智能考勤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉通 李吉 蔡子碩 巫文軒 李林燕

摘 要：目前社會(huì)上信息管理系統(tǒng)發(fā)展飛快，智能化信息處理已是提高效率、規(guī)范管理的有效途徑。學(xué)生課程考勤管理是學(xué)生管理的重要部分，面對大量的學(xué)生信息，學(xué)校需要對其學(xué)生日常教學(xué)過程中的出勤和缺勤進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，采用人力處理將浪費(fèi)大量的時(shí)間、人力和物力，而且數(shù)據(jù)處理工作麻煩、效率低下。為了提高學(xué)生課程考勤工作效率，本系統(tǒng)主要針對高校學(xué)生課程考勤管理而設(shè)計(jì)的信息系統(tǒng)，面向高校學(xué)生、任課教師、輔導(dǎo)員、管理員、院系領(lǐng)導(dǎo)等五類用戶，基于人工智能技術(shù)、JAVA技術(shù)、MySQL數(shù)據(jù)庫建立了一個(gè)基于B/S模式的三層體系的學(xué)生智能考勤管理系統(tǒng)，通過人臉識(shí)別，智能實(shí)現(xiàn)學(xué)生課程考勤的自動(dòng)記錄、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，極大地提高了課程考勤工作效率。

關(guān)鍵詞：智能考勤;自動(dòng)考勤;智慧教學(xué)管理

一、引言

目前各高校校園信息化已逐步完善，各大高校基本都開發(fā)了針對師生的成績查詢系統(tǒng)、教務(wù)管理系統(tǒng)、招生就業(yè)系統(tǒng)等信息化系統(tǒng)，給高校管理、學(xué)校師生的學(xué)習(xí)生活辦公帶來了便利。但很多高校的課程考勤管理模式還是以任課老師上課點(diǎn)到，以及學(xué)生會(huì)的學(xué)生干部、干事課堂查勤來管理，通過紙質(zhì)文稿記錄學(xué)生課程出勤信息，對于考勤結(jié)果，需要通過手工進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的錄入以及數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)計(jì)，工作繁復(fù)、效率低下、費(fèi)時(shí)費(fèi)力，出現(xiàn)誤差的概率也比較大。更重要的是暴露出了以下的弊端：（1）學(xué)生請假不方便;（2）學(xué)生請假對任課老師不透明;（3）學(xué)生對自己整個(gè)學(xué)期的上課出勤情況沒有整體的統(tǒng)計(jì)信息;（4）院系領(lǐng)導(dǎo)、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)不能把握住學(xué)生的上課出勤情況。由于以上原因，為了更為方便地對學(xué)生的考勤進(jìn)行管理，本系統(tǒng)利用面向?qū)ο蟮木幊趟枷雭硗瓿芍悄芸记谙到y(tǒng)的設(shè)計(jì)，以期解決學(xué)生考勤管理工作效率低下的現(xiàn)狀。

本系統(tǒng)面向高校學(xué)生、任課教師、輔導(dǎo)員、管理員、院系領(lǐng)導(dǎo)等五類用戶，基于人工智能技術(shù)、JAVA技術(shù)、MySQL數(shù)據(jù)庫建立了一個(gè)基于B/S模式的三層體系的學(xué)生智能考勤管理系統(tǒng)，通過人臉識(shí)別，智能實(shí)現(xiàn)學(xué)生課程考勤的自動(dòng)記錄、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，面向隨時(shí)隨地、方便應(yīng)用的需求，除了在電腦端進(jìn)行使用，還可在移動(dòng)終端、大屏幕端進(jìn)行使用，開發(fā)成本低、使用簡單方便、易于推廣，對高校教學(xué)過程的日常學(xué)生出勤管理來說具有重大的意義。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)利用教室監(jiān)控?cái)z像頭，利用人臉識(shí)別達(dá)到對學(xué)生進(jìn)行自動(dòng)考勤打卡這一目的，通常而言，軟件的設(shè)計(jì)架構(gòu)一般通過多層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式以及客戶端-服務(wù)器方式的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)，下面對本系統(tǒng)的兩部分設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。

（1）多層體系結(jié)構(gòu)

多層體系結(jié)構(gòu)是當(dāng)前許多軟件系統(tǒng)選擇的系統(tǒng)架構(gòu)，本系統(tǒng)采用四層體系結(jié)構(gòu)如下圖1所示。其中：

* 表示層（UI Layer）：采用組件式框架創(chuàng)建用戶界面，界面與邏輯完全分離;

* 應(yīng)用層（Application Layer）：按照SOA架構(gòu)核心思想，采用流程化、組件式構(gòu)建系統(tǒng)應(yīng)用功能;

* 邏輯層（Logic Layer）：采用模型驅(qū)動(dòng)，構(gòu)建核心組件模型，由不同組件模型組合成系統(tǒng)從數(shù)據(jù)層到應(yīng)用層的銜接;

* 數(shù)據(jù)層（Database Layer）：數(shù)據(jù)層支持對接不同數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，也支持不同數(shù)據(jù)庫模型來保存系統(tǒng)對應(yīng)的學(xué)生數(shù)據(jù)、課程數(shù)據(jù)、考勤數(shù)據(jù)等。

（2）客戶端-服務(wù)器模式

本系統(tǒng)軟件部署架構(gòu)采用客戶端-服務(wù)器模式，主要包括兩個(gè)模塊：一個(gè)模塊是提供服務(wù)的主服務(wù)器，另一個(gè)模塊是請求服務(wù)的客戶端。主服務(wù)器組件的響應(yīng)來源于各客戶端組件的請求，且基于不同的需求提供與之對應(yīng)的服務(wù)，而且服務(wù)器能夠在同一時(shí)間完成眾多客戶端的監(jiān)聽、通訊以及處理對應(yīng)服務(wù)申請等，其體系結(jié)構(gòu)如下圖2所示。

（二）系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)分為UI操作層、應(yīng)用功能層、內(nèi)部邏輯層和數(shù)據(jù)接口層。其中，UI操作層用于顯示考勤圖像、員工信息和考勤信息，提供簡潔的人機(jī)交互界面。應(yīng)用功能層負(fù)責(zé)完成圖像采集、人臉檢測識(shí)別和考勤信息的存儲(chǔ)修改等與用戶進(jìn)行交互的操作。內(nèi)部邏輯層是系統(tǒng)的后臺(tái)，主要負(fù)責(zé)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練和考勤數(shù)據(jù)的處理，完成業(yè)務(wù)邏輯，實(shí)現(xiàn)用戶與數(shù)據(jù)庫的橋梁。數(shù)據(jù)庫接口層則提供員工信息和考勤信息的存儲(chǔ)服務(wù)，并提供相應(yīng)的接口。人臉識(shí)別的考勤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架如下圖3所示。

（三）功能架構(gòu)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行考勤管理需求分析基礎(chǔ)上，智能考勤系統(tǒng)的功能主要包括：

（1）人臉信息和基本信息的錄入。對學(xué)生進(jìn)行人臉圖像采集，并將姓名、性別、班級、學(xué)號等基本資料錄入到數(shù)據(jù)庫中。

（2）自動(dòng)考勤記錄。通過對教室視頻監(jiān)控的對接，利用人臉識(shí)別功能，對教室中上課的學(xué)生進(jìn)行課程考勤自動(dòng)記錄。

（3）管理員的操作。管理員不僅可以對新用戶進(jìn)行注冊，還可以查看所有學(xué)生的個(gè)人信息和考勤記錄，并且能夠?qū)τ脩舻幕拘畔⑦M(jìn)行添加、修改、查詢和刪除等操作。

（4）數(shù)據(jù)訓(xùn)練模塊。當(dāng)對系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作或者錄入新的人臉時(shí)，通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練人臉圖像，完成新用戶人臉信息的注冊以及老用戶的人臉更新。系統(tǒng)的功能框架圖設(shè)計(jì)如圖4所示。

三、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

（一）登錄界面

登錄系統(tǒng)時(shí)，只需打開系統(tǒng)首頁，輸入正確的用戶名以及密碼，即可登錄。當(dāng)用戶名和密碼均正確，則進(jìn)入主界面; 否則，則提示用戶名或密碼錯(cuò)誤。

（二）學(xué)生考勤綜合管理實(shí)現(xiàn)

如下圖5所示為學(xué)生考勤綜合管理，系統(tǒng)不僅展示了學(xué)生個(gè)人考勤情況，還可進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢搜索，也可進(jìn)行學(xué)生考勤數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)查看，并能將選擇的考勤數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)出，滿足管理需求。

（三）班級考勤上報(bào)管理功能

如下圖6所示為班級考勤上報(bào)管理功能，可實(shí)時(shí)查看各個(gè)班級上報(bào)的考勤數(shù)據(jù)，還可對不同狀態(tài)的班級考勤數(shù)據(jù)利用課程名稱、上課地點(diǎn)、時(shí)間等基本信息進(jìn)行綜合查詢，可為高校教師、輔導(dǎo)員、院系領(lǐng)導(dǎo)等精準(zhǔn)考勤管理提供數(shù)據(jù)支撐。

（四）后臺(tái)信息維護(hù)功能

如下圖7所示為后臺(tái)的信息維護(hù)功能，管理員可對班級信息、課程信息、學(xué)生信息、考勤負(fù)責(zé)人信息、教師信息、輔導(dǎo)員信息等系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)調(diào)整，包括數(shù)據(jù)的增、刪、改、查等操作。

四、結(jié)束語

本系統(tǒng)主要針對高校學(xué)生課程考勤管理工作，面向高校學(xué)生、任課教師、輔導(dǎo)員、管理員、院系領(lǐng)導(dǎo)等五類用戶，基于人工智能技術(shù)、JAVA技術(shù)、MySQL數(shù)據(jù)庫建立了一個(gè)基于B/S模式的三層體系的學(xué)生智能考勤管理系統(tǒng)。通過人臉識(shí)別，智能實(shí)現(xiàn)學(xué)生課程考勤的自動(dòng)記錄、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，極大地提高了課程考勤工作效率，滿足了學(xué)生、教師、輔導(dǎo)員、院系領(lǐng)導(dǎo)對學(xué)生考勤信息實(shí)時(shí)掌握的需求，能更好地支撐實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)學(xué)生學(xué)情分析。

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