基于室內定位的學生簽到系統設計

蔣航+蔡秋楓

摘要：目前大多數校園學生上課簽到以人工點名方式為主，不僅浪費課堂時間，而且往往存在學生代替簽到的問題，不利于管理。該系統利用室內定位技術實現了在線考勤、考勤匯總、缺勤提醒等功能，方便任課教師以及班主任等及時了解學生考勤狀況。

關鍵詞：安卓；javaEE；學生簽到；自動辦公；室內定位

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）01-0054-02

Abstract：At present，most of the campus attendance is still based on the roll call by manual work.It is not just a waste of lesson time，but also arise substituting for each other to take attendance.It will be difficult for teachers to grasp the situation.The system implements the absenteeism reminder，attendance check，attendance statistics，online attendance，etc.It is convenient for teachers to be in the know of situation of campus attendance concurrently.

key words： Android； javaEE； campus attendance； office automation； indoor location

目前，高校任課教師大多以點名簽到的方式進行學生出勤統計，以手工方式進行統計匯總，是非耗費課堂時間。為了解決傳統考勤方式的問題，減少任課教師的負擔，提高課堂時間利用效率，簡化考勤方式，本系統利用創新利用室內定位技術結合安卓與javaEE技術開發設計了一款基于室內定位技術的學生簽到系統。本系統采用安卓與JavaEE技術，Mysql作為數據庫，實現了C/S結構的考勤管理系統。本系統有三種用戶角色：學生、教師、管理員。學生用戶可以查看自己的考勤情況，如有異議即可向系統管理員或者相關任課教師提出反饋。教師主要是查看授課班級的出勤情況，可以按照時間節點進行查詢。管理員任務是負責學生課表、教師表、學生表、授課表等數據的導入導出日常維護工作。其中，學生端、教師端在Android端登錄，管理員功能在Web端登錄。

1 軟件總體結構

本系統的管理員功能在Web端實現，Web端使用JSP技術作為表現層，采用BootStrap、JQuery等富客戶端，提高瀏覽器兼容性。后臺采用SpringMVC、Spring、Mybatis開源框架集成開發而成，引入mail、短信接口進行信息及時推送，減少了消息的延時。采用Mysql作為開發數據庫，使得在數據庫端控制部分數據完整性成為可能[1]。采取jExcelAPI開源模塊讀寫excel文件，實現了從excel文件中讀取學生表、教師表、班級表等功能，以及從數據庫中導出數據到excel文件中去。

本系統的學生和任課教師用戶是在Android端登錄使用。安卓是以Linux為基礎的開源操作系統，主要使用于便攜設備，在人群中使用占比較大，可以滿足簽到系統大眾化的需求[2]。安卓端采用最新的Matrial Design設計語言，這讓按鈕的彈入彈出、卡片的滑入滑出以及不同界面之間變化的方式都具有了物理質感，增強了用戶體驗。本系統利用Android本身的wifi工具包獲取周邊wifi的相關信息并執行相關算法完成了室內定位功能。本系統使用開源的HttpClient框架實現APP與tomcat服務器的長連接，并且實時接收來自服務器端的信息推送。

2 系統實現

本系統分為以下功能模塊：

· 公共模塊

· 學生模塊

· 獲取周邊wifi相關信息

· 室內定位模塊

· 查看出勤信息

· 反饋異常信息

· 教師模塊

· 查看班級當堂課出勤信息

· 按條件查詢出勤信息

· 導出出勤記錄

· 審核反饋信息

· 管理員模塊

· 學生、教師數據的增加、刪除、修改

· 授課數據的增加、刪除、修改

2.1 公共模塊

該模塊主要用于驗證用戶是否存在以及權限合法性，并根據不同身份返回不同標示碼。將該模塊作為通用接口，Web頁面通過ajax異步交互技術實現，Android端使用HttpClient異步提交方式。如果用戶輸入用戶名不存在或者密碼錯誤則系統會返回有關錯誤提示。如果信息正確則會顯示正確的頁面或者Activity，用戶可以根據功能模塊進行相關操作。

2.2 學生模塊

2.2.1 獲取周邊AP相關信息

首先建立包含響應掃描結果的接收器receiver，并且重載onReceive（）方法，通過registierReceiver（）方法將receiver向Android系統進行注冊。getSystemService（）方法用于獲得操作WIFI設備的句柄。最后用startScan（）方法啟動掃描。掃描結果將包含WIFI的SSID（Service Set Identifier，服務集標識）、MAC地址、RSSI（Received Signal Strength Indication，接收信號強度）等數據。

2.2.2 室內定位模塊

RSSI測距在15m的近距離精度在2m以內，可以滿足基本的室內定位需求，大多數無限傳感網絡節點遠距離定位誤差較大[3]。本系統利用高校教學樓wifi充分覆蓋這一前提，在此基礎上采集了每個教室的可接收到AP的數據指紋，并且形成了一個指紋數據庫。在指紋匹配階段，對每個掃描到的AP（Wireless Access Point，無線訪問接入點）的RSSI值，設定一個選擇區間[RSSI-q，RSSI+q]，q為多次試驗得到的經驗值并且可調整，在指紋庫中查找滿足此區間的位置點，若有n個位置點落在此區間范圍，則這些位置點分別取權值1/n，在其他的位置點責取權值為0。對所有接收到的AP做如上處理后，選出權值最大的位置點為估計位置。本系統并非得到準確的室內位置，而是精準判斷學生用戶所在教室即可。

每次上課時，學生只需要打開APP，用自己學號與密碼登陸即可，無需其他操作，即可自動完成簽到，此時任課老師可及時查看班級學生的上課情況。

2.2.3 查看出勤信息

學生看查看當堂課的簽到情況，也可以查看過去學生本人出勤情況。查詢出的出勤信息分為缺勤、請假、正常三種情況。

2.2.4 反饋異常數據

由于RSSI的多徑效應，可能存在定位失敗而導致簽到失敗的情況。本系統通過引入短信與郵箱接口，學生可及時向任課教師或者管理員反饋異常數據，管理員及時更新升級定位指紋數據庫并將修改后的簽到情況手動更新正確。

2.3 教師模塊

2.3.1 查看班級當堂課出勤信息

教師可及時查看當堂課學生的簽到情況。安卓程序設計里，使用AChartEngine繪圖引擎，在安卓界面里可直觀顯示哪些學生缺勤。

2.3.2 按條件查詢出勤信息

任課教師可按照日期、學生姓名、上課地點等多種查詢條件查詢學生出勤情況，并以統計圖表的形式將數據可視化。

2.3.3 導出簽到表

任課教師可將查詢到的簽到情況導出xls、txt等常見數據格式，以便課后做更精確的統計等等。

2.3.4 反饋異常數據

任課教師若發現本系統出現異常，即可立即向管理員反饋，以便減少損失。

2.4 管理員模塊

2.4.1 學生、教師數據的增加、刪除、修改

學生、教師登陸的賬號、所在班級等數據，學生具有只讀權限，只能由管理員維護這些數據，不允許個人修改，密碼除外，個人信息的錄入工作主要由管理員負責，管理員可依照人員變動，對人員信息增加、刪除和修改。為了避免手工錄入工作量巨大，本系統在Web端設計了上傳xls文件，服務器端從xls文件中讀取數據并插入數據庫中，所有的學生信息按照設定的表單字段存儲在服務器的Mysql數據庫中[4]，節省了大量時間。

2.4.2 授課數據的增加、刪除、修改

授課數據包括授課教室、授課教師、授課班級以及授課時間。授課班級與班級中學生是一對多關系。授課時間由管理員錄入，如遇到節假日、考試放假等情況，并將其排除在授課時間之外，APP端接收到來自服務器端的推送，則在該時間段內不會執行簽到功能。

3 結束語

本系統將互聯網應用于簽到系統，更加充分發揮了網絡在高校教學資源中的重大作用，解決了點名簽到浪費課堂時間等等問題。利用C/S架構實現了移動辦公。以權限為驅動有利于模塊化設計開發，不同角色擁有不用功能，達到了考勤目的，具有應用價值。

參考文獻：

[1] 李燕， 胡雯. Mysql數據庫存儲引擎探析[J]. 軟件導刊， 2012， 11（12）： 129-131.

[2] 李寧. Android開發權威指南[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2011： 2-10.

[3] 方震， 郭鵬. 基于RSSi測距分析[J]. 傳感技術學報， 2007， 11（20）： 2527-2529.

[4] 宋曉宇. 基于簽到數據的短時間體驗式路線搜索[J]. 計算機學報， 2013， 6（8）： 1693-1703.