自助式学籍注册及身份识别系统开发

摘要：作者针对目前高校学籍注册采用人工处理方式带来的劳动强度大、数据不精确、耗时长等问题，设计了一种自助式学籍注册及身份识别系统，并运用于实例。该系统让学生自己在机器上进行学籍注册、学生证盖章等操作，并通過指纹识别、图像采集的方式验证学生实际在校与否，在减轻管理人员工作压力的同时实现了学籍管理的智能化、精准化，提高了高校教务与学籍管理的水平和质量。

关键词：学籍注册；身份识别；指纹识别；自助服务

中图分类号：G473 文献标识码：B 论文编号：1674-2117（2018）18-0070-04

● 引言

学籍管理一直是高校学生管理的重要工作，事关每个学生的切身利益和高校的社会形象。由于高等教育管理的对象都是大学生，他们已具有独立的人生观、价值观和行为方式，加之高校教育的灵活性，高校很难采用像中学教育一样的集中管理模式，大部分采用以学生自主管理为主的松散式的学籍管理制度。[1]而其中学籍注册是学生管理的基本手段，也是高校进行学生管理的硬性要求。目前大多数高校学籍注册还是采取人工的方式，即每学期以班级为单位上交学生证件，统一盖章后再下发。注册的流程简单且易实现，但存在如下问题：①随着高校在校生规模的扩大，以人工的手段进行学籍注册往往耗时较长，而学生证属于证明学生身份的法定文件，不在身边往往会带来很多麻烦，且存在遗失风险。②以上交证件作为学生在校的依据力度不足，容易产生制度隐患，学校往往也无法获取准确的在校人数。因此，设计一个既能减轻注册工作人员压力，又能准确反映实际在校人数的学籍注册及身份采集系统有着重要的意义。

● 总体设计原则

1.自助式

减轻人工处理的策略无非有两类：一是自动化处理，二是任务分解。自助式服务较好地融合了此两类策略，一方面采用自动化手段满足服务需求，另一方面让每个人参与服务过程，分解服务任务。[2-3]学生通过自助式学籍注册系统完成学籍注册和学生证注册盖章，既方便了自己，也减轻了管理人员的工作压力，提高了服务质量。

2.精确性

传统的学籍注册手段无法准确判断学生实际在校与否，注册过程也流于形式，只是“为注册而注册”。自助式学籍注册系统设计了身份采集和判断模块，通过对学生指纹的采集和判断，较好地解决了“证到人不到”的现象，同时，采集的指纹信息可以为学生宿舍管理、学生身份识别等其他管理工作提供基础数据。

3.易用性

学籍注册往往集中在学期初始的一段时间内进行，有爆发性和集中性的特点，加之自助式服务实行7×24服务，对系统的易用性提出了很高的要求。具有要求包括：①简便性。注册操作应充分考虑用户习惯，在确保信息录入完整的前提下尽量简化注册流程，确保注册工作快速准确完成。②健壮性。自助式系统长时间处于无人工管理的状态，要求具有较高的健壮性，系统从硬件和软件两方面进行可靠性设计，尽量避免非正常情况下的输入，确保系统稳定可靠。

● 流程设计

合理的注册流程是系统得以流畅运转的关键，流程采取单向式设计，学生完整操作完一个步骤后才可以进入下一步骤，一方面保持业务简洁，防止复杂逻辑错误，另一方面保证信息完整和可靠，防止断电等极端情况下的数据丢失。整个业务流程如图1所示。

注册整体流程分为四步：第一步为学生持校园卡刷卡登录学籍注册系统，登录成功后实时开启摄像头进行实时信息采集，确保整个注册过程信息情景回溯再现。第二步是身份证识别，系统通过读取身份证信息，与学籍数据库中身份证信息进行对比判断是不是在校生，如为否则中止注册操作。第三步为指纹判断，学生根据提示将指定的手指放置在指纹仪上，系统对采集到的指纹信息进行比对，如果是初次注册则进行指纹采集，非初次采集则与系统存储的指纹进行比对，判断是否为本人操作。第四步为放置学生证并盖章，学生根据屏幕提示将学生证按照要求放置在指定位置，系统根据操作人的年级信息调用相应的打印模板完成注册章的打印。打印完毕后摄像关闭存储，自动退出注册系统完成注册。

● 关键技术

1.非接触IC卡阅读技术

身份证识别采用非接触式IC卡阅读技术，其工作原理为将电容器CR与阅读器的天线线圈并联，形成谐振频率与阅读器发射频率相符的并联振荡回路，产生供远距离应答器工作所需要的场强（如图2）。卡片在一定距离范围（一般为5cm左右）靠近读写器表面，通过无线电波的传递来完成数据的读写操作。[4]二代居民身份证采用TYPEB非接触式IC卡，该卡型遵循ISO/IEC14443国际标准，采用异步、NRZ编码，通过用10% ASK传送，与一代TYPEA卡型相比具有更高的安全性，通信速率更高，抗干扰能力强。结合非接触的阅读方式，具有以下优点：①稳定性强。防止插卡、卡损坏而导致的各种故障。②自动分辨。防止卡片之间的干扰，可以同时读取多张卡片。③速率快。理论在10cm范围内即可读卡，响应时间在1秒以内，可以应付大规模长时间的读卡操作。

2.指纹采集与判别技术

指纹由遗传和环境因素共同决定，与每个人的身体密切相关，重复率极低，且终生不变，易于采集，因此指纹可以视为人体的身份证。随着科学技术的发展，指纹识别的运用已经非常普遍，目前比较成熟的指纹识别技术有光学、电容和超声波三类。[5-6]三者各有特点，主要指标对比见下页表1。综合各项指标对比，本系统采用电容式指纹采集和识别方案，传感器上电容极板与手指皮肤接触后，通过极板与指纹之间的距离不同，产生不同的电容值，再以标准电流放电，这样突起部分因为电容量高，则放电慢，凹进部分电容量低，则放电快，不同的放电率转化为数字图像，形成完整的指纹。

指纹判别是影响注册过程速率和成功率的关键，目前成熟的指纹判别技术是基于细节特征点的识别技术，本系统采用的是美国联邦调查局（FBI）提出的细节点坐标模型，将指纹判别转为点模式匹配，具体的过程为：①提取特征点。以3×3窗口提取每根指纹线的端点和分叉点。②细节点生成。将提取的特征点存储为细节点。③节点判别。通过采集的指纹细节点与存储的细节点进行图像匹配，判别指纹。一般一个清晰的指纹可以提取的细节点有40至100个，匹配范围设定为65%，即两个点集有65%特征点一致则视为匹配成功。

3.实时监控技术

自助服务终端受软件、网络、线路等影响可能出现服务响应不及时等情况，而自助服务始终处于无人值守状态，因此需要设计一个稳定有效的实时监控机制来捕捉每一台自助终端机器的状态，从而建立快速便捷的服务反馈机制。[7-8]本系统结合校园网络，采用分布式管理方式，若干终端通过校园网与主服务器联通，通过主动和被动两种方式对终端机器的状态进行捕捉，并设定信息反馈的时间阈值，调用告警平台对超过阈值仍无响应的终端机器进行报警，报警的方式有短信和电子邮件两种。同时，系统预留了用户反馈功能，一旦发现系统异常或错误，学生可以主动反馈相关信息，使后台管理员能第一时间收到信息并进行处理。

● 应用实例

南京林业大学于2014年12月开始设计开发“在校生学籍注册自助系统”，系统于2015年4月正式上线，系统配置如表2。

考虑到自助服务的稳定性和体积要求，主机选择一体化工业平板电脑，无风扇静音，支持24小时不间断运行，触摸屏采用22英寸大屏电容屏，透光率>78%，触摸次数>3500万次，工作温度为零下10摄氏度至60摄氏度，能够适应严苛的外部环境。整个终端置于一体化的不锈钢机柜中，仅留有身份证识别、学生证打印及电源等必要的槽口，最大限度地对机器进行保护。软件开发工具采用Microsoft visual studio 2010，打印模板由Microsoft office二次开发技术设计生成，管理员可以随时进行调整。

系统采用向导式界面，学生依据屏幕提示依次点击相应的功能项，按照次序完成整个注册过程，功能顺序不可回溯，必须完成所有注册步骤后才可以进行学生证注册打印。且每位学生只有一次证件注册打印机会，不可重复打印。经实际运行，新生注册（指纹采集）从登录到证件打印完成，人均耗时25s，老生注册（指纹识别）人均耗时50s，实际在两台机器同时运行的情况下，2015级部分新生（2013名）的学籍注册耗时两周，三周内完成2014级2228名老生（部分）注册，老生指纹识别失败15人，误判率低于0.8%。耗时过长主要是由于机器数远远不能满足需要，大多数学生时间消耗在排队等候中。

● 存在的问题及展望

自助式学籍注册和身份识别系统让学籍管理更加智能，带来了更高的效率和准确性，但目前还存在以下问题：①成本高，难以大规模推广。由于系统集成了PC机、身份证识别器、指纹识别、针式打印机及摄像头等众多设备及定制机柜，使得整机价格难以下调，有碍于大规模推广。②使用周期短，目前系统实现的是学籍注册功能，一般来说只在学期初开展工作，其他时间处于闲置状态，造成一定的资源浪费和增加管理成本。针对以上问题，可从以下三个方面进行改进：①结合单片机控制技术，将整体技术迁移至单片机上进行硬件开发，降低机柜体积，减少成本。②结合已有的教务自助打印系统，将学籍注册的功能迁移到教务自助打印系统中，实现一机多用，节约资源和成本。③调整政策，如实行放宽学籍注册时限、新生进校即采集指纹等策略，缓解注册压力，加快注册过程。

参考文献：

[1]代显华，胡屹.高校教务管理信息化的实践与思考[J].成都大学学报：自然科学版，2006，25（2）：131-135.

[2]章晓仁，陈向东，丁玲.面向用户的自助服务产品创新研究：数据挖掘技术的引入[J].软科学，2012（12）：10-13+17.

[3]Dabholkar P.Technology-based Service Delivery： A Classification Scheme for Developing Marketing Strategies[M].Greenwic，CT：JAI Press，1994：241-271.

[4]李超.2.45GHz RFID标签天线及阅读器天线设计与研究[D].成都：西南交通大学，2011.

[5]胡静，汪国有.指纹图像传感技术综述[J].信息与开发，2001（4）：5-8.

[6]徐寶林.基于ADO.NET的应用程序访问后台数据的模块划分研究[J].计算机应用与软件，2011（7）：212-215.

[7]许子乾，余蜀宜，王丽鋆，等.基于一卡通及水晶报表的高校成绩自助打印系统研究[J].中国教育信息化，2014（9）：84-87.

[8]张宁，刘正捷，沈智鹏，等.自助技术使用影响因素的实证分析及模型构建——基于公共场所金融自助服务技术的研究[J].计算机工程与应用，2009，45（4）：211-214+238.