基于網絡實驗教學平臺的門禁管理系統的研究與實現

張世杰，文福安

(1. 北京郵電大學教育技術研究所 北京 100876；2. 網絡系統與網絡文化北京市重點實驗室，北京市 100082)

基于網絡實驗教學平臺的門禁管理系統的研究與實現

張世杰1，文福安2

(1. 北京郵電大學教育技術研究所 北京 100876；2. 網絡系統與網絡文化北京市重點實驗室，北京市 100082)

隨著互聯網的發展，越來越多的網絡技術被應用到教學領域，而基于網絡實驗教學平臺的建設則大大提高了實驗教學的效率和基礎保障。結合國家級實驗教學中心的建設過程，本文主要對網絡實驗教學流程以及相關的基于網絡實驗教學平臺的門禁管理系統進行相關的探討和研究。雖然已經誕生了一些網絡實驗教學平臺，但是卻沒有一個將實驗室門禁管理和網絡實驗教學平臺結合起來，而本文中就將介紹怎么樣把實驗室門禁管理和網絡教學平臺完好的結合在一起，以便更好的對實驗室進行良好的管理，同時使得網絡實驗教學平臺更加完善，為實驗教學注入新的活力。通過對這些內容進行研究，希望借此給網絡實驗教學平臺的建設者們提供相關的經驗，以便更好的建設網絡實驗教學平臺。

網絡實驗教學；門禁管理系統

本文著錄格式：張世杰，文福安. 基于網絡實驗教學平臺的門禁管理系統的研究與實現[J]. 軟件，2016，37（11）：47-50

0 引言

隨著計算機網絡技術的迅速發展，很多學校迫切要求使用網絡技術來改變實驗教學的方式，徹底的改變原來的實物實驗的教學方式，以提高教師的教學質量，同時也大大的降低了學校的教學成本。因此，這就為網絡實驗教學平臺[1]的建設提出了需求。而當前很多的網絡平臺是獨立于實驗室建立的，這就相當于實驗室是單獨管理的，沒有和網絡實驗教學平臺相結合起來，這樣的話就會造成資源得不

到最高效率的利用。而本文所提出的基于網絡實驗教學平臺的門禁管理系統[2]就會解決這一問題，把實驗室的管理和網絡教學結合起來，不但提高了實驗室的管理效率，同時也對網絡實驗教學平臺的建設進一步的完善。

目前，市場上的門禁管理系統比比皆是，各個公司都會配備自己的門禁管理系統管理自己的公司人員，而在高校中也存在同樣的問題。當前高校中的實驗室管理也會配備單獨的門禁管理系統，這樣就會造成實驗室的管理和實驗教學相脫節，同時也需要額外的人員去管理實驗室。這樣不僅造成了資源的浪費，也不能很好的對網絡實驗教學平臺的建設進行改善，所以對基于網絡實驗教學平臺[3]的門禁管理系統的研究具有重要的意義，本文的重點主要是對網絡實驗教學流程[4]的進行探討，和對門禁系統的結合進行研究。

1 基于網絡實驗教學平臺的門禁管理系統的關鍵步驟

1.1 實驗室管理員配置門禁環境

在使用系統之前需要對門禁的環境進行配置，通過安裝好門禁控制器硬件到實驗室，同時設置門禁控制器的IP地址[5]，網關和子網掩碼等信息，其中門禁控制器中設置的IP地址為系統所在的服務器的IP地址。在系統中使用實驗室管理員身份登錄到系統中，選擇添加門禁的按鈕就可以添加門禁，填寫門禁的名稱，門禁的IP地址，同時選擇IP地址所對應的實驗室，即門禁控制器所在位置[6]。

1.2 實驗室管理員為實驗室設置管理人員

使用實驗室管理員身份登陸系統，選擇對應的門禁控制器，并找到門禁控制器所對應的實驗室，為實驗室選擇配備相應的實驗室管理人員[7]。選好實驗室管理員之后，就可以讓實驗室管理人員管理對應的實驗室。實驗室的管理人員可以查看所管理的實驗室的刷卡記錄，并且可以管理教師的考勤等。

1.3 教師和學生預約實驗室

由于網絡實驗教學平臺是基于計算機的，因此，教師進行網絡教學就離不開計算機和實驗室，教師要安排某一個實驗，就需要提前預約好實驗室，并且選擇合適的上課時間。老師安排實驗之后，到上課時間，學生和老師就可以按時去相應的實驗室上課。當實驗室空閑的時候，學生可以登錄系統預約空閑時間的實驗室，到時間之后學生可以自主的到相應的實驗室去。

1.4 教師安排教學實驗

學校中的實驗室分為必修課程和選修課程，因此老師可以對必修的實驗課程進行統一安排，對選修的課程開放給學生進行選修，學生選修完畢后，教師可以選擇對某一個實驗進行開課，等到上課的時間，就可以到指定的實驗室去刷卡進入實驗室上課。

1.5 教師和學生到時間刷卡上課

由于門禁控制器中存儲的是教師和學生的精確的上課時間信息，因此只有到了固定的時間段，教師和學生才能刷卡進門。在老師和學生上課前的一段時間，到下課之后的一段時間內允許學生刷卡進入實驗室，如果沒有達到指定時間學生和教師去刷卡，就會提示刷卡失敗。這樣控制的好處顯而易見，可以免去了實驗室管理員對實驗室的管理，非上課人員不會進入到實驗室去上課，同時使得學校不用安排專門的人員對實驗室進行開門和鎖門。

1.6 教師對學生上課情況進行考勤

老師可以登錄系統中查看自己所安排的實驗的考勤狀況，可以查看實驗的上課時間和上課地點以及出勤率。點擊查看詳細考勤之后，就可以查看當前時間的學生的考勤狀況，學生的考勤分為：未簽到，遲到，已簽到，未簽離，早退，已簽離6種狀態。當學生沒來上課的話，狀態為未簽到；當學生上課期間到實驗室為遲到，學生提前下課為早退。教師可以根據學生的考勤狀況來給學生做出最后的統計，根據學生平常的考勤狀況給學生的實驗成績作為一個參考的因素，對學生的實驗進行評分。

1.7 系統和門禁的通信

系統和門禁控制器之間基于Http協議進行通信，數據的傳輸格式為JSon格式的數據。由于每一個實驗室每天的上課信息以及人員信息都不相同，因此門禁控制器中的數據每一天都需要進行更新，因此對門禁控制器采用自動更新數據的方式對當天的數據進行更新。每天到達指定的時間，門禁控制器就會自動的向服務器上的系統發出請求，當系統收到請求消息之后，就會封裝好數據，同時攜帶狀態碼，返回給門禁控制器，當門禁控制器收到數據之后，根據狀態碼和數據來驗證數據的正確性。如果狀態碼不正確就需要再次向系統發出請求。

同時，為了保證門禁控制器上的時間和服務器上的時間一致。因此，門禁控制器和系統之間每隔一段時間就進行一次時鐘同步，當發現門禁控制器

的時間和服務器上的時間相差過大的時候，門禁控制器就會自動的重新設置時間，以達到和服務器上的時間保持一致。

1.8 門禁的實時監控

為了保證當門禁控制器出現問題的時候能夠及時的發現，因此對所有的門禁控制器進行遠程的監控。使用實驗室管理員身份登陸系統之后，點擊門禁管理，就可以查看到當前的所有的門禁控制器的狀態。如果狀態為已經連接，則表示當前的門系控制器能夠和系統正常的進行通信，如果狀態為失去連接，這時候就需要查看系統中所對應的失去連接的門禁控制器的IP地址是否配置正確，如若正確就需要查看門禁控制器中所配置的服務器地址等環境配置信息是否配置正確，否則就需要將門禁控制器進行檢修。

1.9 門禁數據的緩存機制

由于門禁系統采用實時數據交互的方式[8]，難免會出現網絡斷開的現象，當出現網絡斷開的情況的時候，就會造成教師和學生的刷卡數據不能實時上傳到服務器。為了解決這種問題，門禁控制器中采用緩存機制對沒有上傳成功的刷卡數據進行緩存，當網絡重新連接成功之后，緩存在門禁控制器中的數據會批量上傳到服務器中。由于當天的刷卡數據都已經提前更新到門禁控制器中，即便是出現短時間的斷網狀況并不會影響教師和學生刷卡進入實驗室上課。

2 基于網絡實驗教學平臺的門禁管理系統的優點

首先，本研究課題是為了實現將門禁考勤系統融入到網絡實驗教學平臺中[9]，將門禁考勤功能應用于實際的網絡實驗教學當中，讓門禁成為一種對實驗室管理的新方式。其次，將網絡實驗教學和考勤管理結合起來，實現對實驗室，教師和學生的管理，免去了人為的對實驗室進行管理，這也是本系統帶來的好處。

2.1 一種實時通信實時監控的門禁系統

很多傳統的門禁系統都是獨立的系統，而本系統則是結合了網絡實驗教學平臺，將網絡實驗教學和門禁系統管理結合起來[10]。由于網絡實驗教學平臺對于門禁系統的高可靠性的要求，要求每天必須能準時的更新門禁控制器中的數據，這就要求門禁系統中可以對所有的門禁控制器進行遠程的監控，當門禁控制器出現問題的時候，能夠及時的發現并且對門禁進行控制管理。

由于門禁控制器和系統是聯網進行通信的，這就可以滿足數據的實時交互了，當門禁控制器被刷卡的時候就會有相對應的數據被傳送到服務器上去。只要有學生進入實驗室之前進行刷卡，那么上課的教師就可以隨時的登陸系統中查看到對應的學生的考勤情況。

2.2 一種新型的門禁控制方案

傳統的門禁系統所采用的人員管理方案是：將所需要管理的人員信息添加進入門禁系統中，同時設置人員可以刷卡的日期，這樣的方案放在實驗教學系統中是不合適的。由于學校中的人員數量很多會造成門禁存儲之后，造成很大的數據冗余，同時使得學校中的所有的實驗室的權限都開放給學校中的所有的學生，這顯然是不合理的，實驗室的使用應該是針對某一個具體的學生群體，因此只有對一部分的學生開放進入實驗室的權限是最為合理，最為安全的選擇，同時這樣也方便對實驗室的安全帶來改善。

2.3 對于網絡實驗教學平臺帶來的改善

由于對實驗室安裝了門禁控制器，同時在網絡實驗教學平臺[11]中結合了門禁管理系統，學生和教師都可以使用刷卡的方式進入實驗室，這樣就完全改變了舊式的人工管理實驗室開門和關門的方式。這樣不僅可以減少實驗室人員管理的成本，同時也更有利于實驗室的安全。本系統對學生和教師的刷卡數據進行實時上傳，教師就可以免去了課前對學生的考勤進行管理，改為系統自動的對學生的考勤進行判斷，教師可以隨時的對學生的考勤進行查看和統計操作等。

3 基于網絡實驗教學平臺的門禁管理系統的實現

基于網絡實驗教學平臺的門禁管理系統本身就是對實驗教學平臺的完善，根據實際中抽象出來的操作流程，本系統主要實現的功能如圖1、圖2所示。

4 總結與展望

本系統是基于網絡實驗教學平臺研發的，在保證正常的實驗教學過程的條件下，對實驗教學平臺進行改進，將門禁考勤功能結合整個實驗教學過程當中，使得實驗教學和實驗室門禁管理以及考勤完

美結合。但是本系統還有許多不足的地方需要改進，由于系統是建立在網絡實驗教學平臺之上，因此系統的可移植性稍微差些。由于實驗教學平臺是基于B/S模式開發的，因此整個門禁考勤模塊也是基于網絡環境下才能正常使用，網絡環境的復雜性決定了門禁和系統之間通信沒有高度的可靠性，因此系統還有許多需要完善的地方。由于筆者經驗不足，開發過程中會有部分功能考慮不周全，使得系統不完善，希望在以后的研究開發過程中多努力改善以上這些問題。

圖1 門禁管理界面

圖2 實驗室管理員考勤界面

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Research and Implementation of the Access Control System Based on Network Experimental Teaching Platform

ZHANG Shi-jie, WEN Fu-an
(Education technology research institute of BUPT, Beijing, 100876, China)

With the development of the Internet, more and more network technologies have been applied to the field of teaching, The construction of platform of the network experimental teaching has greatly improved the efficiency and basic guarantee of experimental teaching. Considering the construction process of the national experimental teaching center. This paper mainly discusses and researches the process of network experimental teaching and the related things of access control system based on network experimental teaching latform. Although there have been a number of network experimental teaching platforms, there is not a network experimental teaching platform combined with the access control system, In this paper, i will introduce how to make the access control system of the laboratory and network teaching platform in a good combination in order to get a better management of the laboratory and a more perfect network experimental teaching platform, making the network experimental teaching more dynamic. By these contents’researches, i hope to provide the builders of the network experimental teaching platform more relevant experience in order to build the better network experimental teaching platform.

Network experimental teaching; Access control system

TP39

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2016.11.011

張世杰，男，(1992-)，碩士研究生，主要研究方向：網絡技術應用；文福安，男，(1962-)，教授，主要研究方向：計算機科學與應用。