一種基于壓力傳感器的考勤管理系統

林小娟，蔡健文，張芳，周柏

（佛山職業技術學院，廣東佛山，528137）

0 引言

課堂考勤是學校教學管理中的重要環節，現有的簽到考勤方式，分為人工點名和信息技術手段點名兩種。人工點名方式，點名者需要將點名冊學生的名字全部讀一遍，從而確認學生出勤情況，所花費時間與學生人數規模成正比，效率低，耗費精力大，且無法精確記錄學生出勤時長。信息技術手段點名，一般采用外在裝置例如打卡機、信息采集裝置等采集簽到信息，以上兩種方式都無法精確記錄學生出勤時長，且很難核實學生身份的真實性。綜上，本文提出一種基于壓力傳感器的考勤管理系統，使用人臉識別技術核實學生身份，通過壓力傳感器來記錄每一個學生的出勤時長。

1 考勤系統概述

■1.1 系統硬件方面

如圖1所示，系統硬件包括座椅、壓力傳感器、主控模塊、電源模塊、NB-IOT通信模塊、A/D轉換器等。

圖1 考勤座椅結構示意圖

具體包括椅座、與椅座轉動連接的靠背、靠背上開設有容納腔和走線槽，容納腔位于靠背的上側，走線槽位于靠背的左側邊或右側邊，走線槽的槽口可拆卸安裝有走線板，走線板與走線槽適配，走線槽的一端與容納腔連通，走線槽的另一端開設有走線孔，走線孔位于椅座一側。

安裝時，將主控模塊、電源模塊、NB-IOT通信模塊、以及A/D轉換器先連接好，將走線板打開，從走線槽與容納腔的連通處，將連接好的主控模塊、電源模塊、NB-IOT通信模塊、以及A/D轉換器置入容納腔內，并將A/D轉換器和壓力傳感器的連接線沿走線槽布放，穿過走線孔，與坐墊內的壓力傳感器連接，在通電后確認主控模塊、電源模塊、NB-IOT通信模塊、A/D轉換器、以及壓力傳感器正常工作，最后將走線板安裝在走線槽上，完成座椅的安裝。

如圖2所示，使用時，壓力傳感器,檢測座椅上的壓力信號,由于9個壓力傳感器以九宮格的形式等間距排布，當上課考勤時，學生正常坐在座椅上，均可檢測到壓力信號，不會存在檢測盲區；接著，A/D轉換器將該壓力信號進行模數轉換，得出一個壓力值，主控模塊通過壓力值判斷座椅上是否有人，示例性地，若壓力傳感器沒有檢測到壓力信號（壓力信號狀態為OFF），則主控模塊判斷座椅上沒人；若壓力傳感器檢測到壓力信號（壓力信號狀態為ON），則主控模塊判斷座椅上有人，根據系統工作策略判斷程序以進行檢測。NB-IOT通信模塊將主控模塊的檢測結果進行上報，從而完成自動考勤。

圖2 考勤座椅電路框圖

■1.2 系統軟件方面

本考勤系統包括“課堂開始前”、“課堂開始及考勤”、“課堂結束”“狀態處理”四個模塊。

考勤系統的工作流程:“課堂開始前”模塊，學生通過考勤系統點擊簽到模塊，系統啟動手機前置攝像頭，通過人臉識別功能匹配是否學生本人。匹配成功后，學生掃描教師現場發布的課堂二維碼進行簽到并選擇座椅進行個人ID綁定。隨后進入“課堂開始及考勤”、“課堂結束”模塊，系統根據座椅上的壓力傳感器記錄學生出勤時長，精確記錄學生遲到、早退、曠課等情況。課堂結束后，由“狀態處理”處理模塊判斷考生最終出勤狀態，并自動生成所有學生課堂累計出勤時長及考勤狀態，作為課程出勤考核依據，達到課堂精確化管理的目的。

2 系統設計

■2.1 “課堂開始前”模塊

如圖3所示，教師用戶登陸系統發布簽到二維碼和設置課堂開始結束時間，學生用戶點擊簽到模塊，啟用人臉識別功能后，掃描簽到二維碼并填寫教室座位號，以此完成學生的身份確認和個人ID與座椅的綁定工作。有特殊情況的學生可以通過在“請假”模塊進行相應申請。

圖3 “課堂開始前”模塊工作策略圖

■2.2 “課堂開始及考勤”模塊

如圖4所示，課堂上課時間觸發后，系統自動啟動工作策略。識別每個簽到學生的座位壓力傳感器狀態（ON代表座位有人，OFF代表座位沒人）。判斷狀態是否為ON，若是，直接進入“考勤”狀態，若狀態為OFF，標記該生“遲到”狀態，進入 “考勤”狀態，具體如下：

圖4 “課堂開始及考勤”模塊工作策略圖

步驟一：識別每個簽到學生的座位壓力傳感器狀態，判斷狀態是否為ON，若是，進入步驟二；若否，進入步驟三；

步驟二：判定學生在座位上，累計其出勤時長T1；

步驟三：判定學生不在座位上，累計其缺勤時長T2，進入步驟四；

步驟四：判斷T2是否大于T0（T0為課程時長＊考勤系數，由教師設置考勤系數），若T2大于T0，判斷為TRUE，進入步驟五；否則T2小于等于T0，判斷為FALSE，不作處理，回到步驟一。

步驟五：標記該生狀態為“曠課”。

■2.3 “課堂結束”模塊

如圖5所示，識別每個簽到學生的座位壓力傳感器狀態，判斷狀態是否為ON，若是，不作處理；若狀態為OFF，標記該生“早退”狀態。

圖5 “課堂結束”模塊工作策略圖

■2.4 “狀態處理”模塊

當課堂結束后，統計該生狀態數量，若該生沒有任何標記，則認為正常出勤；

若學生只具備“遲到”“早退”“曠課”其中一種狀態時，直接記錄；

若學生具備“遲到”“早退”兩種狀態時，同時記錄；

若學生具備“遲到”“曠課”兩種狀態時，只記錄該生“曠課”；

若學生具備“早退”“曠課”兩種狀態時，只記錄該生“曠課”；

若學生具備“遲到”“早退”“曠課”三種狀態時，只記錄該生“曠課”。

3 結語

目前,人工點名方式在高校課堂管理中依然占據較大比例，耗時長，點名效率較低。其余一些信息采集裝置技術仍然很難做到自動化、精確化管理,滿足不了課程考勤需求。本文提出一種基于壓力傳感器的考勤管理系統，操作簡單，考勤效率高，可有效減輕教師負擔，避免冒名代簽情況，以及可以實時生成并保存每次的出勤情況，做到自動化、精確化管理，適用于會議、高校課堂、培訓等應用情景。