Nghiên cứu hệ thống quản lý điểm danh của sinh viên đại học dựa trên công nghệ RFID

1. Giới thiệu

Khi quy mô của các trường cao đẳng và đại học tiếp tục mở rộng, số lượng sinh viên tiếp tục tăng, việc tin học hóa trong quản lý giảng dạy và quản lý sinh viên ở các trường cao đẳng và đại học dần được cải thiện. Hệ thống lựa chọn khóa học sinh viên dựa trên mạng lưới trường, hệ thống hỏi điểm, hệ thống quản lý giáo dục, hệ thống tuyển sinh và việc làm đã xuất hiện ở các trường đại học lớn, mang lại sự thuận tiện lớn cho việc học tập, cuộc sống, quản lý và công việc văn phòng của giáo viên và sinh viên trong các trường đại học.

Trong quản lý giảng dạy ở các trường cao đẳng, đại học, quản lý điểm danh là một phương tiện quan trọng để đảm bảo chất lượng giảng dạy. Sinh viên' Hồ sơ điểm danh trên lớp cũng là cơ sở quan trọng để đánh giá học sinh; hiệu suất hàng ngày. Hiện nay, ở hầu hết các trường cao đẳng, đại học, việc quản lý điểm danh của học sinh vẫn được hoàn thiện bằng phương pháp truyền thống là điểm danh giáo viên và nhập thủ công. Với việc mở rộng quy mô các trường cao đẳng và đại học, đối với một số khóa học cơ bản và chuyên nghiệp cơ bản, số lớp giảng dạy nhìn chung là hơn 100 người. Đồng thời, với sự phổ biến của giáo dục đại học và sự đa dạng hóa ý tưởng, việc học sinh nghỉ học, đến muộn và về sớm đã trở nên phổ biến. Giáo viên có được dữ liệu điểm danh thông qua điểm danh, đăng nhập, v.v., điều này một mặt tiêu tốn rất nhiều thời gian và ảnh hưởng đến việc giảng dạy trên lớp. Đồng thời, khó tránh khỏi các hiện tượng như ký tên, trả lời thay học sinh tương đối khó quản lý; mặt khác, thông tin điểm danh thường chỉ có giáo viên mới nắm được. Để làm căn cứ tính điểm hàng ngày không thể tải lên bộ phận quản lý giảng dạy để chia sẻ kịp thời, để bộ phận quản lý giảng dạy thông qua giáo viên chủ nhiệm xem xét. Những học sinh vắng mặt nghiêm trọng trên lớp cần được giám sát, cảnh cáo, giáo dục để đạt được mục đích điều chỉnh phương pháp học tập, nâng cao chất lượng giảng dạy. Ngoài ra, do thông tin điểm danh không được tiết lộ nên học sinh không thể kiểm tra tình trạng điểm danh của mình, điều này cũng sẽ ảnh hưởng đến tính khách quan, công bằng của việc điểm danh và kết quả thông thường.

Theo hệ thống quản lý điểm danh giảng dạy truyền thống, sinh viên nộp đơn xin nghỉ phép cho giáo viên lớp, lãnh đạo bộ phận và bộ phận quản lý công tác học thuật dưới hình thức yêu cầu nghỉ phép và chúng chỉ có thể có hiệu lực sau khi được phê duyệt từng bước. Thông tin nghỉ phép được gửi đến người hướng dẫn dưới dạng giấy nghỉ phép. Mô hình này bộc lộ nhiều bất cập trong quản lý các trường cao đẳng, đại học với mức độ thông tin hóa ngày càng cao: thứ nhất, sinh viên xin nghỉ bất tiện, hiệu quả phê duyệt của nhà quản lý thấp; thứ hai, giáo viên giảng dạy không nắm bắt được tình trạng học sinh xin nghỉ phép kịp thời, khiến cho giáo viên ghi chép điểm danh học sinh các lớp không chính xác.

Quản lý chấm công truyền thống tốn nhiều thời gian, công sức, kém hiệu quả và thông tin không kịp thời. Nó không còn có thể đáp ứng được yêu cầu quản lý của các trường đại học hiện đại. Vì vậy, cần sử dụng hệ thống quản lý điểm danh học sinh dựa trên mạng của trường để tự động thu thập thông tin điểm danh học sinh thông qua công nghệ RFID (nhận dạng tần số vô tuyến) nhằm tránh việc giáo viên chiếm thời gian dạy trên lớp bằng cách gọi tên và nâng cao hiệu quả giảng dạy; nhằm nâng cao sự thuận tiện cho sinh viên xin nghỉ phép thông qua phương thức nghỉ phép và phê duyệt trực tuyến và hiệu quả phê duyệt của bộ phận quản lý. Sinh viên, giáo viên và bộ phận quản lý giảng dạy chia sẻ thông tin điểm danh qua mạng của trường, tăng tính minh bạch của thông tin và nâng cao chất lượng quản lý của bộ phận quản lý.

2. Giới thiệu công nghệ RFID

RFID (Nhận dạng tần số vô tuyến, Nhận dạng tần số vô tuyến) là công nghệ nhận dạng tự động không tiếp xúc, tự động xác định mục tiêu thông qua tín hiệu tần số vô tuyến để thu được thông tin riêng lẻ của đối tượng và thu được dữ liệu liên quan. Công việc nhận dạng không cần can thiệp thủ công và có thể hoạt động trong nhiều ứng dụng khác nhau. Môi trường khắc nghiệt. Công nghệ RFID có những ưu điểm mà mã vạch không có như chống nước, chống từ tính, chịu nhiệt độ cao, tuổi thọ cao, khoảng cách đọc lớn, bảo mật dữ liệu tốt, dung lượng lưu trữ dữ liệu lớn, lưu trữ và cập nhật thông tin thuận tiện. Do đó, với tư cách là một công nghệ thông tin nhanh, thời gian thực, chính xác, thu thập và xử lý dữ liệu về các đối tượng cụ thể đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhưnhư sản xuất, bán lẻ, hậu cần và vận tải.

Hệ thống ứng dụng RFID thường bao gồm ba phần: thẻ điện tử, đầu đọc và hệ thống ứng dụng. Thẻ điện tử bao gồm chip thẻ và ăng-ten thẻ và được gắn vào đối tượng cần nhận dạng. EPC (Mã sản phẩm điện tử) trong chip thẻ điện tử ghi lại thông tin cơ bản của đối tượng và thẻ EPC có thể cung cấp mã nhận dạng duy nhất cho từng thực thể vật lý. Ăng-ten thẻ được sử dụng để liên lạc với ăng-ten RF trên đầu đọc. Đầu đọc chủ yếu được sử dụng để đọc hoặc ghi thông tin thẻ điện tử. Ăng-ten tần số vô tuyến trên đầu đọc truyền tín hiệu tần số vô tuyến giữa thẻ điện tử và đầu đọc.

Nguyên lý làm việc cơ bản của hệ thống RFID được thể hiện trong Hình 1. Đầu đọc gửi tín hiệu tần số vô tuyến có tần số nhất định thông qua ăng-ten tần số vô tuyến. Khi thẻ điện tử đi vào vùng làm việc của ăng-ten phát, nó sẽ tạo ra dòng điện cảm ứng và thu được năng lượng để kích hoạt; thẻ điện tử gửi mã riêng và thông tin khác thông qua ăng-ten thẻ; ăng-ten tần số vô tuyến nhận thông tin được gửi từ thẻ điện tử. Tín hiệu sóng mang đến được truyền đến đầu đọc thông qua bộ điều chỉnh ăng-ten; Đầu đọc giải điều chế và giải mã tín hiệu nhận được, sau đó kết nối với hệ thống máy tính bên ngoài thông qua giao diện RS232 hoặc RS485 của đầu đọc và thực hiện việc chuyển đổi thông tin thông qua hệ thống máy tính, xử lý và ứng dụng chuyên dụng.

3. Thiết kế hệ thống quản lý điểm danh của sinh viên đại học dựa trên công nghệ RFID

3.1 Cấu trúc tổng thể của hệ thống

Để thực hiện việc thu thập và chia sẻ thông tin tự động về dữ liệu điểm danh của sinh viên, hệ thống này sử dụng công nghệ RFID, với sự trợ giúp của mạng trường và áp dụng kiến trúc 3 lớp dựa trên mô hình điện toán mạng trình duyệt/máy chủ (B/S). . Nó có bảo trì và nâng cấp hệ thống thuận tiện và tốt. Ưu điểm của tính mở và khả năng mở rộng.

Cấu trúc tổng thể của hệ thống ứng dụng bao gồm 3 phần: hệ thống RFID, hệ thống phần mềm trung gian và hệ thống ứng dụng máy tính. Hệ thống RFID bao gồm Thẻ điện tử RFID, đầu đọc, phần mềm hệ thống quản lý và trao đổi dữ liệu; hệ thống phần mềm trung gian bao gồm máy chủ Savant, máy chủ ONS, máy chủ PML (Physical Markup Language) và phần mềm dữ liệu tương ứng. Cấu trúc của hệ thống quản lý điểm danh của sinh viên dựa trên mạng của trường được thể hiện trong Hình 2.

(1) Thẻ điện tử. Nhúng Thẻ RFID ghi thông tin cơ bản của học sinh vào thẻ IC sinh viên. EPC cung cấp nhận dạng duy nhất của đối tượng sinh viên. Thông tin được lưu trữ trong mã EPC có thể bao gồm các thông tin cơ bản như mã số sinh viên, tên, chuyên ngành, giới tính, v.v.

Hiện nay, có ba loại thẻ điện tử có thể được sử dụng: chủ động, thụ động và bán chủ động. Thẻ hoạt động và bán hoạt động có thể thích ứng với việc quét ở khoảng cách xa và khoảng cách nhận dạng có thể đạt tới 15 ~ 30m. Học sinh không cần phải xếp hàng chờ kiểm tra điểm danh, việc điểm danh nhanh hơn. và khoảng cách đọc và ghi của thiết bị đọc và ghi hệ thống RFID thụ động là ngắn, thường trong vòng 10cm, vì vậy học sinh sẽ khó có thể đọc được. việc tham dự phải xếp hàng từng người một, điều này làm giảm hiệu quả tham dự. Vì vậy, hệ thống này sử dụng thẻ hoạt động.

(2) Người đọc. Đầu đọc được lắp đặt tại nhiều điểm tham dự khác nhau, chẳng hạn như ở lối vào tòa nhà chính của trường và ở lối vào mỗi lớp học. Khi học sinh vào địa điểm điểm danh, đầu đọc sử dụng sóng vô tuyến cảm ứng để hoàn thiện việc thu thập thông tin thẻ mã EPC. Thẻ gửi sóng điện từ đến đầu đọc và các sóng điện từ trả về này được chuyển đổi thành thông tin dữ liệu, tức là mã EPC của thẻ. Người đọc sẽ sử dụng thông tin được thu thập để hoàn tất quá trình đăng nhập vào lớp học và nhận dạng danh tính sinh viên thông qua các máy chủ ONS và PML được định cấu hình trong mạng của trường.

(3) Máy chủ thông minh. Trong quá trình học sinh đi học, sau khi đầu đọc nhận được mã EPC sẽ sử dụng hệ thống phần mềm của Savant để hoàn tất việc truyền và quản lý dữ liệu trực tuyến. Các nhiệm vụ chính là hiệu đính dữ liệu, điều phối người đọc, truyền dữ liệu, lưu trữ dữ liệu và quản lý tác vụ.

(4) Máy chủ phân giải tên đối tượng (ONS). Tìm thông tin tham khảo về sinh viên bằng cách khớp mã EPC với thông tin sinh viên tương ứng. Ví dụ: khi người đọc đọc thông tin của thẻ EPC, mã EPC sẽ được chuyển đến hệ thống Savant và sau đó ONS được sử dụng để tìm thông tin sinh viên thông qua tmạng lưới khuôn viên trường. ONS sẽ chỉ định máy chủ lưu trữ thông tin sinh viên vào hệ thống Savant và chuyển thông tin sinh viên trong tệp này sang hệ thống Savant.

(5) Máy chủ PML. Thông tin về học sinh được viết bằng Ngôn ngữ đánh dấu vật lý (PML), được phát triển dựa trên Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng (XML). Các tệp PML được lưu trữ trên máy chủ thông tin EPC để cung cấp các tệp cần thiết cho các máy tính khác.

(6) Hệ thống ứng dụng máy tính. Đây là một hệ thống quản lý điểm danh được hệ thống này phát triển đặc biệt để hoàn thiện các bài học của học sinh. truy vấn thông tin tham dự, thống kê và tính điểm hàng ngày. Hệ thống quản lý điểm danh được phát triển cũng cung cấp chức năng phê duyệt và đăng ký nghỉ phép trực tuyến dựa trên mạng của trường, để dữ liệu điểm danh có thể phản ánh kết quả học tập của sinh viên. để lại thông tin trên cơ sở thu thập tự động, làm cho thông tin trở nên khách quan và chính xác hơn.

3.2 Thiết kế chức năng của hệ thống quản lý điểm danh

Mục tiêu của hệ thống này là thu thập tự động, theo thời gian thực và chính xác các thông tin điểm danh như đi học muộn, về sớm và vắng mặt của sinh viên theo nhu cầu quản lý điểm danh của sinh viên đại học, đồng thời truyền tải và chia sẻ thông tin đó qua mạng của trường tới đạt được truy vấn và thống kê thông tin đi học của sinh viên. và phân tích; cũng được yêu cầu cung cấp chức năng phê duyệt và nộp đơn xin nghỉ phép trực tuyến dựa trên mạng của trường, để dữ liệu điểm danh có thể phản ánh kết quả học tập của sinh viên. để lại thông tin và sinh viên' điểm hàng ngày có thể được tính tự động dựa trên kết quả học tập của học sinh. sự tham dự.

Theo các yêu cầu trên, các module chức năng của hệ thống được thể hiện trên Hình 3.

Các chức năng chính của mỗi mô-đun như sau:

(1) Quản lý thông tin sinh viên. Duy trì các thông tin cơ bản như mã số sinh viên, tên, lớp, v.v. Nó chủ yếu được sử dụng để nhận dạng sinh viên và kiểm tra xem họ có đủ điều kiện tham dự hay không. Chỉ những sinh viên đáp ứng danh sách mới có thể tham dự.

(2) Dạy quản lý lớp học. Lưu trữ thông tin lớp dạy. Bao gồm mã lớp dạy, danh sách sinh viên được chọn, mã khóa học, tên khóa học, giờ học, lớp học, v.v. Thông tin này là cơ sở quan trọng để thu thập thông tin điểm danh.

(3) Đăng ký thông tin nhãn. Đăng ký và lưu giữ thông tin học sinh trên thẻ điện tử để thống nhất với thông tin trong cơ sở dữ liệu học sinh.

(4) Cấu hình đầu đọc. Đặt số, vị trí, địa chỉ IP của đầu đọc và các thông tin khác.

(5) Thu thập và xử lý thông tin điểm danh. Trình đọc tự động đọc thông tin EPC trong tệp sinh viên; thẻ điện tử và truyền tín hiệu đến hệ thống ONS. Đồng thời, nó định vị chủ sở hữu RFID, xác định địa chỉ IP của nó và kiểm tra nó với địa chỉ IP của lớp học được lưu trong cơ sở dữ liệu. Sau khi xác minh là chính xác thì đối chiếu với giờ học và danh sách học sinh trong lớp. Chỉ những học sinh đáp ứng đồng thời ba điều kiện trên mới có thể đi học bình thường. Đối với những học viên đã được xác minh chính xác, thời gian điểm danh sẽ được tự động ghi nhận và việc đi học trễ hay vắng mặt sẽ được xác định dựa trên yêu cầu nghỉ phép của học viên. Sau khi phán quyết và xử lý ở trên, việc đi học của học sinh sẽ được ghi lại vào cơ sở dữ liệu điểm danh. Đối với cá nhân học sinh mang thẻ IC của người khác để đánh lừa hệ thống điểm danh, giáo viên có thể đếm ngay số lượng học sinh. Nếu số không khớp với số mà hệ thống đếm được tức là thông tin học sinh không hợp lệ, cần phải nhắc nhở ngay tại chỗ và kiểm tra lại.

(6) Đơn xin nghỉ phép. Sinh viên điền đơn xin nghỉ phép trực tuyến qua Internet và chờ phê duyệt của bộ phận quản lý. Họ cũng có thể kiểm tra trạng thái phê duyệt nghỉ phép bất cứ lúc nào.

(7) Để lại sự chấp thuận. Lãnh đạo bộ môn và bộ phận quản lý có thể xem xét, phê duyệt đơn xin nghỉ phép trực tuyến của sinh viên. Đơn xin nghỉ phép đã được phê duyệt sẽ được ghi lại trong cơ sở dữ liệu điểm danh.

(8) Truy vấn thông tin điểm danh: Sinh viên có thể truy vấn tình trạng điểm danh các khóa học của mình. Giáo viên có thể kiểm tra tình trạng tham dự các lớp giảng dạy.

(9) Thống kê số người tham dự. Bộ phận quản lý giảng dạy có thể đếm số lượng học sinh tham dự một khóa học nhất định, số lượng học sinh tham gia theo khoa hoặc lớp và số lượng học sinh tham gia của một giáo viên nhất định.

(10) Ctính điểm tham dự. Giáo viên có thể thiết lập tỷ lệ tham dự trong đánh giá tổng thể khóa học nếu cần và hệ thống sẽ tự động tính điểm tham dự của mỗi học sinh dựa trên mức độ tham dự của học sinh.

(11) Cảnh báo vắng mặt nghiêm trọng. Bộ phận quản lý giảng dạy có thể đặt ra ngưỡng vắng mặt nghiêm trọng. Những học sinh vắng mặt vượt quá mức độ nhất định sẽ bị đưa vào danh sách cảnh báo vắng mặt nghiêm trọng. Hệ thống sẽ thông báo cho chính học sinh vắng mặt nghiêm trọng, giáo viên chủ nhiệm lớp hoặc cố vấn lớp và bộ phận quản lý giảng dạy bằng hình thức tin nhắn hoặc có thể thông báo bằng hình thức email. Phụ huynh có thể giám sát và cảnh báo học sinh.

  4. Kết luận

Vấn đề then chốt trong hệ thống quản lý điểm danh của trường đại học là việc tự động nhận dạng và thu thập thông tin sinh viên. Trước những vấn đề tồn tại trong phương pháp điểm danh truyền thống, bài viết này đề xuất một hệ thống quản lý điểm danh dựa trên công nghệ RFID và mạng lưới khuôn viên trường, đồng thời tiến hành phân tích chi tiết về cấu trúc và chức năng của nó. Kết hợp công nghệ RFID với Internet và sử dụng thẻ điện tử làm phương tiện nhận dạng để lấy thông tin điểm danh của học sinh và nâng cao hiệu quả giảng dạy; nâng cao sự thuận tiện cho sinh viên' yêu cầu nghỉ phép và hiệu quả phê duyệt của bộ phận quản lý thông qua phương thức xin nghỉ phép trực tuyến và phê duyệt. Sinh viên, giáo viên và bộ phận quản lý giảng dạy chia sẻ thông tin điểm danh qua mạng của trường, tăng tính minh bạch của thông tin và nâng cao chất lượng quản lý của bộ phận quản lý. Người ta tin rằng với việc giảm chi phí công nghệ RFID và cải thiện các tiêu chuẩn và thông số Kỹ thuật có liên quan, hệ thống quản lý điểm danh đại học dựa trên công nghệ RFID sẽ được sử dụng rộng rãi.