基于校园一卡通的实验室考勤管理系统的设计与实现

　　引言 

　　随着校园信息化建设的不断发展，校园一卡通在各级学校得到普遍的推广，校园一卡通采用RFID射频技术，通过射频信号自动识别目标对象获取数据，识别工作不受环境的影响，操作方便快捷，具有防污、防水、加密存储等优点，较传统的接触式IC卡，具有明显的优势，被广泛应用在身份识别、校内消费等各项校园服务上，为学校的管理以及学生生活提供极大的便利。然而，在学生考勤管理方面，大多依然采用传统的点名或学生签到的方式进行考勤，特别是在实验室考勤的管理上更是混乱。另外，点名和签到的考勤方式既浪费时间，也给考勤数据的统计分析带来了诸多麻烦。本设计借助校园一卡通，结合网络通信技术和单片机技术，实现了实验室学生的自动考勤和对考勤数据的分析处理，节约了考勤时间，提高了考勤效率，促进了实验室学生考勤管理信息化水平的发展。 

　　一 网络运行环境 

　　系统采用C#语言，在.NET Framework平台上进行开发，.NET的优势在于跨语言，跨平台，安全性高并支持开放互联网标准和协议，适于基于Web Sever的应用程序开发，C#是应用于开发.NET应用程序的专属语言，它以C语言为基础，同时以C++的对象模型，构建面向对象的语言架构，程序员使用该语言，可以方便的创建基于Microsoft.NET平台的解决方案，并且能快速的将　　该解决方案转化为XML网络服务，使各种平台的应用程序通过Internet调用[5]。系统的服务器和考勤节点通过局域网交换机进行组网，使用RS485总线进行通信连接，该系统的数据库采用SQL Server2005，服务器使用Windows XP sp3操作系统，安装IIS6.0，客户端只要使用Win98以上的版本，即可对该系统进行访问。系统的数据采集以C/S模式进行，考勤节点布置在由各个实验室组成的局域网内，通过专用服务器接入校园网。 

　　二 考勤机节点框架结构 

　　考勤机节点开发板采用三星S3C2410A ARM9开发套件，其结构框图如下图1，通讯模块负责对学生卡片数据、实验课程信息以及学生刷卡记录数据的传输，读写模块实现对校园一卡通的读写操作，时钟电路提供时钟功能；显示模块用来显示相关实验课程项目的名称、时间日期以及刷卡成功提示。存储模块主要用于对学生卡片信息数据和实验室课程项目信息以及节点应用程序等进行存储和缓存，整个节点系统的电源控制则由电源模块来完成。考勤机节点的应用程序调用节点系统的时间函数，当系统时间与实验课程项目的时间一致时，通过Label控件显示实验课程项目的信息，当考勤机节点对校园一卡通的识别读取成功后，将刷卡时间进行记录和存储并返回成功信息，通信模块时刻处于监听状态，当监听到服务器发送的命令信号时，实现相关数据的接收或上传。 

　　图1 考勤节点结构框图 

　　三 服务器端考勤管理系统框架结构 

　　服务器端考勤管理系统结构如图2所示，主要包括六大功能模块：学生卡片信息管理，主要负责将学生卡片的信息导入考勤管理系统中（学生的卡片信息由校园一卡通中心提供），其中学生卡片信息可以批量导入，也可以对个别学生的卡片信息进行导入或修改；考勤规则定义设定考勤的有效时间，迟到及旷勤的时间；考勤节点管理用于记录各个实验室的考勤节点位置和IP信息；实验室课程信息，记录每个实验室所进行实验项目的信息；记录修改和删除主要用于记录学生的请假情况和过期数据的删除。考勤数据分析及报表查询，综合一段时间内各个学生的刷卡和请假情况，按照考勤规则定义的考勤有效时间进行分析，统计出该时间段内各个学生的出勤状况，报表查询功能提供了按条件进行查询的功能，在该功能菜单中，可以选择一定时间段内学生个人或以班级为单位的学生总体的出勤状况；考勤节点通信用于连接服务器和考勤节点并进行数据的上传和下发，数据下发主要是将学生卡片信息和实验课程信息下发到相应的考勤节点，数据上传是将各个实验室考勤节点存储的学生刷卡记录数据进行提取(考虑到考勤节点的内存问题，我们将学生的刷卡记录数据提取后，各节点不再保存已有的刷卡记录)。 

　　图2 考勤管理系统结构框图 

　　四 数据库的设计 

　　由于学生的刷卡签到主要出现在集中在上下课的时间内，系统的数据量较大，鉴于数据的安全性和数据库性能方面的考虑，我们采用SQL Server2005数据库，在SQL Server2005 Manage Studio的对象资源管理器中建立“shykqdb”数据库，作为实验室考勤管理系统的后台数据库，系统使用的表主要有：
　　学生卡片信息表(stu_B)，记录刷卡学生校园一卡通的ID号、姓名、学号、班级、性别和卡号等相关信息；
　　刷卡信息表(shuaka_B),记录刷卡学生的实验课程、卡号、姓名、班号、签到时间、离开时间等相应的刷卡数据；
　　请假记录表(qjia_B),记录请假学生的姓名，请假日期、结假日期、请假缘由；
　　考勤节点表(kqjd_B),记录考勤机节点的编号、实验室名称、考勤机节点的IP信息；
　　实验室课程项目表(shyxm_B)记录各个实验室的名称、试验课程项目名称、实验时间； 

　　五 考勤系统使用方便快捷，具体步骤如下： 

　　1) 登录实验室学生考勤管理系统，进入学生卡片信息管理菜单，选择单个录入或批量导入，将学生校园一卡通信息导入考勤管理系统中，学生的卡片信息将被存储至学生卡片信息表中；
　　2) 录入各个实验室的实验课程项目信息，该数据被存储至刷卡信息表里；
　　3) 设置各个实验室的考勤机节点信息，包括考勤节点的IP地址、通讯端口并将其与安装的实验室名称相匹配，该信息将被存储到考勤节点表中；
　　4) 进入考勤节点通信菜单，将学生校园一卡通的卡片数据和实验课程信息一并下发到相应的各个考勤节点中；
　　5) 通过考勤节点通信菜单，提取各个考勤机节点存储的刷卡数据；数据将被存储在刷卡信息表里；
　　6) 录入请假学生的请假信息，该信息存储在请假记录表中；
　　7) 选择相应的时间范围，进行考勤数据的分析，得出我们所需要的考勤报表； 

　　六 系统运行效果 

　　将考勤节点的刷卡记录提取到实验室考勤管理系统的后台数据库中，经过考勤数据分析后，即可查询我们需要的相应时间段内的学生个人考勤报表或班级考勤报表，系统的考勤报表有四部分组成：学生到课情况报表，主要包括学生姓名、课程名称、应刷卡的次数、正常刷卡的次数、迟到的次数、请假次数、旷勤次数和出勤率组成，记录每个学生总的出勤情况；学生到课情况明细，详细记录了每个学生刷卡的时间、次数、有效刷卡的次数，以及迟到和旷勤的次数；班级上课情况报表，主要有班级号、实验课程名称、应刷卡的次数、正常刷卡的次数、迟到次数、请假次数、旷勤次数和出勤率组成，记录各个班级应该刷卡的次数和实际刷卡的次数，用于反映各个班级整体的出勤状况；班级上课情况明细主要记录各个班级内应刷卡学生的详细刷卡情况。系统的运行效果如下图所示。 

　　图3 学生到课情况报表 

　　图4 班级到课情况报表 

　　结论 

　　本文针对实验室考勤现状的一些局限性，利用实验室现有设备，设计并实现了在校园一卡通基础上的实验室学生考勤管理系统，该系统解决了现有实验室考勤方式原始、考勤数据处理麻烦且效率低下等的问题。经过长期的运行测试，系统在运行测试中性能稳定，准确的反映了学生的出勤状况，较好的实现了系统设计中所提出的功能需要及性能要求，满足了实验室学生考勤的需要，改善了实验室学生出勤状况管理混乱，实验室学生考勤效率低下的弊端，提高了实验室学生出勤管理的效率，促进了校园信息化建设。