CN102855545B - 一种基于Zigbee技术的非接触式考勤信息系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于Zigbee技术的非接触式考勤信息系统，包括一台中心管理计算机、若干读写器和若干电子身份卡，且中心管理计算机与读写器通过串口通信连接、读写器与电子身份卡通过Zigbee技术连接，当电子身份卡处于某读写器的通信范围中时，两者即可通过Zigbee技术实现短距离无线通信，且阅读器可同时与多个电子身份卡进行通信。电子身份卡带有指纹识别功能，以避免代为考勤现象。本发明可实现不定时查岗、发送通知、跟踪临时访客等功能，并提供考勤失败报警、考勤信息查询等功能。本发明充分利用Zigbee的低功耗特性，结合射频识别技术，实现多用户同时考勤，有效提高了考勤效率和智能化管理水平。

Description

一种基于Zigbee技术的非接触式考勤信息系统

技术领域

本发明涉及无线考勤技术领域，尤其是涉及一种基于Zigbee技术的非接触式考勤信息系统。

背景技术

Zigbee技术是一种近距离、低功耗、低复杂度、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适用于自动控制和远程控制领域，是为了满足小型廉价设备的无线联网和控制而制定的。Zigbee技术功耗小、成本低、时延短、网络容量大、可靠性高。

射频识别RFID技术主要由射频识别卡和读卡装置组成，通过收发射频信号读写射频卡上的数据。根据射频设别卡自身是否带电源又分为无源射频识别卡和有源射频识别卡，其中无源射频识别卡成本低廉，但信号较弱，容易被干扰，可识别距离较近。而有源识别卡信号强，不容易被干扰，可读卡距离远。

目前，企事业单位对员工进行考勤主要有两种方式：人工考勤和考勤机考勤。其中，人工考勤需专人负责，且效率低下，不便于办公软件的自动化处理，通常只适用于员工较少的场合；而对于大多数企事业单位则使用考勤机，考勤机主要有指纹考勤、接触式射频卡考勤等，对于这类需要接触式考勤的情况，在上下班高峰期时就显得非常拥挤，员工需要等待验指纹或者刷卡，导致考勤效率低下。

发明内容

发明目的：针对现有考勤系统效率低、功能简单的技术问题，本发明将RFID技术、Zigbee技术和指纹识别技术相结合，提出一种基于Zigbee技术的非接触式考勤信息系统，员工只要携带电子身份卡，不管是步行还是开车，只要经过企事业单位出入口时，通过主动发送考勤信息就能被读写器接收，无须停下来，而且读写器能同时识别多张电子身份卡，并记录有关考勤信息，可有效提高考勤效率。该系统不但可有效解决上下班高峰期企事业单位员工签到、签退拥挤的问题，而且指纹识别技术的应用可有效防止普遍存在的代签现象，并能满足企事业单位随时查岗和发送有关通知等功能，能满足大多数企事业单位考勤管理的需求。

技术方案：一种基于Zigbee技术的非接触式考勤信息系统，包括一台中心管理计算机、若干读写器和若干电子身份卡，且电子身份卡与读写器之间通过Zigbee技术连接，构成星型网络，读写器与中心管理计算机之间通过串口通信。

所述中心管理计算机为通用计算机，用于实现对考勤信息系统的数据存储和管理，并接入企事业单位内部网络，以提供在线查询功能。

所述读写器由第一微处理器模块、第一Zigbee通信模块、串口通信模块、电源模块组成。其中第一微处理器模块为读写器主控模块，主要用于分析、计算、处理、控制等；第一Zigbee通信模块实现与电子身份卡之间的短距离无线通信；串口通信模块实现与中心管理计算机通信；电源模块用于给读写器提供必要的直流工作电源。根据考勤和查岗的需要，读写器需安装在关键要塞位置，如企事业单位的入口、出口、楼梯口、电梯口以及办公场所内部等。

所述电子身份卡为有源射频识别卡，主要包括：第二微处理器模块、第二Zigbee通信模块、指纹识别模块、显示模块、报警模块、定时器模块、电源模块、签到按键、签退按键、显示按键。其中第二微处理器模块为电子身份卡的主控模块，主要用于实现有关分析、计算、处理、控制等操作；第二Zigbee通信模块采用低功耗短距离无线通讯Zigbee技术，实现电子身份卡与读写器之间的短距离无线通信；指纹识别模块用于识别用户指纹，并将识别（采集）到的用户指纹信息发送给第二微处理器模块，再由第二微处理器模块判断指纹是否与预存的指纹吻合；显示模块用于显示签到或签退是否成功信息、以及有关短消息通知信息；报警模块用于在签到失败或签退失败时发出报警声，以及收到短消息通知时发出报警声，以提醒用户注意；定时器模块根据中心管理计算机指令确定查岗时间，当用户签到成功时，中心管理计算机将把下次抽查时间通过控制指令经过读写器发送至电子身份卡的定时器模块。注意：对于签退后的第一次按键签到，其后的抽查时间可根据入口到办公场所距离远近确定，一般时间比较短，如5分钟，这样做的目的是检查用户在入口处签到后是否进入工作场所。其他的抽查时间则有中心管理计算机随机确定，主要用于检查用户是否正常在岗，以及向用户发送有关的短消息通知；电源模块用于给电子身份卡提供工作电源，采用可充锂电池；签到按键用于启动电子身份卡并初始化各模块，只在签退后的首次签到时使用，具体如下：签退后的首次签到时，须按签到按键，电子身份卡启动，各模块初始化，以准备签到；初始化完毕后，用户可进行指纹识别，一旦识别正确则第二微处理器模块控制第二Zigbee通信模块向读写器发送签到信息。注意：签到按键只在签退后的首次签到时使用，而其他时间的抽查则由微处理器根据定时时间控制第二Zigbee通信模块向读写器发送在岗信息；签退按键用于激活Zigbee通信模块并向读写器发送签退信息；显示按键用于激活显示模块并显示接收到的短消息通知信息。

在签到、签退时第二Zigbee通信模块处于活跃状态，其他时候处于休眠状态，以降低待机功耗。签退后的第一次签到时，由签到按键启动电子身份卡，并初始化各模块，然后用户可通过指纹识别模块输入指纹信息，指纹识别模块将采集到的用户指纹信息传输及个人信息给第二微处理器模块，第二微处理器模块比较用户输入的指纹信息是否与预存在电子身份卡中指纹信息吻合，如果吻合，第二微处理器模块通过第二Zigbee通信模块将签到信息发送给第一Zigbee通信模块，同时接收下次查岗时间并交给定时器模块；第一微处理器模块控制第一Zigbee通信模块通过串口通信模块向中心管理计算机发送用户签到信息，中心管理计算机记录签到信息后，通过串口通信模块向第一Zigbee通信模块反馈签到成功信息，第一微处理器模块控制第一Zigbee通信模块通过第二Zigbee通信模块向第二微处理器模块发送签到成功信息，第二微处理器模块通过显示模块通知用户签到成功，然后使电子身份卡除定时器模块外的各耗能模块进入低功耗状态，尤其第二Zigbee通信模块进入休眠状态；如果输入指纹信息与预存指纹信息吻合，但由于通信失败导致签到失败，则第二微处理器模块启动报警模块报警，并通过显示模块提示用户签到失败，再由第二微处理器模块重新控制第二Zigbee通信模块向读写器发送签到信息，如果连续指定次数签到失败，则第二微处理器模块通过显示模块通知用户将电子身份卡送交维护中心处理，并关闭电子身份卡；如果输入指纹信息与预存指纹信息不吻合，则第二微处理器模块启动报警模块报警，并通过显示模块提示用户为非法用户，并等待重新向指纹识别模块输入指纹信息，第二微处理器模块再次比较用户输入的指纹信息是否与预存在电子身份卡中指纹信息吻合，如果用户输入指纹信息次数达到预定的次数，则关闭电子身份卡；查岗时由电子身份卡的第二微处理器模块根据定时器模块的抽查时间，触发第二Zigbee通信模块，并与读写器收发信息；签退时，由签退按键激活指纹识别模块，如果输入指纹与预存指纹吻合，则第二微处理器模块激活第二Zigbee通信模块并控制第二Zigbee通信模块向读写器发送签退信息，同时接收读写器反馈的签退是否成功提示信息，一旦签退成功，则彻底关闭电子身份卡，签退过程与签到过程类似。

所述考勤信息系统提供WEB查询功能，用户可登陆所在企事业单位的考勤信息系统，根据用户号（工号）等个人信息查询考勤信息。

第二Zigbee通信模块向读写器发送的签到信息包括：用户号（工号）和姓名；而读写器向中心管理计算机发送的签到信息则包括：用户号（工号）、姓名、签到时间、签到地点，中心管理计算机存储并处理签到信息。

查岗时读写器向中心管理计算机发送的信息则包括：用户号（工号）、姓名、签到时间、签到地点，中心管理计算机存储并处理查岗信息。

显示按键用于激活显示模块并显示接收到的短消息通知信息，按一次激活显示模块，并显示当前最新通知信息；显示模块激活后，可通过按显示键向前翻页显示之前的接收到的信息。

所述非接触式无线考勤信息系统工作过程如下：

企事业单位考勤信息系统安装后，员工需携带电子身份卡进出，电子身份卡存储了员工相关信息以及该员工所有手指指纹信息。

当员工进入企事业单位的时候，需按签到按键，使电子身份卡各模块激活，然后将某个手指放到指纹识别模块上进行识别，并与预存指纹信息进行对比，一旦匹配则认为用户合法，第二微处理器模块即控制第二Zigbee通信模块向入口处读写器发出签到信息，如果指纹对比多次（预设次数）不匹配，则认为是非法用户，电子身份卡发出报警信息并关闭，不予签到。如果签到成功，则显示器显示“签到成功！”，同时接收下次查岗时间并交给定时器模块，然后指纹识别模块、显示模块、报警模块、第二Zigbee通信模块进入休眠状态；如果签到失败，则显示“签到失败”，并发出报警声。

员工在入口处签到成功后，需及时进入所在办公场所，由第二微处理器模块根据定时器查岗时间激活第二Zigbee通信模块，并向办公场所内部的读写器发送查岗信息，如果查岗签到成功，则接收下次查岗时间并交给定时器模块，如果有通知也一并接收并存储，然后第二Zigbee通信模块进入休眠状态；如果查岗签到失败则显示“签到失败！”，并报警，然后由第二微处理器模块控制第二Zigbee通信模块重新发送签到信息，如果连续预设次数签到失败，则显示“请将身份卡送交维护中心处理！”提醒用户及时处理。如果第一次查岗时没有在办公场所，则认为迟到，并记录备查。对于其他时间的查岗，如果发现没有在岗，则认为串岗并记录备查。

员工离开企事业单位时，需在出口处按下签退按键签退，激活指纹识别模块，如指纹识别吻合，则激活第二Zigbee通信模块并向读写器发送签退信息，否则为非法用户。如签退成功，则显示器显示“签退成功！”，并同时关闭整个电子身份卡；如签退失败则显示“签退失败！”，并发出报警声，提醒用户重新按键签退。如果连续预设次数签退失败，则显示“请将身份卡送交维护中心处理！”提醒员工及时处理。

此外，本系统还可用于对临时访客的跟踪管理，以监控访客是否进入保密部门。使用时，可为访客办理临时电子身份卡，且电子身份卡始终处于活跃状态，可随时与读写器进行通信，无论访客走到哪里都可以与所在地读写器进行通信，从而确定其所在位置。

有益效果：与现有技术相比，本发明所提供的基于Zigbee技术的非接触式无线考勤系统，不但可有效提高上下班高峰期的考勤效率，也可提供工作期间员工是否在岗的检查，并可向员工发送有关的通知等信息，还可给员工提供基于WEB模式的考勤信息查询。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明的读写器结构框图；

图3为本发明的电子身份卡结构框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，读写器2与中心管理计算机1之间通过串口通信4连接；电子身份卡3与阅读器2之间通过Zigbee通信5连接，电子身份卡3与读写器2之间无固定隶属关系，读写器2固定安装在企事业单位的关键要塞部位，而电子身份卡3则由员工携带，无固定位置，当电子身份卡3处于某个读写器2的通信范围中时，两者可以通过Zigbee技术实现短距离无线通信。

读写器2结构如图2所示，主要包括：微处理器模块201、Zigbee通信模块202、串口通信模块203和电源模块204。

其中，微处理器模块201为主控模块，主要用于分析、计算、处理、控制等；Zigbee通信模块202实现与电子身份卡之间的短距离无线通信；串口通信模块203实现与中心管理计算机通信；电源模块204用于给读写器提供必要的直流工作电源。

电子身份卡3结构如图3所示，主要包括：微处理器模块301、Zigbee通信模块302、指纹识别模块303、液晶显示模块304、报警模块305、定时器模块306、电源模块307、签到按键308、签退按键309和显示按键310。

其中，微处理器模块301为主控模块，主要用于实现有关分析、计算、处理、控制等操作；Zigbee通信模块302实现与读写器2之间的短距离无线通信；指纹识别模块303用于识别用户指纹，再由主控模块判断指纹是否与预存的指纹吻合；液晶显示模块304用于显示签到或签退是否成功信息、以及有关短消息通知信息；报警模块305用于在签到失败或签退失败时发出报警声，以及收到短消息通知时发出报警声，以提醒用户注意；定时器模块306根据中心管理计算机1指令确定查岗时间；电源模块307用于给电子身份卡3提供工作电源，采用可充锂电池；签到按键308用于启动电子身份卡3并初始化各模块，一般只在签退后的首次签到时使用；签退按键309用于激活Zigbee通信模块302并向读写器2发送签退信息；显示按键310用于激活液晶显示模块304并显示接收到的短消息通知信息。

签退后的第一次签到时，由签到按键308启动电子身份卡3并初始化各模块，用户通过指纹识别模块303输入指纹信息，指纹识别模块303将采集到的用户指纹信息及传输给微处理器模块301，微处理器模块301比较用户输入的指纹信息是否与预存在电子身份卡3中指纹信息吻合，如果吻合，微处理器模块301通过Zigbee通信模块302将签到信息（包括用户号和姓名）发送给Zigbee通信模块202，并通过液晶显示模块304告知用户签到成功，同时接收下次查岗时间并交给定时器模块306；微处理器模块201控制Zigbee通信模块202通过串口通信模块203向中心管理计算机1发送用户签到信息（包括用户号、姓名、签到时间、读取到签到信息的读写器2所处位置），中心管理计算机1记录签到信息后，通过串口通信模块203向Zigbee通信模块202反馈签到成功信息，微处理器模块201控制Zigbee通信模块202通过Zigbee通信模块302向微处理器模块301发送签到成功信息，微处理器模块301通过液晶显示模块304通知用户签到成功，然后使Zigbee通信模块302、指纹识别模块303、液晶显示模块304、报警模块305进入休眠状态；如果吻合，但由于通信失败导致签到失败，则微处理器模块301启动报警模块305报警，并通过显示模块304提示用户签到失败，再由微处理器模块301重新控制Zigbee通信模块302向读写器2发送签到信息，如果连续指定次数（例如3次）签到失败，则微处理器模块301通过显示模块304通知用户将电子身份卡3送交维护中心处理，并关闭电子身份卡3；如果不吻合，则微处理器模块301启动报警模块305，并通过液晶显示模块304提示用户为非法用户，并要求重新向指纹识别模块303输入指纹信息，微处理器模块301再次比较用户输入的指纹信息是否与预存在电子身份卡3中指纹信息吻合，如果用户输入指纹信息次数达到预定的次数（例如3-5次），则关闭电子身份卡3。抽查时由电子身份卡3的微处理器模块301根据定时器模块306的抽查时间，触发Zigbee通信模块302与读写器2收发信息，即微处理器模块301控制Zigbee通信模块302在预设的时间点向读写器2发送用户号和姓名，读写器2向中心管理计算机1发送用户号、姓名、签到时间、签到地点信息等查岗信息，中心管理计算机1存储并处理查岗信息，中心管理计算机1反馈查岗信息的过程与反馈签到信息的过程相同；签退时，由签退按键309激活指纹识别模块，如果输入指纹与预存指纹吻合，则微处理器模块301激活Zigbee通信模块302并控制Zigbee通信模块302向读写器2发送签退信息（包括用户号和姓名），然后微处理器模块201控制Zigbee通信模块202通过串口通信模块203向中心管理计算机1发送用户签退信息（包括用户号、姓名、签退时间、读取到签退信息的读写器2所处位置），中心管理计算机1记录签退信息后，通过串口通信模块203向Zigbee通信模块202反馈签退成功信息，微处理器模块201控制Zigbee通信模块202通过Zigbee通信模块302向微处理器模块301发送签退成功信息，微处理器模块301通过液晶显示模块304通知用户签退成功，然后关闭电子身份卡3；如果输入指纹信息与预存指纹信息吻合，但由于通信失败导致签退失败，则微处理器模块301启动报警模块305报警，并通过液晶显示模块304提示用户签退失败，再由微处理器模块301重新控制Zigbee通信模块302向读写器2发送签到信息，如果连续指定次数（例如3次）签退失败，则微处理器模块301通过显示模块通知用户将电子身份卡3送交维护中心处理，并关闭电子身份卡3；如果输入指纹信息与预存指纹信息不吻合，则微处理器模块301启动报警模块305报警，并通过液晶显示模块304提示用户为非法用户，并等待重新向指纹识别模块303输入指纹信息，微处理器模块301再次比较用户输入的指纹信息是否与预存在电子身份卡3中指纹信息吻合，如果用户输入指纹信息次数达到预定的次数（如3-5次），则关闭电子身份卡3。

同时，本实施例提供的考勤信息系统还具有WEB查询功能，用户可登陆所在企事业单位的考勤信息系统，根据用户号（工号）等个人信息查询考勤信息。

显示按键310用于激活液晶显示模块304并显示接收到的短消息通知信息，按一次激活液晶液晶显示模块304，并显示当前最新通知信息；液晶显示模块304激活后，可通过按显示按键310翻页显示之前的接收到的信息。

Claims (6)

1.一种基于Zigbee技术的非接触式考勤信息系统，其特征在于：包括一台中心管理计算机、若干读写器和若干电子身份卡；且电子身份卡与读写器之间通过Zigbee技术连接，读写器与中心管理计算机之间通过串口通信；

所述中心管理计算机为通用计算机，用于实现对考勤信息系统的数据存储和管理，并接入企事业单位内部网络，以提供在线查询功能；

所述读写器由第一微处理器模块、第一Zigbee通信模块、串口通信模块、电源模块组成；其中第一微处理器模块为读写器主控模块；第一Zigbee通信模块实现与电子身份卡之间的短距离无线通信；串口通信模块实现与中心管理计算机之间的通信；电源模块用于给读写器提供直流工作电源；

所述电子身份卡为有源射频识别卡，主要包括：第二微处理器模块、第二Zigbee通信模块、指纹识别模块、液晶显示模块、报警模块、定时器模块、电源模块、签到按键、签退按键和显示按键；其中第二微处理器模块为电子身份卡的主控模块；第二Zigbee通信模块采用低功耗短距离无线通讯Zigbee技术，实现电子身份卡与读写器之间的短距离无线通信；指纹识别模块用于识别用户指纹，并将识别到的用户指纹信息发送给第二微处理器模块，再由第二微处理器模块判断指纹是否与预存的指纹吻合；显示模块用于显示用户是否合法、签到或签退是否成功信息、以及有关短消息通知信息；报警模块用于在签到失败或签退失败时发出报警声，以及收到短消息通知时发出报警声；定时器模块根据中心管理计算机指令确定查岗时间，当用户签到成功时，中心管理计算机将把下次抽查时间通过控制指令经过读写器发送至电子身份卡的定时器模块；电源模块用于给电子身份卡提供工作电源，采用可充锂电池；签到按键用于启动电子身份卡并初始化各模块，在签退后的首次签到时使用，签退按键用于激活第二Zigbee通信模块并向读写器发送签退信息；显示按键用于激活显示模块并显示接收到的短消息通知信息；

签退后的首次签到时，须按签到按键，电子身份卡启动，各模块初始化，以准备签到；初始化完毕后，用户进行指纹识别，一旦识别正确则第二微处理器模块控制第二Zigbee通信模块向读写器发送签到信息；签到按键只在签退后的首次签到时使用，而其他时间的抽查则由第二微处理器根据定时时间控制第二Zigbee通信模块向读写器发送在岗信息。

2.如权利要求1所述的基于Zigbee技术的非接触式考勤信息系统，其特征在于：

签退后的第一次签到时，由签到按键启动电子身份卡，并初始化各模块，用户通过指纹识别模块输入指纹信息，指纹识别模块将采集到的用户指纹信息传输给第二微处理器模块，第二微处理器模块比较用户输入的指纹信息是否与预存在电子身份卡中的指纹信息吻合，如果吻合，则第二微处理器模块通过第二Zigbee通信模块将签到信息发送给第一Zigbee通信模块，同时接收下次查岗时间并交给定时器模块；第一微处理器模块控制第一Zigbee通信模块通过串口通信模块向中心管理计算机发送用户签到信息，中心管理计算机记录签到信息后，通过串口通信模块向第一Zigbee通信模块反馈签到成功信息，第一微处理器模块控制第一Zigbee通信模块通过第二Zigbee通信模块向第二微处理器模块发送签到成功信息，第二微处理器模块通过显示模块通知用户签到成功，然后使电子身份卡除定时器模块外的各耗能模块进入低功耗状态，其中第二Zigbee通信模块进入休眠状态；如果输入指纹信息与预存指纹信息吻合，但由于通信失败导致签到失败，则第二微处理器模块启动报警模块报警，并通过显示模块提示用户签到失败，再由第二微处理器模块重新控制第二Zigbee通信模块向读写器发送签到信息，如果连续指定次数签到失败，则第二微处理器模块通过显示模块通知用户将电子身份卡送交维护中心处理，并关闭电子身份卡；如果输入指纹信息与预存指纹信息不吻合，则第二微处理器模块启动报警模块报警，并通过显示模块提示用户为非法用户，并等待重新向指纹识别模块输入指纹信息，第二微处理器模块再次比较用户输入的指纹信息是否与预存在电子身份卡中指纹信息吻合，如果用户输入指纹信息次数达到预定的次数，则关闭电子身份卡；查岗时由电子身份卡的第二微处理器模块根据定时器模块的抽查时间，触发第二Zigbee通信模块，并与读写器收发信息；签退时，由签退按键激活指纹识别模块，如果输入指纹与预存指纹吻合，则第二微处理器模块激活第二Zigbee通信模块并控制第二Zigbee通信模块向读写器发送签退信息，同时接收读写器反馈的签退是否成功提示信息，一旦签退成功，则彻底关闭电子身份卡，签退过程与签到过程类似。

3.如权利要求1所述的基于Zigbee技术的非接触式考勤信息系统，其特征在于：所述考勤信息系统提供WEB查询功能，用户可登陆所在企事业单位的考勤信息系统，根据用户个人信息查询考勤信息。

4.如权利要求2所述的基于Zigbee技术的非接触式考勤信息系统，其特征在于：第二Zigbee通信模块向读写器发送的签到信息包括用户号和姓名；而读写器向中心管理计算机发送的签到信息则包括：用户号、姓名、签到时间、签到地点，中心管理计算机存储并处理签到信息；查岗时读写器向中心管理计算机发送的信息则包括：用户号、姓名、签到时间、签到地点，中心管理计算机存储并处理查岗信息；其中读取到签到信息的读写器所处位置即为签到地点。

5.如权利要求2所述的基于Zigbee技术的非接触式考勤信息系统，其特征在于：第二Zigbee通信模块向读写器发送的签退信息包括：用户号和姓名；而读写器向中心管理计算机发送的签退信息包括用户号、姓名、签退时间、签退地点，中心管理计算机存储并处理签退信息；其中读取到签退信息的读写器所处位置即为签退地点。

6.如权利要求1所述的基于Zigbee技术的非接触式考勤信息系统，其特征在于：显示按键用于激活显示模块并显示接收到的短消息通知信息，按一次激活显示模块，并显示当前最新通知信息；显示模块激活后，通过按显示键翻页显示之前的接收到的信息。