基于RFID技术的实训室管理信息系统设计
2014-09-15
(天津交通职业学院，天津 300110)
图1 系统总体结构图
我国《教育信息化十年发展规划》中，将“加快职业教育信息化建设，支撑高素质技能型人才培养”作为主要发展任务，并明确要“大力推进职业院校数字校园建设，全面提升教学、实训、科研、管理、服务方面的信息化应用水平。”在高等职业教育大力发展信息化的条件下，以国家级骨干高职院校建设单位天津交通职业学院为研究对象，从实训基地管理的角度出发，对应用RFID技术进行实训室管理信息系统开发。
一、系统总体结构
考虑实训管理系统运行成本和需求功能，选取最优配置，最终实训室管理信息系统系统确认使用RFID为核心技术，功能主要包含：门禁管理、实训预约管理，学生基本信息管理，学生考勤管理，实训设备信息管理，实训项目信息管理，权限分配、管理等功能。该系统总体结构如图1所示。
二、系统主要功能描述
1.系统管理
“系统管理”权限等同于“超级管理员”权限，具备此权限的管理员可以对其他管理员的口令进行编辑，也可以对其他管理员的管理权限进行设置。
2.设备信息管理
实训教师、学生用户可以使用该模块查看实训设备使用情况。
“设备管理”模块可以让具备管理员权限的用户对设备资产相关信息进行管理和维护操作，并实时管理设备使用情况，统计设备使用率。
设备信息包括：学院设备统一编号、设备名称、型号、价值、生产厂商、备注。
3.项目信息管理
实训教师可以使用该模块设置实训项目、实训流程、实训环节要求、实训设备使用信息等内容。
学生用户使用该模块可以查看实训项目的详细信息，以便了解即将进行训练的实训任务。
“项目信息管理”权限可以让管理员对该实训室所能开展的实训课程项目的相关内容进行管理和维护操作。
实训项目信息包括：项目编号、项目名称、实习指导教师、任务内容、所需设备、所需时间。
图2 系统操作流程图
4.学生信息管理
实训教师、学生用户使用该模块可以查看个人信息，查询其本学期出勤情况。
“学生信息管理”权限可以让管理员对学生个人信息进行管理；对上课学生的考勤信息进行录入、编辑以及删除操作；完成对学生考勤信息的统计与分析。
5.实训预约管理
学生用户使用此模块功能可以预约实训室进行实操训练，查看自己的实训预约安排，查看上实训课当天值班的实训指导教师信息，查看实训室公告，查看已完成实训课程结果信息。
“实训预约管理”权限可以让管理员根据实际情况对已预约的实训课程进行编辑和删除，除了可以对当天或过往的实训日志进行管理和维护，还可以对学生的个人实训成绩进行录入和编辑，编辑发布实训室最新公告。
实训预约包括：时间、实训室、工位、班级、学生姓名、实训项目、所需实训设备编号、备注。
6.RFID门禁管理
RFID门禁管理权限只有管理员可以获得，管理员可以通过读卡器将合法用户的标签信息写入RFID门禁卡中，还可以对这些标签信息进行编辑和删除操作。
实训教师、学生用户通过刷卡通过门禁，记录器考勤和实训室使用信息。
RFID标签信息包括：标签编号、标签地址、用户基本信息。
三、系统流程设计
1.系统操作流程
RFID系统操作流程设计遵循简便、易用的设计思路，操作简单、易接受，大大提高管理效率，系统主要流程设计如图2所示。
2.主要模块工作流程设计
(1)登录模块
通过对比数据库中的用户名，判断登陆用户的权限。验证登陆信息与注册信息是否一致，成功登录后，系统会自动按照用户身份为用户选择相应的操作界面。用户登录流程见图3。
(2)管理员模块
通过手动管理系统部分信息，管理员可以对系统其它模块的信息可以按照需要进行录入/编辑/删除和查询。管理员可分为普通管理员和超级管理员，普通管理员只能对自身权限内的模块进行管理；超级管理员除了拥有全部系统管理权限外还能对普通管理员登录密码进行查询和重置，还可以分配普通管理员的权限。管理员操作流程图见图4。
图3 用户登录流程图
图4 管理员主要系统操作流程图
(3)普通用户模块
图5 普通用户对系统操作的主要流程5．数据库设计
普通用户登录进系统后可根据自己的权限查询各子模块的相关信息。
普通用户对系统操作的主要流程见图5。
基于RFID的实训管理系统在使用中需要产生和处理大量的数据。因此，设计一个结构合理、使用方便、运行效率高的数据库是系统开发过程中非常重要的环节。就是指在基于DBMS的支持环境下，设计一个数据库，使之既能够实现对应用程序的数据进行各种存储，也能实现对应用程序的各种操作。设计的指导思想为：数据库结构在满足用户需求的基础上，尽量精简，且不能破坏数据的完整性。
数据库的设计过程可以分为三个阶段，分别为概念、逻辑和物理结构的设计。通过对使用“虚实结合”实训室的师生进行问卷调查，分析调查数据后，对系统数据库的概念、逻辑和物理结构进行了设计，下面将分别介绍这三种结构的设计思路。
四、基于物联网技术的实训室管理信息系统功能应用
1．登录模块
根据实训室实训指导教师和任课老师的使用需求，所有用户在使用系统之前需要先登录来获得拥有与之对应权限的身份。
登录有2种模式，第一种模式直接通过刷卡登录，阅读器会自动读取RFID标签中预存的用户身份信息；第二种模式传统的用户名、密码的登录方式，用户名为学生的学号或教师的教工号，密码由用户自行设置。系统根据学院数字化信息平台学工系统中学生信息验证身份。比对数据库中存储的学生信息与登陆信息，如果信息一致则通过验证，进入对应身份的显示页面；反之未通过验证，用户登陆失败，须重新执行登陆操作。
2．学生信息管理模块
主要为了便于对学生信息的管理和日常考勤的统计，本系统学生信息模块计划与天津交通职业学院数字化信息平台教务系统进行对接，直接从教务系统中抽取学生信息，保证了数据的准确性和一致性。
3．实训室信息管理模块
该模块主要功能在于方便实训指导教师对于实训室基本信息、实训安排信息、值班日志、学生成绩信息的管理工作，并为管理员和普通学生提供一个信息共享平台。实训室信息管理模块包括实训安排信息、值班日志信息和学生成绩信息等部分。该模块将对不同用户显示不同的操作界面。
(1)学生
学生登陆系统后进入该模块，系统将显示与该学生相关的信息资料。
(2)管理员
管理员登陆系统后进入该模块，系统除了显示与之相关的信息资料外，还会出现与之权限相匹配的管理页面。
4．实训项目信息管理模块
实训项目信息管理模块主要是为了方便实训指导教师管理实训室预约的实训项目，方便师生在外网查询实训项目信息。根据权限的不同，用户登录系统后进入该模块所能进行的操作和查询到的信息也有所不同：
(1)学生
学生登陆系统后进入该模块，可以对实训室接待的全部实训项目的信息进行查询。
(2)管理员
管理员登陆系统后进入该模块，可以对实训项目内容等相关信息进行管理操作。
5．实训室设备信息管理模块
实训室设备信息管理模块主要是利用物联网技术实现动态管理实训设备详细信息。并对部分设备的维修和借调等操作管理。实训设备模块包括设备基本信息、维护日志和管理情况查询这三个功能。
同时不同用户登录后所见页面和所能进行的操作也各有不同：
(1)学生
学生登陆系统后进入该模块，只能对设备的基本信息进行查询。
(2)管理员
管理员登陆系统后进入该模块，将可以查询到实训室所装备的全部设备基本信息列表，可以对列表进行管理操作。还可以查询全部设备维护日志。具有“级管理员”权限的管理员可以对所有的设备信息、维护日志进行操作管理。
6．RFID门禁系统模块
管理员具备门禁管理权限后可以对RFID电子标签内的用户信息进行管理。管理员首先要对RFID阅读器的端口、标签的波特率和扫描时间进行设置。RFID阅读器使用即插即用设备，当阅读器连接到计算机上后自动进入“开启”状态。当有RFID标签的用户进入门禁系统的阅读器的感应范围时，电子标签内的用户数据信息就会被阅读器读取，并将该信息与数据库中的预存信息进行比对，如果数据一致，则判定用户合法，就会在显示屏上显示刷卡人的相关信息并开门放行；如果数据比对不一致，则判定用户不合法，就会禁止刷卡人进入并发出警报声提示有非法用户试图进入。
超级管理员可以从上向下添加RFID门禁管理员权限，方便不同课程的不同任课老师对班内学生的RFID电子标签门禁功能进行管理。
五、结束语
通过开发基于RFID技术的实训管理系统将给实践教学带来新的管理方式与方法带来重大变革。通过使用RFID技术，可以对进出实训室的人员进行信息化和安全性管理；通过对接学院数字化校园信息门户，教务系统和校园网可以实现对实训室设备器材的基本信息、承担实训项目安排、实训人员相关信息的权限分配管理，提高实训管理的工作效率，在现有条件的基础上高效利用实训设备资源，降低实训管理人员和实习指导教师相对繁杂的人力工作。最终将大大的减轻实践教学管理的工作强度，提高实践教学资源的利用率。
