高校實驗室門禁管理問題分析與系統(tǒng)設(shè)計

文章出處：http://srpd123.com 作者： 人氣： 發(fā)表時間：2013年02月08日

    摘要: 目前，市面上的門禁管理系統(tǒng)大多功能較為單一，僅適用于郵電、通信、金融及公安等企事業(yè)部門。由于高等院校實驗室特殊、復雜的教學、管理模式，出現(xiàn)了系統(tǒng)適用性不強、擴展性差、運行性能不佳等問題。廣東石油化工學院現(xiàn)代通信重點實驗室在日常教學、管理過程中，分析了目前高校實驗室門禁管理系統(tǒng)的缺陷及漏洞，并自主開發(fā)了適用于高校實驗室運作方式的門禁管理系統(tǒng)，解決了直接運用市面上門禁管理系統(tǒng)和傳統(tǒng)機械門鎖存在的弊端。

    隨著計算機、嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，及高等院校信息化建設(shè)進程的加快，門禁管理信息在國內(nèi)各大高校及一些科研院所的應(yīng)用已經(jīng)非常普及，如云南大學的“一卡通”機房門禁管理系統(tǒng)［1］，四川大學的遠程門禁控制及視頻監(jiān)查系統(tǒng)等。顯然，門禁信息系統(tǒng)為更新、提高實驗裝備，有效組織科研協(xié)作等起到了積極的作用，也為廣大教師、科研人員、學生提供了進行科研實驗的有利條件和可靠的保障［2 － 3］。

    通過在管理中不斷地探索、研究及分析，特別是長期對自主門禁系統(tǒng)的研究開發(fā)，結(jié)合廣東石油化工學院計算機與電子信息學院實驗教學模式及管理的特點，以先進的感應(yīng)式IC 卡技術(shù)，配合刷卡信息系統(tǒng)，將IC 卡的應(yīng)用、嵌入式技術(shù)［4］與計算機信息管理系統(tǒng)結(jié)合起來，自主設(shè)計并實現(xiàn)了高校實驗室門禁管理系統(tǒng)。

    1 高校實驗室門禁管理的問題分析

    門禁系統(tǒng)的應(yīng)用雖然使高校實驗室各管理部門工作更加簡單明了，效率更高，但在日常管理應(yīng)用中，仍然暴露出很多問題和漏洞。從管理模式上分析，問題具體如下:

    1) 市面上門禁系統(tǒng)高成本是制約高校實驗室信息化普及和發(fā)展的瓶頸?，F(xiàn)階段，雖然門禁管理系統(tǒng)在市場上已有較為成熟的產(chǎn)品，但價格往往較高，這與高校實驗室限于經(jīng)濟基礎(chǔ)的規(guī)劃模式不相符。在高校范圍內(nèi)，各領(lǐng)域、各學科都擁有各自不同的專業(yè)實驗室，少則數(shù)十個，多則幾十個。例如，每個實驗室均購買一套門禁系統(tǒng)，則需動輒數(shù)十或者幾十萬元的成本，還需承擔后期的維護、調(diào)試、安裝等費用。

    2) 市面上門禁系統(tǒng)的工作流程與高校實驗教學模式不相符。高等院校的實驗課程，為保證實驗教學的效果與秩序，實驗時是不允許非該時間段實驗的班級學生進入實驗室的。但在實際的管理過程中，這種情況非常難控制。以廣東石油化工學院電子信息工程系現(xiàn)代通信重點實驗室為例，目前，該實驗室一次僅能容納一個班級的專業(yè)實驗。但系里2 個專業(yè)，4 個年級16 個班級的學生如果均持有進入實驗室的IC 卡，為保障實驗的正常進行，只能加大管理力度，派人時刻提醒非該時間段實驗的學生不能進入實驗室。這樣無形中就增加了人力和勞動強度，沒有從根本上實現(xiàn)現(xiàn)代化管理模式。

    3) 市面上門禁系統(tǒng)的智能信息化程度不能滿足高校實驗室高強度、高節(jié)奏的人員流動性。如目前的門禁系統(tǒng)對考勤功能的設(shè)置僅限于某個具體對象，這與高校實驗室必須具備考勤任務(wù)設(shè)置、考勤人數(shù)統(tǒng)計的功能要求相差較遠。以廣東石油化工學院計算機系軟件工程實驗室為例，每年承擔的實驗課程( 不包含重復課程) 總數(shù)達30 多門，開設(shè)各種實驗項目200 多個，年實驗任務(wù)高達12 萬人機學時以上，說明周1 ～ 5，每日1 ～ 8 節(jié)課基本都有上機安排。實驗室高強度、高節(jié)奏的運作往往使得上節(jié)實驗課的學生還沒刷卡離開實驗室，下節(jié)課的學生已經(jīng)刷卡進入實驗室開始實驗了。而門禁系統(tǒng)只能從讀取器中導出數(shù)據(jù)，再從刷卡進入、離開的時間列表中統(tǒng)計分析各個班級學生人數(shù)，這顯然為教師的考勤工作造成了非常大的困擾。

    4) 市面上門禁系統(tǒng)簡單的呼應(yīng)設(shè)置不適應(yīng)高校開放性實驗室的日常管理模式。多年來，隨著實驗室開放力度的加大，學生對實踐能力重要性的認識的不斷提升，學生申請使用實驗室的次數(shù)也大幅度增加，實驗室管理人員經(jīng)常要中斷手中的工作為前來申請使用實驗室或請教問題的學生開門，并告之其他專業(yè)教師的具體辦公位置。另外，實驗室針對學生課外創(chuàng)新活動需要，面向各專業(yè)學生開放了相關(guān)實驗，同時根據(jù)專業(yè)教師的研究方向，學生已經(jīng)允許根據(jù)自己的學習興趣選擇實驗分室和相關(guān)實驗，這些都給實驗室的管理增加了難度，實驗室管理人員經(jīng)常要花大量的時間來處理協(xié)調(diào)。

    此外，從技術(shù)手段上分析，現(xiàn)階段高校實驗室門禁系統(tǒng)的漏洞如下:

    ( 1) 可擴展性差。目前市面上的門禁系統(tǒng)不能根據(jù)高校后續(xù)的教學模式、實驗需求增加相應(yīng)的功能，或者修改相當?shù)睦щy，同時也會增加一定的擴展費用。
    ( 2) 非實時性。傳統(tǒng)的基于單片機控制系統(tǒng)的不足和基于PC 的控制系統(tǒng)非實時性的缺點，與上下機刷卡的高速度不匹配，使得數(shù)據(jù)讀取緩沖不夠，數(shù)據(jù)傳輸不到位。

    鑒于以上情況，開發(fā)一種成本較低、可自行擴展維護，并符合各自高校教學、管理模式的實驗室門禁管理系統(tǒng)是高校實驗室信息化建設(shè)的必然要求，也是實現(xiàn)實驗室有效開放的必要手段和方法。

    2 實驗室門禁管理系統(tǒng)的設(shè)計

    2. 1 系統(tǒng)的總體設(shè)計

    從功能角度出發(fā)，系統(tǒng)主要由信息管理和門禁考勤監(jiān)控子系統(tǒng)2 部分構(gòu)成，系統(tǒng)總體功能模塊設(shè)計如圖1 所示。信息管理功能主要包括系統(tǒng)信息操作，可以通過設(shè)置管理員權(quán)限，修改系統(tǒng)登錄相關(guān)信息; IC 卡操作管理，主要是針對IC 卡開卡、銷卡及卡信息的處理; 考勤任務(wù)的設(shè)置，結(jié)合學生實驗安排，采用日程表和周選擇的方式制定考勤計劃，同時分析考勤數(shù)據(jù); 實驗室的管理，主要是對使用門禁系統(tǒng)的實驗室進行新增、查詢、刪除等基本操作。門禁－ 考勤實時監(jiān)控功能則包括開啟監(jiān)控，通過信息管理模塊執(zhí)行考勤計劃，監(jiān)控所有學生的考勤狀況，查詢學生進、出門刷卡時間，同時限制計劃中未包含班級的學生在規(guī)定時間內(nèi)進入實驗室; 顯示實驗學生班級、學號、姓名等相關(guān)信息，針對具體事情的發(fā)生時間進行查詢，落實責任。

圖1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

    從物理部署角度分析，系統(tǒng)由上位機、下位機2 部分組成，上位機運行運行在服務(wù)器及客戶端上，是一個在Microsoft visual C + + 環(huán)境開發(fā)，基于MFC 的應(yīng)用程序。程序?qū)崿F(xiàn)了門禁信息的管理、實驗教學模式設(shè)置、實驗安排、考勤計劃設(shè)計及監(jiān)控過程中網(wǎng)絡(luò)呼叫命令的接收、發(fā)送等功能。下位機的硬件平臺為Arm 9( S3C2440) ［4］，軟件平臺為Linux 2. 6. 30，主要實現(xiàn)與刷卡機、呼叫器等設(shè)備與上下位機的交互。