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://www.mjagi.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(fù)雜的教學(xué)、管理模式，出現(xiàn)了系統(tǒng)適用性不強(qiáng)、擴(kuò)展性差、運(yùn)行性能不佳等問題。廣東石油化工學(xué)院現(xiàn)代通信重點(diǎn)實驗室在日常教學(xué)、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(yùn)作方式的門禁管理系統(tǒng)，解決了直接運(yùn)用市面上門禁管理系統(tǒng)和傳統(tǒng)機(jī)械門鎖存在的弊端。

    隨著計算機(jī)、嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，及高等院校信息化建設(shè)進(jìn)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(xué)的“一卡通”機(jī)房門禁管理系統(tǒng)［1］，四川大學(xué)的遠(yuǎn)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(xué)生提供了進(jìn)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(xué)院計算機(jī)與電子信息學(xué)院實驗教學(xué)模式及管理的特點(diǎn)，以先進(jìn)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(jī)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(jì)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(xué)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(dān)后期的維護(hù)、調(diào)試、安裝等費(fèi)用。

    2) 市面上門禁系統(tǒng)的工作流程與高校實驗教學(xué)模式不相符。高等院校的實驗課程，為保證實驗教學(xué)的效果與秩序，實驗時是不允許非該時間段實驗的班級學(xué)生進(jìn)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(xué)院電子信息工程系現(xiàn)代通信重點(diǎn)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(xué)生如果均持有進(jìn)入實驗室的IC 卡，為保障實驗的正常進(jìn)行，只能加大管理力度，派人時刻提醒非該時間段實驗的學(xué)生不能進(jìn)入實驗室。這樣無形中就增加了人力和勞動強(qiáng)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(qiáng)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(yuǎn)。以廣東石油化工學(xué)院計算機(jī)系軟件工程實驗室為例，每年承擔(dān)的實驗課程( 不包含重復(fù)課程) 總數(shù)達(dá)30 多門，開設(shè)各種實驗項目200 多個，年實驗任務(wù)高達(dá)12 萬人機(jī)學(xué)時以上，說明周1 ～ 5，每日1 ～ 8 節(jié)課基本都有上機(jī)安排。實驗室高強(qiáng)度、高節(jié)奏的運(yùn)作往往使得上節(jié)實驗課的學(xué)生還沒刷卡離開實驗室，下節(jié)課的學(xué)生已經(jīng)刷卡進(jìn)入實驗室開始實驗了。而門禁系統(tǒng)只能從讀取器中導(dǎo)出數(shù)據(jù)，再從刷卡進(jìn)入、離開的時間列表中統(tǒng)計分析各個班級學(xué)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(xué)生對實踐能力重要性的認(rèn)識的不斷提升，學(xué)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(xué)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(xué)生課外創(chuàng)新活動需要，面向各專業(yè)學(xué)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(xué)生已經(jīng)允許根據(jù)自己的學(xué)習(xí)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(kuò)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(xué)模式、實驗需求增加相應(yīng)的功能，或者修改相當(dāng)?shù)睦щy，同時也會增加一定的擴(kuò)展費(fèi)用。
    ( 2) 非實時性。傳統(tǒng)的基于單片機(jī)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(diǎn)，與上下機(jī)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(kuò)展維護(hù)，并符合各自高校教學(xué)、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(xué)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(jìn)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(xué)生的考勤狀況，查詢學(xué)生進(jìn)、出門刷卡時間，同時限制計劃中未包含班級的學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)進(jìn)入實驗室; 顯示實驗學(xué)生班級、學(xué)號、姓名等相關(guān)信息，針對具體事情的發(fā)生時間進(jìn)行查詢，落實責(zé)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(jī)、下位機(jī)2 部分組成，上位機(jī)運(yùn)行運(yùn)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(xué)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(jī)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(jī)、呼叫器等設(shè)備與上下位機(jī)的交互。