張博軒 趙偉杰 杜晨

摘 要：文章為方便高校教師的課堂考勤和教務(wù)人員對學(xué)生的管理，設(shè)計(jì)了高校學(xué)生考勤系統(tǒng)。該系統(tǒng)的硬件部分利用RFID技術(shù)與Zigbee技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)學(xué)生信息采集與傳輸。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)可減少教師的工作量，節(jié)省時(shí)間，可方便教務(wù)人員對學(xué)生出勤情況的管理、監(jiān)督。

關(guān)鍵詞：RFID系統(tǒng)；研究分析；重要性

1 引言

現(xiàn)在大學(xué)中普遍存在的缺勤，遲到、早退的現(xiàn)象，教師對學(xué)生的考勤成為課堂教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，目前大學(xué)的學(xué)生考勤工作主要都由任課教師完全承擔(dān)，在上課前或課后花時(shí)間進(jìn)行全班的點(diǎn)名，記錄學(xué)生的出勤情況，到期末計(jì)算學(xué)生的平時(shí)成績。另外學(xué)校教務(wù)處為了管理學(xué)生也要了解學(xué)生的出勤情況。鑒于以上原因，開發(fā)了一套自動(dòng)化課堂考勤系統(tǒng)非常重要了。

RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)是無線射頻識別技術(shù)，一種非接觸式的，能雙向傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)。它可以通過射頻信號自動(dòng)識別目標(biāo)對象，并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無需人工干預(yù)，隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，RFID技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛了。本文提出基于RFID技術(shù)和Zigbee技術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)生考勤系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

學(xué)生課堂考勤系統(tǒng)是集成了RFID技術(shù)、Zigbee技術(shù)和計(jì)算機(jī)管理于一體的現(xiàn)代化考勤管理系統(tǒng)。只需要學(xué)生上課攜帶普通銀行卡大小的RFID學(xué)生卡（校園卡），通過RFID閱讀器對RFID學(xué)生卡進(jìn)行讀卡，讀卡后的數(shù)據(jù)經(jīng)由ZigBee無線傳感器網(wǎng)路傳輸給服務(wù)器，在服務(wù)器中對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出考勤結(jié)果并存儲(chǔ)。學(xué)生、任課教師或教務(wù)管理人員可通過瀏覽器查詢兩查詢考勤結(jié)果，教師和教務(wù)人員可以打印成報(bào)表，實(shí)現(xiàn)考勤自動(dòng)化。

2.2 硬件設(shè)計(jì)

考勤系統(tǒng)的硬件部分主要由無源標(biāo)簽、讀卡器、Zigbee節(jié)點(diǎn)（協(xié)調(diào)器、終端）和服務(wù)器組成。具體如圖1所示。當(dāng)讀卡器讀以學(xué)生的校園卡后，通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳到學(xué)校的服務(wù)器，服務(wù)上安裝了考勤管理系統(tǒng)的軟件，可以對采集的學(xué)生校園卡信息處理，自動(dòng)記載學(xué)生的刷卡時(shí)間。記錄了學(xué)生的出勤情況。任課教師或?qū)W生可以以不同的身份通過PC端遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器，查詢學(xué)生出勤信息。教師還可打印統(tǒng)計(jì)報(bào)表，不同身份的權(quán)限不同。

圖1 考勤系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖

圖2 RFID讀卡器的結(jié)構(gòu)

2.3 讀卡裝置（reader）設(shè)計(jì)

讀卡裝置（reader）主要由arduino單片機(jī)和MF RC522 RFID讀卡器組成。RFID讀卡器由電子標(biāo)簽（校園卡）、閱讀器、和天線組成。RFID讀卡器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

當(dāng)電子標(biāo)簽（學(xué)生的校園卡）進(jìn)入天線磁場后，如果接收到閱讀器發(fā)出的特殊射頻信號，就能憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息，閱讀器讀取信息并解碼后，通過zigbee無線網(wǎng)絡(luò)將信息送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。單片機(jī)控制RFID讀卡器讀取數(shù)據(jù)，將讀卡器讀回的信息送給Zigbee模塊，通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)。這里的Zigbee的選用考慮到，傳輸距離遠(yuǎn)，選用XBEE-ZB模塊，可實(shí)現(xiàn)170米的傳輸距離，功耗小，抗干擾能力強(qiáng)。

2.4 考勤管理系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)考勤的實(shí)際需求，經(jīng)過分析，針對高校學(xué)生考勤管理系統(tǒng)特點(diǎn)選擇B/S 結(jié)構(gòu)，采用開發(fā)java作為開發(fā)語言，采用SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫、Tomcat 5.5作為服務(wù)器端容器。

軟件主要包括學(xué)生信息管理模塊、教師信息管理模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析模塊、打印報(bào)表模塊、用戶管理模塊、卡號管理模塊等，具體如圖3所示。

圖3 學(xué)生管理系統(tǒng)功能模塊圖

學(xué)生管理模塊主要實(shí)現(xiàn)添加、修改學(xué)生信息，教師管理模塊實(shí)現(xiàn)對教師信息的管理；課程模塊完成對課程的管理；出勤查詢模塊可使任課教師、教務(wù)管理人員、學(xué)生隨時(shí)查看學(xué)生的出勤情況；卡號管理模塊可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生卡號的綁定、添加、刪除操作；通過統(tǒng)計(jì)分析模塊和打印報(bào)表模塊可實(shí)現(xiàn)對學(xué)生考勤結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析與打印；用戶管理模塊實(shí)現(xiàn)對不同的用戶給予不同的權(quán)限。

3 結(jié)束語

本文利用RFID和Zigbee技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)的學(xué)生考勤管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)考勤、自動(dòng)考勤。通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，可使布線簡單，方便，便于維護(hù)、擴(kuò)展、使用。經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用，該考勤管理系統(tǒng)可以節(jié)省教師點(diǎn)名時(shí)間，使教師把時(shí)間都用到實(shí)際教學(xué)上，在期末統(tǒng)計(jì)學(xué)生出勤情況、計(jì)算平時(shí)分時(shí)，可減少教師的工作量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，也可杜絕教師給學(xué)生人情分的現(xiàn)象，也有利用于教務(wù)管理人員隨時(shí)檢查學(xué)生的出勤情況。該系統(tǒng)值得在高校中推廣使用。

參考文獻(xiàn)

[1]康東，石喜勤.射頻識別技術(shù)與典型應(yīng)用開發(fā)案例[M].北京：人民郵電出版社，2008.

[2]游戰(zhàn)清，李蘇劍.無線射頻識別技術(shù)（RFID）理論與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[3]鐘振，賴順橋，消熠琳.RFID車輛智能管理系統(tǒng)[J].機(jī)電工程技術(shù)，2011.

[4]劉光.基于Zigbee與以太網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].大連理工大學(xué)，2012.