 등록여부를 확인한 후 등록된 리더기이면 응답한다(S13~S15).
이후 리더기(121~123)와 해당 서브 S-BOX(112b)는 주기적으로 REQ_LINK 메시지와 ACK_REQ_LINK 메시지로 교신하면서 링크를 유지하고, REQ_LINK 메시지가 3분동안 수신되지 않으면 강제로 접속을 해제한다(S16,S17).
또한 서브 S-BOX(112b)는 리더기로부터 정보가 필요할 경우에는 조회 메시지로 EEPROM이나 메모리 데이터를 가져오고, 리더기를 제어할 경우에는 제어 메시지로 EEPROM이나 메모리의 데이터값을 변경한다(S17,S18).
리더기(121~123)가 학생증(150)에 부착된 태그를 감지하면, 메모리에 저장한 후 REP_DATA_REQ 메시지를 통해 서브 S-BOX(112b)로 전송하고, 서브 S-BOX(112b)는 수신된 데이터를 저장한 후 응답하고, 리더기(121~123)는 응답을 수신하면 메모리를 해제한다(S19~S24).
서버(114)가 서브 S-BOX(112b)에 요청 메시지로 데이터를 요청하면, 서브 S-BOX(112b)는 응답 메시지를 통해 데이터를 전송한다(S25,S26). 요청 메시지에서 메시지 타입(TYPE)에 따른 데이터 내용은 다음 표3과 같다.
구분 TYPE 내용
리더기

 0x10 리더기 정보
0x11 모든 상태
0x12 칼라 상태
0x13 태그 전송 수
0x14 재접속
0x15 네트워크 상태
0x16 최종전송시간
S-BOX 0x21 S-BOX 정보
도 6은 본 발명에 따른 학생 통합 관리 서비스를 제공하기 위한 전체 절차를 개략적으로 도시한 순서도이다.
본 발명에 따른 서비스를 제공하기 위해 해당 학교의 출입문이나 식당, 도서관 등에는 RFID 리더기(121~123)가 설치되어 있고, 각 RFID 리더기(121~123)는 다음 표4와 같이 본 발명에 따른 통합 관리 서버(114)의 데이터베이스에 등록되어 있다(S101,S102).
지역 학교 기능 단말기ID 설치위치
서울 신우중학교 출결 12345 3-2반교실출입문
신우중학교 급식 12456 식당정문
신우중학교 도서 34213 도서관제1출입문
상기 표4를 참조하면, 지역이나 학교, 기능 등은 코드로 관리하는 것이 바람직하고, 따라서 각 RFID 리더기(121~123)는 단말기ID로부터 해당 단말기의 설치위치나 기능 등을 알 수 있다. 그리고 서비스 가입 학교의 학생들에게 학생증을 발급함과 아울러 다음 표 5와 같이 본 발명에 따른 통합 관리 서버(114)의 데이터베이스에 등록한다.
학교명 학생성명 ID 학년/반 주민등록번호 학부모 연락처
신우중학교 이갑돌 xxxxxxx 3/2 xxxxxx-xxxxxx 010-1234-1234
이후 RFID 리더기에 학생증의 태그가 감지되면, 해당 RFID 리더기는 감지된 태그의 학생ID와 함께 단말기 ID, 기능코드, 학교코드, 감지시간 등을 부가하여 소정의 데이터 패킷으로 조립한 후 TCP/IP 프로토콜에 따라 인터넷망(102)을 통해 프론트엔드 서버(112)로 전송한다(S103,S104).
프론트엔드 서버(112)는 각 RFID 리더기로부터 수신된 데이터 패킷을 분해한 후 학교별, 기능별로 구분하여 해당 서비스 관리 모듈로 전송한다(S105).
예컨대, 교실의 출입문에 설치되어 출결관리를 위한 RFID 리더기로부터 수신된 데이터이면 해당 데이터를 통합 관리 서버의 출결관리모듈로 전송하고, 이에 따라 출결관리모듈은 해당 학생들의 출결을 관리한다(S106~S108).
식당의 출입문에 설치되어 급식을 관리하기 위한 RFID 리더기로부터 수신된 데이터이면 해당 데이터를 통합 관리 서버의 급식관리모듈로 전송하고, 이에 따라 급식관리모듈은 해당 학생들의 급식을 관리한다(S109~S111).
그리고 도서관의 출입문에 설치되어 도서 관리를 위한 RFID 리더기로부터 수신된 데이터이면 해당 데이터를 통합 관리 서버의 도서관리모듈로 전송하고, 이에 따라 도서관리모듈은 해당 학생들의 도서관 출입과 도서 대출 및 반납을 관리한다(S112~S114).
도 7은 본 발명에 따른 유비쿼터스 기반 학생 통합 관리 시스템에서 출결관리 서비스를 제공하는 절차를 도시한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 학생이 등하교시에 학생증을 출결관리용 RFID 리더기(121)에 접촉한다(S201). 이에 따라 해당 RFID 리더기(121)는 감지된 태그의 학생ID와 함께 단말기 ID, 기능코드, 학교코드, 감지시간 등을 부가하여 소정의 데이터 패킷으로 조립한 후 TCP/IP 프로토콜에 따라 인터넷망(102)을 통해 프론트엔드 서버(S-BOX;112)로 전송하며, 프론트엔드 서버(112)는 각 RFID 리더기(121)로부터 수신된 데이터 패킷을 분해한 후 학교별, 기능별로 구분하여 해당 서비스 관리 모듈로 전송한다.
통합 관리 서버(114)의 출결관리모듈은 학생출결 데이터베이스에 학생들의 출결정보를 저장함과 아울러 도 10에 도시된 바와 같이, 해당 학생의 담임 선생님의 PC(130)에 인터넷 출석부를 표시해준다(S202).
또한 통합 관리 서버(114)의 출결관리모듈은 12시가 되면, 해당 학교의 전체 학생 출결상황을 체크하여 결석자를 체크하고, SMS 서버(116)에 결석통지 문자 메시지를 발송하도록 요청한다. 이에 따라 SMS 서버(116)는 결석을 통지하는 문자메시지를 생성한 후 도 11에 도시된 바와 같이, 결석자의 학부모 휴대폰(142)으로 결석 사실을 알려주는 문자를 전송한다(S203~S205) .
그리고 하교시간이 되면, 통합 관리 서버(114)의 출결관리모듈은 SMS 서버(116)에 하교 통지 문자 메시지를 발송하도록 요청하고, 이에 따라 SMS 서버(116)는 하교시간을 안내하는 문자메시지를 생성한 후 도 12에 도시된 바와 같이 해당 학부모 휴대폰으로 하교시간을 알려주는 문자를 전송한다(S206,S207).
도 8은 본 발명에 따른 유비쿼터스 기반 학생 통합 관리 시스템에서 급식 관리 서비스를 제공하는 절차를 도시한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 학생들이 식당에 입장하면서 RFID 리더기(122)에 학생증을 접촉하면, 해당 RFID 리더기(122)는 감지된 태그의 학생ID와 함께 단말기 ID, 기능코드, 학교코드, 감지시간 등을 부가하여 소정의 데이터 패킷으로 조립한 후 TCP/IP 프로토콜에 따라 인터넷망(102)을 통해 프론트엔드 서버(112)로 전송하며, 프론트엔드 서버(S-BOX;112)는 각 RFID 리더기(112)로부터 수신된 데이터 패킷을 분해한 후 학교별, 기능별로 구분하여 해당 서비스 관리 모듈로 전송한다(S301).
통합 관리 서버(114)의 급식관리모듈은 학생 급식 데이터베이스에 학생들의 급식정보를 저장한다. 학생들의 급식정보는 월별 급식 현황에 누계되다가 월말과 같이 일정 기간이되면, 해당 학생의 급식비 청구서를 만들어 발송하고 문자 등으로 학부모에게 통지한다(S302~S304).
도 9는 본 발명에 따른 유비쿼터스 기반 학생 통합 관리 시스템에서 도서 관리 서비스를 제공하는 절차를 도시한 순서도이다.
도 9를 참조하면, 학생들이 도서관에 입장하면서 RFID 리더기(123)에 학생증을 접촉하면, 해당 RFID 리더기(123)는 감지된 태그의 학생ID와 함께 단말기 ID, 기능코드, 학교코드, 감지시간 등을 부가하여 소정의 데이터 패킷으로 조립한 후 TCP/IP 프로토콜에 따라 인터넷망(102)을 통해 프론트엔드 서버(112)로 전송하고, 프론트엔드 서버(112)는 각 RFID 리더기(123)로부터 수신된 데이터 패킷을 분해한 후 학교별, 기능별로 구분하여 해당 서비스 관리 모듈로 전송한다. 그리고 통합 관리 서버의 도서관리모듈은 도서관리 데이터베이스에 학생들의 도서관 출입 로그를 데이터베이스에 저장한다(S401).
이후 도서관리 RFID 리더기에서 도서 대출을 신청하면 해당 학생ID를 도서 대출 대장에 기록한 후 도서를 대출하고, 도서를 반납하면 해당 학생ID를 반납대장에 기록하여 해당 학생의 도서관 이용이나 도서 대출 및 반납을 관리한다(S402~S405).
그리고 도면에는 도시하지 않았으나 도서 반납 기일이 다가오면, SMS 서버(116)를 통해 해당 학생에게 도서반납을 요청하는 문자메시지를 발송할 수도 있다.
이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
102: 인터넷 104: 이동통신망
110: 통합 관리 서비스 시스템 112: 프론트엔드 서버
114: 통합관리서버 116: SMS 서버
120: 학내망 장치 121~123: RFID 리더기
124: 라우터 130: 학교PC
140: 학부모PC 132,142: 휴대폰

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  6. RFID 태그가 부착된 학생증과, 학교에 분산 설치되어 상기 학생증의 태그정보를 감지한 후 소정의 데이터 포맷으로 감지된 태그정보와 리더기정보를 통신망을 통해 프론트엔드 서버로 전송하는 다수의 RFID 리더기들과, 통신망을 통해 상기 다수의 RFID 리더기들과 연결되어 각 학교별로 분산설치된 RFID 리더기들의 동작상태를 감시하고, 상기 RFID 리더기들로부터 태그정보와 리더기정보가 수신되면, 수신된 태그정보와 리더기 정보를 분해하여 리더기의 기능에 따라 출결관리 서비스 모듈이나 급식관리 서비스 모듈 혹은 도서관리 서비스 모듈로 수신된 태그정보를 분배하는 프론트엔드 서버와, 전체 RFID 리더기들의 설치 위치와 기능을 데이터베이스로 등록하고 있고, 상기 학생증 발급정보를 등록받아 데이터베이스로 관리하며, 상기 프론트엔드 서버로부터 태그정보가 수신되면 해당 서비스 모듈로 처리하는 통합 관리 서버와, 상기 통합 관리 서버로부터 휴대폰 번호와 함께 문자메시지 전송이 요청되면, 소정의 문자메시지를 작성한 후 해당 휴대폰 번호로 문자메시지를 발송하는 SMS 서버를 구비하는 유비쿼터스 기반 학생 통합 관리 시스템의 학생 통합 관리 방법에 있어서,
    상기 프론트엔드 서버는 로그인을 위한 정보테이블과 교육기관코드테이블, 권한설정테이블, 조감도테이블, 에스박스(S-BOX) IP변경 테이블, 에스박스(S-BOX) 정보테이블을 갖고 있는 메인 에스박스와, 세트 에스박스 정보테이블과 리더기 정보테이블, 리더기 온/오프 상태 테이블, 시스템 로그 테이블을 갖고 있는 하나 이상의 서브 에스박스로 구성되고,
    상기 RFID 리더기들은 학생들의 등,하교를 체크하기 위해 교실의 출입문에 설치된 출결관리 RFID 리더기와, 학생들의 급식을 관리하기 위해 식당에 설치되는 급식관리 RFID 리더기와, 학생들의 도서관 출입 및 도서대출을 관리하기 위해 도서관에 설치되는 도서관리 RFID 리더기로 구분되며,
    상기 통합 관리 서버는 상기 출결관리 RFID리더기로부터 전달된 태그정보를 처리하는 출결관리 서비스모듈과, 상기 급식관리 RFID리더기로부터 전달된 태그정보를 처리하는 급식관리 서비스모듈과, 상기 도서관리 RFID리더기로부터 전달된 태그정보를 처리하는 도서관리 서비스모듈과, 공지사항을 상기 SMS 서버를 통해 학부모 휴대폰으로 전송하기 위한 공지사항 서비스 모듈을 구비하고,

    상기 통합 관리 서버가 각 학교에 설치된 RFID 리더기들을 등록받고, RFID 태그가 부착된 학생증을 발급하는 제 1 단계;
    상기 프론트엔드 서버와 상기 RFID리더기들 사이의 통신은 2바이트의 SYNC, 1바이트의 명령, 1바이트의 PID, 60바이트의 SDU(Service Data Unit), 4바이트의 종료코드(END CODE)로 이루어진 68 바이트 크기의 고정 패킷을 통해 이루어지되 1바이트의 명령코드는 조회, 조회응답, 제어, 제어응답, 보고, 보고응답, 요청, 요청응답으로 정의되고,
    상기 프론트엔드 서버와 상기 통합관리서버 사이의 통신은 2바이트의 SYNC, 1바이트의 명령, 2바이트의 길이, 1바이트의 유보, 10바이트의 일련번호(S/N), 1바이트의 타입, 1바이트의 PID, 가변길이의 SDU, 2바이트의 종료코드(END CODE)로 이루어진 가변길이의 패킷을 통해 이루어지되 1바이트의 명령코드는 요청, 요청응답, 제어, 제어 응답으로 정의되며,
    상기 통합관리서버는 제어 메시지(CTRL_REQ)를 통해 해당 서브에스박스( S-BOX)에 데이터를 전송하고, 해당 서브에스박스(S-BOX)는 전송된 데이터로 테이블 데이터베이스를 구축한 후 응답하며, 각 RFID리더기가 부팅을 수행하면 메인 에스박스(S-BOX)에 접속한 후 보고(REP_BOOT_REQ) 메시지로 부팅정보를 전송하고, 메인 에스박스(S-BOX)는 조회(QRY_INFO_REQ) 메시지로 리더기 정보를 요청하고, 해당 RFID리더기는 조회(QRY_INFO_REQ) 메시지를 수신하면, 조회응답(QRY_INFO_RES) 메시지를 통해 응답하면서 정보를 전송하며, 메인 에스박스는 IP 주소 변경을 확인하여 접속할 서브 에스박스(S-BOX)의 IP를 전송하고, 이에 따라 RFID리더기는 해당 서브 에스박스(S-BOX)에 접속하며 해당 서브 에스박스(S-BOX)는 새로 접속된 RFID리더기의 등록여부를 확인한 후 등록된 리더기이면 응답하여 RFID리더기와 해당 서브 에스박스(S-BOX)는 주기적으로 링크요청(REQ_LINK) 메시지와 링크요청응답(ACK_REQ_LINK) 메시지를 교신하면서 링크를 유지하는 제 2 단계;
    링크가 유지된 상태에서 RFID 리더기에 학생증의 태그가 감지되면, 해당 RFID 리더기가 감지된 태그의 학생ID와 함께 리더기 ID, 기능코드, 학교코드, 감지시간을 부가하여 소정의 데이터 패킷으로 조립한 후 TCP/IP 프로토콜에 따라 프론트엔드 서버로 전송하는 제 3 단계;
    상기 프론트엔드 서버가 각 RFID 리더기로부터 수신된 데이터 패킷을 분해한 후 학교별, 기능별로 구분하여 출결관리기능이면 출결관리 서비스 모듈로 태그정보를 전송하고, 급식관리기능이면 급식관리 서비스 모듈로 태그정보를 전송하며, 도서관리기능이면 도서관리 서비스 모듈로 태그정보를 전송하는 제 4 단계;
    통합 관리 서버의 출결관리 서비스모듈이 상기 프론트엔드 서버로부터 태그정보를 수신하면 수신된 태그정보를 처리하여 출결현황이 표시된 인터넷 출석부를 제공하고 결석시에는 해당 학생의 학부모 휴대폰으로 결석사실을 통지함과 아울러 하교시에는 하교시간을 문자메시지로 전송하는 제 5 단계;
    통합 관리 서버의 급식관리 서비스모듈이 상기 프론트엔드 서버로부터 태그정보를 수신하면 수신된 태그정보를 처리하여 학생 급식 데이터베이스에 학생들의 급식정보를 저장하고, 일정 기간이 되면 해당 학생의 급식비 청구서를 만들어 학부모에게 발송하는 제 6 단계; 및
    통합 관리 서버의 도서관리 서비스모듈이 상기 프론트엔드 서버로부터 태그정보를 수신하면 수신된 태그정보를 처리하여 해당 학생의 도서관 출입 로그를 데이터베이스로 관리하고, 도서대출을 신청하면 해당 학생ID를 도서 대출 대장에 기록한 후 도서를 대출하고, 도서를 반납하면 해당 학생ID를 반납대장에 기록하여 반납을 처리하는 제 7 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반 학생 통합 관리 방법.
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