智能考勤系统的设计与实现

刘通 李吉 蔡子硕 巫文轩 李林燕

摘 要：目前社会上信息管理系统发展飞快，智能化信息处理已是提高效率、规范管理的有效途径。学生课程考勤管理是学生管理的重要部分，面对大量的学生信息，学校需要对其学生日常教学过程中的出勤和缺勤进行统计，采用人力处理将浪费大量的时间、人力和物力，而且数据处理工作麻烦、效率低下。为了提高学生课程考勤工作效率，本系统主要针对高校学生课程考勤管理而设计的信息系统，面向高校学生、任课教师、辅导员、管理员、院系领导等五类用户，基于人工智能技术、JAVA技术、MySQL数据库建立了一个基于B/S模式的三层体系的学生智能考勤管理系统，通过人脸识别，智能实现学生课程考勤的自动记录、自动统计，极大地提高了课程考勤工作效率。

关键词：智能考勤;自动考勤;智慧教学管理

一、引言

目前各高校校园信息化已逐步完善，各大高校基本都开发了针对师生的成绩查询系统、教务管理系统、招生就业系统等信息化系统，给高校管理、学校师生的学习生活办公带来了便利。但很多高校的课程考勤管理模式还是以任课老师上课点到，以及学生会的学生干部、干事课堂查勤来管理，通过纸质文稿记录学生课程出勤信息，对于考勤结果，需要通过手工进行数据信息的录入以及数据信息的统计，工作繁复、效率低下、费时费力，出现误差的概率也比较大。更重要的是暴露出了以下的弊端：（1）学生请假不方便;（2）学生请假对任课老师不透明;（3）学生对自己整个学期的上课出勤情况没有整体的统计信息;（4）院系领导、学校领导不能把握住学生的上课出勤情况。由于以上原因，为了更为方便地对学生的考勤进行管理，本系统利用面向对象的编程思想来完成智能考勤系统的设计，以期解决学生考勤管理工作效率低下的现状。

本系统面向高校学生、任课教师、辅导员、管理员、院系领导等五类用户，基于人工智能技术、JAVA技术、MySQL数据库建立了一个基于B/S模式的三层体系的学生智能考勤管理系统，通过人脸识别，智能实现学生课程考勤的自动记录、自动统计，面向随时随地、方便应用的需求，除了在电脑端进行使用，还可在移动终端、大屏幕端进行使用，开发成本低、使用简单方便、易于推广，对高校教学过程的日常学生出勤管理来说具有重大的意义。

二、系统设计

（一）软件架构设计

本系统利用教室监控摄像头，利用人脸识别达到对学生进行自动考勤打卡这一目的，通常而言，软件的设计架构一般通过多层系统结构方式以及客户端-服务器方式的设计来实现软件架构设计，下面对本系统的两部分设计进行介绍。

（1）多层体系结构

多层体系结构是当前许多软件系统选择的系统架构，本系统采用四层体系结构如下图1所示。其中：

* 表示层（UI Layer）：采用组件式框架创建用户界面，界面与逻辑完全分离;

* 应用层（Application Layer）：按照SOA架构核心思想，采用流程化、组件式构建系统应用功能;

* 逻辑层（Logic Layer）：采用模型驱动，构建核心组件模型，由不同组件模型组合成系统从数据层到应用层的衔接;

* 数据层（Database Layer）：数据层支持对接不同数据库平台，也支持不同数据库模型来保存系统对应的学生数据、课程数据、考勤数据等。

（2）客户端-服务器模式

本系统软件部署架构采用客户端-服务器模式，主要包括两个模块：一个模块是提供服务的主服务器，另一个模块是请求服务的客户端。主服务器组件的响应来源于各客户端组件的请求，且基于不同的需求提供与之对应的服务，而且服务器能够在同一时间完成众多客户端的监听、通讯以及处理对应服务申请等，其体系结构如下图2所示。

（二）系统总体设计

本系统架构設计分为UI操作层、应用功能层、内部逻辑层和数据接口层。其中，UI操作层用于显示考勤图像、员工信息和考勤信息，提供简洁的人机交互界面。应用功能层负责完成图像采集、人脸检测识别和考勤信息的存储修改等与用户进行交互的操作。内部逻辑层是系统的后台，主要负责神经网络模型的训练和考勤数据的处理，完成业务逻辑，实现用户与数据库的桥梁。数据库接口层则提供员工信息和考勤信息的存储服务，并提供相应的接口。人脸识别的考勤系统结构框架如下图3所示。

（三）功能架构设计

在进行考勤管理需求分析基础上，智能考勤系统的功能主要包括：

（1）人脸信息和基本信息的录入。对学生进行人脸图像采集，并将姓名、性别、班级、学号等基本资料录入到数据库中。

（2）自动考勤记录。通过对教室视频监控的对接，利用人脸识别功能，对教室中上课的学生进行课程考勤自动记录。

（3）管理员的操作。管理员不仅可以对新用户进行注册，还可以查看所有学生的个人信息和考勤记录，并且能够对用户的基本信息进行添加、修改、查询和删除等操作。

（4）数据训练模块。当对系统进行初始化操作或者录入新的人脸时，通过卷积神经网络模型训练人脸图像，完成新用户人脸信息的注册以及老用户的人脸更新。系统的功能框架图设计如图4所示。

三、系统实现

（一）登录界面

登录系统时，只需打开系统首页，输入正确的用户名以及密码，即可登录。当用户名和密码均正确，则进入主界面; 否则，则提示用户名或密码错误。

（二）学生考勤综合管理实现

如下图5所示为学生考勤综合管理，系统不仅展示了学生个人考勤情况，还可进行数据的查询搜索，也可进行学生考勤数据的历史数据查看，并能将选择的考勤数据进行导出，满足管理需求。

（三）班级考勤上报管理功能

如下图6所示为班级考勤上报管理功能，可实时查看各个班级上报的考勤数据，还可对不同状态的班级考勤数据利用课程名称、上课地点、时间等基本信息进行综合查询，可为高校教师、辅导员、院系领导等精准考勤管理提供数据支撑。

（四）后台信息维护功能

如下图7所示为后台的信息维护功能，管理员可对班级信息、课程信息、学生信息、考勤负责人信息、教师信息、辅导员信息等系统使用数据进行维护调整，包括数据的增、删、改、查等操作。

四、结束语

本系统主要针对高校学生课程考勤管理工作，面向高校学生、任课教师、辅导员、管理员、院系领导等五类用户，基于人工智能技术、JAVA技术、MySQL数据库建立了一个基于B/S模式的三层体系的学生智能考勤管理系统。通过人脸识别，智能实现学生课程考勤的自动记录、自动统计，极大地提高了课程考勤工作效率，满足了学生、教师、辅导员、院系领导对学生考勤信息实时掌握的需求，能更好地支撑实时动态学生学情分析。

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