无线网络环境下的高校无感知考勤方法研究_戴意瑜.pdf

第 39 卷 第 2 期 福 建 电 脑 Vol.39 No.2 2023 年 2 月 Journal of Fujian Computer Feb.2023 本文得到华侨大学2021年实验教学与管理改革课题（No.SY2021G05）资助。戴意瑜，男，1981年生，主要研究领域为计算机网络。E-mail:。无线网络环境下的高校无感知考勤方法研究 戴意瑜 (华侨大学信息化建设与管理处 福建 厦门 361021)摘 要 为了节约宝贵的教学时间，提升高校教学考勤效率，建设一个采用新技术的考勤系统是非常有必要的。本文通过对比各种新技术，提出一种可靠方法来实现无感知考勤，并给出具体的实现方法和实现步骤。实践结果表明，该方法能突破传统技术限制，大幅度提升高校教学考勤的效率和准确率。关键词 无线网络；考勤；无感知 中图法分类号 TP311 DOI:10.16707/ki.fjpc.2023.02.014 Research on the Method of College Non Perception Attendance in Wireless Network Environment DAI Yiyu(Informatization Construction and Management Office,Huaqiao University,Xiamen,Fujian 361021)Abstract In order to save precious teaching time and improve the efficiency of teaching attendance in colleges and universities,it is necessary to build a new technology based attendance system.By comparing various new technologies,this paper proposes a reliable method to realize non perception attendance,and gives the specific implementation methods and steps.The practice results show that this method can break through the traditional technical limitations and greatly improve the efficiency and accuracy of teaching attendance in colleges and universities.Keywords Wireless Network;Attendance;No Perception 1 引言 我国人口基础大，目前拥有全世界最多的在校生。根据教育部 2020 年全国教育事业发展情况，截至 2020 年，我国共有各级各类学校 53.71 万所，在校生 2.89 亿。与此同时，近 20 年高校扩大招生，我国高等教育迅速发展，全国各类高等教育在学总规模达 4183 万人。如果每次课都要进行考勤工作，将浪费任课教师大量的教学时间1。在教学的日常管理中，要加强对学生学习情况的监督，维护正常的教学秩序，提高教学的质量和效果。学生、教师和教务部门要保持良好的课堂秩序。考勤管理是目前广泛使用的较为有效的手段之一。数据表明，学生的出勤率与学习成绩密切相关。另一种论点指出，出勤记录不佳的学生通常辍学率也比较高2。通过完整和规律地参与课堂教学活动，学生可以紧跟教师的教学内容，深入学习。课后，学生可以根据自己的情况，对不懂的部分查找相关课外资料，从而取得较好成绩3。大学的学习和课外活动可以使学生在获得知识的同时学会一些社交技巧，进一步培养学生的人生观、世界观和价值观4。如果一名学生经常无故迟到、缺勤，可能意味着他的各种压力比较大，也意味着他在未来的某个时间更有可能辍学5。从课程的出勤率高低可以评价任课教师的教学水平。统计大量课程后也可以分析出学生的兴趣62 戴意瑜：无线网络环境下的高校无感知考勤方法研究 第 2 期 爱好，并在此基础上调整教学计划6。近年来，物联网、大数据、云计算、人工智能等技术推动了教育行业的变革。以教学考勤管理为例，全新的考勤管理系统正在取代传统的考勤方式，改变了以往低效的考勤管理方式，带来管理效率的提升7。在此之前，点名和签到是两种常用的方式。尽管它们简单方便，但却浪费了大量的教学时间。据统计，40 人以下的班级考勤时间约为 5 分钟，而100 人以上的课程，则需要 10 分钟以上。本文通过对比各种新技术，提出一种可靠方法来实现无感知考勤，节约教学时间，提高考勤效率。2 技术对比 信息技术发展日新月异，目前高校教学考勤采用的新技术，主要有以下三种8：（1）与视频监控系统结合。各高校为了全方位无死角获取校园实时画面，在校园内安装了密密麻麻的视频监控摄像头。近几年安装的比较高端的摄像头还支持人脸识别。采用人脸识别获取人员信息技术先进，对人员身份、数量的识别比较准确，但也存在多方面问题。一个是人脸信息是个人隐私，采用人脸识别技术存在很严重的侵犯个人隐私隐患。另一个是目前各高校均把摄像头部署在道路、走廊、运动场馆等公共区域，很少部署在室内场所。没有摄像头的室内环境不能实现人脸识别。再一个是网络安全问题凸显，人脸信息库面临各种网络安全问题，风险等级较高。（2）与一卡通系统结合。大多数的高校都建设了一卡通系统。当一卡通广泛用于食堂和校内超市的 POS 机消费、宿舍门禁、水电费缴交、图书借阅、学校各大出入口门禁等，可通过读卡的方式来识别人员身份获取人员信息。采用结合一卡通门禁系统的考勤技术成熟，但对人员身份识别准确度不高，无法防止他人代刷卡。门禁没有单向闸机的可以一人刷卡多人进入。另外，门禁系统一般安装在学校各大门、学生宿舍、实验科研楼栋门口，教室基本未安装，无法获取到人员信息。（3）与无线网络系统结合。与无线网络系统结合的考勤方法不是分析无线电磁波信号来获取人员信息，而是通过分析接入无线网络的终端信息并结合其他系统来实现。现在各高校的无线网络的覆盖范围都比较大，一般都能覆盖室内和室外热点区域，人员信息获取无感知，不存在隐私问题。另外，结合地理位置系统可以精确地定位终端位置，从而实现精准考勤。但如果学生没有携带智能终端或智能终端没有打开无线网络则无法被识别到9。综合对比，目前高校基本已实现无线网络教学办公区全覆盖，学生使用个人的实名账号连接无线网络。据统计，高校校园网使用无线上网的人数超过了 80%。智能终端在高校学生中的普及率越来越高，高校学生 99%以上拥有智能手机、平板电脑等智能终端10。采用无线网络来实现教室、实验室等的考勤更加适用于高校实际情况。3 实现方法 AeroScout协议是目前主流无线AP都支持的一种附加位置协议。其功能就是上报无线 AP 信号覆盖范围内，检测到的各移动终端的信息，如信号强度、终端 MAC 地址等信息，且不需要终端连接无线 AP。这样即使学生不连接无线网络也可以检测并获取到相关信息。基于无线网络的考勤方法需对接多套系统，包括：（1）无线接入点 AP。每个教室实验室都需要部署 AP，每个 AP 都要开启 AeroScout 服务。（2）地理位置系统，记录每个无线接入点 AP 的经纬度信息及对应的教室实验室位置信息。（3）教务系统，记录作息时间、学生课表信息等。（4）无线网络认证系统，记录学生上网账号信息、上网设备信息、上网记录信息等。4 实现步骤 图 1 对接示意图 2023 年 福 建 电 脑 63 如图 1 所示，实现步骤如下：（1）无线接入点 AP 使用 AeroScout 服务获取设备信息，并把获取到的所有智能终端的 MAC 地址以及对应的无线 AP 的 MAC 地址信息通过无线控制器提交给考勤系统。（2）考勤系统建立相应的数据库表存放每个AP 下的用户 MAC 地址信息。（3）地理位置系统把所有无线接入点 AP 的 IP地址、MAC 地址和教室、实验室的经纬度信息推送到考勤系统。（4）考勤系统建立相应的数据库表存放每个AP 下的 MAC 地址、所在具体教室、实验室的经纬度信息。（5）教务系统把作息时间、学生课表信息推送到考勤系统。（6）考勤系统建立相应的数据库表存放每个学生姓名、学号以及对应的课程安排、上课时间。（7）无线网络认证系统把学生上网账号（学号）、连接过无线网络的设备的 MAC 地址信息、上网记录信息推送到考勤系统。（8）考勤系统建立相应的数据库表存放每个上网账号（学号）对应的设备 MAC 地址、上网记录。（9）考勤系统首先根据学生课表信息和作息时间计算出上课时间某个学生必须在的教室或实验室，查询出该教室或实验室的无线接入点 AP 信息，并检索出该 AP 检测到的智能终端的 MAC 地址，与该学生的智能终端的 MAC 地址对比。若一致，则该学生考勤正常。（10）通过第（9）步可以计算出每个学生的考勤情况，再分类汇总，可以按班级、年级、学院等统计出勤情况。5 数据库设计和实现（1）User_MAC 表，包含 AP 的 IP 地址、AP的 MAC 地址、用户设备的 MAC 地址、上线时间，字 段 为：User_MAC_ID、AP_IP、AP_MAC、User_MAC、Online_Time。由控制器实时把数据写入数据库。（2）AP_Info 表，包含 AP 的 IP 地址、AP 的MAC 地址、房间编号、房间的经度信息、房间的纬度信息，字段为：AP_Info_ID、AP_IP、AP_MAC、Romm_No、Room_ Longitude、Room_ Latitude。由地理位置系统每天定时使用 ODI 把数据推送到中间库，考勤系统再定时同步中间库数据。（3）Time_Table 表，包含节次、开始时间、结束时间，字段为：Time_Table_ID、Lesson_No、Start_Time、End_Time。由教务系统每天定时使用ODI 把数据推送到中间库，考勤系统再定时同步中间库数据。（4）Class_Timetable 表，包含学生学号、姓名、星期几、节次、课程名称、房间编号，字段为：Class_Timetable_ID、Student_No、Student_Name、Week_Day、Lesson_No、Class_Name、Romm_No。由教务系统每天定时使用 ODI 把数据推送到中间库，考勤系统再定时同步中间库数据。（5）WLAN_User 表，包含学号、设备 MAC地址、设备IP地址、上线时间，字段为：Student_No、Device_MAC、Device_IP、Online_Time。由无线网络认证系统每节课开始后定时使用 ODI 把数据推送到中间库，考勤系统再定时同步中间库数据。（6）Attendance 表，包含学号、姓名、到教室时间、星期几、节次、房间编号、课程名称、考勤结 果，字 段 为：Student_No、Student_Name、Online_Time、Week_Day、Lesson_No、Romm_No、Class_Name、Result。由考勤系统计算后写入。参 考 文 献 1 高伟.基于动态轨迹分析的非接触式课堂考勤关键技术研究硕士学位论文.华中师范大学,武汉,2020 2 Marr L,Lancaster G J L,Action T I.Attendance System,2005,4(1):21-26 3 周克辉,罗玮,陈泰峰.高校学生考勤管理系统发展现状和需求分析研究.电子测试,2019(22):53-55 4 鲁立军,李昕,安宁.高校智慧考勤的思考与实践.实验室科学,2017,20(04):60-64,69 5 曹润强.基于互联网的校园考勤系统在智慧教室中的应用.攀枝花学院学报,2019,36(02):57-62 6 贺春光,朱苁,王朝瑞.基于无线网的手机静默考勤.网络安全和信息化,2019(07):57 7 华兰.基于移动互联网的综合考勤系统的研究与实现博士学位论文.湖南大学,长沙,2019 8 沈佳杰,徐竟祎,沈敏虎,向望.复旦大学：基于校园无线网的实时人员感知.中国教育网络,2021(04):59-60 9 秦健,邱力军.一种非接触式高校学生上课考勤系统设计与开发.电子测试,2019(06):58-59 10 李书钦,马时来,李琳,史运涛.基于校园无线的高校课堂智能考勤方法研究.计算机时代,2018(12):29-31