基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的門禁管理系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

張世杰，文福安

(1. 北京郵電大學(xué)教育技術(shù)研究所 北京 100876；2. 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)文化北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京市 100082)

基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的門禁管理系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

張世杰1，文福安2

(1. 北京郵電大學(xué)教育技術(shù)研究所 北京 100876；2. 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)文化北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京市 100082)

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，越來越多的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被應(yīng)用到教學(xué)領(lǐng)域，而基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的建設(shè)則大大提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率和基礎(chǔ)保障。結(jié)合國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)過程，本文主要對網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程以及相關(guān)的基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的門禁管理系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的探討和研究。雖然已經(jīng)誕生了一些網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，但是卻沒有一個將實(shí)驗(yàn)室門禁管理和網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺結(jié)合起來，而本文中就將介紹怎么樣把實(shí)驗(yàn)室門禁管理和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺完好的結(jié)合在一起，以便更好的對實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行良好的管理，同時(shí)使得網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺更加完善，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)注入新的活力。通過對這些內(nèi)容進(jìn)行研究，希望借此給網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的建設(shè)者們提供相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，以便更好的建設(shè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺。

網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)；門禁管理系統(tǒng)

本文著錄格式：張世杰，文福安. 基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的門禁管理系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 軟件，2016，37（11）：47-50

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，很多學(xué)校迫切要求使用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式，徹底的改變原來的實(shí)物實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式，以提高教師的教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)也大大的降低了學(xué)校的教學(xué)成本。因此，這就為網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺[1]的建設(shè)提出了需求。而當(dāng)前很多的網(wǎng)絡(luò)平臺是獨(dú)立于實(shí)驗(yàn)室建立的，這就相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)室是單獨(dú)管理的，沒有和網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺相結(jié)合起來，這樣的話就會造成資源得不

到最高效率的利用。而本文所提出的基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的門禁管理系統(tǒng)[2]就會解決這一問題，把實(shí)驗(yàn)室的管理和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)結(jié)合起來，不但提高了實(shí)驗(yàn)室的管理效率，同時(shí)也對網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的建設(shè)進(jìn)一步的完善。

目前，市場上的門禁管理系統(tǒng)比比皆是，各個公司都會配備自己的門禁管理系統(tǒng)管理自己的公司人員，而在高校中也存在同樣的問題。當(dāng)前高校中的實(shí)驗(yàn)室管理也會配備單獨(dú)的門禁管理系統(tǒng)，這樣就會造成實(shí)驗(yàn)室的管理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相脫節(jié)，同時(shí)也需要額外的人員去管理實(shí)驗(yàn)室。這樣不僅造成了資源的浪費(fèi)，也不能很好的對網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的建設(shè)進(jìn)行改善，所以對基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺[3]的門禁管理系統(tǒng)的研究具有重要的意義，本文的重點(diǎn)主要是對網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程[4]的進(jìn)行探討，和對門禁系統(tǒng)的結(jié)合進(jìn)行研究。

1 基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的門禁管理系統(tǒng)的關(guān)鍵步驟

1.1 實(shí)驗(yàn)室管理員配置門禁環(huán)境

在使用系統(tǒng)之前需要對門禁的環(huán)境進(jìn)行配置，通過安裝好門禁控制器硬件到實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)設(shè)置門禁控制器的IP地址[5]，網(wǎng)關(guān)和子網(wǎng)掩碼等信息，其中門禁控制器中設(shè)置的IP地址為系統(tǒng)所在的服務(wù)器的IP地址。在系統(tǒng)中使用實(shí)驗(yàn)室管理員身份登錄到系統(tǒng)中，選擇添加門禁的按鈕就可以添加門禁，填寫門禁的名稱，門禁的IP地址，同時(shí)選擇IP地址所對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室，即門禁控制器所在位置[6]。

1.2 實(shí)驗(yàn)室管理員為實(shí)驗(yàn)室設(shè)置管理人員

使用實(shí)驗(yàn)室管理員身份登陸系統(tǒng)，選擇對應(yīng)的門禁控制器，并找到門禁控制器所對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室，為實(shí)驗(yàn)室選擇配備相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室管理人員[7]。選好實(shí)驗(yàn)室管理員之后，就可以讓實(shí)驗(yàn)室管理人員管理對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室的管理人員可以查看所管理的實(shí)驗(yàn)室的刷卡記錄，并且可以管理教師的考勤等。

1.3 教師和學(xué)生預(yù)約實(shí)驗(yàn)室

由于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺是基于計(jì)算機(jī)的，因此，教師進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)就離不開計(jì)算機(jī)和實(shí)驗(yàn)室，教師要安排某一個實(shí)驗(yàn)，就需要提前預(yù)約好實(shí)驗(yàn)室，并且選擇合適的上課時(shí)間。老師安排實(shí)驗(yàn)之后，到上課時(shí)間，學(xué)生和老師就可以按時(shí)去相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室上課。當(dāng)實(shí)驗(yàn)室空閑的時(shí)候，學(xué)生可以登錄系統(tǒng)預(yù)約空閑時(shí)間的實(shí)驗(yàn)室，到時(shí)間之后學(xué)生可以自主的到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室去。

1.4 教師安排教學(xué)實(shí)驗(yàn)

學(xué)校中的實(shí)驗(yàn)室分為必修課程和選修課程，因此老師可以對必修的實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行統(tǒng)一安排，對選修的課程開放給學(xué)生進(jìn)行選修，學(xué)生選修完畢后，教師可以選擇對某一個實(shí)驗(yàn)進(jìn)行開課，等到上課的時(shí)間，就可以到指定的實(shí)驗(yàn)室去刷卡進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室上課。

1.5 教師和學(xué)生到時(shí)間刷卡上課

由于門禁控制器中存儲的是教師和學(xué)生的精確的上課時(shí)間信息，因此只有到了固定的時(shí)間段，教師和學(xué)生才能刷卡進(jìn)門。在老師和學(xué)生上課前的一段時(shí)間，到下課之后的一段時(shí)間內(nèi)允許學(xué)生刷卡進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，如果沒有達(dá)到指定時(shí)間學(xué)生和教師去刷卡，就會提示刷卡失敗。這樣控制的好處顯而易見，可以免去了實(shí)驗(yàn)室管理員對實(shí)驗(yàn)室的管理，非上課人員不會進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)室去上課，同時(shí)使得學(xué)校不用安排專門的人員對實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行開門和鎖門。

1.6 教師對學(xué)生上課情況進(jìn)行考勤

老師可以登錄系統(tǒng)中查看自己所安排的實(shí)驗(yàn)的考勤狀況，可以查看實(shí)驗(yàn)的上課時(shí)間和上課地點(diǎn)以及出勤率。點(diǎn)擊查看詳細(xì)考勤之后，就可以查看當(dāng)前時(shí)間的學(xué)生的考勤狀況，學(xué)生的考勤分為：未簽到，遲到，已簽到，未簽離，早退，已簽離6種狀態(tài)。當(dāng)學(xué)生沒來上課的話，狀態(tài)為未簽到；當(dāng)學(xué)生上課期間到實(shí)驗(yàn)室為遲到，學(xué)生提前下課為早退。教師可以根據(jù)學(xué)生的考勤狀況來給學(xué)生做出最后的統(tǒng)計(jì)，根據(jù)學(xué)生平常的考勤狀況給學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績作為一個參考的因素，對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評分。

1.7 系統(tǒng)和門禁的通信

系統(tǒng)和門禁控制器之間基于Http協(xié)議進(jìn)行通信，數(shù)據(jù)的傳輸格式為JSon格式的數(shù)據(jù)。由于每一個實(shí)驗(yàn)室每天的上課信息以及人員信息都不相同，因此門禁控制器中的數(shù)據(jù)每一天都需要進(jìn)行更新，因此對門禁控制器采用自動更新數(shù)據(jù)的方式對當(dāng)天的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。每天到達(dá)指定的時(shí)間，門禁控制器就會自動的向服務(wù)器上的系統(tǒng)發(fā)出請求，當(dāng)系統(tǒng)收到請求消息之后，就會封裝好數(shù)據(jù)，同時(shí)攜帶狀態(tài)碼，返回給門禁控制器，當(dāng)門禁控制器收到數(shù)據(jù)之后，根據(jù)狀態(tài)碼和數(shù)據(jù)來驗(yàn)證數(shù)據(jù)的正確性。如果狀態(tài)碼不正確就需要再次向系統(tǒng)發(fā)出請求。

同時(shí)，為了保證門禁控制器上的時(shí)間和服務(wù)器上的時(shí)間一致。因此，門禁控制器和系統(tǒng)之間每隔一段時(shí)間就進(jìn)行一次時(shí)鐘同步，當(dāng)發(fā)現(xiàn)門禁控制器

的時(shí)間和服務(wù)器上的時(shí)間相差過大的時(shí)候，門禁控制器就會自動的重新設(shè)置時(shí)間，以達(dá)到和服務(wù)器上的時(shí)間保持一致。

1.8 門禁的實(shí)時(shí)監(jiān)控

為了保證當(dāng)門禁控制器出現(xiàn)問題的時(shí)候能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，因此對所有的門禁控制器進(jìn)行遠(yuǎn)程的監(jiān)控。使用實(shí)驗(yàn)室管理員身份登陸系統(tǒng)之后，點(diǎn)擊門禁管理，就可以查看到當(dāng)前的所有的門禁控制器的狀態(tài)。如果狀態(tài)為已經(jīng)連接，則表示當(dāng)前的門系控制器能夠和系統(tǒng)正常的進(jìn)行通信，如果狀態(tài)為失去連接，這時(shí)候就需要查看系統(tǒng)中所對應(yīng)的失去連接的門禁控制器的IP地址是否配置正確，如若正確就需要查看門禁控制器中所配置的服務(wù)器地址等環(huán)境配置信息是否配置正確，否則就需要將門禁控制器進(jìn)行檢修。

1.9 門禁數(shù)據(jù)的緩存機(jī)制

由于門禁系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互的方式[8]，難免會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)斷開的現(xiàn)象，當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)斷開的情況的時(shí)候，就會造成教師和學(xué)生的刷卡數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)上傳到服務(wù)器。為了解決這種問題，門禁控制器中采用緩存機(jī)制對沒有上傳成功的刷卡數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)重新連接成功之后，緩存在門禁控制器中的數(shù)據(jù)會批量上傳到服務(wù)器中。由于當(dāng)天的刷卡數(shù)據(jù)都已經(jīng)提前更新到門禁控制器中，即便是出現(xiàn)短時(shí)間的斷網(wǎng)狀況并不會影響教師和學(xué)生刷卡進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室上課。

2 基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的門禁管理系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

首先，本研究課題是為了實(shí)現(xiàn)將門禁考勤系統(tǒng)融入到網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺中[9]，將門禁考勤功能應(yīng)用于實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中，讓門禁成為一種對實(shí)驗(yàn)室管理的新方式。其次，將網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和考勤管理結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)室，教師和學(xué)生的管理，免去了人為的對實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行管理，這也是本系統(tǒng)帶來的好處。

2.1 一種實(shí)時(shí)通信實(shí)時(shí)監(jiān)控的門禁系統(tǒng)

很多傳統(tǒng)的門禁系統(tǒng)都是獨(dú)立的系統(tǒng)，而本系統(tǒng)則是結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，將網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和門禁系統(tǒng)管理結(jié)合起來[10]。由于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺對于門禁系統(tǒng)的高可靠性的要求，要求每天必須能準(zhǔn)時(shí)的更新門禁控制器中的數(shù)據(jù)，這就要求門禁系統(tǒng)中可以對所有的門禁控制器進(jìn)行遠(yuǎn)程的監(jiān)控，當(dāng)門禁控制器出現(xiàn)問題的時(shí)候，能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并且對門禁進(jìn)行控制管理。

由于門禁控制器和系統(tǒng)是聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信的，這就可以滿足數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互了，當(dāng)門禁控制器被刷卡的時(shí)候就會有相對應(yīng)的數(shù)據(jù)被傳送到服務(wù)器上去。只要有學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前進(jìn)行刷卡，那么上課的教師就可以隨時(shí)的登陸系統(tǒng)中查看到對應(yīng)的學(xué)生的考勤情況。

2.2 一種新型的門禁控制方案

傳統(tǒng)的門禁系統(tǒng)所采用的人員管理方案是：將所需要管理的人員信息添加進(jìn)入門禁系統(tǒng)中，同時(shí)設(shè)置人員可以刷卡的日期，這樣的方案放在實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)中是不合適的。由于學(xué)校中的人員數(shù)量很多會造成門禁存儲之后，造成很大的數(shù)據(jù)冗余，同時(shí)使得學(xué)校中的所有的實(shí)驗(yàn)室的權(quán)限都開放給學(xué)校中的所有的學(xué)生，這顯然是不合理的，實(shí)驗(yàn)室的使用應(yīng)該是針對某一個具體的學(xué)生群體，因此只有對一部分的學(xué)生開放進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的權(quán)限是最為合理，最為安全的選擇，同時(shí)這樣也方便對實(shí)驗(yàn)室的安全帶來改善。

2.3 對于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺帶來的改善

由于對實(shí)驗(yàn)室安裝了門禁控制器，同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺[11]中結(jié)合了門禁管理系統(tǒng)，學(xué)生和教師都可以使用刷卡的方式進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，這樣就完全改變了舊式的人工管理實(shí)驗(yàn)室開門和關(guān)門的方式。這樣不僅可以減少實(shí)驗(yàn)室人員管理的成本，同時(shí)也更有利于實(shí)驗(yàn)室的安全。本系統(tǒng)對學(xué)生和教師的刷卡數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)上傳，教師就可以免去了課前對學(xué)生的考勤進(jìn)行管理，改為系統(tǒng)自動的對學(xué)生的考勤進(jìn)行判斷，教師可以隨時(shí)的對學(xué)生的考勤進(jìn)行查看和統(tǒng)計(jì)操作等。

3 基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的門禁管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的門禁管理系統(tǒng)本身就是對實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的完善，根據(jù)實(shí)際中抽象出來的操作流程，本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能如圖1、圖2所示。

4 總結(jié)與展望

本系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺研發(fā)的，在保證正常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的條件下，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺進(jìn)行改進(jìn)，將門禁考勤功能結(jié)合整個實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程當(dāng)中，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室門禁管理以及考勤完

美結(jié)合。但是本系統(tǒng)還有許多不足的地方需要改進(jìn)，由于系統(tǒng)是建立在網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺之上，因此系統(tǒng)的可移植性稍微差些。由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺是基于B/S模式開發(fā)的，因此整個門禁考勤模塊也是基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下才能正常使用，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的復(fù)雜性決定了門禁和系統(tǒng)之間通信沒有高度的可靠性，因此系統(tǒng)還有許多需要完善的地方。由于筆者經(jīng)驗(yàn)不足，開發(fā)過程中會有部分功能考慮不周全，使得系統(tǒng)不完善，希望在以后的研究開發(fā)過程中多努力改善以上這些問題。

圖1 門禁管理界面

圖2 實(shí)驗(yàn)室管理員考勤界面

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Research and Implementation of the Access Control System Based on Network Experimental Teaching Platform

ZHANG Shi-jie, WEN Fu-an
(Education technology research institute of BUPT, Beijing, 100876, China)

With the development of the Internet, more and more network technologies have been applied to the field of teaching, The construction of platform of the network experimental teaching has greatly improved the efficiency and basic guarantee of experimental teaching. Considering the construction process of the national experimental teaching center. This paper mainly discusses and researches the process of network experimental teaching and the related things of access control system based on network experimental teaching latform. Although there have been a number of network experimental teaching platforms, there is not a network experimental teaching platform combined with the access control system, In this paper, i will introduce how to make the access control system of the laboratory and network teaching platform in a good combination in order to get a better management of the laboratory and a more perfect network experimental teaching platform, making the network experimental teaching more dynamic. By these contents’researches, i hope to provide the builders of the network experimental teaching platform more relevant experience in order to build the better network experimental teaching platform.

Network experimental teaching; Access control system

TP39

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2016.11.011

張世杰，男，(1992-)，碩士研究生，主要研究方向：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用；文福安，男，(1962-)，教授，主要研究方向：計(jì)算機(jī)科學(xué)與應(yīng)用。