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      主動(dòng)式二維碼考勤系統(tǒng)研究

      2015-01-16 06:34:24魏為民
      關(guān)鍵詞:被動(dòng)式服務(wù)器端考勤

      魏為民,陳 鶴,王 芳

      (1.上海電力學(xué)院,上海 200090;2.上海市天乘信息科技有限公司,上海 200120)

      出勤是教師課堂或企業(yè)管理中的重要組成部分,同時(shí)也是衡量學(xué)生或員工的學(xué)習(xí)或工作狀態(tài)的重要依據(jù).目前主要的考勤方式有紙質(zhì)考勤、ID/IC卡考勤、指紋識別考勤、虹膜識別考勤、人臉識別考勤等.紙質(zhì)考勤是一種傳統(tǒng)的考勤方式,往往需要預(yù)先統(tǒng)計(jì)好出勤人員的名單,印刷成冊.考勤者通過點(diǎn)名的方式進(jìn)行人工考勤,在此過程中,無論事先的人員統(tǒng)計(jì)還是事后的人員比對,都需要投入相當(dāng)?shù)娜肆ξ锪Τ杀?,人為干擾因素較大.ID/IC卡考勤方式引用了新型磁卡技術(shù),對于考勤使用者相當(dāng)友好,但存在先期投資大的弊端.公司或企業(yè)使用該考勤方式,需要一套完整的設(shè)計(jì)方案,包括刷卡機(jī)的采購安裝、ID/IC卡片的制作,以及后臺(tái)軟件的設(shè)計(jì)和報(bào)表的生成等,該設(shè)計(jì)方案具有高度定制性,故需要不菲的投入.指紋識別考勤、虹膜識別考勤、人臉識別考勤等方式則采用了更加先進(jìn)的考勤技術(shù).上述考勤方式統(tǒng)稱為被動(dòng)的考勤方式,雖然技術(shù)升級提高了身份比對的安全性,但在方法上沒有脫離點(diǎn)名的實(shí)質(zhì),不適合大規(guī)模人員的出勤與考勤.而且在實(shí)際使用的過程中,都需要支出硬件成本和人工成本,如紙張、刷卡機(jī)、指紋識別機(jī)、虹膜識別機(jī)、人臉識別機(jī)等,從而提高了使用者的使用門檻.

      隨著智能手機(jī)的興起,Android和 IOS智能手機(jī)的普及為傳統(tǒng)考勤系統(tǒng)提供了一個(gè)新的契機(jī),如利用智能手機(jī)結(jié)合二維碼進(jìn)行考勤.文獻(xiàn)[1]提到了Android系統(tǒng)下二維碼圖片的生成和辨識,該文獻(xiàn)著重說明了二維碼的圖像處理,但在考勤方式的分析和改進(jìn)上沒有深入探討.文獻(xiàn)[2]中使用了二維碼技術(shù),通過對考勤卡片的重新構(gòu)造,新增了二維碼模塊,并通過網(wǎng)絡(luò)攝像頭進(jìn)行圖像識別.該文獻(xiàn)中建立的模型,只是在卡片的設(shè)計(jì)上添加了二維碼模塊,但仍然是一種采用刷卡方式的被動(dòng)考勤,沒能解決傳統(tǒng)考勤系統(tǒng)的不足.文獻(xiàn)[3]在考勤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上已經(jīng)初具模型,但沒有很好地解決數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和考勤安全性的問題.文獻(xiàn)[4]研究的重點(diǎn)在于硬件設(shè)備設(shè)計(jì),雖然名稱叫做主動(dòng)式考勤系統(tǒng),但實(shí)際上仍是一種出勤者被考察的被動(dòng)式檢測方式.它是一種機(jī)器檢測上的主動(dòng),而不是一種方法上的主動(dòng).另外,該系統(tǒng)使用了較多的硬件設(shè)備,門檻較高,實(shí)用性有待商榷.文獻(xiàn)[5]以二維碼圖片為空間錨片,進(jìn)行相對位置估算,實(shí)現(xiàn)了指向交互。

      1 主動(dòng)式二維碼考勤

      為了克服傳統(tǒng)被動(dòng)式考勤方式的缺陷和不足,筆者提出了一種新型考勤方式——主動(dòng)式二維碼考勤方式.該考勤模型主要包括智能手機(jī)終端和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器兩個(gè)部分.其流程如下:首先,考勤者通過智能手機(jī)終端生成二維碼考勤圖片,并上傳考勤消息;其次,出勤者通過智能手機(jī)終端進(jìn)行二維碼掃描,并上傳出勤信息;最后,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器收到兩次消息,比對無誤后完成考勤.其過程如圖 1 所示.[6-10]

      這種考勤方式的最大優(yōu)勢:一是考勤雙方均使用智能手機(jī)進(jìn)行交互,因智能手機(jī)的普及性,故可大大節(jié)省硬件支出成本;二是這種考勤方式是一種真正意義上的主動(dòng)式考勤,相比于傳統(tǒng)被動(dòng)式考勤方式,在速度方面有了一個(gè)幾何級數(shù)的躍升,尤其考勤者可以通過投影二維碼圖片進(jìn)行群體考勤,節(jié)省了排隊(duì)考勤時(shí)所需的大量時(shí)間.

      圖1 主動(dòng)式二維碼考勤流程

      1.1 速度分析

      在被動(dòng)式考勤過程中,不可避免地會(huì)出現(xiàn)擁擠現(xiàn)象.如紙質(zhì)考勤中的點(diǎn)名、ID/IC卡考勤中的排隊(duì)打卡等.這些現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于可檢測考勤行為的資源較少.而主動(dòng)式考勤不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象.在主動(dòng)式考勤過程中,考勤者可以通過投影二維碼圖片,簡化考勤階段的工作量.出勤者主動(dòng)掃描二維碼圖片,進(jìn)行主動(dòng)式的考勤行為,使原本聚集的考勤行為分散到每一個(gè)出勤者.通過這種分散作用,大大緩解了考勤資源需求的壓力.

      考勤者變掃描磁卡為投影二維碼圖片,大大減少了工作量.出勤者由刷卡變?yōu)樗⒍S碼,工作量前后相當(dāng).這種考勤方式不僅在整體上減少了工作量,還從根本上消除了由于等待而產(chǎn)生的擁擠現(xiàn)象,是考勤速度的第一次飛躍.此外,主動(dòng)式考勤,消除了出勤者之間的相互排斥,將原本互斥的事件變?yōu)橄嗷オ?dú)立的事件,加快了考勤的速度.考勤行為的同步執(zhí)行性,是考勤速度的第二次飛躍.

      由于考勤的速率得到幾何級數(shù)的提高,主動(dòng)式考勤方式非常適合于大范圍的考勤.

      1.2 硬件投入分析

      主動(dòng)式考勤方式的實(shí)現(xiàn),需要智能手機(jī)的支持.我們通過開發(fā)不同的手機(jī)終端軟件,實(shí)現(xiàn)手機(jī)終端間的互聯(lián).而信息化時(shí)代,智能手機(jī)作為新一代重要的智能產(chǎn)品,已經(jīng)成為人們?nèi)粘I钪胁豢扇鄙俚囊徊糠?因此,考勤系統(tǒng)所需的硬件成本,就轉(zhuǎn)化到智能手機(jī)之中,大大減少了使用者的投入.如果考勤者和出勤者都使用了軟件終端,那么整個(gè)考勤行為均可以在手機(jī)上完成,節(jié)省了刷卡機(jī)等硬件設(shè)備的成本投入.

      由于硬件零成本的特性,主動(dòng)式考勤方式的門檻更低,可適用于不同規(guī)模的考勤.

      2 主動(dòng)式二維碼考勤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

      2.1 協(xié)議模型

      在手機(jī)與服務(wù)器端的交互過程中,需要對主動(dòng)式二維碼考勤模型中使用到的結(jié)構(gòu)和協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì),如交互協(xié)議和數(shù)據(jù)格式等.在主動(dòng)式二維碼考勤模型中,不論終端還是服務(wù)器端,均使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)協(xié)議,可將服務(wù)器端和終端所需字段全部覆蓋,如表1所示.

      表1 二維碼數(shù)據(jù)協(xié)議

      如果終端和服務(wù)器端的交互過程中沒有用到協(xié)議的相關(guān)部分,則不出現(xiàn)相應(yīng)字段.

      手機(jī)終端上傳數(shù)據(jù)至服務(wù)器端,例如發(fā)送的數(shù)據(jù)包(十六進(jìn)制)為“9F01019F02123456789-F039F049123812738712389F051293892998213981-9283913912839128399F06201406021530309F0712-31239123890182391239110923819239F08499F094-99F1090ecce8d5dad4396f681182cd478902c9FFF”,則其含義如表2所示.

      服務(wù)器端接收到該數(shù)據(jù),解析執(zhí)行完成后,向終端發(fā)送另一個(gè)數(shù)據(jù)包:“9F01029F08499F09509-F10cce8d5d390ed439d478902c6f681182c9FFF”,其含義如表3所示.

      表2 終端上傳數(shù)據(jù)包解析

      表3 服務(wù)器端回傳數(shù)據(jù)包解析

      2.2 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性與安全性分析

      可靠性問題是考勤行為中必須關(guān)注的重要問題.其核心在于,考勤行為是否能夠代表考勤事實(shí)的發(fā)生.本文提出的主動(dòng)式考勤方式中,該核心問題分成了傳輸安全性和判定準(zhǔn)確性兩個(gè)具體問題.

      (1)考勤數(shù)據(jù)的傳輸安全性 本文中建立的主動(dòng)式二維碼考勤模型使用了握手協(xié)議方法實(shí)現(xiàn)考勤完成標(biāo)識信息的上傳.該握手協(xié)議方法類似于TCP 3次握手的流程.當(dāng)手機(jī)終端需要上傳數(shù)據(jù)時(shí),首先向服務(wù)器端發(fā)送請求數(shù)據(jù),同時(shí)陷入等待響應(yīng)狀態(tài).當(dāng)服務(wù)器端處理完該數(shù)據(jù)線程后,會(huì)向手機(jī)終端發(fā)送事件完成標(biāo)識符.手機(jī)終端接收到該協(xié)議字符后,解鎖響應(yīng)狀態(tài),從而完成整個(gè)終端行為.在這種握手流程設(shè)計(jì)下,不會(huì)出現(xiàn)手機(jī)顯示成功,而服務(wù)器端沒有數(shù)據(jù)的情況.同時(shí),如果服務(wù)器端數(shù)據(jù)處理不成功,也不會(huì)完成該次考勤行為.

      (2)考勤行為的判定準(zhǔn)確性 本文建立的主動(dòng)式二維碼考勤模型,為避免遠(yuǎn)程違規(guī)簽到這一問題提供了完備的解決方案.出勤者使用手機(jī)終端進(jìn)行掃描時(shí),會(huì)自動(dòng)獲取手機(jī)的地理位置信息.獲取的方式有優(yōu)先基站定位、GPS定位、WIFI定位等,可以準(zhǔn)確定位地理位置,從而確??记诘臏?zhǔn)確性和真實(shí)性.

      3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析

      為了研究主動(dòng)式考勤和被動(dòng)式考勤的區(qū)別,我們采用實(shí)驗(yàn)的方式來進(jìn)行驗(yàn)證.通過在不同人數(shù)下考勤總時(shí)間的變化,可以發(fā)現(xiàn)兩種考勤方式的考勤時(shí)間隨人數(shù)變化的規(guī)律.將刷卡考勤作為被動(dòng)式考勤的代表,二維碼考勤作為主動(dòng)式考勤的代表.在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),刷卡考勤中每個(gè)人刷卡所用時(shí)間大致相同,考勤總時(shí)間隨人數(shù)的增加呈線性增加,且由于排隊(duì)而產(chǎn)生的額外時(shí)間也不斷增加;在二維碼考勤中,考勤者發(fā)布二維碼圖片的時(shí)間大致相同,出勤者掃碼及后臺(tái)記錄所用時(shí)間呈曲線上升趨勢,且趨勢漸緩.具體數(shù)據(jù)見表4.由此,得到時(shí)間隨人數(shù)變化的曲線如圖2所示.

      表4 被動(dòng)式刷卡考勤與主動(dòng)式二維碼考勤的時(shí)間對比

      圖2 主動(dòng)式與被動(dòng)式考勤隨人數(shù)變化的用時(shí)對比

      由圖2可以看出,考勤人數(shù)較少時(shí),由于主動(dòng)式二維碼考勤需要考勤者發(fā)布信息,故刷卡考勤用時(shí)較短;大規(guī)模考勤時(shí),主動(dòng)式二維碼考勤用時(shí)遠(yuǎn)小于被動(dòng)式刷卡考勤.

      4 結(jié)語

      本文論述了被動(dòng)式考勤和主動(dòng)式考勤的特性,并對這兩種方法進(jìn)行了深入比較.提出了一種主動(dòng)式二維碼考勤系統(tǒng),對該系統(tǒng)的手機(jī)終端和服務(wù)器端進(jìn)行了詳細(xì)論述,并給出了詳細(xì)的交互協(xié)議和通訊示例.該系統(tǒng)具有開放式模型特性,可以不斷進(jìn)行優(yōu)化和擴(kuò)充.本文提出的主動(dòng)式二維碼考勤系統(tǒng),由于其高速率、低投入的特性,可滿足不同規(guī)模的考勤.與傳統(tǒng)考勤設(shè)備兼容及該系統(tǒng)的繼續(xù)優(yōu)化,是下一階段的研究重點(diǎn).

      [1]馬鳴,李海波.基于Android的二維碼的生成與識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電腦知識與技術(shù),2012,26(2):6 353-6 356.

      [2]孟祥芳,陳旭鋒.二維碼考勤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科技傳播,2011,6(2):209-210.

      [3]蘭麗娜.基于Web,Wi-Fi和Android的考勤與通信系統(tǒng)的開發(fā)[D].石家莊:河北科技大學(xué),2013.

      [4]李楠,段曉輝,吳亞坤,等.基于主動(dòng)式RFID的考勤系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子產(chǎn)品世界,2006,12(3):76-79.

      [5]任豪毅.基于二維碼的智能手機(jī)室內(nèi)定位方法[D].杭州:浙江大學(xué),2013.

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      [7]韓哲.基于Android平臺(tái)的二維碼網(wǎng)絡(luò)考勤系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].安徽科技學(xué)院學(xué)報(bào),2013,5(6):63-66.

      [8]楊彥格,杜杏蘭.二維條碼業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)及其典型應(yīng)用[J].信息通信技術(shù),2008(1):23-30.

      [9]高峰.二維條形碼手機(jī)識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京:北京郵電大學(xué),2008.

      [10]李立峰.基于二維碼識別技術(shù)的電子簽到模塊設(shè)計(jì)[J].微型電腦應(yīng)用,2012,7(2):34-37.

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