摘要：提出了一種基于指紋識別的企業(yè)員工考勤系統(tǒng)的設計方案。該系統(tǒng)利用指紋識別技術，能夠徹底解決代打卡的問題，保證考勤數據的真實性；另外，該系統(tǒng)所實現的分布式指紋考勤，便于管理者實時監(jiān)控員工在崗狀況和及時獲得考勤統(tǒng)計信息。

關鍵詞：指紋識別；考勤；分布式

中圖分類號：TP 391.41文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2008)06-10000-00Design of Check on Work Attendance System Based on Fingerprint Identification

Hu Jian

(The Information Center of Zhaoqing Water Supply Co. of Guangdong Province，Zhaoqing 526020，China)

Abstract: This paper proposes a design idea ofcheck on work attendance system based on fingerprint identification. The system can successfully avoid helping others attending by using fingerprint identification technology and guarantee the reality of attendance data. ，By the help of this system manager can easily receive real-time information ofworker’s attendance and get relevant statistical information in time.

Key words: fingerprint identification; attendance; distributed

1 引言

由于人體指紋信息具有可識別性、唯一性和終生不變性的特點，且指紋識別技術日益成熟，使得該技術在社會的各個領域都得到了廣泛應用[1]?？记谑乾F代企業(yè)管理的基礎，也是衡量企業(yè)管理水平的重要標志?；谥讣y識別的企業(yè)員工考勤系統(tǒng)的設計，能夠徹底解決傳統(tǒng)打卡鐘、IC卡考勤方式所經常出現的代打卡問題，保證考勤數據的真實性，真正體現公開、公平和公正，因此能進一步提高企業(yè)管理的效率和水平。另外，該系統(tǒng)還可與辦公管理、薪資系統(tǒng)等其他管理系統(tǒng)集成，適合大中型企業(yè)的考勤管理應用。

2 總體方案

本系統(tǒng)由指紋考勤機、應用服務器、數據庫服務器和客戶機四部分組成，其系統(tǒng)結構圖由圖1所示。整個系統(tǒng)以遵循TCP/IP協(xié)議的以太網作為傳輸媒介，通過一個HUB將分布在企業(yè)中各處的指紋考勤機連入局域網。指紋考勤機主要進行指紋的采集，并通過網絡傳送至應用服務器。在應用服務器中進行活體指紋與企業(yè)員工指紋庫的比對并根據自定義考勤規(guī)則自動生成考勤記錄。每個員工可以根據授權查看自己的考勤記錄，管理人員也能夠實時地監(jiān)控員工在崗狀況和獲得考勤統(tǒng)計信息。

圖1 基于指紋識別的企業(yè)員工考勤系統(tǒng)結構圖

3 指紋考勤機的設計

指紋考勤機是本系統(tǒng)的重要組成部分，其設計的好壞直接關系到整個系統(tǒng)的效率。其硬件結構圖如圖2所示：

圖2 指紋考勤機的硬件結構圖

32位ARM嵌入式微處理器具有高性能、低功耗的特性，已被廣泛應用于消費電子產品、無線通信和網絡通信等領域，極其適合于對成本和功耗要求較苛刻的應用場合[2]。因此，本系統(tǒng)采用Samsung公司的基于ARM7TDMI核的16/32位RISC嵌入式微處理器S3C44B0X。并以此為中心，設計了其它功能模塊：一個4M的FLASH、一個8M的SDRAM、一個10M以太網接口、一個指紋采集器和采樣控制器以及其它外圍輔助電路模塊諸如時鐘電路、復位電路、電源模塊等。

指紋考勤機是一個嵌入式設備，從軟件層次結構上來看，它是由設備驅動程序、嵌入式操作系統(tǒng)與考勤機應用程序三個層次所組成。設備驅動程序是操作系統(tǒng)與硬件設備之間的橋梁，操作系統(tǒng)在沒有設備驅動程序的支持下是無法正常支配硬件設備行為的，因此需要根據指紋考勤機的各個硬件部分編寫對應的設備驅動程序，并安裝到操作系統(tǒng)內核中。嵌入式操作系統(tǒng)選用uClinux，它是專為沒有存儲管理單元MMU的微處理器設計的嵌入式Linux操作系統(tǒng)，它秉承了標準Linux的優(yōu)良特性，是經過各個方面的小型化改造后所形成的一個高度優(yōu)化的、代碼緊湊的嵌入式Linux；目前國內外采用ARM-uClinux作為嵌入式系統(tǒng)非常普遍。而處在最上層的考勤機應用程序則主要與應用程序服務器進行交互，完成指紋考勤機的配置以及指紋的采集和傳輸。

3.1 指紋采集過程

我們選用Atmel公司生產的溫差感應指紋采集芯片FCD4B14和Xilinx公司生產的CPLD采樣控制芯片XCR3256XL完成員工活體指紋的采集工作。FCD4B14是基于溫差效應的單片集成化、高性能、低功耗熱敏性指紋傳感器，其傳感區(qū)域內部包含了8*280個像素，分辨率為500dpi，像素時鐘可達2MHz，掃描速度最快可達每秒1780幀[3]。而XCR3256XL則用作采樣控制器，通過使用VHDL語言編寫程序來完成指紋圖像的采集、存儲和傳輸。

當有手指接觸到FCD4B14的傳感區(qū)域，FCD4B14就開始了指紋的采集，通過其內部的數模轉換器將采集到的各個像素的模擬信號轉換成數字信號，并傳輸至XCR3256XL。XCR3256XL把當前的奇數場圖像存儲在靜態(tài)存儲器ODD中，把當前的偶數場圖像存儲在靜態(tài)存儲器EVEN中；其狀態(tài)線用于指示當前狀態(tài)：當指示低電平時，表明可以從靜態(tài)存儲器中讀取數據，當高電平時，表明XCR3256XL正在向靜態(tài)存儲器中寫數據；選擇ODD線用于選擇從靜態(tài)存儲器中讀取奇數場數據，選擇EVEN線用于選擇從靜態(tài)存儲器中讀取偶數場數據。當一幀完全存儲后，XCR3256XL向S3C44B0X發(fā)出中斷信號，然后由考勤機應用程序作進一步處理。

3.2 考勤機應用程序

考勤機應用程序由指紋采集處理模塊、配置模塊和自動校時模塊構成，三個模塊的功能描述如下：

指紋采集處理模塊在響應XCR3256XL的中斷后，將接收到的所采集指紋的原始奇數場和偶數場數據組成完整的一幀，即一個完整的指紋圖像，然后進行圖像的預處理和指紋特征信息的提取，最后將包含指紋特征信息和當前時間的簽到數據包通過網絡發(fā)送給應用服務器。

配置模塊在接收到來自應用程序服務器的配置考勤機控制命令后，該模塊根據命令中的配置參數（如：當前時間、考勤有效時間、IP地址、考勤機ID等）完成考勤機配置工作。

自動校時模塊在接收到應用服務器定時發(fā)來的校時數據包后，更新考勤機當前時間，然后應答應用程序服務器，從而使兩者在時間上達到同步，以保證考勤時間的準確性。

4 數據庫設計

數據庫服務器上關系數據庫系統(tǒng)可使用SQL Server 或ORACLE。數據庫中的表主要包括企業(yè)組織信息表、員工基本信息表、員工指紋特征信息表、班次表、請假表、加班表、考勤機信息表、簽到記錄表、考勤記錄表等。其中，員工指紋特征信息表（由員工ID和員工指紋特征信息兩個字段構成）存儲著該企業(yè)所有員工指紋的特征信息，是與活體指紋進行比對的基礎，為提高比對的效率，可在其指紋特征信息字段上建立索引?？记谟涗洷泶鎯χ鴨T工出勤、遲到、早退等考勤結果數據，它是應用服務器根據考勤規(guī)則處理的結果，也是管理人員進行查詢統(tǒng)計的基礎。

5 應用服務器

應用程序服務器上運行著員工信息錄入程序、考勤服務程序和考勤管理程序三個程序。員工信息錄入程序用于錄入及修改企業(yè)員工的基本信息（包括指紋的特征信息）并將其存入數據庫中，通常在系統(tǒng)初建立時及有新員工加入時使用?？记诜粘绦蜃允贾两K運行著，根據管理人員設置的時間間隔定時向考勤機發(fā)送時鐘同步信號，如果超時沒有收到考勤機的應答，表明考勤機故障或網絡通信故障，立即通過考勤管理程序通知管理人員；一旦接收到指紋考勤機發(fā)送來的簽到數據包，就將數據包放入待處理隊列中，然后以FIFO方式依次處理該隊列的每個數據包，其處理過程為：首先提取數據包中的指紋特征信息，然后通過比對數據庫中員工指紋特征信息表就可以找到相匹配的記錄，從而確定了員工ID，再結合數據包中其他的信息（如：簽到時間）、數據庫中該員工班次的信息以及考勤規(guī)則就能夠判定出該員工此次考勤的結果（如：正常出勤、遲到、早退等），并自動生成考勤記錄存入數據庫的考勤記錄表中?？记诠芾沓绦蛴糜趩T工考勤數據的管理，其功能模塊圖如圖3所示。

圖3 企業(yè)員工考勤管理程序功能模塊圖

排班模塊完成用于編排員工的出勤班次，包括班次的設定、排班方式的確定、排班對象的設定、節(jié)假日的設定等?？蛇x擇排班的方式為輪班排班或按周排班，排好班后可以以日程表的形式顯示該員工一年內每天的排班情況。

查詢統(tǒng)計模塊提供分類查詢和匯總統(tǒng)計功能。分類查詢可以按員工個人、部門和整個企業(yè)為單位進行考勤記錄的查詢，也可以按正常出勤、遲到、早退、缺勤的出勤類型進行查詢。匯總查詢分為個人匯總和部門匯總，可根據需要對不同時間段進行年統(tǒng)計、月統(tǒng)計和日統(tǒng)計。查詢統(tǒng)計結果可以通過自定義式樣生成報表。

考勤登記模塊用于員工請假、加班預登記以及考勤數據的人工處理。人工考勤登記用于考勤機故障時或在某些特殊情況下（如：臨時派遣員工外出辦事，無法在下班時錄入指紋）直接登記員工考勤記錄。有時考勤簽到記錄不符合考勤規(guī)則（如：重復多次簽到），考勤服務程序根據考勤規(guī)則盡量生成考勤記錄，并標記出異常簽到記錄，考勤管理員使用異?？记谟涗洿_認功能對異常記錄進行確認，為保證考勤的客觀公正，人工不能增加修改考勤簽到記錄，只能對考勤結果數據進行調整。

考勤機管理模塊實現對分布在企業(yè)各處的指紋考勤機的集中管理。在指紋考勤機工作前需要控制其進行設置，包括：當前時間、考勤有效時間、IP地址、考勤機ID等。通過考勤服務程序可獲得各個指紋考勤機的狀態(tài)（正?；蚬收希诳记诠芾硐到y(tǒng)界面上以圖形化的方式顯示給考勤管理者，實現對系統(tǒng)中各個考勤機的實時監(jiān)控。

系統(tǒng)維護模塊完成對用戶的管理和進行數據維護等功能[4]。包括用戶的創(chuàng)建、刪除、權限的授予及剝奪、密碼的設置與修改、數據的備份與恢復等。

6 結束語

本系統(tǒng)在某中型制衣廠投入使用后，能夠快速、穩(wěn)定、準確地完成考勤。利用指紋特征的唯一性，徹底解決了代打卡問題；考勤記錄以及員工考勤統(tǒng)計信息都由本系統(tǒng)自動生成，管理者可以實時監(jiān)控員工在崗狀況和及時獲得考勤信息，大大提高了企業(yè)管理的效率和水平。總而言之，本系統(tǒng)對企業(yè)實現人事管理現代化、規(guī)范化具有重要的意義。

參考文獻：

[1]李鑫，惠曉威，張全貴．基于智能卡和指紋識別的校園綜合系統(tǒng)[J].微計算機信息，2004，20(9):110-111．

[2]田澤.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應用[M].北京：北京航空航天大學出版社，2005．

[3]黃智偉，王彥．指紋傳感器芯片FCD4B14的原理及應用[J].傳感器世界，2002，8(11):32-35．

[4]顧海峰.學習考勤管理系統(tǒng)[J].電腦知識與技術，2007，18(9):21-25．

收稿日期：2008-01-12

作者簡介：胡建（1975-），男，苗族，湖南瀘溪人，計算機助理工程師，主要研究方向：嵌入式系統(tǒng)、分布式計算。