基于RFID的智能考勤管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

引 言

隨著“互聯(lián)網(wǎng)＋”國家發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，企業(yè)信息化系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)平臺(tái)的融合迫在眉睫。企業(yè)信息化管理主要包括人員信息化、產(chǎn)品信息化、資金信息化等。考勤管理是現(xiàn)代企業(yè)管理的基礎(chǔ)和保障，其智能化、自動(dòng)化與安全性會(huì)直接影響企業(yè)的管理水平和服務(wù)能力，甚至影響企業(yè)的生存發(fā)展。為了進(jìn)行科學(xué)、完備的現(xiàn)代企業(yè)管理，設(shè)計(jì)科學(xué)、便捷、高效的智能考勤管理系統(tǒng)十分必要。傳統(tǒng)的考勤系統(tǒng)采用考勤機(jī)、指紋機(jī)等方式，存在以下問題：

(1) 指紋識(shí)別的效率和精度過度依賴于識(shí)別算法，并且存在著拒識(shí)、誤識(shí)等問題。

(2) 考勤機(jī)不能對外來人員進(jìn)行控制，存在安全隱患。

(3) 原始考勤數(shù)據(jù)不便于進(jìn)行批量數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理和統(tǒng)計(jì)分析。

RFID（射頻識(shí)別技術(shù)）是一種非接觸式、高度自動(dòng)化的信息技術(shù)，包含自動(dòng)識(shí)別、數(shù)據(jù)采集和分布計(jì)算[1]。無需人為干預(yù)就能夠獲取對象的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別，并提供給后端處理。其具有不受環(huán)境干擾、穿透性強(qiáng)、讀寫距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)， 已被廣泛應(yīng)用于門禁管理、物流管控、產(chǎn)品溯源、交通控制等諸多領(lǐng)域 [2]。利用該技術(shù)，可以從根本上解決傳統(tǒng)考勤面臨的問題。本文將RFID 技術(shù)和考勤管理相結(jié)合，設(shè)計(jì)了企事業(yè)單位的智能考勤管理系統(tǒng)，提供了一種高效、實(shí)時(shí)、安全的數(shù)據(jù)采集和管理方案。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 業(yè)務(wù)邏輯

按照業(yè)務(wù)邏輯，系統(tǒng)可分為數(shù)據(jù)并發(fā)、采集數(shù)據(jù)、分布計(jì)算三個(gè)區(qū)域。系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯圖如圖 1 所示。

(1) 數(shù)據(jù)并發(fā) ：發(fā)生在用戶區(qū)，主要定義用戶電子標(biāo)簽的行為動(dòng)作，包括考勤動(dòng)作、區(qū)域切換、行為軌跡等。

(2) 采集數(shù)據(jù) ：分布在設(shè)備區(qū)， 使用JR5805超高頻RFID讀寫器和極化全向天線，通過自動(dòng)/觸發(fā)模式識(shí)別用戶電子標(biāo)簽，并進(jìn)行業(yè)務(wù)考勤數(shù)據(jù)的讀取，將用戶RFID相關(guān)數(shù)據(jù)通過外部接口傳送到服務(wù)區(qū)綜合管理服務(wù)器。

(3) 分布計(jì)算 ：通過服務(wù)區(qū)實(shí)現(xiàn)，包括內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、綜合管理服務(wù)器及外圍設(shè)備（PC設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備以及終端設(shè)備）等。系統(tǒng)管理員、系統(tǒng)操作員可以進(jìn)行人員信息管理、考勤管理以及電子標(biāo)簽管理，實(shí)時(shí)監(jiān)控管理用戶電子標(biāo)簽，此外還可通過監(jiān)控設(shè)備及終端設(shè)備以多種形式進(jìn)行訪問。

1.2 RFID系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)主要由電子標(biāo)簽、RFID 讀寫器、天線及上位機(jī)組成。

(1) 電子標(biāo)簽：采用無源標(biāo)簽， 支持 ISO18000-6B/ ISO18000-6C協(xié)議，讀取距離為 0 ～25m。其中EPC數(shù)據(jù)區(qū)支持 128 b，用戶存儲(chǔ)區(qū)支持 32b。

(2) RFID讀寫器 ：采用 JR5805超高頻 RFID 模塊，核心芯片為恩智浦（NXP）Pr621系列芯片，工作頻率為 920-925 MHz，支持協(xié)議ISO18000-6B/ISO18000-6C，可通過軟件接口設(shè)置跳頻方式。射頻功率可從0 dBm 調(diào)整到 30 dBm，識(shí)別距離可從0.5 m 調(diào)整到 35 m。

(3) 天線 ：讀寫器內(nèi)置極化天線，支持雙極化、水平 /垂直極化，增益為 12dBi。本系統(tǒng)增設(shè)了外接天線，工作頻段范圍為890960MHz，天線增益大于3dBi，垂直極化方式，支持遠(yuǎn)距離拉遠(yuǎn)安裝。

(4) 上位機(jī) ：對讀寫器及外圍硬件上電初始化、器件激活自檢，通過串口/ 網(wǎng)口連接方式與軟件通信，運(yùn)行固件提供了多種操作接口，支持軟件對RFID讀寫器的芯片參數(shù)設(shè)置、射頻參數(shù)調(diào)整、標(biāo)簽讀寫操作、標(biāo)簽識(shí)別以及電源管理等。

讀寫器接收到上位機(jī)發(fā)出的控制命令后，通過天線發(fā)出固定頻率的輪詢信號(hào)，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入到讀寫器的工作場時(shí)，天線通過耦合產(chǎn)生感應(yīng)電流，為標(biāo)簽提供能量[3]，此時(shí)無源標(biāo)簽工作，根據(jù)設(shè)定的算法響應(yīng)并傳送數(shù)據(jù)，讀寫器接收到反饋信號(hào)后，自動(dòng)識(shí)別標(biāo)簽數(shù)據(jù)并回傳到上位機(jī)，等待后續(xù)處理。

2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫采用Power Designer 進(jìn)行建模，表設(shè)計(jì)和考勤業(yè)務(wù)流程緊密結(jié)合，主要包括基礎(chǔ)信息表、工時(shí)信息表、權(quán)限等級表、考勤終端表、考勤卡表及考勤流水等。數(shù)據(jù)庫關(guān)系圖如圖 2 所示。

考慮到數(shù)據(jù)并發(fā)吞吐的風(fēng)險(xiǎn)，在考勤流水以及考勤卡流水等數(shù)據(jù)量大的表設(shè)計(jì)中增加觸發(fā)器以及冗災(zāi)保護(hù)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)按功能可劃分為登錄管理、員工管理、考勤管理、區(qū)域管理、系統(tǒng)管理五個(gè)功能模塊。系統(tǒng)功能模塊圖如圖 3 所示。

(1) 登錄管理模塊。使用該模塊可完成常規(guī)登錄功能。

(2) 員工管理模塊。該模塊是對人員、崗位、權(quán)限、薪資等重要信息進(jìn)行綜合性管理的模塊。通過將員工信息和電子標(biāo)簽中的EPC區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行強(qiáng)關(guān)聯(lián)，確保人員信息及電子標(biāo)簽的唯一性 ；定義了電子標(biāo)簽在系統(tǒng)中的區(qū)域劃分，實(shí)現(xiàn)人員信息和區(qū)域級別的對稱管理。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，將員工基本信息的管理和崗位、員工類型、考核類型、考核區(qū)域、考核卡編號(hào)、EPC編號(hào)進(jìn)行了多種關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，保證了核心數(shù)據(jù)在系統(tǒng)的唯一性，同時(shí)擴(kuò)展了考勤管理的靈活性。

(3) 考勤管理模塊。該模塊主要對從 RFID系統(tǒng)采集得到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選過濾、統(tǒng)計(jì)分析，詳細(xì)管理終端相關(guān)參數(shù)，包括頻譜范圍、輸出功率、工作模式、終端及對應(yīng)主機(jī)地址，此外還支持終端自檢功能和測試功能，方便考勤終端的部署和安裝。

(4) 區(qū)域管理模塊。該模塊可進(jìn)行考勤區(qū)域和權(quán)限等級管理，與考勤終端對應(yīng)的考勤區(qū)域相匹配，完成考勤區(qū)域的合理分布。

(5) 系統(tǒng)管理模塊。該模塊對考勤終端進(jìn)行綜合管理， 實(shí)現(xiàn)考勤卡的發(fā)放、回收、輪詢、更新等管理功能，并完成數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)操作。

本系統(tǒng)經(jīng)過部署及測試驗(yàn)證，已實(shí)現(xiàn)單讀卡器同時(shí)識(shí)別80 個(gè)電子標(biāo)簽，單天線 10 ms 識(shí)別 5 個(gè)電子標(biāo)簽。軟件系統(tǒng)采用分布式C/S 模式，其中客戶端支持多種操作系統(tǒng)及外圍監(jiān)控設(shè)備，服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫采用 SQL Server 2008，核心服務(wù)采用.Net架構(gòu)，完成預(yù)期的基于RFID 的智能考勤管理設(shè)計(jì)目標(biāo)。

4 結(jié) 語

基于RFID 的智能考勤管理系統(tǒng)解決方案采用RFID 技術(shù)結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)了超高頻非接觸的批量自動(dòng)考勤管理，為企業(yè)高效安全的考勤管理提供了一種新途徑。