基于RFID的智能考勤管理系统的设计

引 言

随着“互联网＋”国家发展战略的实施，企业信息化系统与互联网相关平台的融合迫在眉睫。企业信息化管理主要包括人员信息化、产品信息化、资金信息化等。考勤管理是现代企业管理的基础和保障，其智能化、自动化与安全性会直接影响企业的管理水平和服务能力，甚至影响企业的生存发展。为了进行科学、完备的现代企业管理，设计科学、便捷、高效的智能考勤管理系统十分必要。传统的考勤系统采用考勤机、指纹机等方式，存在以下问题：

(1) 指纹识别的效率和精度过度依赖于识别算法，并且存在着拒识、误识等问题。

(2) 考勤机不能对外来人员进行控制，存在安全隐患。

(3) 原始考勤数据不便于进行批量数据的自动化处理和统计分析。

RFID（射频识别技术）是一种非接触式、高度自动化的信息技术，包含自动识别、数据采集和分布计算[1]。无需人为干预就能够获取对象的数据，实现自动识别，并提供给后端处理。其具有不受环境干扰、穿透性强、读写距离远等优点， 已被广泛应用于门禁管理、物流管控、产品溯源、交通控制等诸多领域 [2]。利用该技术，可以从根本上解决传统考勤面临的问题。本文将RFID 技术和考勤管理相结合，设计了企事业单位的智能考勤管理系统，提供了一种高效、实时、安全的数据采集和管理方案。

1 系统设计

1.1 业务逻辑

按照业务逻辑，系统可分为数据并发、采集数据、分布计算三个区域。系统业务逻辑图如图 1 所示。

(1) 数据并发 ：发生在用户区，主要定义用户电子标签的行为动作，包括考勤动作、区域切换、行为轨迹等。

(2) 采集数据 ：分布在设备区， 使用JR5805超高频RFID读写器和极化全向天线，通过自动/触发模式识别用户电子标签，并进行业务考勤数据的读取，将用户RFID相关数据通过外部接口传送到服务区综合管理服务器。

(3) 分布计算 ：通过服务区实现，包括内部网络设备、综合管理服务器及外围设备（PC设备、监控设备以及终端设备）等。系统管理员、系统操作员可以进行人员信息管理、考勤管理以及电子标签管理，实时监控管理用户电子标签，此外还可通过监控设备及终端设备以多种形式进行访问。

1.2 RFID系统组成

本系统主要由电子标签、RFID 读写器、天线及上位机组成。

(1) 电子标签：采用无源标签， 支持 ISO18000-6B/ ISO18000-6C协议，读取距离为 0 ～25m。其中EPC数据区支持 128 b，用户存储区支持 32b。

(2) RFID读写器 ：采用 JR5805超高频 RFID 模块，核心芯片为恩智浦（NXP）Pr621系列芯片，工作频率为 920-925 MHz，支持协议ISO18000-6B/ISO18000-6C，可通过软件接口设置跳频方式。射频功率可从0 dBm 调整到 30 dBm，识别距离可从0.5 m 调整到 35 m。

(3) 天线 ：读写器内置极化天线，支持双极化、水平 /垂直极化，增益为 12dBi。本系统增设了外接天线，工作频段范围为890960MHz，天线增益大于3dBi，垂直极化方式，支持远距离拉远安装。

(4) 上位机 ：对读写器及外围硬件上电初始化、器件激活自检，通过串口/ 网口连接方式与软件通信，运行固件提供了多种操作接口，支持软件对RFID读写器的芯片参数设置、射频参数调整、标签读写操作、标签识别以及电源管理等。

读写器接收到上位机发出的控制命令后，通过天线发出固定频率的轮询信号，当电子标签进入到读写器的工作场时，天线通过耦合产生感应电流，为标签提供能量[3]，此时无源标签工作，根据设定的算法响应并传送数据，读写器接收到反馈信号后，自动识别标签数据并回传到上位机，等待后续处理。

2 数据库设计

数据库采用Power Designer 进行建模，表设计和考勤业务流程紧密结合，主要包括基础信息表、工时信息表、权限等级表、考勤终端表、考勤卡表及考勤流水等。数据库关系图如图 2 所示。

考虑到数据并发吞吐的风险，在考勤流水以及考勤卡流水等数据量大的表设计中增加触发器以及冗灾保护。

3 系统设计与实现

系统按功能可划分为登录管理、员工管理、考勤管理、区域管理、系统管理五个功能模块。系统功能模块图如图 3 所示。

(1) 登录管理模块。使用该模块可完成常规登录功能。

(2) 员工管理模块。该模块是对人员、岗位、权限、薪资等重要信息进行综合性管理的模块。通过将员工信息和电子标签中的EPC区域数据进行强关联，确保人员信息及电子标签的唯一性 ；定义了电子标签在系统中的区域划分，实现人员信息和区域级别的对称管理。在系统设计的过程中，将员工基本信息的管理和岗位、员工类型、考核类型、考核区域、考核卡编号、EPC编号进行了多种关联设计，保证了核心数据在系统的唯一性，同时扩展了考勤管理的灵活性。

(3) 考勤管理模块。该模块主要对从 RFID系统采集得到的实时数据进行筛选过滤、统计分析，详细管理终端相关参数，包括频谱范围、输出功率、工作模式、终端及对应主机地址，此外还支持终端自检功能和测试功能，方便考勤终端的部署和安装。

(4) 区域管理模块。该模块可进行考勤区域和权限等级管理，与考勤终端对应的考勤区域相匹配，完成考勤区域的合理分布。

(5) 系统管理模块。该模块对考勤终端进行综合管理， 实现考勤卡的发放、回收、轮询、更新等管理功能，并完成数据库的相应操作。

本系统经过部署及测试验证，已实现单读卡器同时识别80 个电子标签，单天线 10 ms 识别 5 个电子标签。软件系统采用分布式C/S 模式，其中客户端支持多种操作系统及外围监控设备，服务器端数据库采用 SQL Server 2008，核心服务采用.Net架构，完成预期的基于RFID 的智能考勤管理设计目标。

4 结 语

基于RFID 的智能考勤管理系统解决方案采用RFID 技术结合数据库技术、网络和通信技术等，实现了超高频非接触的批量自动考勤管理，为企业高效安全的考勤管理提供了一种新途径。