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RFID：学生出勤管理系统

Krenare R. Pireva, Jeton Siqeca,Shkelqim Berisha

摘要：RFID是一种新技术，它在使用信息通信技术的进步中变得流行起来，用于跟踪使用无线电频率的不同问题。这方面有广泛的研究和发展区域可以最大限度地利用这项技术，并在未来几年里将有很多新的应用研究领域继续出现。然而，这种技术在隐私方面带来了一些新的困扰，有人也在质疑那些试图在不同领域使用RFID的想法的安全性。 在本文中我们将提出一个新的想法，我们如何以自动化的方式跟踪学生的出席并统计出席率以及这项技术如何应用在教育机构环境中，我们也将提出一个系统的原型，这将基于实际的课堂条件和参数来解决我们的日常问题大学跟踪学生出勤。

关键词：RFID，学生考勤，跟踪，标签，控制系统

1.介绍

RFID代表无线电频率识别自动识别技术，允许RFID阅读器阅读来自RFID标签的数据通过无线通信或者更明确的说是通过一定距离的无线电信号（Scanlan，2009）。它的优点是标签数据可以读取范围大大超出了读取者的视线。如今，许多教育环境开始实施其考勤系统使用RFID技术监督学生出勤，这有助于讲座或者上课老师更加集中精力学生的上课状况，而统计出勤的时候会大大节省时间，不需要让学生手动签到再上课。

我们的原型应用系统是以这样的方式开发的，如果学生存在于自动识别范围内，系统将会自动识别学生信息，类似对于这项研究，我们使用了ThingMagic AstraUHF RFID阅读器将集成天线内部，所有11个读/写UHF无源RFID标签将每个学生的信息确保都是独一无二的，系统连接电缆天线到互联网使用TCP / IP连接。

系统将被设计为可实现实际使用类型，实际使用时教室里的无线和移动通信模块被系统教导使用。在课堂里我们会有一个具有嵌入式TCP服务器侦听的天线/读卡器端口8080和一个将读取每个标签的外部天线，在特定时间会自动启用，每个标签将代表一个学生。使用无源RFID标签，天线/读卡器将扫描标签点击（或自动）来进行信息扫描。我们的系统应用程序和标签将会自动检查时间和学生标签的每个匹配信息，具体刷新时间为记录数据库每15分钟一次。

2.学生考勤的原型

该系统设计为多层结构，如：表示层，业务逻辑层，接口层和数据层。表示层（图形用户界面）介绍了系统的前端开发部分与用户直接沟通。这一层逻辑层组织实现系统业务。接口层包括数据库和硬件接口数据层主要代表数据库系统。 它的功能是存储所有数据。

图1.系统架构

该系统将在基于网络的平台呈现中将使用HTML，JavaScript和CSS来实现前端，而MySQL和PHP 5.1.x脚本语言作为后端。为了使系统对于用户更加友好，它需要确保系统将是兼容的，这一点将会由以下两个Web服务器支持：Apache和IIS。

2.1数据库架构

为了设计一个经过很多时间和实验后已经被放置了数据的数据库稳定可靠，性能可以被很好的保证的数据库。在实现数据库设计之前考虑了很多问题，解决了系统的需要在创建ERD模式时应用和测试。

相应的数据库模式如下所示。表明为了记录所有系统，系统将需要什么输入以及每个学生的出勤率记录。

图2.ERD模式

从上可以看出，数据库将由五个表组成：课程（包含特定课程的课程ID也是主要课程，课程名称和讲师名称 ）

课程安排（课程出勤ID即为主键，星级和结束日期上课特别的课程，课程编号和最后的题目课程）

课程加入详细信息（详细信息ID作为主键，课程出勤ID，学生证（每位学生独有）时间戳和状态是布尔值，可以是存在或不存在），

所有班级记录（缺席id为e主键，课程ID，学生证，缺勤（所有缺勤）在进行适当的计算后出现）和缺席日期）

学生（学生ID作为主键，姓名的学生，电话和地址作为他/她个人信息）。

2.2 Web应用程序

图3显示了每个登录界面讲师必须向系统提供其凭证它才可以认出它们。

图3.登录表单

成功登录后，讲师将会查看到有所有的列表信息，而学生信息在表格模式下，每个都附有一个旗帜指示学生是否在场。最初所有的标志都设置为false（或视觉上为“红色”）和当讲师给予系统该类的信号开始（如图4所示），它将开始自动读取课堂上的标签和课堂上的学生将标志改为真（或视觉上“绿色”）实时这样讲师就会看到谁是谁在课堂上。所有读取的标签将被记录在我们的数据库中，也是数据库将每次为学生的状态更新改变。一个学生脱离课堂的时刻，系统读取将不能再读取他/她了，国旗会自动变为false，表示学生没有在课堂上（例如在休息期间）。

图。 4.开始/结束类按钮

最后在一节课结束时，所有的数据都将被存储在保存考勤历史的数据库。 讲师以及作为系统的管理员将有机会访问，他们可以看到“考勤历史”页面和每个学生的考勤统计数据，并通过电子邮件发送学生出席这一特定课程的记录历史。此外，系统将提醒学生的讲师谁接近他们的最大缺勤警告的极限以便他/她可以提前通知。

图。 5.考勤历史

一旦学生进入课堂，讲师就可以按“开始考勤”按钮并离开，应用程序会自动检查学生的标签（见图5）而讲师可以查看实时应用程序的出勤情况显示。

在课堂结束时，系统将提供详细的信息即每个学生的考勤历史描述（如图6）。表中的每一行呈现出席情况和每个班级的学生状况。这些在整个模块后完成，不存在将未被总结的信息显示在最后一行。为了使其更易读取，最后一行的结果代表缺席总数将以红色显示。所有这些数据都可以由管理员发送（必要的时候）以报告的形式通过电子邮件给每个学生确认他们的出席，当然是一个分组列于行政和教授之后的权限。

图6.阅读标签过程

3.测试原型

3.1在模拟环境中进行测试

在真实环境中开始实时测试之前，系统在模拟世界环境下进行了测试。而在这个环境下测试中我们遇到过几个遇到相当挑战的问题。

在启动实验室之前避免RFID读取速率问题，测试在实时环境中，读者的表现是模拟使用“RiFiDi”读取标签（下载模拟器：http://sourceforge.net/projects/ rifidi / files / Hercules TCP客户端/服务器可用于测试TCP连接虚拟数据）。开源仿真器的软件包以及“大力神”提供TCP客户端/服务器连接（官方网站）。

我们还描绘了一个我们拥有的虚拟环境介绍了天线，阅读器和标签嵌入所有学生以及学生被虚拟标记RFID标签（Roberts。2006），每个都有自己独特的身份证号。

3.2实验室环境和性能测试测量

在以前进行的测量过程中的课堂或实验室环境，结果显示建议使用两个天线，以覆盖整个教室。在这个系统使用连接的集成天线数据以及外部输入。

这两个天线都将安装在天花板上，远离课堂门口俯瞰阳台，两者都将安装在同一条线上。其中第一个天线将在左侧，另一个在右边，这样的布局方式可以覆盖整个的课堂。而不是仅仅覆盖学生面前的第一把椅子上，我们会把外部的位置天线倾斜，而集成天线将是直接向前，所以我们也可以覆盖最后一个坐在椅子上的学生。

进行测量时，如上所述定位被证明是成功的，因为它们覆盖了整个班级成员，在教室内无干扰相对于其他学生可能在教室外的情况，如果他们在阳台或走廊里，那么这个问题也可以解决。

虽然关于什么样的标签是有问题的而什么样的标签被使用，如果将使用标签或无效标签亦或标签在哪里的具体问题，都可以达到耐用的标签标准。我们的口袋，袋子或站在学习桌的顶部，而我们有可能将它们放在我们的顶部的标签或者位置相对于坐下来的桌子，如果学生站起来，它可能会在阅读学生标签时干扰其他标签信息。这个问题提醒我们要使用什么类型的标签，这一问题是与价格相关，因为耐用标签的成本可能高达5欧元而简单的标签标签可以是10-20分

4.结论与未来的工作

如今，保持良好的心理状态变得越来越难，学生的班级出勤因为动机原因使得每一届的出勤率都明显下降。解决这一问题不是说在每门课开始前10分钟以上手动确认出席，通过我们设计好的应用系统采用RFID技术照顾学生不在时间内的出席原因采集。

许多讲师鼓励学生出席，他们会给予额外的学分，参加课程，他们也限制时间缺席等等。所以，计数学生的缺席次数，老师花费几分钟的课程时间来填写出席情况，会议时通过打电话给学生都在浪费时间。这些浪费时间的多多余动作应当由计算机系统来代劳，考勤数据计算机生成统计信息并将其发送给每个电子邮件具体给每个学生，当然还有管理员和讲师参与。为了克服所有这些麻烦的耗时，本文已经提出了使用RFID的良好的解决方案以及Web应用技术来参与到学生课程的考勤中。

在未来还可以有其他的改进，系统可以通过系统发送通知，所以学生会立即知道她/他的考勤成功录得。同样的问题可以使用SMS-s向学生实施，但最后一个可能是一个成本问题，每个学生都应该提供他们的电话号码，以便我们可以保存在我们的学生表格细节当中。

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