物聯(lián)網(wǎng)基于某RFID的學(xué)生考勤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、word物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)綜合設(shè)計(jì)題目基于RFID的學(xué)生考勤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)班級某某學(xué)號目錄物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)綜合設(shè)計(jì)1目錄13331.2.1基于IC智能卡的考勤系統(tǒng)342.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與其應(yīng)用52.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述52.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)62.3 射頻識別RFID技術(shù)6723 / 223.1.1 基于RFID技術(shù)的教室座位區(qū)域的劃分與定位方法73.1.2 一人持多卡的代刷卡問題發(fā)現(xiàn)算法811114.1.1 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)114.1.2 系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與功能模塊劃分1213154.3.1 用戶注冊和登錄模塊1516181922結(jié)論與展望22隨著電子技術(shù)的開展，各類計(jì)算機(jī)考勤系統(tǒng)如IC卡考勤系統(tǒng)、指紋考

2、勤系統(tǒng)等如雨后春筍般迅速涌現(xiàn)并逐步得到普與和應(yīng)用。這類系統(tǒng)的一般使用流程為學(xué)生持一X具有身份信息的智能卡或自身的指紋，在進(jìn)入或離開學(xué)校/教室時(shí)于出入口處的讀卡器上進(jìn)展刷卡或按指紋，然后通過系統(tǒng)實(shí)時(shí)識別并將考勤信息通過物理介質(zhì)和交換機(jī)傳輸?shù)椒?wù)器，再由數(shù)據(jù)庫對考勤信息進(jìn)展管理。與傳統(tǒng)的點(diǎn)名考勤相比，這些計(jì)算機(jī)考勤系統(tǒng)雖然能大幅提高對學(xué)生的考勤效率，但仍存在著不衛(wèi)生、代刷卡、人員通過速度較慢等問題，特別是當(dāng)有大量人員短時(shí)間內(nèi)通過時(shí)，就會排起長隊(duì)；因此使得采用這類系統(tǒng)的價(jià)值被大打折扣。為了進(jìn)一步解決上述傳統(tǒng)考勤方式存在的不足，本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提出并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種新的學(xué)生考勤管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合計(jì)

3、算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、自動控制技術(shù)和遠(yuǎn)距離射頻識別技術(shù)RFID，集通道安全管理、自動化控制、警報(bào)處理、人員通行記錄、多系統(tǒng)聯(lián)動為一體，具備完善的安全管理與通行許可證機(jī)制，采用多系統(tǒng)聯(lián)動技術(shù)與人性化設(shè)計(jì)理念，不但使得系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而且還通過非接觸式刷卡方式，實(shí)現(xiàn)了對人員的放行、拒絕、記錄等操作，有效控制人員出入，實(shí)現(xiàn)對出入口的安全管理，從而為學(xué)?？记谂c安全防X管理提供了有效的解決方案。因此，具有重要的理論研究意義與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。1.2.1基于IC智能卡的考勤系統(tǒng)基于ic智能卡的學(xué)生到課情況統(tǒng)計(jì)與考勤系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)局部：一個(gè)學(xué)生考勤信息統(tǒng)計(jì)與管理中心和多個(gè)單獨(dú)設(shè)置的學(xué)生考

4、勤點(diǎn)。其中：學(xué)生考勤信息統(tǒng)計(jì)與管理中心主要包括了學(xué)生考勤信息統(tǒng)計(jì)與管理用計(jì)算機(jī)、用于打印學(xué)生考勤信息統(tǒng)計(jì)報(bào)表的激光打印機(jī)、學(xué)生考勤用ic智能卡發(fā)卡機(jī)、以與由第三方設(shè)計(jì)與開發(fā)的學(xué)生考勤信息統(tǒng)計(jì)與管理軟件等軟硬件設(shè)備。學(xué)校管理部門負(fù)責(zé)考勤管理的人員利用以上設(shè)備和軟件即可實(shí)現(xiàn)對學(xué)生的日?？记诠芾砉ぷ鳌；贗C智能卡的學(xué)生到課情況統(tǒng)計(jì)與考勤系統(tǒng)所完成的主要功能包括：學(xué)生考勤用IC智能卡發(fā)放、學(xué)生考勤用IC智能卡讀卡與考勤管理、學(xué)生到課與缺勤登記、學(xué)生考勤數(shù)據(jù)采集；系統(tǒng)對各個(gè)考勤點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送、學(xué)生到課情況統(tǒng)計(jì)與考勤統(tǒng)計(jì)與相關(guān)考勤統(tǒng)計(jì)報(bào)表的輸出等。而每個(gè)單獨(dú)設(shè)置的學(xué)生考勤點(diǎn)如此由IC智能卡考勤機(jī)和學(xué)生考勤

5、用IC智能卡組成，學(xué)生按照規(guī)定在上下課時(shí)在IC智能卡考勤機(jī)上進(jìn)展打卡操作，然后由IC智能卡考勤機(jī)自動記錄學(xué)生的相關(guān)考勤數(shù)據(jù)，并定期地將接收到的相關(guān)學(xué)生考勤數(shù)據(jù)通過RS485總線傳送到遠(yuǎn)程的考勤管理計(jì)算機(jī)，與此同時(shí)，各個(gè)考勤點(diǎn)也可以接收來自考勤管理中心計(jì)算機(jī)發(fā)送過來的相關(guān)數(shù)據(jù)。基于IC智能卡的學(xué)生到課情況統(tǒng)計(jì)與考勤系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如如下圖1.1所示：rc上學(xué)?？记谙到y(tǒng)圖1.1IC卡考勤系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)IC卡考勤管理系統(tǒng)以非接觸IC卡技術(shù)為核心、使用戶的考勤控制管理輕松方便；上下班時(shí)，員工只需將個(gè)人的考勤卡在考勤機(jī)前一晃感應(yīng)距離約5厘米，考勤機(jī)即自動、快速、準(zhǔn)確地記錄下員工的卡號，刷卡時(shí)間等出勤信息，

6、在需要進(jìn)展統(tǒng)計(jì)時(shí)，數(shù)據(jù)經(jīng)通訊線傳入計(jì)算機(jī)中，管理者足不出戶便可隨時(shí)查詢員工出勤情況，統(tǒng)計(jì)匯總考勤報(bào)表，使人事考勤管理嚴(yán)密準(zhǔn)確、得心應(yīng)手。這些繁鎖的考勤工作交由電腦自動化處理，從而能節(jié)省大量的人力、物力?；谌梭w指紋的學(xué)生考勤系統(tǒng)主要包括人體指紋管理計(jì)算機(jī)和指紋考勤機(jī)兩個(gè)主要的局部，基于人體指紋的學(xué)生考勤系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如如下圖1.2所示。其中，指紋考勤機(jī)主要由指紋采集設(shè)備、考勤單片機(jī)、電源等主要設(shè)備組成。其中，人體指紋管理計(jì)算機(jī)與指紋考勤機(jī)之間一般通過RS-232數(shù)據(jù)線連接進(jìn)展通信。指紋學(xué)生考勤系統(tǒng)9It1考勤凱電宣有學(xué)取據(jù)I刑粕蚊長據(jù)上也指煜用K下融興案指觸盹M圖1.2IC指紋考勤系統(tǒng)的總體結(jié)

7、構(gòu)2.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與其應(yīng)用“物聯(lián)網(wǎng)TheInternetofthings,簡稱IOT也叫傳感網(wǎng)，是指將各種各樣的信息傳感設(shè)備與裝置，例如：無線射頻識別RadioFrequencyIDentification,簡稱RFID設(shè)備、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)GlobalPositioningSystem,簡稱為GPS、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、以與激光掃描器等裝置設(shè)備與因特網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)Internet融合一體而形成的一個(gè)超大規(guī)模的復(fù)雜計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)最為主要目的就是為了能夠?qū)κ澜缟纤械奈锲稵hings進(jìn)展遠(yuǎn)程的感知和控制，并與現(xiàn)有的各類網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)密地互相連接在一起，從而形成一個(gè)更加智慧與智能的生產(chǎn)與生

8、活網(wǎng)絡(luò)體系。目前，物聯(lián)網(wǎng)被眾多學(xué)者稱為是世界信息產(chǎn)業(yè)中繼計(jì)算機(jī)與因特網(wǎng)之后的第三次高科技浪潮，同時(shí)也被看作是在整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)的新一輪競爭中的一個(gè)主要制高點(diǎn)。在本章中，將主要對物聯(lián)網(wǎng)的根本概念與有關(guān)定義、物聯(lián)網(wǎng)的開展歷程與開展趨勢，以與物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展深入介紹，并在此根底上，進(jìn)一步說明物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在學(xué)生考勤系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中的應(yīng)用原理與主要特色。2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述所謂的物聯(lián)網(wǎng)這一概念，最先是在上世紀(jì)末1999年由美國MITAuto-ID中心的Ashton教授所提出來的11。物聯(lián)網(wǎng)的概念是在因特網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)的概念的根底之上，將因特網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)的用戶端進(jìn)一步延伸和擴(kuò)展到了世界上的任何物品Th

9、ings與物品Things之間進(jìn)展信息交換和通信的一種新的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概念。在物聯(lián)網(wǎng)中，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以通過無線射頻識別RadioFrequencyIDentification,簡稱RFID設(shè)備、全球定位系統(tǒng)GlobalPositioningSystem,簡稱為GPS、紅外感應(yīng)器InfraredSensor、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)WirelessSensorNode以與激光掃描器LaserScanner等裝置與設(shè)備，按照預(yù)先約定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議把地理位置分散的任何物品都與因特網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)嚴(yán)密地連接起來，然后，通過與“因特網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)之間的信息交換與網(wǎng)絡(luò)通訊以實(shí)現(xiàn)對這些物品的自動化與智能化識別、實(shí)時(shí)的定位與跟蹤、

10、以與實(shí)時(shí)的管理與監(jiān)控等功能的一種新型超大規(guī)模互連網(wǎng)絡(luò)。簡而言之，物聯(lián)網(wǎng)就是一種可以實(shí)現(xiàn)物物相連的因特網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)。2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)目前，隨著各類有線與無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速開展與日趨成熟，人們已經(jīng)在此根底上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了多種微型傳感器節(jié)點(diǎn)，并在世界X圍內(nèi)將其廣泛應(yīng)用到了各種軍事和民用領(lǐng)域之中。到目前為止，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開展主要經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：首先，上世紀(jì)七十年代是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的初現(xiàn)階段，在這個(gè)時(shí)間階段，大局部的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般還僅僅具有單純的點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸能力和簡單的信息采集與獲取能力。之后，到了上世紀(jì)八十年代，開始出現(xiàn)了使用串/并接口與無線傳感器

11、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)展連接，從而使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變成了一種可以獲取多種環(huán)境信息的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。然后，到了上世紀(jì)九十年代后期，隨著智能無線傳感器節(jié)點(diǎn)通過采用現(xiàn)場總線方式來連接形成一個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)與無線寬帶通訊技術(shù)被廣泛引入到了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)之中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開展和應(yīng)用由此發(fā)生了飛躍性的質(zhì)的變化。目前已逐漸形成了一個(gè)以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為標(biāo)志的全新的科學(xué)研究領(lǐng)域，在該領(lǐng)域中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在根底理論層面上和工程技術(shù)層面上均分別向科研人員提出了的嚴(yán)肅的挑戰(zhàn)性研究課題。圖2.2給出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的物理結(jié)構(gòu)圖。如圖2.2所示，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)一般主要包括有移動裝置、無線傳感單元、能源裝

12、置、GPS定位裝置、數(shù)據(jù)處理單元以與網(wǎng)絡(luò)通信單元等六個(gè)主要的部件。其中，無線傳感單元主要用于負(fù)責(zé)對被監(jiān)測對象原始數(shù)據(jù)的采集與獲取，通過該單位采集得到的原始數(shù)據(jù)在經(jīng)過了數(shù)據(jù)處理單元的相應(yīng)處理后，可以通過無線網(wǎng)絡(luò)通信單元傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)數(shù)據(jù)會聚節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)一般稱為Sink節(jié)點(diǎn)。然后，Sink節(jié)點(diǎn)可以通過因特網(wǎng)或衛(wèi)星將其接收到的傳感數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程的用戶數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)展相關(guān)處理。2.3 射頻識別RFID技術(shù)射頻識別RadioFrequencyIdentification,簡稱為RFID技術(shù)，又稱電子標(biāo)簽、或無線射頻識別技術(shù)，是一種新型的無線通信技術(shù)，基于RFID射頻識別技術(shù)，可以通過無線電訊號來識別

13、和定位特定目標(biāo)并讀寫與其相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，而不需要在RFID射頻識別系統(tǒng)與被監(jiān)控的特定目標(biāo)之間建立起一種直接的機(jī)械的或光學(xué)的接觸。射頻識別系統(tǒng)最重要的優(yōu)點(diǎn)是非接觸識別，它能穿透冰雪、霧、涂料、塵垢和條形碼無法使用的惡劣環(huán)境閱讀標(biāo)簽，并且閱讀速度極快，大多數(shù)情況下不到100毫秒。有源式射頻識別系統(tǒng)的速寫能力也是重要的優(yōu)點(diǎn)?？捎糜诹鞒谈櫤途S修跟蹤等交互式業(yè)務(wù)。常用的RFID技術(shù)主要有低頻125k134.2K、高頻13.56Mhz、超高頻，無源等技術(shù)。RFID系統(tǒng)主要用于控制、檢測和跟蹤物體。如圖2.5所示，RFID系統(tǒng)通常由一個(gè)或多個(gè)RFID讀卡器或RFID閱讀器、一個(gè)或多個(gè)天線以與一個(gè)或多個(gè)RF

14、ID應(yīng)答器或標(biāo)簽、組成。其中，RFID標(biāo)簽Tag由一些相互之間耦合的元器件以與一個(gè)RFID芯片共同組成，每個(gè)RFID標(biāo)簽中存儲有一個(gè)唯一標(biāo)識該RFID標(biāo)簽的電子編碼，且該RFID標(biāo)簽可附著在物體外表上，用以對目標(biāo)對象進(jìn)展口H一標(biāo)識；RFID閱讀器Reader主要是用于讀取有時(shí)還可以寫入RFID標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式RFID讀寫器如：C5000W或固定式RFID讀寫器；天線Antenna的功能如此是主要用于在RFID標(biāo)簽和RFID讀寫器之間通過無線的方式來傳送RFID射頻信號。圖2.5RFID視頻識別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖針對傳統(tǒng)的課堂點(diǎn)名方式效率低下與門禁刷卡考勤不能實(shí)時(shí)掌握到課人數(shù)的現(xiàn)狀，提出

15、一種基于超高頻無源RFID的教室考勤系統(tǒng)：通過RFID標(biāo)簽的惟一標(biāo)識特性判斷持卡人是否出勤；采用基于接收信號強(qiáng)度RSSI的定位算法，計(jì)算出持卡人的座位，并通過查重算法排除一人持多卡的現(xiàn)象。實(shí)現(xiàn)了對課堂到課情況的實(shí)時(shí)高效點(diǎn)名和考勤手段的信息化。3.1.1 基于RFID技術(shù)的教室座位區(qū)域的劃分與定位方法在基于RFID射頻識別技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)中，供學(xué)生所使用的校園卡RFID電子標(biāo)簽一般采用的是13.56MHz/915MHz的雙頻RFID電子標(biāo)簽簡稱為雙頻卡，其中，13.56MHz的RFID電子標(biāo)簽主要用于近場讀/寫模式，主要是用以解決學(xué)生在校內(nèi)的食堂與圖書館等場所的消費(fèi)刷卡的需求，在這些場所只有采

16、用近場讀/寫模式才能防止校園卡被遠(yuǎn)距離誤刷；而超高頻UltraHighFrequency,簡稱為UHF915MHz的RFID電子標(biāo)簽如此主要用于學(xué)生進(jìn)出校門和進(jìn)展遠(yuǎn)程考勤等遠(yuǎn)距離識讀與定位的情形，在這些場景中，只有采用遠(yuǎn)場讀/寫模式才能方便學(xué)生的進(jìn)出，同時(shí)提高考勤的效率。此外，為了讓在學(xué)生在持校園卡進(jìn)入到教室之中坐下之后教師可以在上課的任意時(shí)段通過計(jì)算機(jī)來對學(xué)生進(jìn)展快速點(diǎn)名，即讓任課教師可以通過RFID閱讀器對學(xué)生攜帶的校園卡進(jìn)展實(shí)時(shí)的識別與定位操作，從而可以以一種非接觸式的方式來確定每一位學(xué)生是否到課以與每個(gè)學(xué)生在教室中的具體座位情況，為此，系統(tǒng)首先需解決的問題就是要能夠?qū)⒔淌抑械拿恳粋€(gè)座位

17、有效地區(qū)分開來。如圖3.1所示，教室座位的整體布局通常為一個(gè)矩形區(qū)域L,在該矩形區(qū)域L中，再劃分為K個(gè)小的矩形區(qū)域L,L,，L,其中，每個(gè)小的矩形區(qū)域L中布置有m行n列個(gè)座位?；谝陨辖淌易坏恼w布局情況，為了便于對教室中的每一個(gè)座位進(jìn)展有效地定位，接下來系統(tǒng)所需要做的事情就是要根據(jù)教室的面積與RFID閱讀器中的天線的有效覆蓋X圍來確定需要在該教室之中部署的RFID閱讀器天線的具體個(gè)數(shù)，并將這些RFID閱讀器天線安裝在教室中易于測量和計(jì)算的位置，然后再據(jù)此設(shè)定根底坐標(biāo)系以最終實(shí)現(xiàn)對教室中每一個(gè)座位的準(zhǔn)確定位。mm口ncnzmmr-irinnOQOOOOOO0口口口口口口口口口口匚I口匚口口二

18、:二匚rmmQQmmmmdOOO口OUCJCJ口口QCJOQOnumizocnEOGmrnOOOO口口口口一口口口G匚口口ramrammammmtnmmmGimm口口口口口匚口口口口口口口口口口3.1.2 一人持多卡的代刷卡問題發(fā)現(xiàn)算法基于上節(jié)中提出的教室座位區(qū)域定位與劃分的相關(guān)方法可知，由于在教室座位區(qū)域中每個(gè)座位的區(qū)域正好代表了一個(gè)座位，因此，如果在同一座位區(qū)域內(nèi)探測到了2個(gè)或2個(gè)以上的待測標(biāo)簽，如此明確在該座位/座位的區(qū)域上出現(xiàn)了一個(gè)人同時(shí)持有多XRFID電子標(biāo)簽一人持多卡的代刷卡現(xiàn)象發(fā)生。由此，我們可給出一人持多卡的代刷卡問題發(fā)現(xiàn)算法。為了檢驗(yàn)算法的性能，本節(jié)進(jìn)展了相關(guān)實(shí)驗(yàn)仿真與驗(yàn)證。

19、仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境的教室整體布局如如下圖3.2所示。其中，標(biāo)志1表示RFID標(biāo)簽、標(biāo)志2表示參考RFID標(biāo)簽RFID路標(biāo)、標(biāo)志3表示RFID讀寫器、標(biāo)志4表示考勤服務(wù)器、標(biāo)志5表示考勤終端如臺式電腦或筆記本等。'口仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙缛缦聢D3.3所示:如圖3.4所示，具體的考勤流程如下：1考勤人員觸動考勤終端上的考勤圖標(biāo)，考勤終端通過網(wǎng)絡(luò)向考勤服務(wù)器發(fā)出請某某施考勤的命令；2考勤服務(wù)器承受請某某施考勤的命令，向?qū)?yīng)教室中的RFID讀寫器發(fā)布采集各個(gè)參考RFID標(biāo)簽和移動RFI標(biāo)簽的RSSI值和標(biāo)識值的命令；3RFID讀寫器接收到考勤服務(wù)器發(fā)來的采集命令后，分別對自己可讀X圍內(nèi)的移動RFI

20、D標(biāo)簽、參考標(biāo)RFID標(biāo)簽的RSSI值和標(biāo)識信息進(jìn)展采集；4RFID讀寫器將各自采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給考勤服務(wù)器；5考勤服務(wù)器接收從RFID讀寫器發(fā)送過來的采集數(shù)據(jù)，對教室中的移動RFID標(biāo)簽進(jìn)展定位；6考勤服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫進(jìn)展通信，交換數(shù)據(jù)，將考勤情況保存到數(shù)據(jù)庫中，并將考勤情況通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給考勤終端；7考勤終端在其屏幕上顯示出相應(yīng)的考勤情況信息，并根據(jù)考勤人員的指令顯示出被考勤人員的詳細(xì)的信息。在如圖3.2部署的實(shí)驗(yàn)環(huán)境之中，共部署有36個(gè)RFID標(biāo)簽、4個(gè)參考RFID標(biāo)簽RFID路標(biāo)。首先，針對代刷卡現(xiàn)象的識別情況，在部署1個(gè)閱讀器的情況下的定位精度約為3-5m,在部署2

21、個(gè)閱讀器的情況下白定位精度約為1-2m,在部署3個(gè)閱讀器的情況下的定位精度約為50-80cm,在部署4個(gè)閱讀器的情況下的定位精度約為20-30cm,顯然，在部署4個(gè)閱讀器的情況下，假如教室中的座位間隔大于30cm時(shí)才可取得較為滿意的防代刷卡識別效果。此外，基于上述考勤流程與仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境，本文還對閱讀器個(gè)數(shù)變化對識別準(zhǔn)確率和識別時(shí)長的影響進(jìn)展了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，得出的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別如圖3.5和圖3.6所示。其中，圖3.5給出了在如圖3.2所示部署4個(gè)參考標(biāo)簽情況下，分別部署1,2,3,4個(gè)閱讀器時(shí)，對待測標(biāo)簽所在座位區(qū)域準(zhǔn)確識別的概率大小。由圖3.5的結(jié)果可知，部署的閱讀器越多，如此對待測標(biāo)簽所在座位

22、區(qū)域準(zhǔn)確識別的概率就會越大。但隨之而來的問題是進(jìn)展識別所需要的時(shí)間也會越長，圖3.6就給出了分別部署1,2,3,4個(gè)閱讀器時(shí)，對待測標(biāo)簽所在座位區(qū)域進(jìn)展識別分別所需要的時(shí)間長度。12闋武器個(gè)翱圖3.5閱讀器個(gè)數(shù)變化對識別準(zhǔn)確率的影響（部署4個(gè)參考標(biāo)簽）12間請署個(gè)我圖3.6閱讀器個(gè)數(shù)變化對識別時(shí)長的影響（部署4個(gè)參考標(biāo)簽）物聯(lián)網(wǎng)是繼互聯(lián)網(wǎng)/因特網(wǎng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)之后信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域興起的第三次技術(shù)與產(chǎn)業(yè)浪潮，為全球工業(yè)化、城市化進(jìn)程提供了一種新的革命性的信息技術(shù)和智能技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用需求和巨大產(chǎn)業(yè)開展的空間。本章重點(diǎn)介紹基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的學(xué)生考勤管理系統(tǒng)的構(gòu)建、設(shè)計(jì)思路、以與主要功能模塊。通過點(diǎn)名、

23、磁卡和接觸式IC卡等方式對學(xué)生的到課情況進(jìn)展考勤、記錄管理，既耗時(shí)又相互干擾；而基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的學(xué)生考勤管理系統(tǒng)由于采用了非接觸式RFID卡利用無線射頻識別技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對學(xué)生考勤管理，不但方便快捷，而且還可大幅提高教師的課題點(diǎn)名效率?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的學(xué)生考勤系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如如下圖所示。Smt-kci5iH司勒斤辛理由一詢I/時(shí)基于圖4.1給出的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的學(xué)生考勤系統(tǒng)的工作原理可描述如下：步驟1:教師點(diǎn)擊電腦上的考勤按鈕，向遠(yuǎn)程考勤服務(wù)器發(fā)出請某某施自動考勤的命令；步驟2:遠(yuǎn)程考勤服務(wù)器承受請某某施考勤的命令，向所在考勤區(qū)域的嵌入式終端設(shè)備與RFID讀寫器發(fā)布采集各個(gè)參考

24、RFID標(biāo)簽和移動RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)采集命令；步驟3:嵌入式終端設(shè)備與RFID讀寫器將采集得到的數(shù)據(jù)發(fā)回給遠(yuǎn)程考勤服務(wù)器；步驟4:遠(yuǎn)程考勤服務(wù)器將接收到的數(shù)據(jù)存儲到考勤管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，然后對本次考勤情況進(jìn)展統(tǒng)計(jì)，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果反應(yīng)到教師電腦上。4.1.2系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與功能模塊劃分基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的學(xué)生考勤管理系統(tǒng)主要涉與的關(guān)鍵技術(shù)包括RFID室內(nèi)定位技術(shù)、無線傳輸技術(shù)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與應(yīng)用技術(shù)、JAVA編程技術(shù)等。如圖4.1所示，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的學(xué)生考勤管理系統(tǒng)主要包括有以下幾大功能模塊：1信息管理模塊：該模塊主要用于維護(hù)學(xué)生的相關(guān)根本信息和院系的相關(guān)根本信息。2考勤管理模塊：該模塊主要用于維護(hù)

25、學(xué)生的考勤登記信息和統(tǒng)計(jì)學(xué)生的月考勤信息。3用戶管理模塊：該模塊主要用于維護(hù)用戶的注冊信息和用戶的系統(tǒng)權(quán)限信息。4RFID卡管理模塊：該模塊主要用于維護(hù)RFID卡的充值信息和狀態(tài)信息。5查詢管理模塊：該模塊主要用于用戶查詢學(xué)生的相關(guān)考勤統(tǒng)計(jì)信息。6系統(tǒng)管理模塊：該模塊主要用于系統(tǒng)的權(quán)限設(shè)置信息和相關(guān)參數(shù)信息。為了實(shí)現(xiàn)4.1.2詳細(xì)設(shè)計(jì)。若勒管好模塊加戶管沖枳怏節(jié)中給出的系統(tǒng)各個(gè)功能模塊，本節(jié)給出了系統(tǒng)所需七X主要數(shù)據(jù)庫表的1學(xué)生根本情況表：主要用于記錄學(xué)生的相關(guān)根本信息，其定義的字段與各個(gè)字段的含義如表4.1所示。字段名類型大小說明院圣代稻10學(xué)主所在的院系代沿專業(yè)代用Varchj10學(xué)生所屬

26、至專虬代碼所在羽跳¥%山時(shí)10學(xué)生斫在的班軀名稱學(xué)生學(xué)號Ybcds史.20干解學(xué)生姓名Varchai20學(xué)斗的時(shí)古學(xué)生帙別必岫融2胤女所屬代旅2學(xué)生的出族學(xué)主籍貫Varchai10學(xué)生的出生地干部I哆丫池由工6學(xué)生在學(xué)生去或班正擔(dān)任的職勞秋治面貌取如5學(xué)生的預(yù)治面貌出生年月口鼻MIUK學(xué)生的出生年月證件：碼V鵬山津30學(xué)生的身偽證臂錯(cuò)聯(lián)系電話Yajhar20學(xué)生的個(gè)人手機(jī)母研宦金瑞號蜘儂球6學(xué)生所在咕音的韁號電子郵箱Varchar20學(xué)生的1人電子郵箱家庭住址Ydmi4C學(xué)生的家庭住址泰長姓名20學(xué)生旅長的姓名家長電話Varchai20學(xué)主家長的展察電話(2)院系根本情況表：主要用于

27、記錄院系的相關(guān)根本情況，其定義的字段與各個(gè)字段的含義如表4.2所不。字段名英里大小言明聯(lián)系代自乂*曲成10字校蒼個(gè)院系列代沿院系名稱乂趙娥3。學(xué)校昌外院系的名而專業(yè)代碼獨(dú)酗1。除系開諛的專業(yè)代犯者韭言稱3。除系開謾的專業(yè)名稱班級名稱Vaichai10院系開設(shè)的班強(qiáng)名的(3)RFID卡信息管理表：主要用于記錄RFID卡的相關(guān)根本情況，其定義的字段與各個(gè)字段的含義如表4.3所示。表4.3RFID卡根本情況表字段名美空大小次明RFTD卡號20RFTD卡的推一標(biāo)識號碼學(xué)生學(xué)怎20KHD卡對曳的學(xué)生學(xué)予RHD卡案期Dccuiidl10K1LD卡的當(dāng)用剩余金額PHD卡狀全10行ID卡的當(dāng)前狀態(tài)(掛失、激活

28、、空閑)(4)學(xué)生考勤登記表：主要用于記錄學(xué)生考勤的相關(guān)根本情況，其定義的字段與各個(gè)字段的含義如表4.4所示。字段名學(xué)生學(xué)導(dǎo)考勤忖問注型大小說明疆M2。RF卬卡對應(yīng)的學(xué)生學(xué)號DMtme8學(xué)生的考勤時(shí)間(5)學(xué)生月考勤情況統(tǒng)計(jì)表：主要用于記錄學(xué)生每個(gè)月的考勤情況統(tǒng)計(jì)信息，其定義的字段與各個(gè)字段的含義如表4.5所示。不殿各神大小說明考勤年月乂裝勒秋6YYYYMM學(xué)生學(xué)號y盯二k比20RHD卡對應(yīng)的學(xué)生學(xué)號滿勒次數(shù)Decimal4學(xué)生每個(gè)月的止常有勤次翱曠課方數(shù)Dgmol4學(xué)生每個(gè)月的曠堞次數(shù)遲到次匏Decimal4學(xué)生尋個(gè).目的遲到次數(shù)濤假次數(shù)Decimal4學(xué)生寫個(gè)月的請假次數(shù)早胭次數(shù)Decim

29、al4學(xué)生用個(gè)月的早退次數(shù)(6)用戶系統(tǒng)權(quán)限信息表：主要用于記錄用戶的系統(tǒng)權(quán)限信息，其定義的字段與各個(gè)字段的含義如表4.6所示。字段名美理大小說明用戶權(quán)限代的用戶系統(tǒng)權(quán)限Char4月戶的系統(tǒng)權(quán)限代碼¥聯(lián)電題20權(quán)限代碼對立的系統(tǒng)就限諛苗(7)用戶系統(tǒng)注冊信息表：主要用于記錄用戶的系統(tǒng)注冊信息，其定義的字段與各個(gè)字段的含義如表4.7所示。字段名類型大小怩明用戶條蜿帳號CharS用廣的系統(tǒng)置錄悵弓用戶登錄密詢Oiai8用戶的系統(tǒng)登錄密碣用戶權(quán)限代珥Char4用戶的系統(tǒng)權(quán)限代的用戶電子郵箱Virchar20用戶的聯(lián)系用干郵箱上述主要數(shù)據(jù)庫表的的關(guān)系視圖如如下圖4.3所示4.3.1用戶注冊和

30、登錄模塊系統(tǒng)注冊模塊的實(shí)現(xiàn)流程圖為了保證信息的安全，系統(tǒng)首先需要用戶進(jìn)展注冊和登錄。如圖3.4所示，系統(tǒng)登錄模塊的流程圖如圖3.5所示。其中，用戶在進(jìn)展系統(tǒng)登錄時(shí)需要輸入相應(yīng)的某某和密碼信息。當(dāng)某某或密碼錯(cuò)誤，系統(tǒng)會自動彈出提示信息；假如賬號密碼正確如此系統(tǒng)將正常跳轉(zhuǎn)到系統(tǒng)主界面。開sa仃干4道1正走通斷三上打尸名電總的應(yīng)海.1首先，依據(jù)圖3.1對教室進(jìn)展整體布局，根據(jù)教室的面積與RFID閱讀器中天線的有效覆蓋X圍確定需要在教室中部署的RFID閱讀器天線的具體個(gè)數(shù)，并將這些RFID閱讀器天線安裝在教室中易于測量和計(jì)算的位置。然后，再依據(jù)3.2.1節(jié)中給出的對教室座位的可行的區(qū)分與定位算法來實(shí)現(xiàn)

31、對教師中每個(gè)座位的區(qū)分與定位。最后，再依據(jù)3.2.2節(jié)中給出的一人持多卡的代刷卡問題發(fā)現(xiàn)算法來實(shí)現(xiàn)對代刷卡現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)與識別。此外，考慮到課堂考勤方式的多樣性，有的教師為了防止學(xué)生遲到與早退，需要屢次考勤學(xué)生的到課情況，而有些教師可能只會在上課后考勤一次，所以在課堂考勤模塊還需要提供自動考勤模式跟手動考勤兩種不同的課題考勤模式，其中，系統(tǒng)默認(rèn)為自動課堂考勤模式。1.自動課堂考勤模式在自動課題考勤模式下，系統(tǒng)將自動運(yùn)行考勤功能并將考勤結(jié)果顯示到教師的筆記本或臺式電腦上。在登錄之后，系統(tǒng)應(yīng)自動啟動考勤功能并搜索到當(dāng)前教室中的所有學(xué)生。在自動課題考勤模式下，手動課題考勤模式下的選擇下拉框應(yīng)設(shè)置為無效狀

32、態(tài)，除此之外，查詢按鈕也應(yīng)設(shè)為無效狀態(tài)。圖3.6給出了系統(tǒng)自動課堂考勤模式的流程圖。加帕擰勃秋*以由匕她bl安TH疸他的料師電耐一一F古如節(jié)砌為了方便教師隨時(shí)對學(xué)生到課情況進(jìn)展考勤，在手動課堂考勤模式下，系統(tǒng)還將進(jìn)一步提供定時(shí)課堂考勤與隨機(jī)課堂考勤兩種不同的考勤模式。在定時(shí)課堂考勤模式下，系統(tǒng)可每隔30分鐘自動執(zhí)行一次考勤，并將跟新后的考勤結(jié)果顯示到教師的筆記本或臺式電腦上；在隨機(jī)考勤模式下，教師可自己設(shè)置考勤時(shí)間點(diǎn)等相關(guān)考勤參數(shù)，隨時(shí)對學(xué)生的到課情況實(shí)施考勤。圖3.7和圖3.8分別給出了手動課堂考勤模式下系統(tǒng)定時(shí)課堂考勤與隨機(jī)課堂考勤模式的流程圖。手動課堂考勤模式下系統(tǒng)定時(shí)考勤的流程圖手動課

33、堂考勤模式下系統(tǒng)隨機(jī)考勤的流程圖在進(jìn)展考勤結(jié)果查詢時(shí)，用戶必須首先選擇星期、節(jié)次、教室等信息，然后點(diǎn)擊查詢按鈕，此時(shí)，系統(tǒng)將根據(jù)用戶的選擇從數(shù)據(jù)庫里查詢出本周本星期本節(jié)課的學(xué)生考勤數(shù)據(jù)。在查詢完成后，系統(tǒng)需要把查詢結(jié)果顯示出來，其中，查詢結(jié)果將根據(jù)學(xué)號、某某、考勤情況這三個(gè)結(jié)果采用類似表格的形式進(jìn)展顯示。在實(shí)現(xiàn)過程中，首先初始化一個(gè)數(shù)組，分別設(shè)為學(xué)號、某某、考勤情況，以形成一個(gè)表頭，然后，再用一個(gè)函數(shù)把查詢到的信息按查詢到的學(xué)號、某某、考勤情況格式排列，最后，在真正顯示的時(shí)候把表頭與查詢到結(jié)果結(jié)合起來，即可得到想要的查詢結(jié)果?？记诮Y(jié)果查詢模塊的流程圖如圖3.9所示?；谝陨舷到y(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)

34、庫設(shè)計(jì)內(nèi)容，本節(jié)在給出了系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)的主要功能界面之前，首先給出系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的軟硬件環(huán)境如下：1開發(fā)環(huán)境：JAVA編譯器JDK1.6、JAVASDK、Eclipse3.5、Eclipse開發(fā)才f件ADT。2數(shù)據(jù)庫：SQLServer2000。3操作系統(tǒng)：WindowsXP。基于上述開發(fā)環(huán)境最終實(shí)現(xiàn)的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的學(xué)生考勤管理系統(tǒng)，其局部主要功能界面如下：1.用戶登錄界面用戶登錄界面如圖3.10所示，當(dāng)用戶點(diǎn)擊登錄按鈕之后，系統(tǒng)將首先判斷某某、密碼是否正確與是否匹配，假如出現(xiàn)問題，如此如圖3.11所示，系統(tǒng)將進(jìn)展文本提示并把賬號密碼欄清空。假如輸入正確，如此跳轉(zhuǎn)到主界面一一簽到顯示；否如此用戶可點(diǎn)

35、擊重置按鈕，此時(shí)，系統(tǒng)將會把某某與密碼欄清空。淵論刊察彼Hrmu”*"*【“，*11u*用尸A：zhutd!用戶登錄界面出錯(cuò)提示當(dāng)用戶正確登錄之后，系統(tǒng)將會自動跳轉(zhuǎn)到具有考勤與信息查詢兩個(gè)功能的課堂考勤界面。在課堂考勤界面，系統(tǒng)可提供自動課堂考勤模式跟手動課堂考勤兩種不同的課堂考勤模式，系統(tǒng)默認(rèn)為自動課堂考勤模式。其中，在自動課堂考勤模式下，教師不能選擇考勤參數(shù)，系統(tǒng)會自動調(diào)用系統(tǒng)時(shí)間做為考勤考勤時(shí)間參數(shù)，并將考勤結(jié)果自動顯示到教師的筆記本或臺式電腦上。在手動課堂考勤模式下，教師可首先自己選擇考勤時(shí)間點(diǎn)等相關(guān)考勤參數(shù)，然后再按下開始考勤按鈕，此時(shí)，系統(tǒng)將會啟動考勤程序并將更新后的考勤

36、數(shù)據(jù)自動顯示到教師的筆記本或臺式電腦上。以下的圖3.12和圖3.13分別給出了在自動課堂考勤模式跟手動課堂考勤下的考勤結(jié)果。E澄安舊務(wù)空*N鈉耀式手咕你式hmMM"國聿生EEtt-SjK劃.'JC963401|國*¥10go日23403因施工|v2Q0S4L2工4Tir-NO口8啜atwm*Z<IE在M*tr訐手機(jī)-aflMwsw面首h站允降&3413ISISRffiIo-開E亞勒J(rèn)用戶可通過選擇下拉框確定學(xué)生的根本信息，然后查找數(shù)據(jù)庫顯示該生的歷史考勤信息。為了便于查詢，系統(tǒng)在用戶只輸入學(xué)號時(shí)將顯示該生所有的到課考勤歷史記錄，而在用戶逐步輸入了周次、

37、星期、節(jié)次等信息之后，系統(tǒng)將進(jìn)一步顯示學(xué)生最近的具體到課記錄。在只輸入學(xué)號時(shí)考勤查詢結(jié)果如圖3.14所示，在輸入學(xué)號、周次時(shí)的考勤查詢結(jié)果如圖3.15所示。七十周S-3-1.生日用工軍期三*期三早明三第=WR且三黑三里她三 資邕軍三 生三 第三 第三 更三曲寸枚式 專時(shí)植太 睡捫用IH 質(zhì)粗棹式 %林根M L踉相根直 除機(jī)楝式 岫審5虬式 隙機(jī)版式 QT4式姓名 周流 星明 售次 時(shí)間 左逑 原十二周星ifl三 n三 H一 布虛編十二:周五物三 »-fe-17-4S虎聃機(jī)根式I 除林他苴L給到STKH3S5O0S5gg8L- 2hv®sT"8005 "00S 工=一.J1-MJES2o5«777師tAttR ；t-T 十f-+tT 第翔算第整利-X修斑學(xué)'M 2C0E5 2*>ifS5 h，F(xiàn)十+十干十 弟禁mm嫡M0BS5M1 t 第十周里窈特M司測情星以三第三15-3-1.制機(jī)儀式i聚州三*三57-1一W*機(jī)粳式11翼三5-3-1輛機(jī)粳一式M期三希三5-LT陸機(jī)博式由丁明三第二531定rrru芭m三*三5-3-1H定時(shí)值式卡明三琳S5-3-1L