互博大陆网址: 探究指纹识别技术的考勤管理系统的设计与实现

来源: 硕博论文网 发布时间:2020-08-13 论文字数:22387字
论文编号: sb2020081210395432839 论文语言:中文 论文类型:硕士毕业论文
学生考勤管理是高校教学管理的重要组成部分,是教学活动正??沟那疤?,而很多高?;乖谑褂萌斯し绞酵臣坪凸芾硌记谛畔?。随着科学技术的迅猛发展,这种方式逐渐显现出效率低下、
目录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 生物识别技术简介 2
1.3 系统解决的主要问题 3
1.4 本文所做的主要工作 4
1.5 本文的设计目标 4
1.6 论文的组织结构 4
2 高校指纹考勤管理系统需求分析 6
2.1 系统目标和解决的问题 6
2.1.1 提高工作效率 6
2.1.2 规范考勤管理的工作流程 6
2.2 指纹考勤管理系统的特点 7
2.2.1 用户特点 7
2.2.2 系统的特点 7
2.2.3 系统的功能 7
2.2.4 运行环境 7
2.3 功能需求分析 8
2.3.1 功能划分 8
2.3.2 考勤系统结构示意图 9
2.4 本章小结 10
3 学生考勤管理系统概要设计 11
3.1 系统设计原则 11
3.1.1 系统适用性原则 11
3.1.2 系统整体性原则 11
3.1.3 系统可靠性和安全性原则 11
3.2 系统总体架构 11
3.3 系统功能架构 12
3.4 系统技术架构 12
3.4.1.NET框架 12
3.4.2 ADO.NET技术 13
3.4.3 C++ 14
3.4.4 SQL Server 2005 14
3.5 本文所采用的指纹识别相关技术 15
3.5.1 指纹识别技术的过程原理 15
3.5.2 本文指纹识别模式 15
3.6 本章小结 17
4 系统详细设计 18
4.1 学生指纹信息管理??橄晗干杓?span style="white-space:pre"> 18
4.1.1 学生指纹信息管理???span style="white-space:pre"> 18
4.2 日??记谧酉低衬?橄晗干杓?span style="white-space:pre"> 18
4.2.1 日??记谧酉低衬?榱鞒掏?span style="white-space:pre"> 18
4.3 数据库详细设计 19
4.3.1 数据库的设计原则 19
4.3.2 数据库的详细设计 20
4.4 本章小结 21
5 系统实现 22
5.1 数据库实现 22
5.1.1  考勤系统Web部分连接数据库配置 22
5.1.2 考勤客户端数据库操作类 22
5.2 学生考勤系统客户端实现 22
5.2.1 客户端界面设计 22
5.2.2 Biokey算法 22
5.2.3 考勤系统客户端主要代码 27
5.3  考勤Web子系统实现 33
5.3.1 学生考勤情况查询界面 33
5.3.2 教师登录界面 34
5.3.3 教师考勤情况查询界面 36
6 总结 37
参考文献 39
 
1 绪论
1.1 研究背景
随着计算机技术的普及和应用,“数字化”已经成为这个时代的主旋律,在这种时代背景之下,我国各大高校也纷纷进行了相应的工作,建立了适合自身的学生管理系统,近年来大学校园网建设方面取得了显著成效,硬件和软件方面都有了很大的提升。目前,我校主干网已实现高速光纤、高速大规模局域网、分布式安全体系和网络管理体系等基础设施建设。在此基础之上,建立学生考勤管理系统,可以克服以往人工管理和统计学生考勤信息的滞后、效率低下等问题。 
精确、有效的高校学生考勤管理是保证在校学生成长成才的前提,是高校工作的重中之重,目前,绝大多数的高校对学生考勤管理一般采用教师抽点、签到、学生干部协助考勤等方法;图书馆登到一般是刷借阅证;宿舍没有常态的登到机制,靠教师或学生组织抽检。各个环节各自为政不能对学生的活动轨迹有全面准确的统计,进而就不能够为学校的正确决策提供有利参考,由于受到技术手段的限制,使得传统的考勤方式是一种效率较低、管理艰难、容易冒充的不科学管理手段,因此得不到较好的效果。随着指纹识别技术的发展和成熟,该项技术越来越多的被应用到身份识别领域。 
 
指纹考勤系统与传统的考勤方式相比有以下优势: 
第一“稳定可靠”:考勤对象具有唯一性,期间没有人工参与,考勤数据客观真实。
第二“简单明了”:考勤结果全面客观,减少争议,随时可以统计出同学们的到课情况。 
第三“高效科学”:通过先进的计算机技术和数据库技术得到各种出勤报告,实现考勤管理的完全自动化,为日常教学管理提供重要的参考依据。
现在市场上有两种类型的指纹考勤系统,即联机的和脱机的。联机类型的是将指纹采集器直接连接到计算机上,而指纹考勤系统则运行在相应的计算机上的系统;脱机类型的指纹考勤系统则不需要单独的计算机,它是将指纹识别仪和指纹考勤系统合成一体。本课题设计与开发的是联机类型下的指纹考勤系统,本系统由服务器端、客户端和页面查询部分组成。利用客户端进行考勤,学生只需轻轻一按,就可以完成身份识别,记录考勤记录同时将数据发送到服务器端;服务器端负责存储各类数据;页面查询部分可以生成学生的到课信息,包括学生的出勤、迟到、早退等情况,同时可以查询、统计及打印学生到课信息报表,可以设置考勤规则,添加、删除、修改班级及课程信息等。该系统实现了人、地、时三者合一,摒弃了以往传统考勤方式中所存在的虚假考勤、效率低下、不易统计等弊端,真正提高了考勤效率,从而保证高??记诠芾淼墓焦?。 
 
1.2 生物识别技术简介
所谓生物识别技术,是指经过计算机技术,利用人体固有的生物特征进行身份鉴定的一种技术。生物特征是每个人所特有的,能够识别、测量、验证的行为方式或生理特性,又可以分为行为特征和生理特征。例如签字属于人体行为特征,声音属于人体生理特征。生物特征具有很高的可靠性,不会被遗忘、共享、误置。 
常见的用于个人身份鉴定的生物特征有指纹、面部温谱、虹膜、掌纹、手型、声音、脸型、笔迹、DNA 等。
其性能比较如表1.1所示:
 
生物识别技术
 
实验和研究表明,上述人体生物特征在一定程度上都满足唯一性、稳定性、可采集性和普遍性等四个基本属性的要求。通过比较可知,指纹识别是用于身份识别的比较理想的技术。相对于其他生物特征,指纹具有以下特性使其成为用于身份识别的首选特征:
(1)唯一性
两个人的指纹完全相同的概率几乎是零;
(2)普遍性
所有人都具有指纹;
(3)可采集性
通过一定的技术手段可采集到,用于身份鉴定。 
(4)永久性
不会随着年龄或外界环境的改变而改变; 
(5)可接受性
容易被绝大多数人接受,不涉及太多的隐私; 
 
1.3 系统解决的主要问题
随着大学学生规模的不断壮大,原有的考勤制度已经越来越难以适应新形势的需求,急需引入高科技予以解决,通过设备的方法可以有效解决准确性和效率的问题。 
高校作为系统化培养国家知识人才的基地,高质高效的完成教学任务是其重要职责,而学生考勤是保证正常教学秩序的基本手段,因此学生考勤显得尤为重要。 
高校现行考勤制度有如下几种: 
(1)由任课教师抽点,点名结果直接与期末考试成绩挂钩。
优点:既节省时间又在理论上覆盖了所有的同学,每一位同学都可能被老师点到,对同学们起到了极大的督促和约束作用。 
缺点:不能全面准确的了解所有同学的出勤情况,而且任课老师并不是对每一位同学的情况都很了解,所以在抽点的过程中有很多替答的情况。 
(2)由学生干部负责统计本班出勤情况。
优点:得到的考勤数据相对而言比较全面,既调动了学生参与班级管理的积极性又减轻了任课教师的压力,班干部对本班的情况最了解,客观上存在得到全面准确的考勤数据的可能性。 
缺点:同学间的人情因素较大,在实际施行过程中的统计结果失真严重,人为参与环节太多,数据量较大不易于统计。 
(3)图书馆登到采用刷借阅证的方式。
优点:既可以起到门禁系统的作用,又可以统计借阅室的学生流量。 
缺点:学生一旦忘记带证件将无法进入阅览室学习。 
(4)宿舍登到采用抽检的方式。
优点:可以有效的督促学生按时归寝,对学生形成了一定的监督。 
缺点:数据太笼统,只是单纯地关注学生是否归寝,对于每位同学何时归寝没有统计,另外宿舍的门禁完全由宿管来完成,有很大的疏漏。 
 
随着高校办学规模的不断壮大,和学生群体出现的新情况。传统的考勤方式已经不能满足现阶段高校的课堂考勤需求,急需引入科技手段予以解决,通过设备的方法来准确高效的解决学生考勤问题。引入设备进行考勤的手段主要有:
1、接触卡式考勤系统,如磁码卡、铁码卡。
2、感应卡即非接触卡式 IC 卡。
3、利用生物识别技术进行考勤,如指纹、眼睛虹膜、脸像、静脉等,其中指纹识别技术以其永久性、唯一性和易采集等优点最适合应用于考勤。以指纹识别技术为基础,以信息技术为手段,将两大先进技术融为一体,能很好的解决现阶段高??翁每记诘奈侍?。
 
1.4 本文所做的主要工作
本文在对高校学生管理业务调研的基础上,分析了考勤需求,同时采用了先进的开发模式和开发平台,确定了系统的架构设计,完成了高??翁每记谝滴裣低车男枨蠓治龊拖低成杓?,为系统以后的的开发打下了有利的条件。而依据软件工程理论,从系统分析、设计、实现等阶段,研究了建立该系统的全过程。本文详细的分析和设计了指纹考勤系统。 
 
1.5 本文的设计目标
本系统是基于指纹识别技术的学生考勤管理系统,通过使用数据库统一管理的特点,将高校全部学生的考勤数据规范化、有条理地组织在一起,从而实现信息资源的系统化管理。学生考勤管理系统的用户界面的友好性和信息资源强更有力的共享将管理者从日??记诘闹馗捶敝氐募锹己屯臣乒ぷ髦薪馔殉隼?,使管理者可以将更多的精力投入到科学管理的工作中去。从战略的角度来考虑本系统,该系统把分散不统一的各种考勤信息整合到一起,实现了规范化、集中化的统一管理。该系统实现了分类统一编号管理功能、信息的存取、检索功能等。学生考勤管理系统能够在根本上满足现代高校对考勤管理的基本需求。 
 
1.6 论文的组织结构
本文共分为六章:
第1章为绪论部分,简要说明本文的开发背景,对论文主要解决的问题和工作进行了介绍。 
第2章对高校指纹考勤管理系统进行了需求分析。 
第3章为系统设计概要,说明了系统设计的主要思路。 
第4章为系统的详细设计部分,主要基于系统需求分析及系统架构设计之上,精细化了系统中使用的类和对象。 
第5章为系统的实现,介绍系统的主要??榈木咛迨迪址椒?。 
第6章对系统进行了总结和展望。
 
2 高校指纹考勤管理系统需求分析
2.1 系统目标和解决的问题
指纹考勤系统不仅满足了高校对学生的考勤管理的需求,同时为学生提供了方便快捷的服务。本文所提出的指纹考勤管理系统是一个完整的学生考勤的数据库应用系统,它是以指纹为媒介的,传统的考勤系统中存在一些不可避免的问题,如代签到、代打卡、维护成本高等,该系统正是为了克服这些问题而提出的,通过计算机技术和指纹识别技术结合应用,用于实现智能化和科学化的高??记诠芾?。高校综合考勤管理系统通过使用指纹识别技术,使得考勤人员唯一,不可替代,从而解决了代签到、代打卡等问题,不再出现考勤虚假的现象,减少了不合理费用的支出,避免了传统考勤的弊端。该系统实现了高??记诘淖远芾?,增强了高??记诠芾淼墓?、严肃性以及纪律性,更好的提高了日常高校的考勤效率。 
本文提出的指纹考勤系统需要满足以下几个原则:
首先,大众化原则是系统必须满足的。本系统是面向广大高校的,所以为了使每位学生都可以方便的使用该考勤系统,该系统提供了指纹考勤和学号考勤两种考勤方式。为了避免代考勤情况的发生,指纹注册成功的学生只能进行指纹考勤,而对未进行指纹注册的学生,提供传统的学号考勤方式,同时为了使学生信息可以被考勤管理人员方便的管理,系统必须确保能够使考勤管理人员进行考勤管理的相应操作,而在系统发生一些问题的时候,管理人员能够对其较容易地进行诊断,并立即采取相应的解决措施,从而使系统的运行状态保持良好。 其次,系统的业务操作平台要统一,这样就可以完成以下一系列的功能, 如统一登陆、学生管理、班制设置、排班和考勤记录处理。 最后,系统可扩展性的实现。伴随着不断涌现的高校教务新业务,其要求越来越高的系统的可扩展性,如,人员变动,高校部门的变更等。所以在原有系统实现的基础上,还要实现新业务在此平台的可扩展开发。而本指纹考勤系统主要解决如下问题: 
2.1.1 提高工作效率
高校学生考勤管理系统通过将计算机技术和指纹识别技术集于一身并充分利用,很好的提高了日常高??记诠芾淼墓ぷ餍?。该系统满足了日常高??记诠芾淼墓ぷ餍枨?,更好的提高了考勤管理的工作效率,从而使广大的考勤管理工作人员从繁琐的工作中解脱出来。 
2.1.2 规范考勤管理的工作流程
指纹考勤系统克服了传统的考勤方式存在的代考勤等问题,充分利用人类指纹的不变和唯一的特点,杜绝了代打卡、代刷卡、代拉等现象,同时也禁止了其他情况,例如丢失、忘带、损坏等关于传统打卡方式带来的不便,并且减少了成本,指纹考勤系统规范了学生考勤的流程,实现了公平性的考勤管理,减少了环境污染及由此带来的争议和繁琐。 
 
2.2 指纹考勤管理系统的特点
2.2.1 用户特点
鉴于使用该系统的最终用户为高校的教务管理人员和指纹考勤管理系统的维护人员,以及他们熟悉和掌握计算机相关技术等方面综合的考虑,该考勤管理系统力求做到操作方法简单快捷,功能完善,系统方便维护管理,能够最大限度满足任务需求相应的改变。
2.2.2 系统的特点
对于传统的考勤系统来说,该系统不仅具有完善的功能,而且可以方便的使用、省时省力;除此之外,该系统还具有以下优点: 
(1)对于如手工签到、磁码卡、IC卡等勤方式而言,即便采用人工干预方式,代打卡现象在这些传统的考勤方式下经常出现,其原因归结于技术手段本身的限制。因此,这使传统考勤方式成为一种效率低、管理难、假冒易且人情高的管理手段,导致考勤没有起到较好的作用和效果。随着指纹识别技术的相对成熟,指纹考勤也成为一种身份识别的应用。而指纹是人人不同的,也是终身不变的,且还是随身携带的,所以通过分析指纹的特征点,就完全可以可靠的确认一个人的身份。 
(2)指纹考勤系统是在集成先进的指纹识别算法的基础上,同时利用指纹识别技术进行的研究。学生不必担心丢失和遗忘各种证件(如 IC卡等),只要手指轻轻一按,就可以自动记录学生的考勤情况,指纹识别速度快速,考勤效率高。 
(3)本系统采用才C/S和B/S软件结构相结合,考勤客户端采用C/S架构,而考勤管理子系统采用B/S架构,教务管理人员和学生可随时通过指纹考勤系统的Web子系统轻松查询考勤情况,同时教务管理人员能够方便的对日??记诮泄芾?,高效快捷。   
2.2.3 系统的功能
本系统适合大中型院校使用,可方便实现如下功能: 
(1)对学生日常上课情况进行指纹考勤,存入数据库,以便随时进行考勤情况查询; 
(2)为级别不等的人员提供与其相应等级操作,即界面的管理、查询及考勤记录的备份、处理、查询; 
(3)实现对考勤客户端的设置,实现对考勤客户端的统一管理,简单便捷; 
2.2.4 运行环境
本系统适用于计算机局域网络环境中,对已经有校园网的单位可以不必再实施布线工程,可以直接在校园网中接入学生考勤管理系统,从而节省了很大一部分的网络建设的经费。 
(1)学生考勤管理系统运行环境:Windows的软件环境; 
(2)硬件支持:计算机,指纹识别仪; 
(3)网络支持:高校自成体系的局域网; 
(4)软件支持:该系统的开发是基于C++和C#编程语言,使用.Net开发平台和SQL Server数据库系统技术。 
 
2.3 功能需求分析
2.3.1 功能划分
高校学生考勤管理系统在功能上可以划分为四个???,它们分别为学生信息管理???、教务信息管理???、学生考勤管理??榧跋低彻芾砟??,其各个??樗迪值墓δ苊枋鋈缦拢?/div>
1、学生信息管理
主要是按部门对本校学生进行分类管理。本部分实现的业务管理功能具体如下:
(1)部门设定:按部门和类别对各类考勤对象进行分类,从而区分出学生和教师;对相应的部门名称和部门代码进行设定,同时要显示出每个部门需要考勤对象的具体人数。
(2)人员增加:即考勤对象的增加,要对考勤对象按部门进行业务的增加。 
(3)人员减少: 即考勤对象的减少,要对考勤对象按部门进行业务的减少。
(4)数据修改:对需要修改的考勤数据进行数据的修改和维护。 
(5)数据接口:为指纹识别仪提供无缝接入接口,从而完成高校综合考勤系统与指纹识别仪之间的数据交换工作。 
2、教务信息管理 
依据不同院校的不同情况,来设定考勤管理的基本参数和条件。
本部分的业务管理功能具体实现如下:
(1)班级管理:对考勤班种的名称及代码。 
(2)教室管理:对各个教室信息进行统一编号,统一管理。 
(3)课程管理:对每一个专业的课程进行统一管理。 
(4)课表管理:按周对所有需要考勤的专业的班级课表进行统一管理,设定课程时间和考勤地点,作为考勤的判定条件。 
3、学生考勤管理 
根据用户的角色不同,将用户角色分为三类:学生、普通教师、管理员;针对不同的用户角色的不同权限,系统提供不同的功能: 
(1)针对学生角色:系统仅提供该生的考勤情况,可以按照时间进行学生自己的考勤情况的查询。 
(2)针对普通教师角色:提供该教师相应的学生考勤情况查询,可以针对一个专业或一个班级,也可以针对某一名同学,还可以针对某一门课程进行考勤情况查询。 
(3)针对管理员角色:管理员主要负责管理学生信息、班级信息、课程信息、以及课表信息,主要包括信息的添加、删除及修改等。 
4、系统管理
可以设置高校指纹考勤管理系统的基本管理参数设置,该部分的业务管理功能具体实现如下: 
(1)系统参数设置:设置本系统中各个指纹考勤客户端的参数。 
(2)系统密钥的设置:设置该系统中的各个指纹考勤客户端进行系统密钥。 
(3)系统代码的设置:设置该系统中的各个指纹考勤客户端的系统代码。 
(4)装机总数的设置:设置安装有指纹考勤客户端的起始站点号及总数。 
(5)考勤机的设置:设置指纹考勤客户端的工作状态。 
(6)系统初始化:若初次使用高校指纹考勤管理系统时,对其设定生成系统数据库。
(7)系统数据管理:完成考勤数据从硬盘到软盘的备份,设定本系统与其它相关系统的接口路径。 
(8)使用权限的设定: 设定该系统的系统操作人员的使用权限。 
2.3.2 考勤系统结构示意图
高校指纹考勤管理系统可以直接以校园网为传输媒介,进行考勤信息的传输。将高校指纹考勤管理系统的主机和指纹识别仪连接在校园网上,作为校园网络上面的一个子系统,高校指纹考勤管理系统主机通过校园网连接实现对指纹识别仪的考勤策略下发,指纹识别仪通过校园网连接实现对考勤数据的上传。系统结构示意图如图2-1所示:
考勤系统
 
 
2.4 本章小结
本章在明确系统设计目标和需解决问题的前提下,对该系统进行详细的需求分析,以提高工作效率和规范考勤管理的工作流程为设计目标,详尽分析指纹考勤管理系统的特点,包括用户特点、系统特点,明确系统所要实现的功能,配置相应的开发和运行环境;通过对系统功能需求分析,完成功能划分,确定指纹管理考勤系统的系统结构。
 
3 学生考勤管理系统概要设计
3.1 系统设计原则
3.1.1 系统适用性原则
该系统设计的总的目标:满足高校用户的日??记谛枨?,在保证系统功能实现的前提下,应尽可能考虑系统用户的需求,系统操作的简单方便性。 
3.1.2 系统整体性原则
该系统是作为一个统一的整体存在的。所以在进行系统设计时,需要从整体性的角度考虑。保证系统设计规范的标准化;代码的统一化;系统数据的完整化和同一数据要系统一致性等。
3.1.3 系统可靠性和安全性原则
系统可靠性和安全性是检验系统设计质量的重要指标之一。在如今网络环境之中,存在大量的不可预估的黑客攻击和网络病毒,系统应该具有一定的防御能力,保证系统的正常稳定运行。同时,需要采取特殊的加密措施,保证学生指纹信息不泄露和系统的安全。 
 
3.2 系统总体架构
学生指纹考勤系统中的硬件部分由指纹识别仪、PC客户端控制机和服务器三部分组成。指纹识别仪主要用于学生指纹的采集,学生指纹信息的注册和日常指纹考勤;PC客户端控制器机运行指纹考勤软件;专用的服务器运行数据库。指纹考勤客户端软件包含指纹识别算法动态链接库,具有完整的指纹识别算法,用于进行用户的身份识别和指纹验证。指纹考勤管理软件包括两部分:日??记诳突Ф擞肟记诠芾砣砑?。日??记诳突Ф颂峁┤粘V肝瓶记诤脱Ш趴记诠δ?;考勤管理软件为教师管理员提供学生管理、班次设置、教室信息管理、考勤规则设置,考勤记录查询等管理功能。而数据库为学生指纹考勤系统提供数据支持。详细情况如图3.1所示。
学生指纹
 

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