基于网络实验教学平台的门禁管理系统的研究与实现

张世杰，文福安

(1. 北京邮电大学教育技术研究所 北京 100876；2. 网络系统与网络文化北京市重点实验室，北京市 100082)

基于网络实验教学平台的门禁管理系统的研究与实现

张世杰1，文福安2

(1. 北京邮电大学教育技术研究所 北京 100876；2. 网络系统与网络文化北京市重点实验室，北京市 100082)

随着互联网的发展，越来越多的网络技术被应用到教学领域，而基于网络实验教学平台的建设则大大提高了实验教学的效率和基础保障。结合国家级实验教学中心的建设过程，本文主要对网络实验教学流程以及相关的基于网络实验教学平台的门禁管理系统进行相关的探讨和研究。虽然已经诞生了一些网络实验教学平台，但是却没有一个将实验室门禁管理和网络实验教学平台结合起来，而本文中就将介绍怎么样把实验室门禁管理和网络教学平台完好的结合在一起，以便更好的对实验室进行良好的管理，同时使得网络实验教学平台更加完善，为实验教学注入新的活力。通过对这些内容进行研究，希望借此给网络实验教学平台的建设者们提供相关的经验，以便更好的建设网络实验教学平台。

网络实验教学；门禁管理系统

本文著录格式：张世杰，文福安. 基于网络实验教学平台的门禁管理系统的研究与实现[J]. 软件，2016，37（11）：47-50

0 引言

随着计算机网络技术的迅速发展，很多学校迫切要求使用网络技术来改变实验教学的方式，彻底的改变原来的实物实验的教学方式，以提高教师的教学质量，同时也大大的降低了学校的教学成本。因此，这就为网络实验教学平台[1]的建设提出了需求。而当前很多的网络平台是独立于实验室建立的，这就相当于实验室是单独管理的，没有和网络实验教学平台相结合起来，这样的话就会造成资源得不

到最高效率的利用。而本文所提出的基于网络实验教学平台的门禁管理系统[2]就会解决这一问题，把实验室的管理和网络教学结合起来，不但提高了实验室的管理效率，同时也对网络实验教学平台的建设进一步的完善。

目前，市场上的门禁管理系统比比皆是，各个公司都会配备自己的门禁管理系统管理自己的公司人员，而在高校中也存在同样的问题。当前高校中的实验室管理也会配备单独的门禁管理系统，这样就会造成实验室的管理和实验教学相脱节，同时也需要额外的人员去管理实验室。这样不仅造成了资源的浪费，也不能很好的对网络实验教学平台的建设进行改善，所以对基于网络实验教学平台[3]的门禁管理系统的研究具有重要的意义，本文的重点主要是对网络实验教学流程[4]的进行探讨，和对门禁系统的结合进行研究。

1 基于网络实验教学平台的门禁管理系统的关键步骤

1.1 实验室管理员配置门禁环境

在使用系统之前需要对门禁的环境进行配置，通过安装好门禁控制器硬件到实验室，同时设置门禁控制器的IP地址[5]，网关和子网掩码等信息，其中门禁控制器中设置的IP地址为系统所在的服务器的IP地址。在系统中使用实验室管理员身份登录到系统中，选择添加门禁的按钮就可以添加门禁，填写门禁的名称，门禁的IP地址，同时选择IP地址所对应的实验室，即门禁控制器所在位置[6]。

1.2 实验室管理员为实验室设置管理人员

使用实验室管理员身份登陆系统，选择对应的门禁控制器，并找到门禁控制器所对应的实验室，为实验室选择配备相应的实验室管理人员[7]。选好实验室管理员之后，就可以让实验室管理人员管理对应的实验室。实验室的管理人员可以查看所管理的实验室的刷卡记录，并且可以管理教师的考勤等。

1.3 教师和学生预约实验室

由于网络实验教学平台是基于计算机的，因此，教师进行网络教学就离不开计算机和实验室，教师要安排某一个实验，就需要提前预约好实验室，并且选择合适的上课时间。老师安排实验之后，到上课时间，学生和老师就可以按时去相应的实验室上课。当实验室空闲的时候，学生可以登录系统预约空闲时间的实验室，到时间之后学生可以自主的到相应的实验室去。

1.4 教师安排教学实验

学校中的实验室分为必修课程和选修课程，因此老师可以对必修的实验课程进行统一安排，对选修的课程开放给学生进行选修，学生选修完毕后，教师可以选择对某一个实验进行开课，等到上课的时间，就可以到指定的实验室去刷卡进入实验室上课。

1.5 教师和学生到时间刷卡上课

由于门禁控制器中存储的是教师和学生的精确的上课时间信息，因此只有到了固定的时间段，教师和学生才能刷卡进门。在老师和学生上课前的一段时间，到下课之后的一段时间内允许学生刷卡进入实验室，如果没有达到指定时间学生和教师去刷卡，就会提示刷卡失败。这样控制的好处显而易见，可以免去了实验室管理员对实验室的管理，非上课人员不会进入到实验室去上课，同时使得学校不用安排专门的人员对实验室进行开门和锁门。

1.6 教师对学生上课情况进行考勤

老师可以登录系统中查看自己所安排的实验的考勤状况，可以查看实验的上课时间和上课地点以及出勤率。点击查看详细考勤之后，就可以查看当前时间的学生的考勤状况，学生的考勤分为：未签到，迟到，已签到，未签离，早退，已签离6种状态。当学生没来上课的话，状态为未签到；当学生上课期间到实验室为迟到，学生提前下课为早退。教师可以根据学生的考勤状况来给学生做出最后的统计，根据学生平常的考勤状况给学生的实验成绩作为一个参考的因素，对学生的实验进行评分。

1.7 系统和门禁的通信

系统和门禁控制器之间基于Http协议进行通信，数据的传输格式为JSon格式的数据。由于每一个实验室每天的上课信息以及人员信息都不相同，因此门禁控制器中的数据每一天都需要进行更新，因此对门禁控制器采用自动更新数据的方式对当天的数据进行更新。每天到达指定的时间，门禁控制器就会自动的向服务器上的系统发出请求，当系统收到请求消息之后，就会封装好数据，同时携带状态码，返回给门禁控制器，当门禁控制器收到数据之后，根据状态码和数据来验证数据的正确性。如果状态码不正确就需要再次向系统发出请求。

同时，为了保证门禁控制器上的时间和服务器上的时间一致。因此，门禁控制器和系统之间每隔一段时间就进行一次时钟同步，当发现门禁控制器

的时间和服务器上的时间相差过大的时候，门禁控制器就会自动的重新设置时间，以达到和服务器上的时间保持一致。

1.8 门禁的实时监控

为了保证当门禁控制器出现问题的时候能够及时的发现，因此对所有的门禁控制器进行远程的监控。使用实验室管理员身份登陆系统之后，点击门禁管理，就可以查看到当前的所有的门禁控制器的状态。如果状态为已经连接，则表示当前的门系控制器能够和系统正常的进行通信，如果状态为失去连接，这时候就需要查看系统中所对应的失去连接的门禁控制器的IP地址是否配置正确，如若正确就需要查看门禁控制器中所配置的服务器地址等环境配置信息是否配置正确，否则就需要将门禁控制器进行检修。

1.9 门禁数据的缓存机制

由于门禁系统采用实时数据交互的方式[8]，难免会出现网络断开的现象，当出现网络断开的情况的时候，就会造成教师和学生的刷卡数据不能实时上传到服务器。为了解决这种问题，门禁控制器中采用缓存机制对没有上传成功的刷卡数据进行缓存，当网络重新连接成功之后，缓存在门禁控制器中的数据会批量上传到服务器中。由于当天的刷卡数据都已经提前更新到门禁控制器中，即便是出现短时间的断网状况并不会影响教师和学生刷卡进入实验室上课。

2 基于网络实验教学平台的门禁管理系统的优点

首先，本研究课题是为了实现将门禁考勤系统融入到网络实验教学平台中[9]，将门禁考勤功能应用于实际的网络实验教学当中，让门禁成为一种对实验室管理的新方式。其次，将网络实验教学和考勤管理结合起来，实现对实验室，教师和学生的管理，免去了人为的对实验室进行管理，这也是本系统带来的好处。

2.1 一种实时通信实时监控的门禁系统

很多传统的门禁系统都是独立的系统，而本系统则是结合了网络实验教学平台，将网络实验教学和门禁系统管理结合起来[10]。由于网络实验教学平台对于门禁系统的高可靠性的要求，要求每天必须能准时的更新门禁控制器中的数据，这就要求门禁系统中可以对所有的门禁控制器进行远程的监控，当门禁控制器出现问题的时候，能够及时的发现并且对门禁进行控制管理。

由于门禁控制器和系统是联网进行通信的，这就可以满足数据的实时交互了，当门禁控制器被刷卡的时候就会有相对应的数据被传送到服务器上去。只要有学生进入实验室之前进行刷卡，那么上课的教师就可以随时的登陆系统中查看到对应的学生的考勤情况。

2.2 一种新型的门禁控制方案

传统的门禁系统所采用的人员管理方案是：将所需要管理的人员信息添加进入门禁系统中，同时设置人员可以刷卡的日期，这样的方案放在实验教学系统中是不合适的。由于学校中的人员数量很多会造成门禁存储之后，造成很大的数据冗余，同时使得学校中的所有的实验室的权限都开放给学校中的所有的学生，这显然是不合理的，实验室的使用应该是针对某一个具体的学生群体，因此只有对一部分的学生开放进入实验室的权限是最为合理，最为安全的选择，同时这样也方便对实验室的安全带来改善。

2.3 对于网络实验教学平台带来的改善

由于对实验室安装了门禁控制器，同时在网络实验教学平台[11]中结合了门禁管理系统，学生和教师都可以使用刷卡的方式进入实验室，这样就完全改变了旧式的人工管理实验室开门和关门的方式。这样不仅可以减少实验室人员管理的成本，同时也更有利于实验室的安全。本系统对学生和教师的刷卡数据进行实时上传，教师就可以免去了课前对学生的考勤进行管理，改为系统自动的对学生的考勤进行判断，教师可以随时的对学生的考勤进行查看和统计操作等。

3 基于网络实验教学平台的门禁管理系统的实现

基于网络实验教学平台的门禁管理系统本身就是对实验教学平台的完善，根据实际中抽象出来的操作流程，本系统主要实现的功能如图1、图2所示。

4 总结与展望

本系统是基于网络实验教学平台研发的，在保证正常的实验教学过程的条件下，对实验教学平台进行改进，将门禁考勤功能结合整个实验教学过程当中，使得实验教学和实验室门禁管理以及考勤完

美结合。但是本系统还有许多不足的地方需要改进，由于系统是建立在网络实验教学平台之上，因此系统的可移植性稍微差些。由于实验教学平台是基于B/S模式开发的，因此整个门禁考勤模块也是基于网络环境下才能正常使用，网络环境的复杂性决定了门禁和系统之间通信没有高度的可靠性，因此系统还有许多需要完善的地方。由于笔者经验不足，开发过程中会有部分功能考虑不周全，使得系统不完善，希望在以后的研究开发过程中多努力改善以上这些问题。

图1 门禁管理界面

图2 实验室管理员考勤界面

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Research and Implementation of the Access Control System Based on Network Experimental Teaching Platform

ZHANG Shi-jie, WEN Fu-an
(Education technology research institute of BUPT, Beijing, 100876, China)

With the development of the Internet, more and more network technologies have been applied to the field of teaching, The construction of platform of the network experimental teaching has greatly improved the efficiency and basic guarantee of experimental teaching. Considering the construction process of the national experimental teaching center. This paper mainly discusses and researches the process of network experimental teaching and the related things of access control system based on network experimental teaching latform. Although there have been a number of network experimental teaching platforms, there is not a network experimental teaching platform combined with the access control system, In this paper, i will introduce how to make the access control system of the laboratory and network teaching platform in a good combination in order to get a better management of the laboratory and a more perfect network experimental teaching platform, making the network experimental teaching more dynamic. By these contents’researches, i hope to provide the builders of the network experimental teaching platform more relevant experience in order to build the better network experimental teaching platform.

Network experimental teaching; Access control system

TP39

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2016.11.011

张世杰，男，(1992-)，硕士研究生，主要研究方向：网络技术应用；文福安，男，(1962-)，教授，主要研究方向：计算机科学与应用。