CN214098498U - 一种具有位置轨迹的智慧校园考勤系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有位置轨迹的智慧校园考勤系统，包括互联网云端、设备采集终端、人机交互终端，所述互联网云端分别连接设备采集终端、人机交互终端；所述设备采集终端包括蓝牙扫描器和若干学生beacon发射器，蓝牙扫描器分贝连接若干学生beacon发射器。本实用新型考勤效率快，解决忘记打卡问题；无感考勤，不会出现排队打卡的情况；解决学生早退、中途离开的问题；成本低，学生beacon发射器使用最简单的蓝牙电路；耗电量低，每个学期更换一次纽扣电池，维护成本低。

Description

一种具有位置轨迹的智慧校园考勤系统

技术领域

本实用新型涉及校园考勤，具体涉及一种具有位置轨迹的智慧校园考勤系统。

背景技术

目前,校园考勤的特点是在上课时间段会有大量学生涌入学校、课室，要求考勤系统识别准确度高、识别速度快。传统的做法是老师课堂点名，用这种方式占用了宝贵的课堂时间，特别是学生人数多的情况，占用大量的课堂时间，得不偿失。

传统的机械式卡纸考勤系统、RFID刷卡系统、NFC刷卡系统的打卡效率低下，经常会出现员工排队打卡，且代打卡的情况严重，根本不适合校园的考勤系统。

指纹考勤系统、人脸识别考勤系统、视网膜考勤系统，可以解决代打卡的问题，但是这些方案识别度不高、识别速度慢，特别是部分学生的指纹模糊、天气干燥的情况下，会大大降低打卡效率，甚至会导致整个打卡系统失效。

目前市面上的所有考勤系统只能针对某个时刻的考勤，无法统计时长。学生打卡之后马上离开或者上课中途离开，这些考勤系统都失效。

传统的指纹、人脸考勤系统没有联网系统，需要在每一个设备录入信息，工作量大，特别是高校、兴趣班、走班制中小学，无法使用这种考勤系统。由于没有联网，家长、老师无法实时得知学生的当前位置。

市面上有获取位置轨迹的方案，但大部分是用GPS定位，在校园考勤系统中，学生的大部分是在学校的教室内部，GPS无法满足室内定位，并且GPS的精度不够高，无法精准地知道学生当前位置。

现有技术的缺点：

A、考勤系统效率低，不能满足校园大批量学生进入校园、课室的需求；

B、学生打卡之后，上课中途离开，这种场景市面上的考勤系统无法识别；

C、家长、老师无法实时看到学生的位置信息、运动轨迹；

D、走班制、兴趣班场景，人员流动性大，考勤名单经常变，无法使用指纹、人脸考勤系统；

E、考勤信息没有和课程关联起来，无法生成课程统计数据。

发明内容

本实用新型的目的为提供一种具有位置轨迹的校园考勤系统，解决学生大量涌入学校的考勤问题，该系统具有位置轨迹记录功能，能够很好地解决学生上课中途离开问题。该系统使用蓝牙BLE技术，电量消耗低，每个学期只需更换一次电池。该系统的考勤信息联网，家长、老师可以方便查看学生信息、运动轨迹，并且可以和课程信息对应起来，生成课程统计数据，大大降低人工成本。

本实用新型采用的技术方案为：一种具有位置轨迹的智慧校园考勤系统，包括互联网云端、设备采集终端、人机交互终端，所述互联网云端分别连接设备采集终端、人机交互终端；

所述设备采集终端包括蓝牙扫描器和若干学生beacon发射器，蓝牙扫描器分贝连接若干学生beacon发射器。

进一步地，所述蓝牙扫描器包括蓝牙芯片、电源模块、按键模块、天线模块、LCD显示模块、数据储存模块、4G模块、WiFi模块、LED状态指示灯，蓝牙芯片分别电性连接电源模块、按键模块、天线模块、LCD显示模块、数据储存模块、4G模块、WiFi模块、LED状态指示灯。

更进一步地，所述学生beacon发射器包括蓝牙芯片、纽扣电池、电源模块、LED状态指示灯、天线，所述蓝牙芯片分别电性连接电源模块、LED状态指示灯、天线，纽扣电池连接电源模块。

本实用新型的优点：

本实用新型A、考勤效率快，解决忘记打卡问题；无感考勤，不会出现排队打卡的情况；解决学生早退、中途离开的问题；成本低，学生beacon发射器使用最简单的蓝牙电路；耗电量低，每个学期更换一次纽扣电池，维护成本低。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型实施例的具有位置轨迹的智慧校园考勤系统整体结构框图。

图2是本实用新型实施例的运行原理框图。

图3是本实用新型实施例的蓝牙扫描器原理框图。

图4是本实用新型实施例的学生beacon发射器原理框图。

图5是本实用新型实施例的蓝牙标签电路原理图。

图6是本实用新型实施例的蓝牙扫描器电路原理图。

图7是本实用新型实施例的考勤流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参考图1至图4，一种具有位置轨迹的智慧校园考勤系统，包括互联网云端、设备采集终端、人机交互终端，所述互联网云端分别连接设备采集终端、人机交互终端；

所述设备采集终端包括蓝牙扫描器和若干学生beacon发射器，蓝牙扫描器分贝连接若干学生beacon发射器。

本实用新型A、考勤效率快，解决忘记打卡问题；无感考勤，不会出现排队打卡的情况；解决学生早退、中途离开的问题；成本低，学生beacon发射器使用最简单的蓝牙电路；耗电量低，每个学期更换一次纽扣电池，维护成本低。

所述蓝牙扫描器包括蓝牙芯片、电源模块、按键模块、天线模块、LCD显示模块、数据储存模块、4G模块、WiFi模块、LED状态指示灯，蓝牙芯片分别电性连接电源模块、按键模块、天线模块、LCD显示模块、数据储存模块、4G模块、WiFi模块、LED状态指示灯。

所述学生beacon发射器包括蓝牙芯片、纽扣电池、电源模块、LED状态指示灯、天线，所述蓝牙芯片分别电性连接电源模块、LED状态指示灯、天线，纽扣电池连接电源模块。

参考图5，蓝牙标签电路主要由高效率同步降压DC-DC电源、按键外设、和超低功耗的NRF52832蓝牙BLE核心模组组成，高效率同步降压DC-DC主要用于该部分系统的持久电池供电，按键主要用于BLE设备与蓝牙设备进行联动配置、以及设备休眠的唤醒等操作，蓝牙BLE核心模组用于实现蓝牙广播功能，通过向蓝牙网关设备发送蓝牙广播包，实现标签信息更新，内容包括时间、剩余电量、标签MAC、特征id等。在电池电量降低到只有10%的时候，LED状态灯会缓慢闪烁，用以提示用户更换电池。蓝牙核心模组通过串口（BT_TXD和BT_RXD）与上位机进行通信，实现将外部上位机配置的标签信息传给蓝牙核心模组的功能。

参考图6，蓝牙扫描器主要由外部DC5V电源供电，核心电路由低压差LDO电源（U2）、按键外设(K1、K2)、和超低功耗的NRF52832蓝牙BLE核心模组(M1)组成，外挂WIFI模组（M2）及其外围电路用于蓝牙扫描器与服务器的数据通讯以及蓝牙扫描数据的上传，按键主要用于蓝牙网关配置、屏幕控制、复位和恢复出厂以及设备休眠的唤醒等操作，蓝牙BLE核心模组(M1)实现蓝牙网关功能以及对外设的控制，设备通过蓝牙广播扫描，可以获取周边蓝牙设备定时发出的广播包，并通过接收广播包的RSSI信号强度计算各个蓝牙广播设备与扫描器的距离。同时蓝牙扫描器集成了一个LCD液晶显示器（U7），通过SPI总线受控于蓝牙核心模组的MCU，主要用于显示当前蓝牙扫描器的运行状态以及扫描统计数据等信息。蓝牙扫描器集成SPI-FLASH（U6）和EEPROM（U5），其中SPI-FLASH用于设备在网络状况不佳时临时保存扫描数据，并在网络恢复正常时将暂存数据上报到服务器，实现数据的暂存。EEPROM用于保存蓝牙扫描器上的非易失数据，包括wifi的热点信息，蓝牙设备版本，加密通讯密钥等信息。蓝牙扫描器集成一个高分贝蜂鸣器（P2），通常由服务器进行控制，远程实现报警提醒功能。

在校门口、课室、多媒体教室、饭堂等位置布置蓝牙扫描器，蓝牙扫描器会不断扫描周围的蓝牙广播包。学生佩戴的Beacon发射器会不断地发送蓝牙广播包，当学生来到蓝牙扫描器附近的时候，蓝牙广播包会给被蓝牙扫描器接收到，蓝牙扫描器接收到蓝牙广播包之后，对广播包的内容进行分析，当广播包是合法的数据格式，蓝牙扫描器会把该广播包打包成json格式，并通过MQTT协议上报到互联网。

MQTT服务器既作MQTT的broker，也作为MQTT的订阅者，所以蓝牙扫描器作为MQTT的发布者发送信息可以被MQTT服务器订阅到数据。当MQTT服务器接收到数据之后，经过设备业务层解析数据，最后把数据保存到数据库里面，完成数据的保存工作。

当用户通过Web端浏览器、小程序访问服务器，服务器根据用户请求参数的不同，通过业务层对数据库里面的蓝牙设备信息进行统计加工，最终统计用户需要的数据返回给用户，并通过html展示给客户。

整体方案说明：

本系统一共使用两个设备：

学生beacon发射器：用于发射蓝牙beacon广播包，广播包内容包括：产品SN号码、电池电量；

蓝牙扫描器：用于接收蓝牙beacon广播包，解析beacon广播包。

考勤系统作用机制：

在校园门口布置若干个蓝牙扫描器，当学生携带着学生beacon发射器出现在校园门口，这时候扫描器就能扫描到学生的学生beacon发射器的广播包，广播包内容包含有唯一的产品SN号码，蓝牙扫描器通过扫描蓝牙beacon广播包而获得该产品SN号码，并把该产品SN号码上传到后台。后台在部署的时候已经把产品SN号码和学生信息关联，有了产品SN号码就可以进而获知该学生的考勤情况。

相同原理，在课室布置若干个蓝牙扫描器，当学生到达课室上课，蓝牙扫描器通过蓝牙广播包获得该学生的考勤情况。蓝牙扫描器每隔5秒就会收集一次收到的蓝牙广播包，当学生上课途中离开课室，这时蓝牙扫描器就不再扫描到该学生的学生beacon发射器的广播包，这就说明学生离开课室，从而解决了学生上课途中离开的问题，保障学生的人身安全。

考勤流程说明：

扫描器不间断地扫描周围的蓝牙广播包，把扫描的蓝牙广播包进行格式过滤，把不符合自定义广播协议包的广播包过滤掉，并把数据包的产品SN号码、电量信息封装成json格式包，然后上报到互联网。

互联网后台程序匹配产品SN号码，从而得知是否有学生迟到、早退。当出现有学生迟到、早退，则需要把异常的考勤信息发送到对应家长手机上，同时也把异常考勤信息发送到老师手机上。

互联网后台程序根据产品SN号码，实时更新考勤情况的统计数据，并通过web前端代码显示出来，同时在实时监控大屏上显示实时数据。

说明：

蓝牙扫描器内部集成有4G模块、WiFi模块，把扫描到的数据上传到互联网。为了保证数据能够实时上传到互联网，4G模块、WiFi模块两者同时存在。

蓝牙扫描器扫描到的蓝牙广播包，并不是马上把数据上传到互联网，故需要暂时把这些信息保存起来。另外，WiFi的SSID、密码、用户配置信息也需要保存在设备上，所以该设备需要数据储存模块。

蓝牙扫描器不断地扫描周围的蓝牙信号，而蓝牙扫描消耗的功耗比较大，故使用220V市电作为该设备的电源。

学生beacon发射器每隔一段时间就会发送一次广播包，该广播包包含有产品SN号码、电量信息，蓝牙扫描器不需要握手就可以获取到广播包里面的内容。

对于一个学校来说，需要学生beacon发射器的数量比较多，故学生beacon发射器的结构要尽量简单，成本尽量低，这样才能够满足学校不同家庭的消费能力。

学生beacon发射器采用BLE协议，整机消耗的功耗非常低，一个普通的纽扣电池就可以使用一个学期，切合学校考勤的要求。

本实用新型

1、使用蓝牙技术作为考勤系统；

2、除了考勤，还能统计学生的位置轨迹；

3、解决学生早退、中途离开的问题；

4、属于无感考勤，考勤效率高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种具有位置轨迹的智慧校园考勤系统，其特征在于，包括互联网云端、设备采集终端、人机交互终端，所述互联网云端分别连接设备采集终端、人机交互终端；

所述设备采集终端包括蓝牙扫描器和若干学生beacon发射器，蓝牙扫描器分贝连接若干学生beacon发射器。

2.根据权利要求1所述的具有位置轨迹的智慧校园考勤系统，其特征在于，所述蓝牙扫描器包括蓝牙芯片、电源模块、按键模块、天线模块、LCD显示模块、数据储存模块、4G模块、WiFi模块、LED状态指示灯，蓝牙芯片分别电性连接电源模块、按键模块、天线模块、LCD显示模块、数据储存模块、4G模块、WiFi模块、LED状态指示灯。

3.根据权利要求1所述的具有位置轨迹的智慧校园考勤系统，其特征在于，所述学生beacon发射器包括蓝牙芯片、纽扣电池、电源模块、LED状态指示灯、天线，所述蓝牙芯片分别电性连接电源模块、LED状态指示灯、天线，纽扣电池连接电源模块。

Images