CN105788017A - 一种基于北斗/gps定位、rfid和摄像头获取学生精准考勤状态的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于北斗/GPS定位、RFID和摄像头获取学生精准考勤状态的方法，包括利用北斗或GPS定位模块获取学生的实时坐标并在地图上显示、利用校门和教室RFID读写器检测学生的考勤记录，以及利用教室摄像头补充验证学生的准确位置。本发明首先利用北斗或GPS定位模块获取学生的实时位置，确认学生是否在学校；为了消除室内定位的误差，再利用校门和教室RFID读写器检测学生是否在校内、在教室；又考虑到学生卡可能被代拿，利用教室摄像头的实时视频可以补充验证学生的准确位置。通过本方法可以获取学生精准和实时的考勤状态并自动记录，在此基础上还可以进一步实现考勤统计分析和向家长及老师的推送考勤消息。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种利用北斗/GPS定位、RFID和摄像头来获取学生精准考勤状态的方法，属于物联网技术应用领域。。
背景技术
学生考勤是学校管理工作很重要的一部分内容，它直接关系到学生的位置与安全。目前学生的考勤管理主要包括两种，一种是传统手工的方式，即任课老师上课点名，另一种是利用电子考勤系统，包括打卡式、磁卡式、条形码式、IC卡类、感应卡、指纹识别、虹膜识别、人脸识别等。
传统的考勤管理方法存在以下不足：1、人工操作，费时费力；2、不能有效地防止考勤作弊，如代签等情况；3、记录的考勤不准确，如考勤记录不及时、未考虑中途逃课等情况；4、学生非上课时段的考勤没有记录，如到校离校、课间操等。
现在也出现了一些电子考勤管理方法，但都有较大的缺点，如利用类似门禁的IC卡刷卡系统，操作费时且无法及时显示缺课学生名单，利用手机GPS存在教室室内定位误差大的问题，利用人脸识别准确率不高且速度慢。目前这种方式一般都需要设置固定的考勤时间段和地点，无法随时随地考勤，而且设备需要保管与维护。
现有的考勤管理方法都不能准确获取学生的考勤状态，也无法提供学生实时的考勤状态，只能提供学生上一次的记录，无法确定学生当前最新的位置，需要一种新的考勤管理方法来解决这些问题。
随着电信网和互联网的发展，LBS(Location-basedService，基于位置的服务)技术与考勤管理结合的越来越紧密。LBS是指移动网络通过特定的定位技术获取移动终端用户的位置信息，并基于地理信息技术将物理位置在电子地图上定位的一种空间信息服务。移动定位技术与GIS(GeographicInformationSystem，地理信息系统)服务的技术特点与发展现状，给LBS带来了内容与形式上广阔的创新空间。在学校的考勤管理方面，它能通过移动设备定位模块的支持，获取学生准确的位置坐标，并将位置信息在地图上进行可视化的展示，它还能利用3G/4G网络，将学生的位置信息进行实时上传，保证家长和老师得到的都是最新的实时考勤信息。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有考勤管理方法低效率、考勤定位不准、不能防代签等缺点，提供一种自动化、实时、精准的考勤管理方法，使用本方法，家长和老师都能掌握学生准确的考勤状态。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种基于北斗/GPS定位、RFID和摄像头获取学生精准考勤状态的方法，其特征在于，基于北斗或GPS定位模块获取学生的实时位置并基于地理信息系统(GIS)将位置在地图上显示、利用校门和教室RFID读写器获取学生的考勤记录，以及利用教室摄像头补充验证学生的准确位置，得到学生考勤状态后自动记录到数据库，具体包括：
步骤1：判断学生是否在校内；
步骤1.1：根据学生的ID查询北斗位置数据库，学生卡上传的位置数据全部存储在该数据库中，将查询结果按最新时间倒叙排列，取出时间最新的位置坐标，该坐标就是学生的最新位置。
步骤1.2：基于地理信息系统(GIS)空间分析将学生的最新位置坐标与预先采集好的学校边界多边形在后台服务器做空间包含分析，判断该点是否落在多边形内。若没落在多边形内，则说明学生不在校内，再执行步骤2；若落在多边形内，则说明学生在校内，再执行步骤3。
同时，学生的位置坐标在地图上直接显示出来，非常直观地就可以判断学生的实时位置是在校外还是校内。
步骤2：区分学生不在校的状态；
在RFID数据库中查询当天校门RFID的检测结果记录，若记录不为空，则说明学生到过学校，就可以得出学生考勤状态为“不在学校，已离校”；若记录为空，则说明当天学生未到校，就可以得出学生考勤状态为“不在学校，未到校”。
步骤3：判断学生在校内的状态；
在RFID数据库中查询当天校门RFID的检测结果记录，若最新记录为“入校”，则说明学生到达学校，再执行步骤4；若最新记录为“出校”，则说明学生刚出校门口但还在校内，就可以得出学生考勤状态为“在学校内，正在离校”。
步骤4：判断学生是否在教室；
在RFID数据库中查询指定学生所在教室在当天的RFID记录，查询结果按时间倒序排列，若离当前时间2分钟内有该学生的记录存在，说明该学生在教室，就可以得出学生的考勤状态为“在学校内，在教室内”，进而可以通过步骤5验证学生是否真的在教室内；若离当前时间2分钟内没有该学生的记录存在，就说明该学生不在教室，就可以得出该学生的考勤状态为“在学校内，不在教室”。
步骤5：补充验证学生是否在教室；
通过摄像头管理系统选择学生所在的教室的摄像头，然后可以查看教室的实时视频和历史视频，直接从视频画面中寻找学生，若学生在视频画面中，则可以得出学生的考勤状态为“在学校内，在教室内”，若学生不在视频画面中，而之前通过RFID得出的结论是“在学校内，在教室内”，就说明学生卡可能被代拿了，有作弊嫌疑，也可能是学生卡被搁置一旁或丢失了。
步骤6：考勤状态自动记录；
家长和老师通过步骤1-5可以随时查看学生的考勤状态，考勤状态会自动记录到数据库，后台服务程序也可以自动查询学生的考勤状态并记录到数据库。在此基础上，后台服务还可以对数据库的考勤记录进行统计分析，并将结果推送给家长或老师。
在上述的一种基于北斗/GPS定位、RFID和摄像头获取学生精准考勤状态的方法，所述北斗或GIS定位模块，正常情况下，每隔2分钟上传一次位置，时间间隔可适当调整。
在上述的一种基于北斗/GPS定位、RFID和摄像头获取学生精准考勤状态的方法，所述校门RFID读写器有2个，共线放置在校门的同侧且相距10米，距离间隔可适当调整，能通过先后次序区分学生的进校与出校，检测到新学生卡经过就上传结果记录。
在上述的一种基于北斗/GPS定位、RFID和摄像头获取学生精准考勤状态的方法，所述教室RFID读写器有1个且放置在教室某一个顶角，每隔1分钟上传一次检测记录，时间间隔可适当调整。
在上述的一种基于北斗/GPS定位、RFID和摄像头获取学生精准考勤状态的方法，所述教室摄像头安装在教室前面，正常情况下，画面能看到所有学生。
因此，本发明具有如下优点：1、能得到学生精准的考勤状态，一共分为6个考勤状态：“不在学校，未到校”、“不在学校，已离校”、“在学校内，正在离校”、“在学校内，不在教室”、“在学校内，在教室内”、“可能代拿学生卡”；2、能得到学生实时的考勤状态，利用北斗定位能提供学生最新的位置信息，包括不在教室的考勤位置；3、能防止考勤作弊；4、能对学生考勤进行记录和统计，在此基础上可以将考勤信息推送给家长和老师。
附图说明
图1为本发明的方法流程示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
下面结合附图和实际使用对本发明做进一步详细的说明。
本发明使用了北斗或GPS定位模块以及RFID技术，来自动获取学生准确的考勤状态。
在这里介绍的使用实例中，北斗或GPS定位模块安装在学生卡内，每2分钟检测一次学生的位置，在电量充足的情况下会自动上传学生的位置，并且当检测到的学生位置长时间不变时，半个小时才会上传一次位置以节约电量；RFID读写器安装在校门和教室，它们能自动扫描到学生携带的电子标签来确定学生是否在校内和在教室。
在这里介绍的使用实例中，为方便携带，电子标签也集成在学生卡内。此外，学生的位置坐标数据全部存储在实时位置数据库中，RFID检测记录全部存储在RFID数据库中，如附图所示。
在这里介绍的使用实例中，摄像头的视频可以通过学校的摄像头管理系统查看，本发明用到了摄像头来进行学生是否在教室的验证，这一步暂时未实现自动化，但增强了系统的准确性。
当老师或家长想查看某个学生的考勤状态时，使用本发明的方法得出精准考勤状态的后台算法步骤如下：
步骤1：判断学生是否在校内；
步骤1.1：根据学生的ID查询北斗位置数据库，学生卡上传的位置数据全部存储在该数据库中，将查询结果按最新时间倒叙排列，取出时间最新的位置坐标，该坐标就是学生的最新位置。
步骤1.2：利用GIS强大的空间分析功能，将学生的最新位置坐标与预先采集好的学校边界多边形在后台服务器做空间包含分析，判断该点是否落在多边形内。若没落在多边形内，则说明学生不在校内，再执行步骤2；若落在多边形内，则说明学生在校内，再执行步骤3。
同时，学生的位置坐标在地图上直接显示出来，非常直观地就可以判断学生的实时位置是在校外还是校内。
步骤2：区分学生不在校的状态；
在RFID数据库中查询当天校门RFID的检测结果记录，若记录不为空，则说明学生到过学校，就可以得出学生考勤状态为“不在学校，已离校”；若记录为空，则说明当天学生未到校，就可以得出学生考勤状态为“不在学校，未到校”。
步骤3：判断学生在校内的状态；
在RFID数据库中查询当天校门RFID的检测结果记录，若最新记录为“入校”，则说明学生到达学校，再执行步骤4；若最新记录为“出校”，则说明学生刚出校门口但还在校内，就可以得出学生考勤状态为“在学校内，正在离校”。
步骤4：判断学生是否在教室；
在RFID数据库中查询指定学生所在教室在当天的RFID记录，查询结果按时间倒序排列，若离当前时间2分钟内有该学生的记录存在，说明该学生在教室，就可以得出学生的考勤状态为“在学校内，在教室内”，进而可以通过步骤5验证学生是否真的在教室内；若离当前时间2分钟内没有该学生的记录存在，就说明该学生不在教室，就可以得出该学生的考勤状态为“在学校内，不在教室”。
步骤5：补充验证学生是否在教室；
通过摄像头管理系统选择学生所在的教室的摄像头，然后可以查看教室的实时视频和历史视频，直接从视频画面中寻找学生，若学生在视频画面中，则可以得出学生的考勤状态为“在学校内，在教室内”，若学生不在视频画面中，而之前通过RFID得出的结论是“在学校内，在教室内”，就说明学生卡可能被代拿了，有作弊嫌疑，也可能是学生卡被搁置一旁或丢失了。
步骤6：考勤状态自动记录；
家长和老师通过步骤1-5可以随时查看学生的考勤状态，考勤状态会自动记录到数据库，后台服务程序也可以自动查询学生的考勤状态并记录到数据库。在此基础上，后台服务还可以对数据库的考勤记录进行统计分析，并将结果推送给家长或老师。
本发明可以保证得到的考勤状态的准确性。本发明主要通过定位模块和校门RFID来保证学生考勤在校外和到校离校的准确性，通过教室RFID和摄像头来保证学生考勤在校内和教室的准确性，这就克服了传统GPS定位不准以及考勤状态不详细的问题。通过本发明的方法，可以获取学生精准的考勤状态，学生的考勤状态在本方法中分为六种：“不在学校，未到校”、“不在学校，已离校”、“在学校内，正在离校”、“在学校内，不在教室”、“在学校内，在教室内”、“可能代拿学生卡”。
本发明还可以保证得到的考勤状态的实时性。老师或家长无论何时查询学生的考勤位置，不管学生是在校内还是校外，通过以北斗实时定位为主、以教室摄像头为辅的方式，都可以直接确定学生当前最新的考勤状态信息，而不是传统考勤系统未及时更新的信息。虽然本方法使用的定位模块和RFID都有上传时间间隔，但是1-2分钟的时间间隔所带来的误差几乎可以忽略，得到的结果基本上都是准确的，并且比其他方法的误差小得多。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (5)
1.一种基于北斗/GPS定位、RFID和摄像头获取学生精准考勤状态的方法，其特征在于，基于北斗或GPS定位模块获取学生的实时位置并在地图上显示、利用校门和教室RFID读写器获取学生的考勤记录，以及利用教室摄像头补充验证学生的准确位置，得到学生考勤状态后自动记录到数据库，具体包括：
步骤1：判断学生是否在校内；
步骤1.1：根据学生的ID查询北斗位置数据库，学生卡上传的位置数据全部存储在该数据库中，将查询结果按最新时间倒叙排列，取出时间最新的位置坐标，该坐标就是学生的最新位置；
步骤1.2：将学生的最新位置坐标与预先采集好的学校边界多边形在后台服务器做空间包含分析，判断该点是否落在多边形内；若没落在多边形内，则说明学生不在校内，再执行步骤2；若落在多边形内，则说明学生在校内，再执行步骤3；
同时，学生的位置坐标在地图上直接显示出来，非常直观地就可以判断学生的实时位置是在校外还是校内；
步骤2：区分学生不在校的状态；
在RFID数据库中查询当天校门RFID的检测结果记录，若记录不为空，则说明学生到过学校，就可以得出学生考勤状态为“不在学校，已离校”；若记录为空，则说明当天学生未到校，就可以得出学生考勤状态为“不在学校，未到校”；
步骤3：判断学生在校内的状态；
在RFID数据库中查询当天校门RFID的检测结果记录，若最新记录为“入校”，则说明学生到达学校，再执行步骤4；若最新记录为“出校”，则说明学生刚出校门口但还在校内，就可以得出学生考勤状态为“在学校内，正在离校”；
步骤4：判断学生是否在教室；
在RFID数据库中查询指定学生所在教室在当天的RFID记录，查询结果按时间倒序排列，若离当前时间2分钟内有该学生的记录存在，说明该学生在教室，就可以得出学生的考勤状态为“在学校内，在教室内”，进而可以通过步骤5验证学生是否真的在教室内；若离当前时间2分钟内没有该学生的记录存在，就说明该学生不在教室，就可以得出该学生的考勤状态为“在学校内，不在教室”；
步骤5：补充验证学生是否在教室；
通过摄像头管理系统选择学生所在的教室的摄像头，然后可以查看教室的实时视频和历史视频，直接从视频画面中寻找学生，若学生在视频画面中，则可以得出学生的考勤状态为“在学校内，在教室内”，若学生不在视频画面中，而之前通过RFID得出的结论是“在学校内，在教室内”，就说明学生卡可能被代拿了，有作弊嫌疑，也可能是学生卡被搁置一旁或丢失了；
步骤6：考勤状态自动记录；
家长和老师通过步骤1-5可以随时查看学生的考勤状态，考勤状态会自动记录到数据库，后台服务程序也可以自动查询学生的考勤状态并记录到数据库；在此基础上，后台服务还可以对数据库的考勤记录进行统计分析，并将结果推送给家长或老师。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗/GPS定位、RFID和摄像头获取学生精准考勤状态的方法，其特征在于，所述北斗或GIS定位模块，正常情况下，每隔2分钟上传一次位置，时间间隔可适当调整。
3.根据权利要求1所述的一种基于北斗/GPS定位、RFID和摄像头获取学生精准考勤状态的方法，其特征在于，所述校门RFID读写器有2个，共线放置在校门的同侧且相距10米，距离间隔可适当调整，能通过先后次序区分学生的进校与出校，检测到新学生卡经过就上传结果记录。
4.根据权利要求1所述的一种基于北斗/GPS定位、RFID和摄像头获取学生精准考勤状态的方法，其特征在于，所述教室RFID读写器有1个且放置在教室某一个顶角，每隔1分钟上传一次检测记录，时间间隔可适当调整。
5.根据权利要求1所述的一种基于北斗/GPS定位、RFID和摄像头获取学生精准考勤状态的方法，其特征在于，所述教室摄像头安装在教室前面，正常情况下，画面能看到所有学生。
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