基于RFID技術(shù)的高校學(xué)生考勤管理系統(tǒng)研究

　　1、引言

　　隨著高校規(guī)模的不斷擴大，學(xué)生人數(shù)不斷增多，高校的教學(xué)管理和學(xué)生管理信息化逐步完善?；谛@網(wǎng)的學(xué)生選課系統(tǒng)、成績查詢系統(tǒng)、教務(wù)管理系統(tǒng)、招生就業(yè)系統(tǒng)等在各大高校紛紛出現(xiàn)，對高校師生的學(xué)習(xí)、生活、管理、辦公帶來了極大的便利。

　　在高校教學(xué)管理中，考勤管理是保證教學(xué)質(zhì)量的重要手段，學(xué)生上課考勤記錄也是評定學(xué)生平時成績的重要依據(jù)。目前在大部分高校，學(xué)生的考勤管理依然采用傳統(tǒng)的教師點名、人工錄入的方式完成。隨著高校規(guī)模的擴大，對于一些基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課，教學(xué)班的人數(shù)一般在百人以上。同時伴隨高等教育的大眾化和思想的多元化，學(xué)生缺課、遲到、早退的現(xiàn)象已經(jīng)屢見不鮮，任課教師通過點名、簽到等方式獲取考勤數(shù)據(jù)，一方面花費大量時間，影響課堂教學(xué)，同時難以避免學(xué)生代簽、代答等現(xiàn)象，管理難度比較大;另一方面考勤信息往往只為授課教師所掌握，作為計算平時成績的依據(jù)，不能及時上傳至教學(xué)管理部門實現(xiàn)共享，以便教學(xué)管理部門通過班主任對缺課嚴重的學(xué)生進行督促、警示和教育，以達到端正學(xué)風(fēng)、提高教學(xué)質(zhì)量的目的。另外，由于考勤信息沒有公開，學(xué)生對自己的上課考勤情況無法查詢，也會影響考勤情況和平時成績的客觀公正。

　　在傳統(tǒng)的教學(xué)考勤管理體系下，學(xué)生請假以請假條的方式向班主任、院系領(lǐng)導(dǎo)及教務(wù)管理部門申請，經(jīng)過逐級批準方能生效。請假信息以請假條的方式傳遞給授課教師。這種模式在信息化程度越來越高的高校管理中暴露出了許多弊端：首先，學(xué)生有事請假不方便，管理人員審批效率低;其次，授課教師不能及時掌握學(xué)生請假情況，造成授課教師對學(xué)生上課出勤記錄不準確。

　　傳統(tǒng)的考勤管理費時、費力、低效而且信息不及時，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代高校的管理要求。因此有必要采用基于校園網(wǎng)的學(xué)生考勤管理系統(tǒng)，通過RFID(射頻識別)技術(shù)自動采集學(xué)生考勤信息，避免教師點名占用課堂授課時間，提高教學(xué)效率;通過在線請假和審批方式提高學(xué)生請假的便利性和管理部門審批的效率。學(xué)生、教師及教學(xué)管理部門通過校園網(wǎng)共享考勤信息，增加信息的透明度，提高管理部門的管理質(zhì)量。

　　2、RFID技術(shù)簡介

　　RFID(RadioFrequencyIdentification，射頻識別)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，通過射頻信號對某個目標的自動識別得到對象的個體信息，并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、數(shù)據(jù)保密性好、存儲數(shù)據(jù)容量大、信息存儲更新方便等優(yōu)點，因此作為一種快速、實時、準確采集與處理特定對象數(shù)據(jù)的信息技術(shù)，已經(jīng)在生產(chǎn)、零售、物流、交通等各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

　　RFID應(yīng)用系統(tǒng)一般由電子標簽、閱讀器、應(yīng)用系統(tǒng)3部分組成。電子標簽由標簽芯片及標簽天線組成，附著在待識別的物體上。電子標簽芯片中的EPC(產(chǎn)品電子代碼)記錄有物體的基本信息，通過EPC標簽可以為每一物理實體提供唯一標識。標簽天線用于和閱讀器上的射頻天線進行通信。閱讀器主要用于讀取或?qū)懭腚娮訕撕炐畔?。閱讀器上的射頻天線在電子標簽和閱讀器間傳遞射頻信號。

　　RFID系統(tǒng)的基本工作原理如圖1所示。閱讀器通過射頻天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當(dāng)電子標簽進入發(fā)射天線工作區(qū)域時產(chǎn)生感應(yīng)電流，獲得能量被激活;電子標簽將自身編碼等信息通過標簽天線發(fā)送出去;射頻天線接收從電子標簽發(fā)送來的載波信號，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器;閱讀器對接收的信號進行解調(diào)和解碼，然后通過閱讀器的RS232或RS485接口與外部計算機系統(tǒng)相連，通過專門的計算機系統(tǒng)實現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)換、處理和應(yīng)用。

　　3、基于RFID技術(shù)的高校學(xué)生考勤管理系統(tǒng)設(shè)計

　　3.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　為了實現(xiàn)學(xué)生考勤數(shù)據(jù)的自動采集與信息共享，本系統(tǒng)采用RFID技術(shù)，借助于校園網(wǎng)，采用基于瀏覽器/服務(wù)器(B/S)網(wǎng)絡(luò)計算模式的3層體系結(jié)構(gòu)，具有系統(tǒng)維護升級方便、良好的開放性和可擴充性等優(yōu)點。

　　該應(yīng)用系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)由RFID系統(tǒng)、中間件系統(tǒng)和計算機應(yīng)用系統(tǒng)3部分組成。其中RFID系統(tǒng)包括RFID電子標簽、閱讀器以及數(shù)據(jù)交換和管理系統(tǒng)軟件;中間件系統(tǒng)由Savant服務(wù)器、ONS服務(wù)器、PML(PhysicalMarkupLanguage)服務(wù)器及相應(yīng)的數(shù)據(jù)軟件等組成?；谛@網(wǎng)的學(xué)生考勤管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　(1)電子標簽。將記錄有學(xué)生基本信息的RFID標簽嵌入到學(xué)生IC卡上。其中的EPC提供學(xué)生對象的唯一標識，儲存在EPC編碼中的信息可以包括學(xué)生學(xué)號、姓名、專業(yè)、性別等基本信息。

　　目前可以采用的電子標簽有主動型、被動型和半主動型3種類型，主動和半主動標簽可以適應(yīng)遠距離的掃描，識別距離可達15～30m，學(xué)生考勤無需排隊等候，使得考勤更加快捷，而被動RFID系統(tǒng)讀寫裝置的讀寫距離較短，一般在10cm以內(nèi)，所以學(xué)生考勤必須逐個排隊進行，降低了考勤效率。因此本系統(tǒng)采用主動式標簽。

　　(2)閱讀器。閱讀器安裝在各個考勤點，例如，在學(xué)校主要建筑物門口和各個教室門口。當(dāng)學(xué)生進入考勤地點之后，通過閱讀器，利用感應(yīng)無線電波完成標簽信息EPC碼的采集工作。標簽發(fā)送電磁波給閱讀器，這些返回的電磁波被轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信息，即標簽的EPC編碼。閱讀器將采集到的信息，通過配置在校園網(wǎng)中的ONS和PML服務(wù)器完成登錄教室和學(xué)生身份識別。

　　(3)Savant服務(wù)器。學(xué)生在考勤過程中，閱讀器收到EPC碼后，利用Savant的軟件系統(tǒng)完成網(wǎng)上數(shù)據(jù)傳輸和管理，主要任務(wù)是進行數(shù)據(jù)校對、閱讀器協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)存儲和任務(wù)管理。

　　(4)對象名解析服務(wù)器(ONS)。通過將EPC碼與相應(yīng)學(xué)生信息進行匹配來查找有關(guān)學(xué)生的參考信息，比如：當(dāng)一個閱讀器讀取到EPC標簽的信息時，EPC碼就傳遞給Savant系統(tǒng)，然后通過校園網(wǎng)利用ONS找到學(xué)生信息所存儲的位置，由ONS給Savant系統(tǒng)指明存儲學(xué)生信息的服務(wù)器，并將這個文件中的學(xué)生信息傳遞過來。

　　(5)PML服務(wù)器。學(xué)生信息采用物理標記語言(PML)書寫，PML是基于擴展標識語言(XML)發(fā)展而來的，PML文件被存儲在EPC信息服務(wù)器上，為其他計算機提供需要的文件。

　　(6)計算機應(yīng)用系統(tǒng)。是本系統(tǒng)專門開發(fā)的考勤管理系統(tǒng)，完成學(xué)生的考勤信息查詢、統(tǒng)計及平時成績計算等工作。開發(fā)的考勤管理系統(tǒng)，還提供基于校園網(wǎng)的在線請假及審批功能，使得考勤數(shù)據(jù)在自動采集的基礎(chǔ)上，能夠反映學(xué)生的請假信息，更加客觀、準確。

　　3.2考勤管理系統(tǒng)功能設(shè)計

　　該系統(tǒng)的目標是按照高校學(xué)生考勤管理的需要，自動、實時、準確地對學(xué)生上課遲到、早退、缺勤等考勤信息進行自動采集，并通過校園網(wǎng)傳遞和共享，實現(xiàn)學(xué)生考勤信息的查詢、統(tǒng)計和分析;還要求提供基于校園網(wǎng)的在線請假及審批功能，使得考勤數(shù)據(jù)能夠反映學(xué)生的請假信息，根據(jù)學(xué)生的出勤情況自動統(tǒng)計學(xué)生的平時成績等。

　　根據(jù)上述要求，系統(tǒng)的功能模塊如圖3所示。

　　各模塊主要功能如下：

　　(1)學(xué)生信息管理。對學(xué)生編號、姓名、班級等基本信息進行維護。主要用來對學(xué)生進行身份識別，檢查是否具有考勤資格，只有符合名單的學(xué)生才能進行考勤。

　　(2)教學(xué)班管理。對教學(xué)班信息進行維護。包括教學(xué)班編號、選課學(xué)生名單、課程編號、課程名稱、上課時間、教室等，這些信息是考勤信息采集的重要依據(jù)。

　　(3)標簽信息注冊。對電子標簽上的學(xué)生信息注冊維護，與學(xué)生數(shù)據(jù)庫中的信息保持一致。

　　(4)閱讀器配置。設(shè)置閱讀器的編號、位置、IP地址等信息。

　　(5)考勤信息采集與處理。閱讀器自動讀取學(xué)生電子標簽中的EPC信息，將信號傳送給ONS系統(tǒng)，同時對RFID持有人進行定位，判斷其IP地址，與保存在數(shù)據(jù)庫中的教室IP地址進行核對，核對正確之后，再與上課時間以及上課學(xué)生名單進行比對，只有同時滿足以上3個條件的學(xué)生才能進行正?？记?。對核對正確的學(xué)生，自動記錄考勤時間，并根據(jù)學(xué)生的請假情況判斷是否遲到或者曠課，經(jīng)過上述判斷處理，將學(xué)生本次考勤情況記錄到考勤數(shù)據(jù)庫。對于個別學(xué)生可能同時攜帶有他人的IC卡欺騙考勤系統(tǒng)，可由任課教師即時清點學(xué)生人數(shù)，如與系統(tǒng)統(tǒng)計出的人數(shù)不符，則說明有無效學(xué)生信息，應(yīng)當(dāng)場指出并重新核對。

　　(6)請假申請。學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)在線填寫請假申請表，等待管理部門審批，也可以隨時查詢請假審批情況。

　　(7)請假審批。院系領(lǐng)導(dǎo)及管理部門可以對學(xué)生的請假申請進行網(wǎng)上審批。審批通過的請假申請記錄到考勤數(shù)據(jù)庫中。

　　(8)考勤信息查詢：學(xué)生可以查詢自己課程的考勤情況。教師可以查詢教學(xué)班的出勤情況。

　　(9)考勤統(tǒng)計。教學(xué)管理部門可以統(tǒng)計某門課程的考勤情況，按院系或者班級統(tǒng)計學(xué)生的考勤情況，統(tǒng)計某個教師的學(xué)生出勤情況。

　　(10)考勤成績計算。教師可以根據(jù)需要設(shè)置考勤在課程總評中所占的分數(shù)，系統(tǒng)會根據(jù)學(xué)生的出勤情況，自動計算每個學(xué)生的考勤成績。

　　(11)嚴重缺勤警示。教學(xué)管理部門可以設(shè)置嚴重缺勤閾值，缺勤超過一定程度的學(xué)生會進入嚴重缺勤警示名單，系統(tǒng)會以短信的形式通知嚴重缺勤學(xué)生本人、班主任或輔導(dǎo)員及教學(xué)管理部門，也可以電子郵件的形式通知學(xué)生家長，便于對學(xué)生的督促和警示。

　　4、結(jié)束語

　　高校考勤管理系統(tǒng)中關(guān)鍵的問題是學(xué)生信息的自動識別和獲取。本文針對傳統(tǒng)考勤方法中存在的問題，提出了基于RFID技術(shù)和校園網(wǎng)的考勤管理系統(tǒng)，并對其結(jié)構(gòu)和功能進行了詳細分析。將RFID技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，利用電子標簽作為識別的手段，獲取學(xué)生考勤信息，提高教學(xué)效率;通過在線請假和審批方式提高學(xué)生請假的便利性和管理部門審批的效率。學(xué)生、教師及教學(xué)管理部門通過校園網(wǎng)共享考勤信息，增加信息的透明度，提高管理部門的管理質(zhì)量。相信隨著RFID技術(shù)成本降低和相關(guān)標準規(guī)范的完善，基于RFID技術(shù)的高?？记诠芾硐到y(tǒng)將會得到廣泛的應(yīng)用。