指紋考勤信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)＊

王桂林， 楊昆， 王保云， 劉濤， 趙世翔

（1.云南師范大學(xué) 旅游與地理科學(xué)學(xué)院，云南 昆明650500；2.西部資源環(huán)境地理信息技術(shù)教育部工程研究中心，云南 昆明650500；3.云南師范大學(xué) 信息學(xué)院，云南 昆明650500）

1 前 言

人事考勤是現(xiàn)代單位管理的重要組成部分，它的好壞直接影響到員工的薪酬、單位的經(jīng)濟(jì)及社會效益等諸多方面［1］，基于這種情況，對單位員工出勤情況進(jìn)行科學(xué)、有效的管理已經(jīng)成為現(xiàn)代單位的重要課題.受到技術(shù)手段本身的限制，傳統(tǒng)的考勤方式如手工簽到、IC卡、打卡鐘或磁卡考勤方式，經(jīng)常發(fā)生代打卡現(xiàn)象，是一種難管理、低效率、易假冒、高人情的管理手段，對單位的考勤起不到應(yīng)有的效果.隨著生物技術(shù)的發(fā)展，指紋識別技術(shù)也逐步被應(yīng)用于考勤［2－3］.指紋考勤信息管理系統(tǒng)采用指紋識別技術(shù)和指紋考勤管理軟件使考勤智能化、無紙化，保證了考勤管理的嚴(yán)肅性、紀(jì)律性、公正性，實(shí)現(xiàn)人、地、時三者合一，從而避免了虛假考勤，提高了考勤效率［4］.指紋的最大優(yōu)勢就是在于其唯一性、不可代替性，并且相對固定、不易發(fā)生改變，通過分析指紋特征點(diǎn)，獲得的信息就足以可靠地確認(rèn)一個人的身份［5］.

2 系統(tǒng)概述

2.1 指紋識別技術(shù)

指紋識別技術(shù)是依據(jù)人體的特征進(jìn)行身份驗(yàn)證的生物識別技術(shù).要把人體的特征用于身份識別，這些特征必須具有唯一性和穩(wěn)定性，即每個人的這些特征都與別人不同且終生不變，據(jù)此得以識別身份.研究表明，人的掌紋、面孔、指紋、發(fā)音、骨架、視網(wǎng)膜等都具有唯一性和穩(wěn)定性的特點(diǎn)；基于這些特征，人們逐步對指紋識別、面部識別、發(fā)音識別等多種生物識別技術(shù)進(jìn)行了深入探索和研究［6］.指紋識別技術(shù)的基本過程為通過圖像設(shè)備獲取指紋圖像；用計(jì)算機(jī)識別軟件建立指紋的特征資料庫；員工打考勤時，設(shè)備獲取員工指紋信息，指紋考勤管理系統(tǒng)采用模糊匹配算法匹配員工指紋與資料庫的指紋信息.

指紋識別技術(shù)是在現(xiàn)代電子集成制造技術(shù)及快速、可靠算法的快速發(fā)展基礎(chǔ)上建立起來的［7］，可廣泛應(yīng)用于需要進(jìn)行身份驗(yàn)證的場所.基于指紋識別技術(shù)的身份驗(yàn)證安全系統(tǒng)可以替代傳統(tǒng)的基于密碼和證件的安全系統(tǒng).

指紋考勤管理的特點(diǎn)：

（1）利用人類指紋的特征，通過對指紋圖案采樣、特征信息提取并與庫存樣本相比較的過程來實(shí)現(xiàn)身份識別.

（2）采用高安全等級算法，運(yùn)行速度高，識別時間短，識別精準(zhǔn)，杜絕虛假考勤成分.

（3）通過TCP／UDP等協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸，實(shí)時性好.

（4）操作執(zhí)行半自動化，大大減少消耗的人力資源.

（5）基于計(jì)算機(jī)操作，有自我統(tǒng)計(jì)能力，從而提高工作效率.

（6）使用高強(qiáng)度長壽命模塊，不易損壞，可重復(fù)使用性高.

（7）所需成本低廉.

（8）面向市場廣泛，適合學(xué)校及企業(yè).

2.2 指紋考勤信息管理系統(tǒng)優(yōu)勢

傳統(tǒng)的手工操作管理考勤存在著許多無法避免的問題，例如：

人工簽到考勤：紙張容易破損，不易長時間保存；采用人工統(tǒng)計(jì)方式，費(fèi)時費(fèi)力；效率低，考勤時間不能保證，不利于計(jì)算機(jī)管理，并且容易造成代簽到的人情管理［8］.

磁卡、IC卡、射頻卡等考勤：卡片費(fèi)用高，容易損壞和丟失，磁條或IC卡容易丟失數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)讀取受環(huán)境的影響；數(shù)據(jù)讀取易錯，穩(wěn)定性差；員工需要攜帶卡片，損壞和丟失要變換卡片，磁卡壽命短，需要頻繁更換，容易造成代刷卡的人情管理［9］.

而本論文的指紋考勤管理信息系統(tǒng)解決代簽到等手工操作管理容易出現(xiàn)的弊端，其具有如下幾個安全特點(diǎn)：

（1）數(shù)據(jù)完整性問題

指紋考勤系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)是員工的指紋信息，首先采用指紋讀取設(shè)備獲取單位員工的指紋信息并經(jīng)過處理后存儲到指紋資料庫里。計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)的穩(wěn)定性使得這些數(shù)據(jù)不容易損壞、丟失，因此數(shù)據(jù)的完整性可以保證.

（2）數(shù)據(jù)機(jī)密性問題

機(jī)密性確保指紋考勤系統(tǒng)只能被合法的用戶訪問.指紋考勤軟件應(yīng)滿足技術(shù)要求，能夠?qū)崿F(xiàn)嚴(yán)格的訪問權(quán)限控制：一是保障員工用戶可以用考勤系統(tǒng)進(jìn)行考勤、請假、申請出差等操作；二是保證科室負(fù)責(zé)人具有某些較高權(quán)限的操作，比如批準(zhǔn)請假、出差等，并且保證考勤管理員可以查看各科室的考勤情況.

（3）數(shù)據(jù)真實(shí)性問題

通過指紋讀取設(shè)備讀取到人體指紋的圖像，并且對原始的圖像進(jìn)行增強(qiáng)等初步處理，減弱圖像的噪音，增強(qiáng)脊和骨的對比度.最后指紋識別軟件根據(jù)指紋圖像建立指紋的數(shù)字表示——特征數(shù)據(jù).而指紋考勤系統(tǒng)存儲的指紋信息數(shù)據(jù)就是這個特征數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)的正確性、真實(shí)性可以保證.

3 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)與角色分析

指紋考勤信息管理系統(tǒng)：指紋考勤客戶端采集考勤信息，服務(wù)器將數(shù)據(jù)處理并傳送到數(shù)據(jù)庫，指紋考勤信息管理系統(tǒng)只需直接從數(shù)據(jù)庫讀取數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行相應(yīng)的管理.本系統(tǒng)主要分為三個角色：員工、科室負(fù)責(zé)人、考勤管理員.考勤管理過程為：各科室負(fù)責(zé)人考勤本科室員工，然后上報(bào)辦公室，考勤管理員進(jìn)行審核審批.

表1 系統(tǒng)中的角色及對應(yīng)職責(zé)Table 1 The roles in the system and the corresponding responsibilities

3.2 指紋考勤管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)場景描述

單位員工上班進(jìn)行指紋簽到，考勤客戶端將考勤數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送至指紋服務(wù)器，經(jīng)過服務(wù)器處理，把數(shù)據(jù)存往大型數(shù)據(jù)庫.Web服務(wù)器從數(shù)據(jù)庫讀取信息，供員工、科室負(fù)責(zé)人、管理員進(jìn)行查詢.

一個典型指紋考勤管理系統(tǒng)包括三個層次的權(quán)限：員工、科室負(fù)責(zé)人、考勤管理員.其中員工每天上班輸入指紋信息，指紋信息通過指紋服務(wù)器處理，將指紋數(shù)據(jù)到庫；員工根據(jù)工號登錄到本管理信息系統(tǒng)，可以查詢和瀏覽自己的考勤記錄，同時員工還可以向科室負(fù)責(zé)人請假申請、出差等活動.科室負(fù)責(zé)人具有查詢和瀏覽本科室的考勤記錄，審批請假、出差等操作，同時月末把本科室員工的考勤信息上傳給考勤管理員.考勤管理員根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行考勤記錄信息審核，統(tǒng)計(jì)、查詢、瀏覽所有員工的考勤記錄，把考勤記錄信息發(fā)往財(cái)務(wù)部，以便發(fā)放員工的工資與補(bǔ)貼.

圖1 用戶登錄數(shù)據(jù)流圖Fig.1 Data flow diagram of user loginning

3.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖（DFD）分析

數(shù)據(jù)流圖（Data Flow Diagram）從數(shù)據(jù)傳遞和加工角度，以圖形方式來表達(dá)系統(tǒng)的邏輯功能、數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)部的邏輯流向和邏輯變換過程，是結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析方法的主要表達(dá)工具及用于表示軟件模型的一種圖示方法.

圖1為用戶登錄數(shù)據(jù)流圖，首先選擇用戶類型，然后輸入工號、科室負(fù)責(zé)人或者辦公室管理員編號，系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)庫里面的用戶信息，進(jìn)入到用戶主界面.

輸入工號，登錄到用戶主界面后，其中有請假、出差、查看自己的考勤記錄、查看公告通知等模塊.可查看自己的每天的詳細(xì)考勤信息，并且可以在線請假，或申請出差、查看本單位的重要通知等操作.員工登錄數(shù)據(jù)流圖如圖2所示：

圖2 員工數(shù)據(jù)流圖Fig.2 Data flow diagram of employees

科室負(fù)責(zé)人可查看所負(fù)責(zé)科室的員工的詳細(xì)考勤情況、統(tǒng)計(jì)本科室員工的考勤記錄，分周、月份來統(tǒng)計(jì)員工的考勤記錄，并且可以查看和批準(zhǔn)請假信息，批準(zhǔn)或者發(fā)布出差名單、查看單位的通知公告等操作.科室負(fù)責(zé)人登錄數(shù)據(jù)流圖如圖3 所示：

圖3 科室負(fù)責(zé)人數(shù)據(jù)流圖Fig.3 The data flow diagram of department head

考勤管理員可以查詢整個單位員工的考勤信息，瀏覽每個員工的考勤記錄，可以查詢到各科室所有員工的考勤記錄，并且可以發(fā)布通知公告.考勤管理員登錄數(shù)據(jù)流圖如圖4所示：

圖4 考勤管理員數(shù)據(jù)流圖Fig.4 The data flow diagram of administrator

3.4 系統(tǒng)性能需求分析

3.4.1 數(shù)據(jù)精確度

該系統(tǒng)中沒有復(fù)雜的數(shù)據(jù)計(jì)算，考勤結(jié)果在查詢時只對各個時間段考勤結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì).在數(shù)據(jù)存儲和傳輸過程中與輸入的保持一致.

3.4.2 時間特性

響應(yīng)時間：對于用戶輸入的響應(yīng)時間大體上決定于網(wǎng)絡(luò)傳輸速度.

更新處理時間：手動更新內(nèi)容，當(dāng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)容被更新后，信息即時可用，當(dāng)刷新網(wǎng)頁時候更新信息.

數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和傳送時間：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度大體取決于用戶上網(wǎng)方式和網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度.

3.4.3 適應(yīng)性

運(yùn)行環(huán)境的適應(yīng)性：基于TCP／IP和HTTP協(xié)議，適用多種瀏覽器，適應(yīng) WEB服務(wù)器的升級.

軟件接口的適應(yīng)性：具有良好的接口設(shè)計(jì)，能與其他軟件進(jìn)行無縫集成，具有良好的可移植性.

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)總體功能設(shè)計(jì)

指紋考勤信息管理系統(tǒng)在整個設(shè)計(jì)過程中，遵循自頂向下的設(shè)計(jì)原則，確定系統(tǒng)各個模塊之間的組成結(jié)構(gòu)，明確各個模塊的功能和各模塊之間的相互關(guān)系，遵循模塊之間高內(nèi)聚、低耦合原則.本系統(tǒng)劃分為權(quán)限模塊、考勤管理模塊、請假管理模塊、出差管理模塊、公告管理模塊；指紋考勤管理系統(tǒng)總體功能模塊（如圖5所示）.

圖5 指紋考勤管理信息系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖Fig.5 The overall structure of fingerprint attendance management information system

從圖5可以清楚地看到本系統(tǒng)主要模塊，本論文內(nèi)容只包含第四部分—考勤信息管理.考勤信息管理系統(tǒng)包含權(quán)限管理、出差管理、考勤記錄管理、請假管理、公告管理等模塊.

對于員工來說，可入該系統(tǒng)瀏覽各種考勤信息，但不能修改考勤信息，但可以修改個人信息.

對于科室負(fù)責(zé)人來說，登錄進(jìn)該系統(tǒng)，可以修改和完善自己的信息，修改和更新本科室員工的考勤信息，對于自己的考勤信息則無權(quán)修改.

考勤管理員相當(dāng)于后臺系統(tǒng)管理員，登錄進(jìn)該系統(tǒng)后，可以對本單位的所有員工的考勤記錄進(jìn)行管理，同時可以修改自己個人信息.

4.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

根據(jù)數(shù)據(jù)描述，可以采用實(shí)體之間的關(guān)系即E－R圖來表示.E－R圖是用來描述某一組織（單位）的概念模型，提供了表示實(shí)體、屬性和聯(lián)系的方法.構(gòu)成E－R圖的基本要素是實(shí)體、屬性和關(guān)系.實(shí)體是指客觀存在并可相互區(qū)分的事特；屬性指實(shí)體所具有的每一個特性.根據(jù)上面的設(shè)計(jì)，規(guī)劃出的實(shí)體的描述E－R圖如下：

（1）員工登錄指紋考勤系統(tǒng)，可以查看自己考勤信息，可以修改密碼，可以申請請假、出差，具體如圖6所示.

圖6 指紋考勤信息管理系統(tǒng)中員工E－R圖Fig.6 E－R diagram of employees in fingerprint attendance information management system

（2）科室負(fù)責(zé)人登錄系統(tǒng)，對所所負(fù)責(zé)科室的員工查看審批請假、審批出差、審批、查詢考勤信息.科室負(fù)責(zé)人可以批準(zhǔn)員工請假，安排員工出差、具體如圖7所示.

圖7 科室負(fù)責(zé)人E－R圖Fig.7 E－R diagram of department head

（3）考勤管理員身份登錄系統(tǒng)，可查看員工的考勤信息，查看方式是按科室查找，并且辦公室考勤管理員可發(fā)布公告，及時通知一些重要信息，詳細(xì)如圖8所示.

圖8 考勤管理員E－R圖Fig.8 E－R diagram of office administrator

4.5 主要界面設(shè)計(jì)

指紋考勤信息查詢系統(tǒng)軟件系統(tǒng)分三個權(quán)限，具體功能結(jié)構(gòu)圖如圖9所示.

圖9 軟件系統(tǒng)功能圖Fig.9 The function diagram of software system

本系統(tǒng)Web端部分具有三種權(quán)限的查看功能：

（1）員工查看自己的考勤記錄、請假、出差，修改密碼.

（2）科室負(fù)責(zé)人查看所管轄科室員工的考勤記錄，審批請假條，安排出差等活動.

（3）考勤管理員可查看整個單位的員工考勤記錄及公告管理，文件上傳確保數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)操作的簡單快捷及準(zhǔn)確

比如，員工可以查看自己的詳細(xì)考勤信息，也可以通過本網(wǎng)站向科室負(fù)責(zé)人請假；科室負(fù)責(zé)人可以查看所管轄科室里所有員工的考勤情況，可以批準(zhǔn)請假條，安排出差.考勤管理員可以查到本單位所有人的考勤記錄，也擁有科室負(fù)責(zé)人的權(quán)限.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)界面如圖10所示.

5 結(jié) 論

采用指紋來記錄單位員工的考勤信息，可以幫助考勤管理人員科學(xué)、合理、快捷的管理員工考勤記錄信息.保證了單位考勤管理的公正性，科學(xué)性，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了考勤管理的信息化.通過開發(fā)的指紋考勤信息管理系統(tǒng)，可以方便地通過計(jì)算機(jī)完成單位的考勤信息管理：用指紋模塊高速、快捷地完成紀(jì)錄員工每天考勤信息的任務(wù)，通過服務(wù)器將指紋模塊端的信息傳送到數(shù)據(jù)庫，通過考勤信息管理端讀取已經(jīng)得到的信息；指紋考勤系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)和移動設(shè)備及指紋模塊為工具，通過對本單位員工考勤信息的獲取和科學(xué)管理，將管理人員從繁瑣的數(shù)據(jù)處理中解脫出來.本系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)在各考勤機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)前提下，對單位員工上班考勤自動化，快速有效化管理，考勤信息科學(xué)管理，對于員工考勤做到更加公開、公平、公正.

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