基于android與WLAN+FPR技術的課堂實時考勤和手機屏幕監管系統

周興 肖娟 王嵩

摘? 要： 如何利用手機提高課堂考勤效率，同時又不讓學生上課玩手機。通過研究和比較各類考勤系統，設計和實現了基于android與WLAN+FPR技術的課堂實時考勤和手機屏幕監管系統。該系統分為教師端和學生端，以教師端為主體，以每節課為單位，由教師端臨時創建WLAN，學生端連入WLAN，接收教師端的FPR指令，完成考勤后，教師端可對學生端手機屏幕實施監管。該系統解決了手機考勤中“手機來人不來”的弊端，杜絕了學生上課玩手機的現象。

關鍵詞： android; WLAN; FPR（指紋識別）; 課堂實時考勤

中圖分類號：TP319? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2019）09-103-04

Classroom real-time attendance checking and mobile phone screen monitoring system using Android and WLAN+FPR technology

Zhou Xing， Xiao Juan， Wang Song

（College of Software and Communication Engineering， Xiangnan University， Chenzhou， Hunan 423000）

Abstract： How to use mobile phones to improve the efficiency of classroom attendance， while not allowing students to play mobile phones in class. By studying and comparing various attendance checking systems， a real-time attendance checking system and a mobile phone screen monitoring system are designed and implemented using Android and WLAN+FPR technology. The system is divided into teacher-side and student-side， with teacher-side as the main body and each lesson as a unit. The teacher-side temporarily creates WLAN， and the student-side connects to WLAN， receives FPR instructions from the teacher-side， completes attendance checking， and the teacher-side can supervise the mobile phone screen on the student-side. The system solves the drawback of mobile phone attendance checking which checks only the phone but not the phone owner， and eliminates the phenomenon of students playing mobile phone in class.

Key words： Android; WLAN; FPR （fingerprint recognition）; real-time class attendance

0 引言

智能手機的普及率越來越高，智能手機APP也層出不窮，很多領域都有了自己的APP，涵蓋人們生活和學習的方方面面[1]。利用智能手機實現考勤不論是針對公司員工還是針對高校課堂都有了實現的基礎和可能。

1 課堂考勤軟件實現技術分析

高校課堂考勤經歷了從手工考勤->校園門禁卡->WEB應用程序考勤->智能手機app考勤這一過程。利用手機app來實現課堂考勤是目前最為流行的考勤方式。目前利用手機app實現考勤的主流技術是利用定位技術，通過GPS和基站兩種定位方式確定被考勤者的位置信息來完成考勤。還有利用藍牙技術實現手機考勤管理系統的，此系統主要利用藍牙短距離傳輸和穿墻能力差的特性，實現對教室內通訊信號的短距離控制，考勤過程中教室端自動與學生端通信并完成考勤過程，考勤信息在教師端匯總后顯示[2]。利用定位技術實現考勤時定位經常不精確，利用藍牙技術實現考勤時覆蓋范圍小，這些類型的手機考勤系統還有一個致命的弊端就是只要手機到了就能完成考勤，也就會出現“手機來而人不來”也可成功考勤的現象。

隨著生物特征識別技術的發展和應用，出現了利用指紋識別、人臉識別等技術實現的考勤系統。但人臉識別技術的實現數據量大、算法復雜、成本高，不利于迅速的推廣和應用，并且其實現效果還存在一定的誤差。而指紋識別技術是生物特征識別技術中最成熟的，應用最廣泛，其實現成本低、操作簡單、精準度高。

基于android與WLAN+FPR技術的課堂實時考勤和手機屏幕監管系統APP是利用手機熱點組網技術根據課堂時間可臨時組建WLAN，利用指紋識別技術實現精準考勤，能把課堂考勤與課堂教學管理相結合，考勤后還實現對學生手機屏幕的監管。

2 系統設計

2.1 系統整體結構設計

基于android與WLAN+FPR技術的課堂實時考勤和手機屏幕監管系統APP分為教師端和學生端兩大模塊，實現教師為主體學生為載體的調用。教師端有導入學生信息、組建局域網、接受學生注冊信息（第一次上課）和指紋匹配信息（每次上課）、對導入學生信息與學生注冊信息進行匹配，保存學生考勤信息、查看學生考勤信息、統計學生考勤信息、對學生端進行鎖屏、下課對學生端進行解鎖。學生端的功能具有接入局域網、注冊自身信息和指紋驗證等。

系統結構圖如圖1所示。

2.2 系統數據庫設計

基于android與WLAN+FPR技術的課堂實時考勤和手機屏幕監管系統，APP使用Android自帶的輕量數據庫SQLITE，實現該系統各類數據的管理[3-4]。

管理的數據實體有學生，課程，教師等。學生實體包括學號、姓名、班級、MAC地址，課程實體包括課程名;教師實體包括教學信息，學生和課程之間是上課或缺課的關系，教師和課程間是授課的關系，系統整體E-R圖如圖2所示。

3 系統功能設計

基于android與WLAN+FPR技術的課堂實時考勤和手機屏幕監管系統APP中主要包括教師端無線網絡組建，學生端指紋識別匹配，學生端手機屏幕監控這三大功能。

3.1 教師端WiFi實時組網與通信功能

基于android與WLAN+FPR技術的課堂實時考勤和手機屏幕監管系統需要教師端在上課考勤時臨時組建一個無線局域網絡（WLAN）實行實時通信。在無需其他硬件通信設備的情況下，依靠手機自身的WIFI模塊設置WLAN是最佳選擇。教師端作為無線接入點AP組建網絡，學生端通過手機WiFi接入網絡。選用udp協議通信，udp協議支持一對多的通信廣播，符合一個教師端多個學生端的場景，面向無連接的數據傳輸，直接將數據發送到對應的 IP地址，并無需建立連接，速度較快[5]。組網成功后，教師端作為服務端，先廣播簽到信息，學生端接受并返回信息。

3.2 指紋識別功能

為了確定學生端返回簽到信息的精準性，基于android與WLAN+FPR技術的課堂實時考勤和手機屏幕監管系統應用了Android6.0以上的版本提供的指紋識別api，利用指紋識別技術完成精準實時考勤，從根本上解決了“手機來人不來”的手機考勤弊端。

在指紋識別功能實現中，系統采用本地交互和對稱加密方式，提高系統識別的效率，并且通過Android官方API，利用FingerprintManager. authenticate（）方法創建一個CryptoObject對象來實現。在指紋識別考勤過程中為了避免學生端通過添加他人的指紋信息來實現代簽的行為，本系統通過對稱加密KeyGenerator 創建一個對稱密鑰，該密鑰存放在 KeyStore 里，當手機系統有新的指紋修改會使keyStore自動失效，當keyStore失效時必須進行再一次的創建密鑰，而創建密鑰的機會只有在初次使用系統或利用教師端再次賦予，從而提高系統的準確性和可用性。

3.3 學生端屏幕監控功能

當學生端指紋匹配信息成功發送給教師端，教師端把考勤信息記錄到數據庫，同時向學生端發送屏幕監控的指令，鎖定學生端屏幕，防止學生上課玩手機。

學生端屏幕的鎖定是基于懸浮窗口的特性來實現的。系統在鎖屏頁面開啟的同時，開啟一個后臺鎖屏服務，讓該服務監聽power鍵的響應，屏蔽系統的鎖屏，然后開啟屏幕鎖定。這樣可以使power鍵開關機無法解除屏幕鎖定，然后開啟一個后臺線程用來接收教師端信號，并通過教師端的信號的來解除鎖屏服務。由于屏幕的鎖屏和解鎖取決于教師端的信號，所以鎖屏服務必須要動態注冊，手動注銷。

4 系統實現

基于android與WLAN+FPR技術的課堂實時考勤和手機屏幕監管系統APP，分為教師端和學生端兩大模塊。

4.1 教師端實現

⑴ 教師端功能實現

① 教師根據課程安排導入學生信息;

② 教師臨時組建局域網;

③ 第一次上課接受來自學生端的注冊信息和指紋匹配信息，并與導入學生信息進行自動匹配，保存至數據庫;

④ 每次上課都接受來自學生端的指紋匹配信息，完成考勤;

⑤ 對學生端進行鎖屏;

⑥ 查看和統計每節課的考勤情況;

⑦ 下課時間點對學生端進行解鎖。

具體實現步驟如下：

在教師端登錄后，點擊導入，可導入學生名單，顯示班級課程列表。點擊點到，即可進入組建局域網界面。教師輸入熱點名稱和密碼點擊創建，臨時組建局域網。學生簽到表的信息從數據庫中讀出并顯示，包括：學號、姓名、班級、課程狀態，如有學生沒帶手機，點擊狀態欄可手動更改簽到狀態。學生端簽到完成后可對學生端下達鎖屏指令，到下課時間教師可按解鎖按鈕對學生端解鎖。教師端還可查看學生考勤信息（姓名，班級，課程，學號，狀態），缺到詳細信息（學號、姓名、班級、課程、時間）以及考勤的統計信息（學號、姓名、班級、課程、次數）等。

⑵ 教師端UI實現

教師端采用fragment界面設計方法[6]，使各模塊間接切換更快速，提升性能。教師端界面如圖3所示。

4.2 學生端實現

⑴ 學生端功能實現

① 接入教師端創建的局域網;

② 第一次上課要給出注冊信息和指紋匹配信息，傳送給教師端;

③ 每次上課進行指紋匹配。

具體實現步驟如下：

學生端登錄進入學生端主界面。在第一次上課時即可進入注冊界面，此后直接在登錄界面錄入指紋，按照提示信息匹配指紋，然后學生輸入自己的姓名、學號、班級，點擊提交按鈕。在教師點到結束后開啟鎖屏功能，學生端進入鎖屏界面。

⑵ 學生端UI實現

學生和教師端界面實現的風格是一致的，都是以綠色為主色調并且顏色的搭配以清新明朗為目標。教師端對學生端所發出的指令都以小窗口的形式呈現，簡單直觀。

5 結論

基于android與WLAN+FPR技術的課堂實時考勤和手機屏幕監管系統，是針對android6.0以上的版本設計實現的一款用于課堂考勤和管理的手機APP，此APP能實現教師端熱點實時組網，對使用場合無其他硬件需求;能實現學生端實時指紋識別簽到，完美地解決了“手機來人不來”手機考勤所存在的弊端;能實現教師端對學生端手機屏幕的監控鎖屏，解決了上課玩手機這一嚴重的教學現象。系統設計方案新穎，有較大的創新和應用價值。系統在今后的應用過程中還將不斷的完善其穩定性和容錯性，并考慮在IOS系統中的移植開發。

參考文獻（References）：

[1] 徐誠.零點起飛學Android開發[M].清華大學出版社，2013.

[2] 葛藝瀟，閔富紅.基于Android和Arduino的藍牙考勤系統實現[J].信息通信，2016.4：109-110

[3] 張中偉，蘇靜.基于云平臺的Android移動學習系統設計[J].民營科技，2014.9：100，59

[4] 楊云君.Android的設計與實現[M].機械工業出版社，2013.

[5] 劉權，劉紅，韋啟旻，徐強，楊思晨，孫非凡.基于Android移動終端局域網通信設計[J].數碼世界，2016.4：52-53

[6] 石翠.PS制作Android智能手機界面技巧解析[J].電腦編程技巧與維護，2015.8：34-36