人工智能及识别技术
基于指纹识别的企业员工考勤系统的设计
摘要: 提出了一种基于指纹识别的企业员工考勤系统的设计方案。该系统利用指纹识别技术, 能够彻底解决代打卡的问题, 保证考
勤数据的真实性; 另外, 该系统所实现的分布式指纹考勤, 便于管理者实时监控员工在岗状况和及时获得考勤统计信息。
关键词: 指纹识别; 考勤; 分布式
中图分类号: TP 391.41 文献标识码: A 文章编号: 1009- 3044(2008)06- 11103- 03
Design of Check on Work Attendance System Based on Fingerprint Identification
HU Jian
(The Information Center of Zhaoqing Water Supply Co. of Guangdong Province,Zhaoqing 526020,China)
Abstract: This paper proposes a design idea of check on work attendance system based on fingerprint identification. The system can suc-
cessfully avoid helping others attending by using fingerprint identification technology and guarantee the reality of attendance data. ,By the
help of this system manager can easily receive real- time information of worker’s attendance and get relevant statistical information in time.
Key words: fingerprint identification; attendance; distributed
1 引言
由于人体指纹信息具有可识别性、性和终生不变性的特点, 且指纹识别技术日益成熟, 使得该技术在社会的各个领域都得
到了广泛应用
[1]
。考勤是现代企业管理的基础, 也是衡量企业管理水平的重要标志。基于指纹识别的企业员工考勤系统的设计, 能够
彻底解决传统打卡钟、IC 卡考勤方式所经常出现的代打卡问题, 保证考勤数据的真实性, 真正体现公开、公平和公正, 因此能进一
步提高企业管理的效率和水平。另外, 该系统还可与办公管理、薪资系统等其他管理系统集成, 适合大中型企业的考勤管理应用。
2 总体方案
本系统由指纹考勤机、应用服务器、数据库服务器和客户机四部分组成, 其系统结构图由图 1 所示。整个系统以遵循 TCP/IP 协
议的以太网作为传输媒介, 通过一个 HUB 将分布在企业中各处的指纹考勤机连入局域网。指纹考勤机主要进行指纹的采集, 并通
过网络传送至应用服务器。在应用服务器中进行活体指纹与企业员工指纹库的比对并根据自定义考勤规则自动生成考勤记录。每
个员工可以根据授权查看自己的考勤记录, 管理人员也能够实时地监控员工在岗状况和获得考勤统计信息。
图 1 基于指纹识别的企业员工考勤系统结构图
3 指纹考勤机的设计
收稿日期: 2008- 01- 12
作者简介: 胡建(1975- ) , 男, 苗族, 湖南泸溪人, 计算机助理工程师, 主要研究方向: 嵌入式系统、分布式计算。
1103电脑知识与技术
人工智能及识别技术本栏目责任编辑: 唐一东
指纹考勤机是本系统的重要组成部分, 其设计的好坏直接关系到整个系统的效率。其硬件结构图如图 2 所示:
图 2 指纹考勤机的硬件结构图
32 位 ARM嵌入式微处理器具有高性能、低功耗的特性, 已被广泛应用于消费电子产品、无线通信和网络通信等领域, 极其适合
于对成本和功耗要求较苛刻的应用场合
[2]
。因此, 本系统采用 Samsung 公司的基于 ARM7TDMI 核的 16/32 位 RISC 嵌入式微处理器
S3C44B0X。并以此为中心, 设计了其它功能模块: 一个 4M的 FLASH、一个 8M的 SDRAM、一个 10M以太网接口、一个指纹采集器
和采样控制器以及其它外围辅助电路模块诸如时钟电路、复位电路、电源模块等。
指纹考勤机是一个嵌入式设备,从软件层次结构上来看, 它是由设备驱动程序、嵌入式操作系统与考勤机应用程序三个层次所
组成。设备驱动程序是操作系统与硬件设备之间的桥梁, 操作系统在没有设备驱动程序的支持下是无法正常支配硬件设备行为的,
因此需要根据指纹考勤机的各个硬件部分编写对应的设备驱动程序, 并安装到操作系统内核中。嵌入式操作系统选用 uClinux, 它是
专为没有存储管理单元 MMU 的微处理器设计的嵌入式 Linux 操作系统, 它秉承了标准 Linux 的优良特性, 是经过各个方面的小型
化改造后所形成的一个高度优化的、代码紧凑的嵌入式 Linux; 目前国内外采用 ARM- uClinux 作为嵌入式系统非常普遍。而处在还不错
上层的考勤机应用程序则主要与应用程序服务器进行交互, 完成指纹考勤机的配置以及指纹的采集和传输。
3.1 指纹采集过程
我们选用 Atmel 公司生产的温差感应指纹采集芯片 FCD4B14 和 Xilinx 公司生产的 CPLD 采样控制芯片 XCR3256XL 完成员工
活体指纹的采集工作。FCD4B14 是基于温差效应的单片集成化、高性能、低功耗热敏性指纹传感器, 其传感区域内部包含了 8*280
个像素, 分辨率为 500dpi, 像素时钟可达 2MHz, 扫描速度还不错快可达每秒 1780 帧
[3]
。而 XCR3256XL 则用作采样控制器, 通过使用
VHDL 语言编写程序来完成指纹图像的采集、存储和传输。
当有手指接触到 FCD4B14 的传感区域, FCD4B14 就开始了指纹的采集, 通过其内部的数模转换器将采集到的各个像素的模拟
信号转换成数字信号, 并传输至 XCR3256XL。XCR3256XL 把当前的奇数场图像存储在静态存储器 ODD 中, 把当前的偶数场图像存
储在静态存储器 EVEN 中; 其状态线用于指示当前状态: 当指示低电平时, 表明可以从静态存储器中读取数据, 当高电平时, 表明
XCR3256XL 正在向静态存储器中写数据; 选择 ODD 线用于选择从静态存储器中读取奇数场数据, 选择 EVEN 线用于选择从静态
存储器中读取偶数场数据。当一帧完全存储后, XCR3256XL 向 S3C44B0X 发出中断信号, 然后由考勤机应用程序作进一步处理。
3.2 考勤机应用程序
考勤机应用程序由指纹采集处理模块、配置模块和自动校时模块构成, 三个模块的功能描述如下:
指纹采集处理模块在响应 XCR3256XL 的中断后, 将接收到的所采集指纹的原始奇数场和偶数场数据组成完整的一帧, 即一个
完整的指纹图像, 然后进行图像的预处理和指纹特征信息的提取, 还不错后将包含指纹特征信息和当前时间的签到数据包通过网络发
送给应用服务器。
配置模块在接收到来自应用程序服务器的配置考勤机控制命令后, 该模块根据命令中的配置参数( 如: 当前时间、考勤有效时
间、IP 地址、考勤机 ID 等) 完成考勤机配置工作。
自动校时模块在接收到应用服务器定时发来的校时数据包后, 更新考勤机当前时间, 然后应答应用程序服务器, 从而使两者在
时间上达到同步, 以保证考勤时间的准确性。
4 数据库设计
数据库服务器上关系数据库系统可使用 SQL Server 或 ORACLE。数据库中的表主要包括企业组织信息表、员工基本信息表、员
工指纹特征信息表、班次表、请假表、加班表、考勤机信息表、签到记录表、考勤记录表等。其中, 员工指纹特征信息表( 由员工 ID 和
1104本栏目责任编辑: 唐一东
人工智能及识别技术
员工指纹特征信息两个字段构成) 存储着该企业所有员工指纹的特征信息, 是与活体指纹进行比对的基础, 为提高比对的效率, 可
在其指纹特征信息字段上建立索引。考勤记录表存储着员工出勤、迟到、早退等考勤结果数据, 它是应用服务器根据考勤规则处理
的结果, 也是管理人员进行查询统计的基础。
5 应用服务器
应用程序服务器上运行着员工信息录入程序、考勤服务程序和考勤管理程序三个程序。员工信息录入程序用于录入及修改企
业员工的基本信息( 包括指纹的特征信息) 并将其存入数据库中, 通常在系统初建立时及有新员工加入时使用。考勤服务程序自始
至终运行着, 根据管理人员设置的时间间隔定时向考勤机发送时钟同步信号, 如果超时没有收到考勤机的应答, 表明考勤机故障或
网络通信故障, 立即通过考勤管理程序通知管理人员; 一旦接收到指纹考勤机发送来的签到数据包, 就将数据包放入待处理队列
中, 然后以 FIFO 方式依次处理该队列的每个数据包, 其处理过程为: 首先提取数据包中的指纹特征信息, 然后通过比对数据库中员
工指纹特征信息表就可以找到相匹配的记录, 从而确定了员工 ID, 再结合数据包中其他的信息( 如: 签到时间) 、数据库中该员工班
次的信息以及考勤规则就能够判定出该员工此次考勤的结果( 如: 正常出勤、迟到、早退等) , 并自动生成考勤记录存入数据库的考
勤记录表中。考勤管理程序用于员工考勤数据的管理, 其功能模块图如图 3 所示。
图 3 企业员工考勤管理程序功能模块图
排班模块完成用于编排员工的出勤班次, 包括班次的设定、排班方式的确定、排班对象的设定、节假日的设定等。可选择排班的
方式为轮班排班或按周排班, 排好班后可以以日程表的形式显示该员工一年内每天的排班情况。
查询统计模块提供分类查询和汇总统计功能。分类查询可以按员工个人、部门和整个企业为单位进行考勤记录的查询, 也可以
按正常出勤、迟到、早退、缺勤的出勤类型进行查询。汇总查询分为个人汇总和部门汇总, 可根据需要对不同时间段进行年统计、月
统计和日统计。查询统计结果可以通过自定义式样生成报表。
考勤登记模块用于员工请假、加班预登记以及考勤数据的人工处理。人工考勤登记用于考勤机故障时或在某些特殊情况下
( 如: 临时派遣员工外出办事, 无法在下班时录入指纹) 直接登记员工考勤记录。有时考勤签到记录不符合考勤规则( 如: 重复多次签
到) , 考勤服务程序根据考勤规则尽量生成考勤记录, 并标记出异常签到记录, 考勤管理员使用异常考勤记录确认功能对异常记录
进行确认, 为保证考勤的客观公正, 人工不能增加修改考勤签到记录, 只能对考勤结果数据进行调整。
考勤机管理模块实现对分布在企业各处的指纹考勤机的集中管理。在指纹考勤机工作前需要控制其进行设置, 包括: 当前时
间、考勤有效时间、IP 地址、考勤机 ID 等。通过考勤服务程序可获得各个指纹考勤机的状态( 正常或故障) , 在考勤管理系统界面上
以图形化的方式显示给考勤管理者, 实现对系统中各个考勤机的实时监控。
系统维护模块完成对用户的管理和进行数据维护等功能[4]。包括用户的创建、删除、权限的授予及剥夺、密码的设置与修改、数
据的备份与恢复等。
6 结束语
本系统在某中型制衣厂投入使用后, 能够快速、稳定、准确地完成考勤。利用指纹特征的性, 彻底解决了代打卡问题; 考勤
记录以及员工考勤统计信息都由本系统自动生成, 管理者可以实时监控员工在岗状况和及时获得考勤信息, 大大提高了企业管理
的效率和水平。总而言之, 本系统对企业实现人事管理现代化、规范化具有重要的意义。
参考文献:
[1] 李鑫,惠晓威,张全贵.基于智能卡和指纹识别的校园综合系统[J].微计算机信息,2004,20(9):110- 111.
[2] 田泽.嵌入式系统开发与应用[M].北京: 北京航空航天大学出版社,2005.
[3] 黄智伟,王彦.指纹传感器芯片 FCD4B14 的原理及应用[J].传感器世界,2002,8(11):32- 35.
[4] 顾海峰.学习考勤管理系统[J].电脑知识与技术,2007,18(9):21- 25.