无线指纹识别数据管理系统的设计

陈新锐

北海职业学院

0 引言

随着高校扩招力度的不断加大，学生人数日益增多，高校在学生的活动出勤以及住宿考勤管理等方面的压力越来越大。指纹由于具有唯一和长久不变的生物特性，而被广泛应用在考勤机上。传统的指纹考勤机有单一性、操作不便、布线繁杂、实时性差、无法相互共享数据等缺陷。本设计弥补了传统指纹考勤机的不足，适用于高校校园指纹考勤机的实际应用场景，为了简化校园签到系统的网络布线管理，提高指纹考勤签到的效率和准确性，采用无线WiFi方式将考勤机与数据管理系统连接，并采用闭环负反馈控制方式，使考勤机之间以及考勤机与数据管理系统之间的数据实现共享。

1 系统整体设计

基于STM32+ESP32主控的指纹考勤机作为无线指纹识别数据管理系统的前端，负责采集新录入和需识别的用户指纹数据，通过ESP32模块将采集到的用户指纹数据以无线WiFi连接方式发送给数据管理中心。每个指纹考勤机所存储的指纹数据与数据管理中心的指纹数据具有同步更新机制。指纹考勤机由STM32调用识别算法，完成对待识别的用户指纹数据进行准确识别，并将识别结果发送给数据管理中心，同时，显示在指纹考勤机的LCD显示屏上。在数据管理中心服务器上安装数据管理系统，具有管理用户指纹数据、校对识别结果、创建子部门、设定用户相关属性、设置用户权限、管理课程信息、统计及分析签到数据等功能。访问用户可以采用笔记本电脑、手机或平板等移动终端、台式机电脑等终端，以无线WiFi方式连接，网页浏览器或手机App程序登录数据管理系统页面，查询参与活动的用户迟到、缺勤、早退、晚归、课堂签到率、宿舍到宿率等统计数据。指纹识别数据管理系统架构如图1所示。

图1 无线指纹识别数据管理系统架构

前端STM32+ESP32主控的指纹考勤机采用UART程序下载的工作方式，使用UART下载器将指纹考勤机与PC端相连，在PC端可以设置指纹考勤机的WiFi名称及密码。在本系统工作初始化前，将各个指纹考勤机设置有设备号和规则的WiFi名称，以便确保与数据管理系统无线WiFi通信时的规范化。ESP32无线模块供电要求是电压5 V、电流2 A以上，才能正常进行指纹识别。

2 系统功能实现

无线指纹识别数据管理系统采用MyEclipse、Tomact、MySQL和PowerDesigner的联合开发工具，使用jQuery MiniUI、JFinal、ECharts等技术，支持IE8以上浏览器以及Andriod10.0版本App，主要实现用户签到情况统计分析和对签到用户进行管理。本系统设有3个级别权限，分别为：学生（老师）、教务管理员、系统管理员。其中，学生（老师）只能查询本人的签到情况，教务管理员根据系统管理员分配给予菜单选择权限和组织机构权限而定，系统管理员拥有整个系统的管理权限。主要功能模块包括：首页、基础管理、档案管理、签到管理、课程管理和系统管理。

系统实现的技术优势：（1）JFinal的空间框架由Handler、Interceptor、Controller、Model、Render、Plugin五大部分组成，每个部分均基于接口实现，支持完整的自定义，使用灵活、便于扩展；（2）JFinal配备的ActiveRecord插件，除了实现了类似Rails ActiveRecrod的功能之外，还独创了Db+ Record模式，使数据库的操作更为轻松便捷。加上jQuery MiniUI是强大的企业级Web控件库，方便实用、体验感好，利用ajax前后台数据交互展示到页面；（3）利用ECharts第三方插件展示不同类型用户的签到数据分析图。

3 系统运行过程

首先，通过账户名及密码登录无线指纹识别数据管理系统首页，后台可以根据用户的性质，来加载对应用户权限的首页，其中，有左侧的组织机构树是根据登录用户拥有的权限来展示，只有管理员才会全部展示，左侧菜单也是根据用户拥有的权限来展示。其次，管理员可以对组织机构维护、岗位管理、用户属性信息、用户指纹信息、签到点设置等功能项进行添加、删除、修改等操作。在系统中可以查询用户签到信息，还可以进行用户维护，比如，单个或批量添加用户、重置密码、删除用户等。用户签到情况分析如图2所示。在角色维护功能中，可以添加、删除或修改学生、老师、教学管理员等角色对象。在组织机构权限配置中，可以设置校级、院系级、班级、宿舍号等子机构。在科目管理配置中，可以添加、删除、修改不同的课程信息。在教师授课功能中，可以删除、编辑不同教师的课程表。完成上述操作后，存盘退出即可实现数据管理维护功能。

图2 用户签到情况分析图表

4 成果及结论

经过了半年的实测，本系统实现了无线指纹识别数据管理系统的全向性功能，考勤机的指纹判别准确率接近100%，识别成功反馈用时在1 s以内，服务器配置可满足上万的并发浏览量，学生（老师）通过网页或App可实时查看课堂、宿舍等活动场所的签到数据，管理员可通过系统查询准确掌握学生课堂出勤、宿舍晚归等情况。本系统的使用，能够让高校管理人员准确掌握教学、会议、宿舍入住等活动的人员出勤情况，以便对活动进行有的放矢的管控，既可以有效减轻高校在学生的活动出勤以及住宿考勤管理等方面的压力，又能够为学生提供良好的学习活动以及住宿管理环境。