基于Android的學生考勤系統設計與實現

張粵，李俊，方國康，馮滿滿

（武漢科技大學計算機科學與技術學院，武漢　430065）

基于Android的學生考勤系統設計與實現

張粵，李俊，方國康，馮滿滿

（武漢科技大學計算機科學與技術學院，武漢430065）

0　引言

據調查，目前我國的大多數高校，在學生管理方面仍然采用傳統的手工作業或者半手工作業方式。教師在學生考勤、晚歸管理、課堂學習管理等方面，仍然采取點名、手工記載等方式，費時費力且容易代答代簽。而對于指紋識別、人臉頭像識別等新型技術，由于設備比較昂貴、實施成本高，不適合大規模推廣。并且現有的手工方式和圖像識別系統都有明顯的不足，那就是信息滯后，老師們都無法在第一時間獲取實時信息。鑒于當前的高校考勤系統比較低效，以及移動終端的普及和Wi-Fi熱點技術的成熟，想開發一款基于移動終端的低成本，高效的學生考勤系統［1-2］。目前為止基于Android平臺的定位研究和應用處于高速增長階段，國內相關領域的研究論文已經層出不窮如論文［3-5］，經過討論和閱讀相關文獻，找到了一種基于Wi-Fi熱點和MAC地址標識教室的方法，即先通過移動Wi-Fi熱點的MAC地址和教室地點綁定，然后學生通過課表查找到當前上課的教室，獲取綁定的MAC地址，然后去查找當前Wi-Fi列表，如果有匹配的MAC地址，就與服務器交互，將自己的信息發給服務器，生成簽到記錄，完成簽到。

本系統采用Android、PHP、MySQL等技術以客戶端服務器的形式來進行數據交互。客戶端包含學生端、教師端。服務端以PHP語言編寫的后臺腳本用于響應客戶端的請求，并返回相應數據。

1　系統設計相關技術

（1）平臺簡介

Android是一種基于Linux內核分層體系結構的自由及開放源代碼的操作系統，主要使用于移動設備，如智能手機和平板電腦，由Google公司和開放手機聯盟領導及開發。尚未有統一中文名稱，中國大陸地區較多人使用“安卓”或“安致”。Android操作系統最初由Andy Rubin開發，主要支持手機。2005年8月由Google收購注資。第一部 Android智能手機發布于2008年10月。2011年第一季度，Android在全球的市場份額首次超過塞班系統，躍居全球第一。Android的系統架構和其操作系統一樣，采用了分層的架構。Android結構分為四個層，從高層到低層分別是應用程序層、應用程序框架層、系統運行庫層和Linux內核層，Android平臺具有開放性、豐富的硬件、方便開發、Google應用等優勢

（2）Android的AsyncTask異步任務類

在開發Android移動客戶端的時候往往要使用多線程來進行操作，我們通常會將耗時的操作放在單獨的線程執行，避免其占用主線程而給用戶帶來不好的用戶 體驗。但是在子線程中無法去操作主線程（UI線程），在子線程中操作UI線程會出現錯誤。因此Android提供了一個類Handler來在子線程中來更新UI線程，用發消息的機制更新UI界面，呈現給用戶。這樣就解決了子線程更新UI的問題。但是費時的任務操作總會啟動一些匿名的子線程，太多的子線程給系統帶來巨大的負擔，隨之帶來一些性能問題。因此Android提供了一個工具類AsyncTask，顧名思義異步執行任務。這個AsyncTask生來就是處理一些后臺的比較耗時的任務，給用戶帶 來良好用戶體驗的，從編程的語法上顯得優雅了許多，不再需要子線程和Handler就可以完成異步操作并且刷新用戶界面

LAMP（Linux-Apache-MySQL-PHP）網站架構是目前國際流行的Web框架，該框架包括：Linux操作系統，Apache網絡服務器，MySQL數據庫，Perl、PHP或者Python編程語言，所有組成產品均是開源軟件，是國際上成熟的架構框架，很多流行的商業應用都是采取這個架構，和Java/J2EE架構相比，LAMP具有Web資源豐富、輕量、快速開發等特點，微軟的.NET架構相比，LAMP具有通用、跨平臺、高性能、低價格的優勢，因此LAMP無論是性能、質量還是價格都是企業搭建網站的首選平臺。本設計正是采用的LAMP平臺構建的Web服務器。

2　系統設計

本系統將學生信息、課表信息、上課信息從教務系統導入到服務器，然后將每個教室的標識碼即隨身Wi-Fi的MAC地址收錄到數據庫。每個學生的學號在注冊的時候將會與該學生移動終端無線網卡的MAC地址綁定，作為該學生的終端標識。當學生帶移動終端去具體教室上課時，會自動查找該教室的標志MAC，如果沒能查找到則證明學生沒逃課，將不能把自己的簽到信息寫入服務器的數據庫，然后教室和輔導員可以查看到某節課沒有簽到的學生。

基于 Android的學生考勤管理系統主要由 Android端和服務器端2部分組成。Android學生端負責考勤數據的采集以及較為簡單的數據查詢。學生叫考勤信息發送到服務器，并存儲在數據庫中，任課教師使用安裝有Android教師端軟件的智能設備進行查看學生考勤數據，實時查看學生考勤的信息，發現其中存在的問題，從而完善自己的管理工作。下圖（圖1）說明了本系統的基本架構。

圖1　系統結構圖

本系統使用的是MySQL關系型數據庫，結合系統需求，可以抽取出相關實體，包含學生注冊表、學生信息表、教室信息表、教師信息表、班級表、年級表、課程表、課程信息表以及關系表等數據表，從圖二數據庫ER圖可以看出各個表之間的關系以及表與表之間的相互聯系，在具體使用中我們通過學生注冊的移動終端的MAC地址為該學生的標識，獲取與該學生的所有相關消息。

圖2　數據庫ER圖

3　系統主要模塊和功能設計

基于Android的考勤管理軟件主要包括5大功能模塊：學生注冊模塊、簽到與考勤模塊、課程管理模塊、教室信息管理模塊和Wi-Fi管理模塊。其中Wi-Fi管理模塊是本軟件的基礎模塊，判斷簽到學生是否在教室，只有與數據庫的教室MAC標識一致，且當前時間與課表時間一致，才能進行正確的簽到。

學生注冊模塊主要負責用戶身份驗證和將Android移動終端MAC地址與學生綁定。通過身份驗證，來保證信息的真實、準確。

簽到與考勤模塊主要是對學生的到課情況進行收錄和統計，學生注冊后無需登錄，可定時完成指定課程的簽到信息的提交。教師和年級輔導員可通過登錄，在軟件中查看相關簽到數據和具體學生信息，這樣教師和教務管理者可以通過這些信息來了解當前學生的到課情況，并作出相應的處理，保證教學質量。

課程管理模塊和教室信息管理模塊是一個輔助功能，主要是提前將課程相關信息、學生信息、教師信息錄入系統，而教室信息可有授課老師在課前通過軟件錄入或手動錄入到數據庫，當數據錄入完成學生可以自動、方便地完成指定課程的簽到。同時課程管理模塊還提供了當前上課信息判斷的功能。

通過Android系統API，我們可以獲取到周邊Wi-Fi的一些信息，如Wi-Fi信號的強度、強度等級、MAC地址等信息。Wi-Fi管理模塊是怎個系統的基礎模塊，其主要功能是使用系統API搜索該終端周邊Wi-Fi信號，獲取各個Wi-Fi信號的信息，然后從服務器通過學生課表獲取當前學生上課所在教室的MAC地址標識符，并和每個Wi-Fi信號做比較，如果發現有匹配的信息才可進行下一步。

這個模塊分為兩個部分，分別是學生簽到和教工考勤兩個部分，在學生簽到的實現中，本系統考慮到簽到的高效性，利用Android系統內部類AlarmManager設置定時任務，并在程序中編寫廣播接收者來接收系統發出的廣播，使得學生在上課時可以自動簽到，而無需自己打開軟件簽到。

（1）學生簽到，即學生上課時間自動簽到，它以學生注冊模塊，Wi-Fi管理模塊、課程管理模塊和教室信息管理模塊為基礎，當用戶注冊后通過學生注冊終端的MAC地址，進行信息驗證和教室地點、上課時間匹配后，將用戶的簽到消息發送至服務器。

（2）教工考勤，分為兩類用戶，教師或輔導員從數據庫取出學生簽到信息，并分析簽到數據。如果是授課教師登陸回生成該教師所授課程的考勤信息，如果是年級輔導員會生成該年級所有課程的考勤信息。該設計使得教師能夠專注與自己的課程出勤率來調整教學方案，學院管理者可以勒戒各個年級的出勤情況，做出相應的應對措施。

本系統以Web服務器為數據中轉站，實現了學生簽到，教工查看到課情況的考勤系統。其中用戶可以分為三類，即學生、教工、年級輔導員，不同類的用戶可以使用的功能不同，學生可以簽到，查看自己的課表，教工可以查看教授課程的考勤信息，年級輔導員可以查看本年級所有課程的到勤狀況。其總體系統架構如圖3所示。

4　系統實現

（1）學生端UI實現

學生端主要包括3個界面（即3個Activity），分別是歡迎界面，注冊界面，課表界面。其中歡迎界面用于顯示軟件的信息和歡迎用戶使用。注冊界面，課表界面則顯示學生課表，該界面是用canvas畫圖實現的自定義UI界面，將課表信息畫到界面上，并可以響應手勢進行界面移動，課表界面如圖4所示。

圖3　系統總體架構

圖4　課表界面圖

（2）學生端功能實現

學生端功能包含學生注冊，課表獲取，自動簽到或手動簽到等功能，當用戶打開軟件會進入到歡迎界面，然后通過Wi-Fi模塊獲取該移動終端的MAC標識，與數據庫比對將判斷是否注冊，若已注冊將始化課表信息，然后顯示課表界面，否則將進入注冊界面，帶用戶注冊后進入課表界面，然后程序后嘗試匹配上課信息，如果上課信息符合，則進行簽到操作。教師課表相關數據使用Android系統內置的SQLite數據庫API在本地進行存儲，避免每次都要從服務器獲取，浪費數據流量，其程序流程圖如圖5所示。

（1）教師端UI實現

Android教師端的界面主要包含2個，其采用的都是Listview用一個列表來顯示課程以及學生考情情況，當點擊該課程的上課信息時，會進入第二個界面以列表的形式顯示該課程缺勤學生的具體信息，教師可以及時獲取到缺勤學生的信息，有效的防止學生逃課。其具體效果如圖6所示。

（2）教師端功能實現

Android教師端主要是為了方便教工和輔導員查看學生到課記錄，其主要功能為獲取課程以及該課程考勤信息，如果是輔導員的話會獲取本年級所有課程，然后點擊某一課程會顯示該課程的詳細信息，再次點擊會顯示缺勤學生的詳細信息。在考勤信息與數據庫的同步方面則采用開啟一個后臺服務來操作。在打開軟件之后，進程會創建一個服務以便每隔一分鐘向數據庫請求一次數據，待取到更新數據后重新更新UI界面。

圖5　Android學生端流程圖

圖6　Android教師端UI效果圖

（3）Web服務器實現

以LAMP組合來搭建一個免費、開源、高效的Web服務器，該服務器并未編寫基于網頁的界面，而是為Android學生端和教師端提供數據訪問接口，采用HTTP請求、應答進行交互。用戶通過Android客戶端發送標準的HTTP請求，Apache服務器收到請求后，將請求消息交給PHP腳本程序處理，PHP根據不同的Action來觸發不同的程序，從數據庫中獲取相應的數據后，將數據交由Apache返回給客戶端。

4　結語

本系統使用的多種不同的編程技術，已完成基本的學生簽到功能，學生和教師均可以通過界面操作，進行考勤，大大的節約了教師的時間，具有很強的實用性。由于此項目基礎設施費用較低廉，使得本系統具有很好的擴展性，此系統將不會局限于統計學生的到課情況，稍加以改裝便可應用于中小型企業的人員上。

［1］基于Android的學生考勤管理系統設計與開發.現代電子技術，2014.

［2］基于Android的手機簽到系統.計算機與現代化，2014.

［3］高明云.整合搜索手機地圖Android平臺［M］.北京：人民郵電出版社，2009.

［4］董承風，胡慶.基于Android平臺的雙網雙待的研究與設計［J］.計算機應用與軟件，2012，29（2）.

［5］王視環.蜂窩網與GPS相結合的手機混合定位技術——gpsOne［J］.信息與電子工程，2004.

李俊（1978-11），男，湖北黃石人，副教授，研究方向為網絡管理、智能移動開發

方國康（1994-05），男，湖北恩施人，在讀本科，研究方向為Android開發

馮滿滿（1995-07），男，湖北襄陽人，在讀本科，研究方向為Android開發

Student's Attendance；Wi-Fi Location；Checking on Attendance by Mobile Terminal

Design and Implementation of Student Attendance System Based on Android

ZHANG Yue，LI Jun，FANG Guo-kang，FENG Man-man

（College of Computer Science and Technology，Wuhan University of Science and Technology，Wuhan 430065）

1007-1423（2015）31-0008-06

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.31.002

張粵（1995-），男，湖北咸寧人，在讀本科，研究方向為Android開發

2015-09-01

2015-10-25

高校的學生考勤管理工作一直都是一項耗時、耗力的工作，而且目前我國教師的考勤方式依然是手工操作，效率低下，且實際效果并不理想。研究一種高效、實時的考勤系統很有必要，該系統提出一種包含Android移動客戶端（Android端）、Web服務端 （服務端）混合而成基于MAC標識的學生考勤管理系統。使用基于Android平臺的移動設備實現自動簽到、查詢簽到記錄功能，通過3G網絡將學生端考勤數據實時上傳至服務器，并用教師端實現考勤數據的動態管理和查看。通過實際應用表明，系統部署后確能實時、宏觀的掌握學生出勤信息，為高校學生管理提供有力的支持。

學生考勤；Wi-Fi定位；移動終端考

武漢科技大學大學生科技創新（No.14ZRC099）

Checking on student's attendance is a time-consuming and labor-intensive work in Chinese high school，and what's more，most teachers are still manual operation，the efficiency is low，and the actual effect is unexpected.It is necessary to study a kind of efficient and realtime attendance system.Proposes a kind of student attendance management system which includes Android mobile client（Android），Web （Server）and MAC marking.Uses the mobile device based on the Android platform to achieve automatic registration，check attendance record function，upload the students'attendance data real-time to the server by network，and uses the App to design for teacher to achieve the dynamic management and check the attendance data.Through the practical application，it shows that the system can be deployed in real time and the macro management of students'attendance information，which provides a strong support for the management of college students.