基于B／S构架的铁路站段指纹考勤系统设计

    1 引言 

    目前我国铁路站段使用的考勤方式有人工考勤和系统考勤，人工考勤显然已无法满足整合后的站段要求。现有考勤系统主要为刷卡的方式，而磁卡需要员工携带，易于遗失，并且，此方式难以杜绝代人考勤等舞弊现象。因此，传统的考勤方式已逐渐不再满足现代化管理的要求。指纹作为人的一种生物特征，具有惟一性和不变性，可用于人的身份认证[1q]。将指纹识别技术用于铁路站段考勤，可以有效地解决上述考勤系统存在的问题。
 
    随着Internet和wWW 的流行，以往的主机／终端结构和c／s(Client／Server)结构都无法满足当前的大型网络开放、互连、信息随处可见和信息共享的新要求，于是出现了B／S型结构，即浏览器／服务器结构。因此，利用指纹识别技术，建立一套基于B／S结构的指纹考勤系统势必提高铁路站段的考勤管理力度。 

    2 系统方案设计 

    2．1 B／S结构搭建 

    搭建铁路站段的B／S构架首先要结合站段的具体情况，以北京动车客车段为例。北京动车客车段由铁路站段整合前的北京车辆段、北京西车辆段、天津车辆段、石家庄车辆段以及最新开通运行的北京动车段整合而成，地跨北京市、天津市和河北省全省，全段干部职工近七千人。搭建北京动车客车段B／S构架，采用图1所示的分布式服务器结构。

    铁路系统拥有自己的系统网络结构，这给建立分布式服务器结构提供了相当大的便利条件，在此基础上应用原来各个车辆段自身的局域网搭建起整个考勤系统的构架既可以充分利用资源，又可以缩短开发周期。 

    2．2 系统数据库搭建 

    各地区服务器中的数据库结构是一致的，但是各个地区数据库只管理本地区的记录，只有当本地终端访问远程数据库时才将所访问数据库中的该条记录先行复制到本地数据库中，再进行显示，这样既避免了直接操作远程数据库造成通道拥堵，又可以避免多个终端同时操作同一条记录。 

    图2所示为数据库中的数据表，其中“远程访问表”是保存本地终端访问远程数据库或本地数据库被远程终端访问时的事件信息，以便于本地数据库管理员管理。

    2．3 人机交互界面设计 

    建立基于B／S结构最显著的优势就是使用In—ternet浏览器作为终端显示界面，而服务器端只需配置好IIS(Internet Information Service)，并利用Microsoft ASP．Net设计好人机交互界面。 

    3 关键技术 

    3．1 B／S结构 

    B／S结构，即浏览器／服务器(Browser／Serv—er)结构，是随着Internet技术的兴起，对c／s结构的一种变化或者改进的结构l3]。它采用了三层模型结构。在这种结构下，用户界面完全通过WWW浏览器实现，一部分事务逻辑在前端实现，但是主要事务逻辑在服务器端实现，形成所谓三层结构。 

    B／S结构，主要是利用了不断成熟的WWW 浏览器技术，结合浏览器的多种Script语言(VBScript、JavaScript?)和ActiveX技术，采用ASP技术内置的热Response、Session、Server、Application等对象，通过浏览器实现原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能，节约了开发成本，是一种全新的软件系统构造技术。随着Windows98／Win—dows2000将浏览器技术植入操作系统内部，这种结构越来越受到欢迎。 

    采用三层结构是为了克服客户机／服务器的代码不可复用和可移植性差的缺陷。在这个结构中，每一层都有自己的不同功能，分别是：表达服务(客户机层)、业务服务(中间层)、数据服务(数据源层或数据库层)，如图3所示。

    数据服务或用户界面位于客户机上。业务逻辑从客户机代码移植到中间层。数据服务层包含数据库服务器。三层结构的每一层都在不同的计算机上。 

    B／S结构具有以下特点： 

    · 简化客户端的工作，无需像C／S模式那样在客户端上安装应用程序、无需建立客户端到数据库的连接，只需要浏览器； 

    · 简化了系统的维护。B／S的所有功能都在WEB服务器上实现，大量减轻升级维护工作量； 

    · 功能分层。使应用程序得到伸缩性、复用性和安全性； 

    · 用户操作变得简单。B／S模式的客户端只是一个简单易用的浏览器，浏览器软件提供统一、友好易用的界面，使用者无需培训就可以直接使用。 

    B／S结构因其自身的特点比较适合网络信息的处理，而且技术成熟、易于实现信息共享和交互，具有较高的安全性和通用性，它紧密结合了Inter—net／Intranet技术，是技术发展的大势所趋。因此，本文设计的铁路站段指纹网络考勤系统采用三层B／S体系结构。
 
    3．2 指纹识别技术 

    指纹识别技术是成熟的生物识别技术。因为每个人包括指纹在内的皮肤纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，是唯一的，并且终生不变。通过和预先保存的指纹进行比较，就可以验证其身份的真伪。自动指纹识别是利用计算机来进行指纹识别的一种方法。它得益于现代电子集成制造技术和快速可靠的算法理论研究。尽管指纹只是人体皮肤的一小部分，但用于识别的数据量相当大，对这些数据进行比对是需要进行大量运算的模糊匹配算法。利用现代电子集成制造技术生产的小型指纹图像读取设备和速度更快的计算机，提供了在微机上进行指纹比对运算的可能。另外，匹配算法可靠性也不断提高。因此，指纹识别技术已经非常简单实用_4 ]，图4所示即为使用U．are．U2000型指纹采集器采集到的三个指纹。由于计算机处理指纹时，只是涉及了一些有限的信息，而且比对算法并不是十分精确匹配，其结果也不能保证100准确。

    指纹识别技术主要涉及四个功能：读取指纹图像、提取特征、保存数据和比对。通过指纹读取设备读取到人体指纹的图像，然后要对原始图像进行初步的处理，使之更清晰，再通过指纹辨识软件建立指纹的特征数据。软件从指纹上找到被称为“节点”(minutiae)的数据点，即指纹纹路的分叉、终止或打圈处的坐标位置，这些点同时具有七种以上的唯一性特征E 川j。通常手指上平均具有70个节点，所以这种方法会产生大约490个数据(通常称为模板)。

    通过计算机模糊比较的方法，把两个指纹的模板进行比较，计算出它们的相似程度，最终得到两个指纹的匹配结果。目前的采集设备(即取像设备)主要有光学、半导体传感器和其他类型。指纹识别算法是整个系统的核心算法。整个算法包括三个部分，分别是图像预处理、特征提取和特征匹配。图像预处理是为了消除和修正指纹图像在采集、传送和转换等过程中产生的各种干扰噪声和畸变，使无损的图像信息在一定程度上得到突出，改善图像质量。其结果是得到一个二值细化的指纹图像，以便后续正确的特征提取。图像预处理大致分为五个步骤：图像平滑，方向场提取，方向场滤波，二值化，细化。指纹特征采用了细节点坐标模型，利用脊末梢与分支点这两种关键点来鉴定指纹。在细化后的图像中使用一个3×3的细节检测模板来检测细节点的位置与类型。细节匹配算法采用极坐标下的点模式匹配算法。 

    4 结语 

    本软件系统利用指纹识别技术实现员工铁路站段职工考勤数据采集、数据统计和信息查询过程的自动化，方便职工上班报到及管理人员统计、考核职工出勤情况，完善人事管理、薪资管理现代化，最大限度地避免了人为因素的干扰，体现了考勤管理制度的公正性，为铁路站段管理提供了科学、可靠的人事考勤管理手段，具有广阔的产品化前景。