基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的校園考勤系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

摘 要：目前，我國(guó)校園考勤系統(tǒng)普遍存在移動(dòng)難度高，方位布局苦難的缺點(diǎn)。為了有效解決當(dāng)下問題，本文提出使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為研究基礎(chǔ)，進(jìn)一步設(shè)計(jì)校園考勤系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集、錄入和傳播現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)系統(tǒng)而言，具有組網(wǎng)靈活、安裝便捷以及移動(dòng)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，可以有效滿足當(dāng)下校園考勤的要求。

關(guān)鍵詞：無線傳感器;校園考勤;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在高校中，考勤系統(tǒng)主要用于管理學(xué)生及教師的出勤情況，并對(duì)其行為進(jìn)行采集記錄的管理系統(tǒng)，主要由軟件和硬件兩個(gè)方面的內(nèi)容組合而成。傳統(tǒng)的考勤方式具有實(shí)施繁瑣、統(tǒng)計(jì)難度大和效率低的特點(diǎn)。近年來，IC卡考勤方法逐漸收到廣泛運(yùn)用，雖然在一定程度上增加了統(tǒng)計(jì)效率和信息話水平，但是該方式具有布局難度大，組網(wǎng)靈活度低以及移動(dòng)性較差的特點(diǎn)。近年來，隨著我國(guó)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，無線傳感器開始廣泛研究。本文主要基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步解決當(dāng)下校園考勤中存在的問題。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由識(shí)別和傳感兩方面的器件組成，通過多跳和自組織的方式共同構(gòu)建的無線網(wǎng)絡(luò)，主要目的是對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)部的相關(guān)檢測(cè)對(duì)象，進(jìn)行有效地識(shí)別采集及感知，并將獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息通過無線網(wǎng)絡(luò)的方式傳送給各方的使用人。將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為研究基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組件十分靈活，具有低成本，低能耗和高便捷的優(yōu)勢(shì)。數(shù)據(jù)采集過程穩(wěn)定可靠，可使用于不同地點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。因此，本文主要探討無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于校園考勤系統(tǒng)的相關(guān)研究。考勤管理不僅需要對(duì)教師和學(xué)生的出勤進(jìn)行區(qū)別，還需要對(duì)某些特定崗位比如校園安保人員的實(shí)際考勤進(jìn)行嚴(yán)格要求。因此，需要結(jié)合實(shí)際情況在不同的考勤地點(diǎn)是用相應(yīng)的考勤系統(tǒng)。本文主要結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)了校園考勤系統(tǒng)的硬件及軟件方面的設(shè)計(jì)。

一、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

一般而言，基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的校園考勤管理系統(tǒng)主要分為智能管理、主控、人數(shù)定位以及人數(shù)統(tǒng)計(jì)的模塊。其中，主控模塊是整體系統(tǒng)的核心。人數(shù)定位、人數(shù)統(tǒng)計(jì)以及智能管理等三個(gè)功能模塊都需要通過該主控模塊來實(shí)現(xiàn)相互交流。同時(shí)，主控模塊還需與線上終端的上機(jī)界面進(jìn)行實(shí)際連接，進(jìn)而提供實(shí)時(shí)的校園考勤管理信息。以下介紹功能模塊、主控模塊以及通信模塊的硬件設(shè)計(jì)

1.1主控模塊

本研究中的主控模塊最主要采用低能耗、簡(jiǎn)化指令的信號(hào)處理器，該處理器需要相應(yīng)的單片機(jī)予以支持。本研究選用低能耗，內(nèi)部具有時(shí)鐘系統(tǒng)的單片機(jī)，它可以根據(jù)實(shí)際模式切換相應(yīng)的時(shí)鐘并進(jìn)入低功率的工作狀態(tài)。同時(shí)，在主控模塊中可以添加相應(yīng)的定時(shí)器、觸摸引腳、轉(zhuǎn)換器以及相應(yīng)的通信接口，實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)快速?gòu)牡湍芎霓D(zhuǎn)換成正常運(yùn)行的狀態(tài)。主控模塊是整體系統(tǒng)中樞，合理運(yùn)用相關(guān)硬件可以加快其運(yùn)行速度，增強(qiáng)處理能力。

1.2通信模塊

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的考勤系統(tǒng)同時(shí)使用WIFI作為主要通信技術(shù)，結(jié)合校園局域網(wǎng)，具有傳輸速度快、范圍廣以及運(yùn)用寬泛的特點(diǎn)，可以有效將實(shí)際有線信號(hào)轉(zhuǎn)變成為無線信號(hào)。通過結(jié)合路由器和各種移動(dòng)終端來鏈接網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)通過WIFI連接主控系統(tǒng)和各個(gè)功能模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳播，確保各個(gè)單片機(jī)以及傳感器終端可以實(shí)現(xiàn)有效通信，從而獲取有關(guān)數(shù)據(jù)。一般而言，該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的傳感器節(jié)點(diǎn)硬件基本使用CC2430 芯片。

1.3功能模塊

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的校園考勤管理系統(tǒng)中，主要含有三個(gè)功能模塊。分別是人數(shù)定位、人數(shù)統(tǒng)計(jì)以及智能管理。這些功能模塊主要收集考勤數(shù)據(jù)，采集不同無線傳感器發(fā)來的相關(guān)數(shù)據(jù)，并最終上傳至中樞系統(tǒng)進(jìn)行處理。目前功能模塊中主要包括電源部分、輸入部分、顯示部分以及終端接口部分。校園考勤系統(tǒng)的功能模塊主要通過RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)和指紋采集技術(shù)來采集考勤人數(shù)，并將該數(shù)據(jù)及時(shí)通過通訊模塊上傳至中樞管理節(jié)點(diǎn)。

二、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)軟件的設(shè)計(jì)

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的校園考勤系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)依據(jù)其功能及實(shí)際運(yùn)用可以分為考勤數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，路由器節(jié)點(diǎn)以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)等是三部分。以上節(jié)點(diǎn)軟件在實(shí)際運(yùn)行過程中都需要進(jìn)行初始化處理，然后根據(jù)不同的需求功能來履行相關(guān)程序。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的重要組成部分。首先需要構(gòu)建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并將考勤數(shù)據(jù)及各個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)加入無線網(wǎng)絡(luò)中，然后接收來自采集層的數(shù)據(jù)，將其上傳至上位機(jī)。對(duì)于考勤數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和路由器而言，可以在發(fā)現(xiàn)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)之后，申請(qǐng)加入無線網(wǎng)。路由器節(jié)點(diǎn)就可以接受相關(guān)考勤采集數(shù)據(jù)，并將其上傳至相關(guān)網(wǎng)路協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)。考勤數(shù)據(jù)采集部分則需要通過硬件考勤設(shè)備來采集實(shí)際數(shù)據(jù)，并將其上傳至網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)和路由器中，從而最終上傳至上位機(jī)。

2.2考勤上位機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的校園考勤系統(tǒng)中，主要通過考勤數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)來獲取相關(guān)的信息。借助無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，上傳至相關(guān)的上位機(jī)。結(jié)合實(shí)際考勤功能需求，有效選擇相應(yīng)的上位機(jī)軟件，從而進(jìn)一步完善無線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的處理和分析。在校園考勤系統(tǒng)中，需要結(jié)合不同權(quán)限的用戶實(shí)際信息，通過上位機(jī)有效收集并整理相關(guān)考勤數(shù)據(jù)，最后依據(jù)學(xué)校實(shí)際的考勤規(guī)則進(jìn)一步分析考勤數(shù)據(jù)，形成具有說明性的報(bào)表。

總結(jié)：本文主要研究了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的校園考勤系統(tǒng)設(shè)計(jì)，分析系統(tǒng)軟硬件組成，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)校園考勤數(shù)據(jù)采集及分析的信息化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。該系統(tǒng)主要通過構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，在校園內(nèi)部有效增大數(shù)據(jù)采集的范圍。同時(shí)，借助傳感器網(wǎng)絡(luò)組建簡(jiǎn)單、布局靈活以及高移動(dòng)性的特點(diǎn)，進(jìn)一步降低校園考勤的繁瑣度，提高網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定性和實(shí)用性，以滿足當(dāng)下校園考勤系統(tǒng)的整體性功能需求。

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作者簡(jiǎn)介：

楊蕓海，出生年月：1998 01 27，性別：男，民族：漢族，籍貫：四川 成都 新津，學(xué)歷：本科，研究方向：電子.