高校实验室门禁管理问题分析与系统设计

文章出处：http://www.nexussmartsolutions.com 作者： 人气： 发表时间：2013年02月08日

    摘要: 目前，市面上的门禁管理系统大多功能较为单一，仅适用于邮电、通信、金融及公安等企事业部门。由于高等院校实验室特殊、复杂的教学、管理模式，出现了系统适用性不强、扩展性差、运行性能不佳等问题。广东石油化工学院现代通信重点实验室在日常教学、管理过程中，分析了目前高校实验室门禁管理系统的缺陷及漏洞，并自主开发了适用于高校实验室运作方式的门禁管理系统，解决了直接运用市面上门禁管理系统和传统机械门锁存在的弊端。

    随着计算机、嵌入式技术的飞速发展，及高等院校信息化建设进程的加快，门禁管理信息在国内各大高校及一些科研院所的应用已经非常普及，如云南大学的“一卡通”机房门禁管理系统［1］，四川大学的远程门禁控制及视频监查系统等。显然，门禁信息系统为更新、提高实验装备，有效组织科研协作等起到了积极的作用，也为广大教师、科研人员、学生提供了进行科研实验的有利条件和可靠的保障［2 － 3］。

    通过在管理中不断地探索、研究及分析，特别是长期对自主门禁系统的研究开发，结合广东石油化工学院计算机与电子信息学院实验教学模式及管理的特点，以先进的感应式IC 卡技术，配合刷卡信息系统，将IC 卡的应用、嵌入式技术［4］与计算机信息管理系统结合起来，自主设计并实现了高校实验室门禁管理系统。

    1 高校实验室门禁管理的问题分析

    门禁系统的应用虽然使高校实验室各管理部门工作更加简单明了，效率更高，但在日常管理应用中，仍然暴露出很多问题和漏洞。从管理模式上分析，问题具体如下:

    1) 市面上门禁系统高成本是制约高校实验室信息化普及和发展的瓶颈。现阶段，虽然门禁管理系统在市场上已有较为成熟的产品，但价格往往较高，这与高校实验室限于经济基础的规划模式不相符。在高校范围内，各领域、各学科都拥有各自不同的专业实验室，少则数十个，多则几十个。例如，每个实验室均购买一套门禁系统，则需动辄数十或者几十万元的成本，还需承担后期的维护、调试、安装等费用。

    2) 市面上门禁系统的工作流程与高校实验教学模式不相符。高等院校的实验课程，为保证实验教学的效果与秩序，实验时是不允许非该时间段实验的班级学生进入实验室的。但在实际的管理过程中，这种情况非常难控制。以广东石油化工学院电子信息工程系现代通信重点实验室为例，目前，该实验室一次仅能容纳一个班级的专业实验。但系里2 个专业，4 个年级16 个班级的学生如果均持有进入实验室的IC 卡，为保障实验的正常进行，只能加大管理力度，派人时刻提醒非该时间段实验的学生不能进入实验室。这样无形中就增加了人力和劳动强度，没有从根本上实现现代化管理模式。

    3) 市面上门禁系统的智能信息化程度不能满足高校实验室高强度、高节奏的人员流动性。如目前的门禁系统对考勤功能的设置仅限于某个具体对象，这与高校实验室必须具备考勤任务设置、考勤人数统计的功能要求相差较远。以广东石油化工学院计算机系软件工程实验室为例，每年承担的实验课程( 不包含重复课程) 总数达30 多门，开设各种实验项目200 多个，年实验任务高达12 万人机学时以上，说明周1 ～ 5，每日1 ～ 8 节课基本都有上机安排。实验室高强度、高节奏的运作往往使得上节实验课的学生还没刷卡离开实验室，下节课的学生已经刷卡进入实验室开始实验了。而门禁系统只能从读取器中导出数据，再从刷卡进入、离开的时间列表中统计分析各个班级学生人数，这显然为教师的考勤工作造成了非常大的困扰。

    4) 市面上门禁系统简单的呼应设置不适应高校开放性实验室的日常管理模式。多年来，随着实验室开放力度的加大，学生对实践能力重要性的认识的不断提升，学生申请使用实验室的次数也大幅度增加，实验室管理人员经常要中断手中的工作为前来申请使用实验室或请教问题的学生开门，并告之其他专业教师的具体办公位置。另外，实验室针对学生课外创新活动需要，面向各专业学生开放了相关实验，同时根据专业教师的研究方向，学生已经允许根据自己的学习兴趣选择实验分室和相关实验，这些都给实验室的管理增加了难度，实验室管理人员经常要花大量的时间来处理协调。

    此外，从技术手段上分析，现阶段高校实验室门禁系统的漏洞如下:

    ( 1) 可扩展性差。目前市面上的门禁系统不能根据高校后续的教学模式、实验需求增加相应的功能，或者修改相当的困难，同时也会增加一定的扩展费用。
    ( 2) 非实时性。传统的基于单片机控制系统的不足和基于PC 的控制系统非实时性的缺点，与上下机刷卡的高速度不匹配，使得数据读取缓冲不够，数据传输不到位。

    鉴于以上情况，开发一种成本较低、可自行扩展维护，并符合各自高校教学、管理模式的实验室门禁管理系统是高校实验室信息化建设的必然要求，也是实现实验室有效开放的必要手段和方法。

    2 实验室门禁管理系统的设计

    2. 1 系统的总体设计

    从功能角度出发，系统主要由信息管理和门禁考勤监控子系统2 部分构成，系统总体功能模块设计如图1 所示。信息管理功能主要包括系统信息操作，可以通过设置管理员权限，修改系统登录相关信息; IC 卡操作管理，主要是针对IC 卡开卡、销卡及卡信息的处理; 考勤任务的设置，结合学生实验安排，采用日程表和周选择的方式制定考勤计划，同时分析考勤数据; 实验室的管理，主要是对使用门禁系统的实验室进行新增、查询、删除等基本操作。门禁－ 考勤实时监控功能则包括开启监控，通过信息管理模块执行考勤计划，监控所有学生的考勤状况，查询学生进、出门刷卡时间，同时限制计划中未包含班级的学生在规定时间内进入实验室; 显示实验学生班级、学号、姓名等相关信息，针对具体事情的发生时间进行查询，落实责任。

图1 系统功能结构图

    从物理部署角度分析，系统由上位机、下位机2 部分组成，上位机运行运行在服务器及客户端上，是一个在Microsoft visual C + + 环境开发，基于MFC 的应用程序。程序实现了门禁信息的管理、实验教学模式设置、实验安排、考勤计划设计及监控过程中网络呼叫命令的接收、发送等功能。下位机的硬件平台为Arm 9( S3C2440) ［4］，软件平台为Linux 2. 6. 30，主要实现与刷卡机、呼叫器等设备与上下位机的交互。