陳新銳

北海職業(yè)學(xué)院

0 引言

隨著高校擴(kuò)招力度的不斷加大，學(xué)生人數(shù)日益增多，高校在學(xué)生的活動(dòng)出勤以及住宿考勤管理等方面的壓力越來(lái)越大。指紋由于具有唯一和長(zhǎng)久不變的生物特性，而被廣泛應(yīng)用在考勤機(jī)上。傳統(tǒng)的指紋考勤機(jī)有單一性、操作不便、布線繁雜、實(shí)時(shí)性差、無(wú)法相互共享數(shù)據(jù)等缺陷。本設(shè)計(jì)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)指紋考勤機(jī)的不足，適用于高校校園指紋考勤機(jī)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，為了簡(jiǎn)化校園簽到系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)布線管理，提高指紋考勤簽到的效率和準(zhǔn)確性，采用無(wú)線WiFi方式將考勤機(jī)與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)連接，并采用閉環(huán)負(fù)反饋控制方式，使考勤機(jī)之間以及考勤機(jī)與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)共享。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

基于STM32+ESP32主控的指紋考勤機(jī)作為無(wú)線指紋識(shí)別數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的前端，負(fù)責(zé)采集新錄入和需識(shí)別的用戶指紋數(shù)據(jù)，通過(guò)ESP32模塊將采集到的用戶指紋數(shù)據(jù)以無(wú)線WiFi連接方式發(fā)送給數(shù)據(jù)管理中心。每個(gè)指紋考勤機(jī)所存儲(chǔ)的指紋數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)管理中心的指紋數(shù)據(jù)具有同步更新機(jī)制。指紋考勤機(jī)由STM32調(diào)用識(shí)別算法，完成對(duì)待識(shí)別的用戶指紋數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，并將識(shí)別結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)管理中心，同時(shí)，顯示在指紋考勤機(jī)的LCD顯示屏上。在數(shù)據(jù)管理中心服務(wù)器上安裝數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，具有管理用戶指紋數(shù)據(jù)、校對(duì)識(shí)別結(jié)果、創(chuàng)建子部門、設(shè)定用戶相關(guān)屬性、設(shè)置用戶權(quán)限、管理課程信息、統(tǒng)計(jì)及分析簽到數(shù)據(jù)等功能。訪問(wèn)用戶可以采用筆記本電腦、手機(jī)或平板等移動(dòng)終端、臺(tái)式機(jī)電腦等終端，以無(wú)線WiFi方式連接，網(wǎng)頁(yè)瀏覽器或手機(jī)App程序登錄數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)頁(yè)面，查詢參與活動(dòng)的用戶遲到、缺勤、早退、晚歸、課堂簽到率、宿舍到宿率等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。指紋識(shí)別數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 無(wú)線指紋識(shí)別數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)架構(gòu)

前端STM32+ESP32主控的指紋考勤機(jī)采用UART程序下載的工作方式，使用UART下載器將指紋考勤機(jī)與PC端相連，在PC端可以設(shè)置指紋考勤機(jī)的WiFi名稱及密碼。在本系統(tǒng)工作初始化前，將各個(gè)指紋考勤機(jī)設(shè)置有設(shè)備號(hào)和規(guī)則的WiFi名稱，以便確保與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)無(wú)線WiFi通信時(shí)的規(guī)范化。ESP32無(wú)線模塊供電要求是電壓5 V、電流2 A以上，才能正常進(jìn)行指紋識(shí)別。

2 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

無(wú)線指紋識(shí)別數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)采用MyEclipse、Tomact、MySQL和PowerDesigner的聯(lián)合開(kāi)發(fā)工具，使用jQuery MiniUI、JFinal、ECharts等技術(shù)，支持IE8以上瀏覽器以及Andriod10.0版本App，主要實(shí)現(xiàn)用戶簽到情況統(tǒng)計(jì)分析和對(duì)簽到用戶進(jìn)行管理。本系統(tǒng)設(shè)有3個(gè)級(jí)別權(quán)限，分別為：學(xué)生（老師）、教務(wù)管理員、系統(tǒng)管理員。其中，學(xué)生（老師）只能查詢本人的簽到情況，教務(wù)管理員根據(jù)系統(tǒng)管理員分配給予菜單選擇權(quán)限和組織機(jī)構(gòu)權(quán)限而定，系統(tǒng)管理員擁有整個(gè)系統(tǒng)的管理權(quán)限。主要功能模塊包括：首頁(yè)、基礎(chǔ)管理、檔案管理、簽到管理、課程管理和系統(tǒng)管理。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：（1）JFinal的空間框架由Handler、Interceptor、Controller、Model、Render、Plugin五大部分組成，每個(gè)部分均基于接口實(shí)現(xiàn)，支持完整的自定義，使用靈活、便于擴(kuò)展；（2）JFinal配備的ActiveRecord插件，除了實(shí)現(xiàn)了類似Rails ActiveRecrod的功能之外，還獨(dú)創(chuàng)了Db+ Record模式，使數(shù)據(jù)庫(kù)的操作更為輕松便捷。加上jQuery MiniUI是強(qiáng)大的企業(yè)級(jí)Web控件庫(kù)，方便實(shí)用、體驗(yàn)感好，利用ajax前后臺(tái)數(shù)據(jù)交互展示到頁(yè)面；（3）利用ECharts第三方插件展示不同類型用戶的簽到數(shù)據(jù)分析圖。

3 系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程

首先，通過(guò)賬戶名及密碼登錄無(wú)線指紋識(shí)別數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)首頁(yè)，后臺(tái)可以根據(jù)用戶的性質(zhì)，來(lái)加載對(duì)應(yīng)用戶權(quán)限的首頁(yè)，其中，有左側(cè)的組織機(jī)構(gòu)樹(shù)是根據(jù)登錄用戶擁有的權(quán)限來(lái)展示，只有管理員才會(huì)全部展示，左側(cè)菜單也是根據(jù)用戶擁有的權(quán)限來(lái)展示。其次，管理員可以對(duì)組織機(jī)構(gòu)維護(hù)、崗位管理、用戶屬性信息、用戶指紋信息、簽到點(diǎn)設(shè)置等功能項(xiàng)進(jìn)行添加、刪除、修改等操作。在系統(tǒng)中可以查詢用戶簽到信息，還可以進(jìn)行用戶維護(hù)，比如，單個(gè)或批量添加用戶、重置密碼、刪除用戶等。用戶簽到情況分析如圖2所示。在角色維護(hù)功能中，可以添加、刪除或修改學(xué)生、老師、教學(xué)管理員等角色對(duì)象。在組織機(jī)構(gòu)權(quán)限配置中，可以設(shè)置校級(jí)、院系級(jí)、班級(jí)、宿舍號(hào)等子機(jī)構(gòu)。在科目管理配置中，可以添加、刪除、修改不同的課程信息。在教師授課功能中，可以刪除、編輯不同教師的課程表。完成上述操作后，存盤退出即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理維護(hù)功能。

圖2 用戶簽到情況分析圖表

4 成果及結(jié)論

經(jīng)過(guò)了半年的實(shí)測(cè)，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)線指紋識(shí)別數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的全向性功能，考勤機(jī)的指紋判別準(zhǔn)確率接近100%，識(shí)別成功反饋用時(shí)在1 s以內(nèi)，服務(wù)器配置可滿足上萬(wàn)的并發(fā)瀏覽量，學(xué)生（老師）通過(guò)網(wǎng)頁(yè)或App可實(shí)時(shí)查看課堂、宿舍等活動(dòng)場(chǎng)所的簽到數(shù)據(jù)，管理員可通過(guò)系統(tǒng)查詢準(zhǔn)確掌握學(xué)生課堂出勤、宿舍晚歸等情況。本系統(tǒng)的使用，能夠讓高校管理人員準(zhǔn)確掌握教學(xué)、會(huì)議、宿舍入住等活動(dòng)的人員出勤情況，以便對(duì)活動(dòng)進(jìn)行有的放矢的管控，既可以有效減輕高校在學(xué)生的活動(dòng)出勤以及住宿考勤管理等方面的壓力，又能夠?yàn)閷W(xué)生提供良好的學(xué)習(xí)活動(dòng)以及住宿管理環(huán)境。