無線指紋識別數據管理系統的設計

陳新銳

北海職業學院

0 引言

隨著高校擴招力度的不斷加大，學生人數日益增多，高校在學生的活動出勤以及住宿考勤管理等方面的壓力越來越大。指紋由于具有唯一和長久不變的生物特性，而被廣泛應用在考勤機上。傳統的指紋考勤機有單一性、操作不便、布線繁雜、實時性差、無法相互共享數據等缺陷。本設計彌補了傳統指紋考勤機的不足，適用于高校校園指紋考勤機的實際應用場景，為了簡化校園簽到系統的網絡布線管理，提高指紋考勤簽到的效率和準確性，采用無線WiFi方式將考勤機與數據管理系統連接，并采用閉環負反饋控制方式，使考勤機之間以及考勤機與數據管理系統之間的數據實現共享。

1 系統整體設計

基于STM32+ESP32主控的指紋考勤機作為無線指紋識別數據管理系統的前端，負責采集新錄入和需識別的用戶指紋數據，通過ESP32模塊將采集到的用戶指紋數據以無線WiFi連接方式發送給數據管理中心。每個指紋考勤機所存儲的指紋數據與數據管理中心的指紋數據具有同步更新機制。指紋考勤機由STM32調用識別算法，完成對待識別的用戶指紋數據進行準確識別，并將識別結果發送給數據管理中心，同時，顯示在指紋考勤機的LCD顯示屏上。在數據管理中心服務器上安裝數據管理系統，具有管理用戶指紋數據、校對識別結果、創建子部門、設定用戶相關屬性、設置用戶權限、管理課程信息、統計及分析簽到數據等功能。訪問用戶可以采用筆記本電腦、手機或平板等移動終端、臺式機電腦等終端，以無線WiFi方式連接，網頁瀏覽器或手機App程序登錄數據管理系統頁面，查詢參與活動的用戶遲到、缺勤、早退、晚歸、課堂簽到率、宿舍到宿率等統計數據。指紋識別數據管理系統架構如圖1所示。

圖1 無線指紋識別數據管理系統架構

前端STM32+ESP32主控的指紋考勤機采用UART程序下載的工作方式，使用UART下載器將指紋考勤機與PC端相連，在PC端可以設置指紋考勤機的WiFi名稱及密碼。在本系統工作初始化前，將各個指紋考勤機設置有設備號和規則的WiFi名稱，以便確保與數據管理系統無線WiFi通信時的規范化。ESP32無線模塊供電要求是電壓5 V、電流2 A以上，才能正常進行指紋識別。

2 系統功能實現

無線指紋識別數據管理系統采用MyEclipse、Tomact、MySQL和PowerDesigner的聯合開發工具，使用jQuery MiniUI、JFinal、ECharts等技術，支持IE8以上瀏覽器以及Andriod10.0版本App，主要實現用戶簽到情況統計分析和對簽到用戶進行管理。本系統設有3個級別權限，分別為：學生（老師）、教務管理員、系統管理員。其中，學生（老師）只能查詢本人的簽到情況，教務管理員根據系統管理員分配給予菜單選擇權限和組織機構權限而定，系統管理員擁有整個系統的管理權限。主要功能模塊包括：首頁、基礎管理、檔案管理、簽到管理、課程管理和系統管理。

系統實現的技術優勢：（1）JFinal的空間框架由Handler、Interceptor、Controller、Model、Render、Plugin五大部分組成，每個部分均基于接口實現，支持完整的自定義，使用靈活、便于擴展；（2）JFinal配備的ActiveRecord插件，除了實現了類似Rails ActiveRecrod的功能之外，還獨創了Db+ Record模式，使數據庫的操作更為輕松便捷。加上jQuery MiniUI是強大的企業級Web控件庫，方便實用、體驗感好，利用ajax前后臺數據交互展示到頁面；（3）利用ECharts第三方插件展示不同類型用戶的簽到數據分析圖。

3 系統運行過程

首先，通過賬戶名及密碼登錄無線指紋識別數據管理系統首頁，后臺可以根據用戶的性質，來加載對應用戶權限的首頁，其中，有左側的組織機構樹是根據登錄用戶擁有的權限來展示，只有管理員才會全部展示，左側菜單也是根據用戶擁有的權限來展示。其次，管理員可以對組織機構維護、崗位管理、用戶屬性信息、用戶指紋信息、簽到點設置等功能項進行添加、刪除、修改等操作。在系統中可以查詢用戶簽到信息，還可以進行用戶維護，比如，單個或批量添加用戶、重置密碼、刪除用戶等。用戶簽到情況分析如圖2所示。在角色維護功能中，可以添加、刪除或修改學生、老師、教學管理員等角色對象。在組織機構權限配置中，可以設置校級、院系級、班級、宿舍號等子機構。在科目管理配置中，可以添加、刪除、修改不同的課程信息。在教師授課功能中，可以刪除、編輯不同教師的課程表。完成上述操作后，存盤退出即可實現數據管理維護功能。

圖2 用戶簽到情況分析圖表

4 成果及結論

經過了半年的實測，本系統實現了無線指紋識別數據管理系統的全向性功能，考勤機的指紋判別準確率接近100%，識別成功反饋用時在1 s以內，服務器配置可滿足上萬的并發瀏覽量，學生（老師）通過網頁或App可實時查看課堂、宿舍等活動場所的簽到數據，管理員可通過系統查詢準確掌握學生課堂出勤、宿舍晚歸等情況。本系統的使用，能夠讓高校管理人員準確掌握教學、會議、宿舍入住等活動的人員出勤情況，以便對活動進行有的放矢的管控，既可以有效減輕高校在學生的活動出勤以及住宿考勤管理等方面的壓力，又能夠為學生提供良好的學習活動以及住宿管理環境。