基于4G移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)纳镒R(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)

亓相濤 袁崇亮 武漢商學(xué)院 信息工程學(xué)院 湖北武漢 430056

【關(guān)鍵字】：智能考勤 生物識(shí)別 分散度 無限傳輸

一、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

智能考勤系統(tǒng)共分為二級(jí)用戶管理模式：用戶模式和管理員模式。在使用該智能考勤設(shè)備時(shí)，首先管理員要進(jìn)行信息錄入以及考勤時(shí)間節(jié)點(diǎn)等設(shè)置，管理員通過指紋、攝像頭、RFID模塊對(duì)各員工的指紋、圖像等信息進(jìn)行錄入，然后上傳到后臺(tái)云服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫(kù)中作為特征數(shù)據(jù)。最后依據(jù)公司上班時(shí)間進(jìn)行考勤時(shí)間節(jié)點(diǎn)設(shè)置。設(shè)置完成后，考勤設(shè)備用戶才可以使用。

用戶使用時(shí)，設(shè)備會(huì)自動(dòng)連接服務(wù)器，然后用戶只需要根據(jù)指令來完成指紋、圖像信息的比對(duì)即可完成考勤打卡，考勤完成后，相應(yīng)的時(shí)間、位置、指紋、圖像等信息隨即會(huì)被記錄保存下來，作為用戶的考勤記錄，考勤記錄只有在管理員模式下才可以瀏覽下載，用戶不可以瀏覽下載。同時(shí)在管理員模式下，管理員還可以在后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，考勤記錄可定期以Excel表格形式發(fā)送到管理員指定郵箱中。

在使用門禁功能時(shí)，管理員首先要與智能門鎖連接好，然后再在系統(tǒng)后臺(tái)中開啟門禁功能開關(guān)，最后在后臺(tái)設(shè)置好門禁開啟方式，例如：指紋開啟、人臉識(shí)別開啟、RFID卡開啟以及組合開啟等等。設(shè)置好后，管理員跟用戶都一樣，只需要刷指紋、刷臉或者刷卡就可以開啟門禁，使用門禁功能。

二、系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的生物識(shí)別考勤系統(tǒng)硬件主要由四部分組成：控制器模塊、指紋錄入模塊、攝像頭錄入模塊、射頻識(shí)別模塊。

（一）STM32F105RBT6控制模塊

STM32F105RBT6采用了Cortex?-M3內(nèi)核，CPU最高速度達(dá)72 MHz，包含5個(gè)驅(qū)動(dòng)部件(CPU的DCode、系統(tǒng)總線、以太網(wǎng)DMA、DMA1總線和DMA2總線)和3個(gè)從部件(閃存存儲(chǔ)器接口(FLITF)、SRAM和AHB2APB橋)，具有以太網(wǎng)MAC、CAN和 USB 2.0 OTG。

STM32系列的微處理器具有64KB~256KB片上Flash存儲(chǔ)器以及64KB的SRAM和14個(gè)通信接口，由于該互聯(lián)型芯片具有低功耗、全靜態(tài)、低成本、高性能的特點(diǎn)，特別適合于像本文系統(tǒng)中所設(shè)計(jì)的這種小型終端設(shè)備的應(yīng)用。

（二）指紋模塊

指紋模塊是我們整個(gè)智能考勤系統(tǒng)硬件部分的重要組成部分之一，是整個(gè)考勤系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)，在整個(gè)考勤系統(tǒng)中起到重要作用。在本文所設(shè)計(jì)智能考勤系統(tǒng)中，它主要負(fù)責(zé)指紋數(shù)據(jù)的采集、錄入。本文所設(shè)計(jì)考勤系統(tǒng)中所使用的指紋模塊為AS608。

（三）攝像頭模塊

攝像頭模塊是我們整個(gè)智能考勤系統(tǒng)硬件部分的重要組成部分之一，是整個(gè)考勤系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)，在整個(gè)考勤系統(tǒng)中具有重要作用。在本文所設(shè)計(jì)智能考勤系統(tǒng)中，它主要負(fù)責(zé)人臉信息的采集、錄入。本文所設(shè)計(jì)考勤系統(tǒng)中所使用的攝像頭模塊為OV7725。

（四）RFID射頻識(shí)別模塊

射頻識(shí)別技術(shù),是一種雙向無線傳輸技術(shù)，其原理是利用無線射頻方式在閱讀器和標(biāo)簽之間進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)傳輸,以達(dá)到目標(biāo)識(shí)別和數(shù)據(jù)交換目的。目前射頻識(shí)別技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，在社會(huì)各個(gè)場(chǎng)景當(dāng)中幾乎都有應(yīng)用，應(yīng)用廣泛。特別是在考勤設(shè)備、門禁系統(tǒng)當(dāng)中，尤為廣泛。在本文所設(shè)計(jì)智能考勤系統(tǒng)中，它主要負(fù)責(zé)身份信息驗(yàn)證、門禁功能的開啟。本文所設(shè)計(jì)考勤系統(tǒng)中所使用的攝像頭模為PN532 NFC RFID V3。

圖2-1 硬件設(shè)計(jì)模塊選型

三、系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件端模塊界面設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件考勤流程由開機(jī)起始到首頁(yè)，打開主界面選擇控制功能，主界面的功能有：網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、智能考勤、數(shù)據(jù)錄入、信息查詢、門禁系統(tǒng)、基本信息，如圖3-1所示。

圖3-1 系統(tǒng)功能界面

智能考勤功能為服務(wù)器連接成功后進(jìn)入該界面，指紋考勤成功后自動(dòng)跳轉(zhuǎn)回開始考勤界面，等待下一名員工考勤；圖像考勤成功后自動(dòng)跳轉(zhuǎn)回開始考勤界面，等待下一名員工考勤；身份證考勤成功后自動(dòng)跳轉(zhuǎn)回開始考勤界面，等待下一名員工考勤。

數(shù)據(jù)錄入功能為服務(wù)器連接成功后進(jìn)入該界面，指紋、圖像以及身份證信息錄入成功后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)回基本信息菜單，以等待進(jìn)行下一個(gè)員工信息的錄入。注意：信息錄入有三種方式：指紋、指紋加圖像、指紋加圖像加身份證信息。該設(shè)置由管理員在后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置。

門禁控制功能為服務(wù)器連接成功后進(jìn)入該界面，門開后自動(dòng)跳轉(zhuǎn)回菜單界面；門開后自動(dòng)跳轉(zhuǎn)回菜單界面。門禁系統(tǒng)解鎖后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)回主菜單界面。其中值得注意的是，門禁控制方式有三種：指紋、人臉識(shí)別以及身份證。該設(shè)置由管理員在后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置。

四、系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)智能考勤系統(tǒng)硬件端主要采4G網(wǎng)絡(luò)通訊和WiFi無線通訊，因考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。目前，本文所設(shè)計(jì)的智能考勤系統(tǒng)暫時(shí)只支持TCP、HTTP和UDP三種通信協(xié)議。

本文系統(tǒng)中的終端設(shè)備主要利用的是4G網(wǎng)絡(luò)通訊來進(jìn)行信息交流，WiFi網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為備用通信網(wǎng)絡(luò)。其中4G通訊與WiFi無線網(wǎng)絡(luò)通訊可以隨時(shí)切換，這樣的設(shè)計(jì)保證了通信的穩(wěn)定性，同時(shí)也解決了有線、無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的局限性，使該考勤系統(tǒng)應(yīng)用性更加廣泛。

（一）4G通訊模塊

本文所設(shè)計(jì)智能考勤系統(tǒng)，關(guān)于4G通訊系統(tǒng)模塊，我們采用的是移遠(yuǎn)的SC20模組。它是一款多網(wǎng)絡(luò)制式的模組。在sc20模組中，它支持LTE FDD最大150Mbps下行和50Mbps上行數(shù)據(jù)傳輸，搭載安卓操作系統(tǒng)。同時(shí)還兼容了EDGE和GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)；支持IEEE 802.11無線傳輸協(xié)議和BT4.1 LE藍(lán)牙技術(shù)；支持GPS、GLONASS以及BeiDou 等多種定位系統(tǒng)，定位準(zhǔn)確，不受限制。同時(shí)還支持多輸入、輸出技術(shù)（MIMO），從而降低誤碼率，改善通信質(zhì)量。

SC20采用小巧外形的的工業(yè)化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，各網(wǎng)絡(luò)制式的全面覆蓋，集成安卓功能、WIFI、藍(lán)牙以及GNSS于一體，幾乎可以滿足任何工業(yè)化的需求，尤其是對(duì)小型工業(yè)設(shè)備。

（二）WiFi無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

在本文所設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，我們采用的是一種價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸速率快，基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

五、結(jié)論

在本文所設(shè)計(jì)智能考勤系統(tǒng)中，功能上可以實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別，射頻卡識(shí)別，面部信息特征識(shí)別，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的多用途一體考勤機(jī)極大解決了企業(yè)各種不同環(huán)境、不同用途的考勤管理問題，同時(shí)也滿足了市場(chǎng)上的多樣化需求。在系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)上使用4G無限傳輸功能內(nèi)置的處理器，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速服務(wù)器上傳；系統(tǒng)在軟件功能上將人臉識(shí)別與指紋識(shí)別相互配合，提高了對(duì)人員的識(shí)別度。經(jīng)測(cè)試，在環(huán)境復(fù)雜惡劣的應(yīng)用中系統(tǒng)的健壯性表現(xiàn)優(yōu)異，填補(bǔ)了偏遠(yuǎn)地區(qū)、高溫高濕度環(huán)境下考勤的應(yīng)用。