发明内容
本发明要解决的解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处,而提供一种基于IC卡和GSM通信方式的学生考勤系统,该系统采用无线通信方式,避免了现有考勤系统布置考勤设备时需要布设线路的麻烦,可以统计某个学生在一个学期内迟到、旷课情况,方便班主任和家长及时发现学生的问题,还可以统计所有学生到校情况,如果出现过多学生迟到或旷课,会自动发出信息,方便学校做出相应措施。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是:设计一种基于IC学生卡和GSM通信的学生考勤系统,用于对学生进行考勤,并发送短信到学生监护人、班主任和学校主管部门,对学生出勤情况进行提示;
所述系统包括:由诸多考勤节点围绕考勤服务器和存储在后台微计算机上的考勤信息管理上位机软件组成的局域网;各该考勤节点和所述考勤服务器之间用433MHz超外差方式进行通信,由位居中间的各考勤节点完成信号中继放大,通信协议采用簇树路由协议,上位机软件通过后台微计算机上的串行接口同所述考勤服务器进行数据通信;其中:
所述各考勤节点采用射频识别RFID方法对学生进行考勤,包括第二微处理器、射频识别模块、433MHz第二超外差方式通信模块和第二人机界面,用于接受所述IC学生卡考勤刷卡,并将读出的学号信息发送给考勤服务器;
所述考勤服务器为父考勤节点,包括第一微处理器、433MHz第一超外差方式通信模块、半导体存储器、全球无线服务通信GSM模块和第一人机界面;所述第一微处理器是考勤服务器的核心处理设备,负责考勤数据分析,以及驱动和控制外围设备;第一超外差通信模块负责各考勤节点和考勤服务器之间考勤数据的传递;所述GSM模块用于给学生班主任和监护人发出未到校的短信提醒。
所述考勤信息管理上位机软件包括:学生信息管理模块、考勤时间管理模块、出勤管理模块、请假管理模块、考勤统计管理模块、考勤数据保存模块及考勤数据导出模块。
本发明还提供一种基于IC学生卡和GSM通信的学生考勤方法,用于对学生进行考勤并通过短信发布考勤信息;包括如下步骤:
A、在后台微计算机上安装考勤信息管理上位机软件,并通过后台微计算机的串口将后台微计算机与考勤服务器连接;
B、围绕考勤服务器设置各考勤节点,将诸多考勤节点围绕考勤服务器和存储在后台微计算机上的考勤信息管理上位机软件组成局域网;
C、在考勤时间内,学生是否在考勤节点持IC学生卡进行考勤刷卡?如果是,考勤节点将读出的学号信息发送到考勤服务器,继续执行步骤D,如果不是,则跳过步骤D,执行步骤E;
D、考勤服务器记录并保存该生的考勤信息为“正常”, 并跳过步骤E、F、G,执行步骤H;
E、学生是否请假?,如果是,则继续执行步骤F,如果不是,则跳过步骤F,执行步骤G;
F、考勤服务器记录并保存该生的考勤信息为“未到校,已请假”, 并跳过步骤G,执行步骤H;
G、考勤服务器记录并保存该生的考勤信息为“未到校,未请假”,并发送短信提醒到学生监护人和班主任;
H、考勤服务器每天统计历史记录,对在历史记录中未到校次数过多的学生的班主任和家长发出未到校次数过多的短信提醒,考勤服务器每天统计未到校的人数,如果当天未到校人数过多,考勤服务器会给学校管理部门发出未到校人数过多的短信提醒,考勤服务器根据学生到校的考勤数据拟合出学生到校的人数泊松分布随机过程的到达率λ;
I、结束。
进一步地,所述各考勤节点采用射频识别RFID方法对学生进行考勤,包括第二微处理器、射频识别模块、433MHz第二超外差方式通信模块和第二人机界面,用于接受所述IC学生卡考勤刷卡,并将读出的学号信息发送给考勤服务器。
进一步地,所述考勤服务器为父考勤节点,包括第一微处理器、433MHz第一超外差方式通信模块、半导体存储器、全球无线服务通信GSM模块和第一人机界面;所述第一微处理器是考勤服务器的核心处理设备,负责考勤数据分析,以及驱动和控制外围设备;第一超外差通信模块负责各考勤节点和考勤服务器之间考勤数据的传递;所述GSM模块用于给学生班主任和监护人发出未到校的短信提醒。
进一步地,所述考勤信息管理上位机软件包括:学生信息管理模块、考勤时间管理模块、出勤管理模块、请假管理模块、考勤统计管理模块、考勤数据保存模块及考勤数据导出模块。
进一步地,所述各考勤节点包括的第二微处理器是AVR单片机。
进一步地,所述考勤服务器包括的第一微处理器型号是PHILIPS公司的ARM处理器之LPC2214。
与现有技术相比较,本发明基于IC卡和GSM通信方式的学生考勤方法及系统的有益效果在于:
1、考勤服务器将处理后的考勤信息通过GSM发送给学生家长、班主任以及学校学生管理部门,方便快捷;
2、考勤机和考勤服务器之间采用433MHz无线通信,无需再布设线路;
3、考勤服务器具有短信通知班主任和家长的功能,同时还具有处理提前请假 、统计、打印考勤信息的功能,方便学生考勤管理。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的内容进一步详述。
如图1至图5所示,本发明一种基于IC学生卡和GSM通信的学生考勤方法,用于对学生进行考勤并通过短信发布考勤信息;包括如下步骤:
A、在后台微计算机300上安装考勤信息管理上位机软件330,并通过后台微计算机300的串口将后台微计算机300与考勤服务器100连接;
B、围绕考勤服务器100设置各考勤节点200,将诸多考勤节点200围绕考勤服务器100和存储在后台微计算机300上的考勤信息管理上位机软件330组成局域网;
C、在考勤时间内,学生是否在考勤节点200持IC学生卡进行考勤刷卡?如果是,考勤节点200将读出的学号信息发送到考勤服务器100,继续执行步骤D,如果不是,则跳过步骤D,执行步骤E;
D、考勤服务器100记录并保存该生的考勤信息为“正常”, 并跳过步骤E、F、G,执行步骤H;
E、学生是否请假?,如果是,则继续执行步骤F,如果不是,则跳过步骤F,执行步骤G;
F、考勤服务器100记录并保存该生的考勤信息为“未到校,已请假”, 并跳过步骤G,执行步骤H;
G、考勤服务器100记录并保存该生的考勤信息为“未到校,未请假”,并发送短信提醒到学生监护人和班主任;
H、考勤服务器100每天统计历史记录,对在历史记录中未到校次数过多的学生的班主任和家长发出未到校次数过多的短信提醒,考勤服务器100每天统计未到校的人数,如果当天未到校人数过多,考勤服务器100会给学校管理部门发出未到校人数过多的短信提醒,考勤服务器100根据学生到校的考勤数据拟合出学生到校的人数泊松分布随机过程的到达率λ;
I、结束。
再如图1所示,一种基于IC学生卡和GSM通信的学生考勤系统,用于对学生进行考勤,并发送短信到学生监护人、班主任和学校主管部门,对学生出勤情况进行提示;
所述系统包括:由诸多考勤节点200围绕考勤服务器100和存储在后台微计算机300上的考勤信息管理上位机软件330组成的局域网;各该考勤节点200和所述考勤服务器100之间用433MHz超外差方式进行通信,由位居中间的各考勤节点200完成信号中继放大,通信协议采用簇树路由协议,上位机软件330通过后台微计算机300上的串行接口310同所述考勤服务器100进行数据通信;所述考勤信息管理上位机软件330包括:学生信息管理模块、考勤时间管理模块、出勤管理模块、请假管理模块、考勤统计管理模块、考勤数据保存模块及考勤数据导出模块。
如图2和图3所示,所述各考勤节点200采用射频识别RFID方法对学生进行考勤,包括第二微处理器210、射频识别模块220、433MHz第二超外差方式通信模块230和第二人机界面240,用于接受所述IC学生卡考勤刷卡,并将读出的学号信息发送给考勤服务器100,所述第二微处理器210是AVR单片机。
如图4所示,所述考勤服务器100为父考勤节点,包括第一微处理器110、433MHz第一超外差方式通信模块130、半导体存储器120、全球无线服务通信GSM模块140和第一人机界面150;所述第一微处理器110型号是PHILIPS公司的ARM处理器之LPC2214 ,其是考勤服务器100的核心处理设备,负责考勤数据分析,以及驱动和控制外围设备;第一超外差通信模块130负责各考勤节点300和考勤服务器100之间考勤数据的传递;所述GSM模块140用于给学生班主任和监护人发出未到校的短信提醒。所述考勤服务器能够保存20周的考勤数据,班主任能够随时通过考勤信息管理软件查看该班考勤数据,学校领导能够通过考勤信息管理软件查看各个班级考勤数据,考勤数据以柱状图形式进行展示。所述考勤服务器能够把考勤节点发送过来的学号对应的考勤栏做到校标识,没有到校的学生考勤栏做未到校标识。对未到校的学生,在上课之后即给学生班主任和监护人通过GSM发出未到校的短信提醒。学生如果预先请假,班主任通过往考勤服务器上发送短信,给该学生做请假标识,考勤服务器不再往该学生的班主任和监护人做未到校的短信提醒。考勤服务器每天统计历史记录,对在历史记录中未到校次数过多的学生的班主任和家长发出未到校次数过多的短信提醒。考勤服务器每天统计未到校的人数,如果当天未到校人数过多,考勤服务器会给学校管理部门发出未到校人数过多的提示。考勤服务器根据学生到校的考勤数据拟合出学生到校的人数泊松分布随机过程的到达率λ,方便学校在紧急情况下预测学生到校情况。
本发明一种基于IC学生卡和GSM通信的学生考勤方法,包括的具体步骤如下:
在后台微计算机上安装考勤信息管理上位机软件,通过后台微计算机串口连接考勤服务器。通过考勤信息管理上位机软件的学生信息管理模块导入待考勤学生信息到考勤服务器,通过考勤信息管理上位机软件的考勤时间管理模块定义考勤时间。
在学校门口放置考勤节点,如考勤节点距离考勤服务器超过500米,中间需放置考勤节点,使考勤节点之间以及考勤节点和服务器之间距离小于500米。
学生在考勤节点刷卡,进行考勤,考勤节点把考勤数据以学号形式发送给考勤服务器,如学生未按时到校,并且没有请假,则系统记录为“未到校”,并往家长和班主任手机发送提示短信;如学生请假,班主任需向考勤服务器发送短信,格式为qj+学号,比如qj1200007。
统计学生考勤信息,如某个学生,在一段时间内未到校次数过多,考勤服务器会向班主任发送提醒短信。如同一天内,学生未到校人数过多,考勤服务器会向学校管理人员发送提醒短信。班主任可随时通过考勤信息管理上位机软件的考勤统计管理模块查看班级考勤记录。学校管理人员通过考勤信息管理上位机软件的考勤统计管理模块查看所有班级考勤情况,考勤数据以柱状图形式进行展示。
本发明解决了目前学校采用人工考勤的方式,能使班主任和家长及时了解学生到校和离校情况。采用无线通信方式,避免了布置考勤设备时需要重新布设线路的麻烦。具有统计某个学生在一个学期内迟到旷课情况,方便班主任和家长及时发现学生的问题。还具有统计所有学生到校情况,如果出现过多同学迟到或旷课,会自动发出信息,方便学校做出相应措施。
本发明所述学生考勤系统包括考勤节点、考勤服务器和PC上的考勤信息管理上位机软件。考勤节点分布在学校门口,采用RFID方式供学生刷卡进行考勤,考勤节点接受到学生刷卡后立即把刷卡信息,通过无线方式上报给考勤服务器。考勤服务器保存学生信息、考勤数据、使用32位的处理器对考勤数据进行处理,并通过GSM通信方式和学生家长、班主任以及学校学生管理部门进行通信,发布考勤信息,同时还具有提前请假 、统计、打印考勤信息的功能。考勤节点和考勤服务器之间采用433MHz无线通信。PC机上的考勤信息上位机管理软件能够打开保存学生基本信息的excel文件,通过串口往考勤服务器上下发和删除学生的基本信息,导出存储在考勤服务器上的学生的基本信息和考勤数据,以及往学生的IC卡上写入学号信息,其具体包括如下功能模块。
1、学生信息管理模块
考勤服务器上存储有学生的学号、姓名、班主任电话、监护人电话。学生IC卡上存储学生的学号;
新增学生信息:新学年开始,学生管理部门把学生的学号、姓名、班主任电话、监护人电话保存在一个excel表格里。PC机上的学生信息上位机管理软件读取该excel,然后把读取到的学生基本信息通过串口下发到学生考勤服务器上;
删除学生信息:通过串口把PC机和考勤服务器进行连接,在PC机上的上位机管理软件上点击“删除学生信息”按钮,接着输入要删除学生的学号,点击“确定”按钮即可删除该学生的基本信息,同时考勤服务器上的液晶屏显示该学号被删除。
2、 考勤时间管理模块
可以由学校定义节假日和上课时间。通过串口把PC机和考勤服务器进行连接,在PC机上的考勤信息上位机管理软件定义节假日和上课时间,然后下发到考勤服务器上,并存储在考勤服务器的存储芯片里。
3、出勤管理模块
学生IC卡上存储学生的学号,当学生在考勤节点上刷IC卡,考勤节点把学生的学号上报给考勤服务器上,考勤服务器在该学生标识栏里做出已经到校的标识。上课时间之后,考勤服务器会遍历所有存储在考勤服务器的学生,看是否被做了到校标识,如果没有被标识,则该学生被认定为没有到校,考勤服务器则在标识栏里做出未到校标识,同时往学生的监护人和班主任手机上自动发出学生还未到校的提醒短信。
4、请假管理模块
学生如果向班主任提前请假,班主任通过短信往考勤服务器发送一个内容为学生学好的短信,考勤服务器通过发送短信的手机号码和存储在考勤服务器上的班主任号码进行比对,确认是班主任,则把短信内容上学号对应的学生考勤栏上做请假标识,不再对该学生的家长和班主任发送未到校的提醒短信。
5、考勤统计管理模块
考勤服务器会每天定时遍历学生考勤的历史记录,一旦某个学生未到校的历史记录超过了一定次数,则考勤服务器会自动发送短信给学生监护人和班主任提醒学生未到校次数过多。考勤服务器对一天当中学生出勤情况进行统计,如果同一天之内未到校人数过多,考勤服务器会自动发送短信到学校管理部门,提醒学校管理部门该日期未到校人数过多。学生到校人数符合到达率为λ的泊松分布随机过程P{N(t)=k},N(t)表示到t时刻为止,学生到校人数,λ为学生到达率,考勤服务器根据学生到校的历史情况,拟合出到达率λ。
6、考勤数据保存模块
因为一学期学生到校时间不超过20周,所以为了尽可能的节约成本,考勤服务器规划存储的考勤数据为20周的考勤数据。20周之内的考勤数据会自动保存在存储芯片上,存储格式如下所示:
7、考勤数据导出模块
通过串口把PC机和考勤服务器进行连接,在PC机上的考勤信息上位机管理软件上点击“导出考勤数据”按钮,考勤数据会从考勤服务器上导出保存在PC机上指定的excel里。
考勤节点和考勤服务器组网方式:为了学生考勤方便,在学校门口附近,分布多个考勤节点和一个考勤服务器。考勤节点和考勤服务器通过433MHz超外差方式进行无线通信,如图1所示。考勤节点和考勤服务器如果相距太远,信号会相对减弱,为了保证通信通畅。考勤节点和考勤服务器采用中间的考勤节点进行中继,之间采用簇树路由协议,考勤服务器为最终的父节点。算法描述如下:当某个考勤节点需要发送数据时,将数据发给自己的父考勤节点,父考勤节点继续向父考勤节点传递,直到考勤服务器。考勤节点和考勤服务器采用簇数路由协议,软件算法的实现:考勤节点之间发送的数据D中,有一帧数据D(0)包含发送该数据的考勤节点的地址。当考勤节点A接收到数据后,通过数据帧D(0),判断发送节点B的地址是否大于本考勤节点A的地址,如果大于本考勤节点A的地址,则认为考勤节点A比考勤节点B靠近考勤服务器,考勤节点A修改数据D中承载考勤节点地址的数据帧D(0),使数据帧D(0)为考勤节点A的地址,然后发送数据D;如果发送节点B的地址小于本考勤节点A的地址,则认为考勤节点A比考勤节点B远离考勤服务器,则考勤节点A,不发送接收到的数据D。
考勤节点的实施方式:考勤节点由AVR单片机、RFID模块、433MHz超外差通信模块、人机界面组成,如图2所示。人机界面由1602液晶屏和按键组成。RFID模块,采集学生的刷卡信息,通过学生的ID卡,读取学生的学号信息。RFID模块读取完学生的学号信息之后,显示在1602液晶屏上,同时通过433MHz超外差通信模块把刷卡的学号上报给考勤服务器。AVR单片机和RFID模块连接电路如图3所示。
考勤服务器的实施方式:考勤服务器由PHILIPS公司的ARM处理器LPC2214、433MHz超外差通信模块、存储芯片、GSM模块、人机界面组成。
ARM处理器LPC2214是考勤服务器的核心处理器,负责考勤数据的分析、驱动和控制外围设备。
433MHz超外差通信模块负责考勤节点和考勤服务器之间考勤数据的传递。
存储芯片负责把学生信息和考勤信息组成一个数据库,进行存储和管理,存储长达一个学期的考勤数据。
GSM模块:GSM即全球移动通讯系统,可以用来进行移动电话或短信收发。本发明使用串口驱动GSM模块,使用标准的AT指令控制GSM模块发送短信。
人机界面由复位按键和12864液晶屏组成。复位按键负责对考勤服务器中核心处理器、433MHz超外差通信模块、GSM模块进行复位,但是存储芯片的数据保存不变。12864液晶屏显示考勤服务器的工作状态,比如考勤、打印。