高校實驗室門禁管理問題分析與系統設計

文章出處：http://5052h112.com 作者： 人氣： 發表時間：2013年02月08日

    摘要: 目前，市面上的門禁管理系統大多功能較為單一，僅適用于郵電、通信、金融及公安等企事業部門。由于高等院校實驗室特殊、復雜的教學、管理模式，出現了系統適用性不強、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的缺陷及漏洞，并自主開發了適用于高校實驗室運作方式的門禁管理系統，解決了直接運用市面上門禁管理系統和傳統機械門鎖存在的弊端。

    隨著計算機、嵌入式技術的飛速發展，及高等院校信息化建設進程的加快，門禁管理信息在國內各大高校及一些科研院所的應用已經非常普及，如云南大學的“一卡通”機房門禁管理系統［1］，四川大學的遠程門禁控制及視頻監查系統等。顯然，門禁信息系統為更新、提高實驗裝備，有效組織科研協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的研究開發，結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，以先進的感應式IC 卡技術，配合刷卡信息系統，將IC 卡的應用、嵌入式技術［4］與計算機信息管理系統結合起來，自主設計并實現了高校實驗室門禁管理系統。

    1 高校實驗室門禁管理的問題分析

    門禁系統的應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) 市面上門禁系統高成本是制約高校實驗室信息化普及和發展的瓶頸。現階段，雖然門禁管理系統在市場上已有較為成熟的產品，但價格往往較高，這與高校實驗室限于經濟基礎的規劃模式不相符。在高校范圍內，各領域、各學科都擁有各自不同的專業實驗室，少則數十個，多則幾十個。例如，每個實驗室均購買一套門禁系統，則需動輒數十或者幾十萬元的成本，還需承擔后期的維護、調試、安裝等費用。

    2) 市面上門禁系統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實驗。但系里2 個專業，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，沒有從根本上實現現代化管理模式。

    3) 市面上門禁系統的智能信息化程度不能滿足高校實驗室高強度、高節奏的人員流動性。如目前的門禁系統對考勤功能的設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設置、考勤人數統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) 總數達30 多門，開設各種實驗項目200 多個，年實驗任務高達12 萬人機學時以上，說明周1 ～ 5，每日1 ～ 8 節課基本都有上機安排。實驗室高強度、高節奏的運作往往使得上節實驗課的學生還沒刷卡離開實驗室，下節課的學生已經刷卡進入實驗室開始實驗了。而門禁系統只能從讀取器中導出數據，再從刷卡進入、離開的時間列表中統計分析各個班級學生人數，這顯然為教師的考勤工作造成了非常大的困擾。

    4) 市面上門禁系統簡單的呼應設置不適應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也大幅度增加，實驗室管理人員經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，并告之其他專業教師的具體辦公位置。另外，實驗室針對學生課外創新活動需要，面向各專業學生開放了相關實驗，同時根據專業教師的研究方向，學生已經允許根據自己的學習興趣選擇實驗分室和相關實驗，這些都給實驗室的管理增加了難度，實驗室管理人員經常要花大量的時間來處理協調。

    此外，從技術手段上分析，現階段高校實驗室門禁系統的漏洞如下:

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

    鑒于以上情況，開發一種成本較低、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是高校實驗室信息化建設的必然要求，也是實現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的設計

    2. 1 系統的總體設計

    從功能角度出發，系統主要由信息管理和門禁考勤監控子系統2 部分構成，系統總體功能模塊設計如圖1 所示。信息管理功能主要包括系統信息操作，可以通過設置管理員權限，修改系統登錄相關信息; IC 卡操作管理，主要是針對IC 卡開卡、銷卡及卡信息的處理; 考勤任務的設置，結合學生實驗安排，采用日程表和周選擇的方式制定考勤計劃，同時分析考勤數據; 實驗室的管理，主要是對使用門禁系統的實驗室進行新增、查詢、刪除等基本操作。門禁－ 考勤實時監控功能則包括開啟監控，通過信息管理模塊執行考勤計劃，監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定時間內進入實驗室; 顯示實驗學生班級、學號、姓名等相關信息，針對具體事情的發生時間進行查詢，落實責任。

圖1 系統功能結構圖

    從物理部署角度分析，系統由上位機、下位機2 部分組成，上位機運行運行在服務器及客戶端上，是一個在Microsoft visual C + + 環境開發，基于MFC 的應用程序。程序實現了門禁信息的管理、實驗教學模式設置、實驗安排、考勤計劃設計及監控過程中網絡呼叫命令的接收、發送等功能。下位機的硬件平臺為Arm 9( S3C2440) ［4］，軟件平臺為Linux 2. 6. 30，主要實現與刷卡機、呼叫器等設備與上下位機的交互。