基于android与WLAN+FPR技术的课堂实时考勤和手机屏幕监管系统

周兴 肖娟 王嵩

摘  要： 如何利用手机提高课堂考勤效率，同时又不让学生上课玩手机。通过研究和比较各类考勤系统，设计和实现了基于android与WLAN+FPR技术的课堂实时考勤和手机屏幕监管系统。该系统分为教师端和学生端，以教师端为主体，以每节课为单位，由教师端临时创建WLAN，学生端连入WLAN，接收教师端的FPR指令，完成考勤后，教师端可对学生端手机屏幕实施监管。该系统解决了手机考勤中“手机来人不来”的弊端，杜绝了学生上课玩手机的现象。

关键词： android; WLAN; FPR（指纹识别）; 课堂实时考勤

中图分类号：TP319          文献标志码：A     文章编号：1006-8228（2019）09-103-04

Classroom real-time attendance checking and mobile phone screen monitoring system using Android and WLAN+FPR technology

Zhou Xing， Xiao Juan， Wang Song

（College of Software and Communication Engineering， Xiangnan University， Chenzhou， Hunan 423000）

Abstract： How to use mobile phones to improve the efficiency of classroom attendance， while not allowing students to play mobile phones in class. By studying and comparing various attendance checking systems， a real-time attendance checking system and a mobile phone screen monitoring system are designed and implemented using Android and WLAN+FPR technology. The system is divided into teacher-side and student-side， with teacher-side as the main body and each lesson as a unit. The teacher-side temporarily creates WLAN， and the student-side connects to WLAN， receives FPR instructions from the teacher-side， completes attendance checking， and the teacher-side can supervise the mobile phone screen on the student-side. The system solves the drawback of mobile phone attendance checking which checks only the phone but not the phone owner， and eliminates the phenomenon of students playing mobile phone in class.

Key words： Android; WLAN; FPR （fingerprint recognition）; real-time class attendance

0 引言

智能手機的普及率越来越高，智能手机APP也层出不穷，很多领域都有了自己的APP，涵盖人们生活和学习的方方面面[1]。利用智能手机实现考勤不论是针对公司员工还是针对高校课堂都有了实现的基础和可能。

1 课堂考勤软件实现技术分析

高校课堂考勤经历了从手工考勤->校园门禁卡->WEB应用程序考勤->智能手机app考勤这一过程。利用手机app来实现课堂考勤是目前最为流行的考勤方式。目前利用手机app实现考勤的主流技术是利用定位技术，通过GPS和基站两种定位方式确定被考勤者的位置信息来完成考勤。还有利用蓝牙技术实现手机考勤管理系统的，此系统主要利用蓝牙短距离传输和穿墙能力差的特性，实现对教室内通讯信号的短距离控制，考勤过程中教室端自动与学生端通信并完成考勤过程，考勤信息在教师端汇总后显示[2]。利用定位技术实现考勤时定位经常不精确，利用蓝牙技术实现考勤时覆盖范围小，这些类型的手机考勤系统还有一个致命的弊端就是只要手机到了就能完成考勤，也就会出现“手机来而人不来”也可成功考勤的现象。

随着生物特征识别技术的发展和应用，出现了利用指纹识别、人脸识别等技术实现的考勤系统。但人脸识别技术的实现数据量大、算法复杂、成本高，不利于迅速的推广和应用，并且其实现效果还存在一定的误差。而指纹识别技术是生物特征识别技术中最成熟的，应用最广泛，其实现成本低、操作简单、精准度高。

基于android与WLAN+FPR技术的课堂实时考勤和手机屏幕监管系统APP是利用手机热点组网技术根据课堂时间可临时组建WLAN，利用指纹识别技术实现精准考勤，能把课堂考勤与课堂教学管理相结合，考勤后还实现对学生手机屏幕的监管。

2 系统设计

2.1 系统整体结构设计

基于android与WLAN+FPR技术的课堂实时考勤和手机屏幕监管系统APP分为教师端和学生端两大模块，实现教师为主体学生为载体的调用。教师端有导入学生信息、组建局域网、接受学生注册信息（第一次上课）和指纹匹配信息（每次上课）、对导入学生信息与学生注册信息进行匹配，保存学生考勤信息、查看学生考勤信息、统计学生考勤信息、对学生端进行锁屏、下课对学生端进行解锁。学生端的功能具有接入局域网、注册自身信息和指纹验证等。

系统结构图如图1所示。

2.2 系统数据库设计

基于android与WLAN+FPR技术的课堂实时考勤和手机屏幕监管系统，APP使用Android自带的轻量数据库SQLITE，实现该系统各类数据的管理[3-4]。

管理的数据实体有学生，课程，教师等。学生实体包括学号、姓名、班级、MAC地址，课程实体包括课程名;教师实体包括教学信息，学生和课程之间是上课或缺课的关系，教师和课程间是授课的关系，系统整体E-R图如图2所示。

3 系统功能设计

基于android与WLAN+FPR技术的课堂实时考勤和手机屏幕监管系统APP中主要包括教师端无线网络组建，学生端指纹识别匹配，学生端手机屏幕监控这三大功能。

3.1 教师端WiFi实时组网与通信功能

基于android与WLAN+FPR技术的课堂实时考勤和手机屏幕监管系统需要教师端在上课考勤时临时组建一个无线局域网络（WLAN）实行实时通信。在无需其他硬件通信设备的情况下，依靠手机自身的WIFI模块设置WLAN是最佳选择。教师端作为无线接入点AP组建网络，学生端通过手机WiFi接入网络。选用udp协议通信，udp協议支持一对多的通信广播，符合一个教师端多个学生端的场景，面向无连接的数据传输，直接将数据发送到对应的 IP地址，并无需建立连接，速度较快[5]。组网成功后，教师端作为服务端，先广播签到信息，学生端接受并返回信息。

3.2 指纹识别功能

为了确定学生端返回签到信息的精准性，基于android与WLAN+FPR技术的课堂实时考勤和手机屏幕监管系统应用了Android6.0以上的版本提供的指纹识别api，利用指纹识别技术完成精准实时考勤，从根本上解决了“手机来人不来”的手机考勤弊端。

在指纹识别功能实现中，系统采用本地交互和对称加密方式，提高系统识别的效率，并且通过Android官方API，利用FingerprintManager. authenticate（）方法创建一个CryptoObject对象来实现。在指纹识别考勤过程中为了避免学生端通过添加他人的指纹信息来实现代签的行为，本系统通过对称加密KeyGenerator 创建一个对称密钥，该密钥存放在 KeyStore 里，当手机系统有新的指纹修改会使keyStore自动失效，当keyStore失效时必须进行再一次的创建密钥，而创建密钥的机会只有在初次使用系统或利用教师端再次赋予，从而提高系统的准确性和可用性。

3.3 学生端屏幕监控功能

当学生端指纹匹配信息成功发送给教师端，教师端把考勤信息记录到数据库，同时向学生端发送屏幕监控的指令，锁定学生端屏幕，防止学生上课玩手机。

学生端屏幕的锁定是基于悬浮窗口的特性来实现的。系统在锁屏页面开启的同时，开启一个后台锁屏服务，让该服务监听power键的响应，屏蔽系统的锁屏，然后开启屏幕锁定。这样可以使power键开关机无法解除屏幕锁定，然后开启一个后台线程用来接收教师端信号，并通过教师端的信号的来解除锁屏服务。由于屏幕的锁屏和解锁取决于教师端的信号，所以锁屏服务必须要动态注册，手动注销。

4 系统实现

基于android与WLAN+FPR技术的课堂实时考勤和手机屏幕监管系统APP，分为教师端和学生端两大模块。

4.1 教师端实现

⑴ 教师端功能实现

① 教师根据课程安排导入学生信息;

② 教师临时组建局域网;

③ 第一次上课接受来自学生端的注册信息和指纹匹配信息，并与导入学生信息进行自动匹配，保存至数据库;

④ 每次上课都接受来自学生端的指纹匹配信息，完成考勤;

⑤ 对学生端进行锁屏;

⑥ 查看和统计每节课的考勤情况;

⑦ 下课时间点对学生端进行解锁。

具体实现步骤如下：

在教师端登录后，点击导入，可导入学生名单，显示班级课程列表。点击点到，即可进入组建局域网界面。教师输入热点名称和密码点击创建，临时组建局域网。学生签到表的信息从数据库中读出并显示，包括：学号、姓名、班级、课程状态，如有学生没带手机，点击状态栏可手动更改签到状态。学生端签到完成后可对学生端下达锁屏指令，到下课时间教师可按解锁按钮对学生端解锁。教师端还可查看学生考勤信息（姓名，班级，课程，学号，状态），缺到详细信息（学号、姓名、班级、课程、时间）以及考勤的统计信息（学号、姓名、班级、课程、次数）等。

⑵ 教师端UI实现

教师端采用fragment界面设计方法[6]，使各模块间接切换更快速，提升性能。教师端界面如图3所示。

4.2 学生端实现

⑴ 学生端功能实现

① 接入教师端创建的局域网;

② 第一次上课要给出注册信息和指纹匹配信息，传送给教师端;

③ 每次上课进行指纹匹配。

具体实现步骤如下：

学生端登录进入学生端主界面。在第一次上课时即可进入注册界面，此后直接在登录界面录入指纹，按照提示信息匹配指纹，然后学生输入自己的姓名、学号、班级，点击提交按钮。在教师点到结束后开启锁屏功能，学生端进入锁屏界面。

⑵ 学生端UI实现

学生和教师端界面实现的风格是一致的，都是以绿色为主色调并且颜色的搭配以清新明朗为目标。教师端对学生端所发出的指令都以小窗口的形式呈现，简单直观。

5 结论

基于android与WLAN+FPR技术的课堂实时考勤和手机屏幕监管系统，是针对android6.0以上的版本设计实现的一款用于课堂考勤和管理的手机APP，此APP能实现教师端热点实时组网，对使用场合无其他硬件需求;能实现学生端实时指纹识别签到，完美地解决了“手机来人不来”手机考勤所存在的弊端;能实现教师端对学生端手机屏幕的监控锁屏，解决了上课玩手机这一严重的教学现象。系统设计方案新颖，有较大的创新和应用价值。系统在今后的应用过程中还将不断的完善其稳定性和容错性，并考虑在IOS系统中的移植开发。

参考文献（References）：

[1] 徐诚.零点起飞学Android开发[M].清华大学出版社，2013.

[2] 葛艺潇，闵富红.基于Android和Arduino的蓝牙考勤系统实现[J].信息通信，2016.4：109-110

[3] 张中伟，苏静.基于云平台的Android移动学习系统设计[J].民营科技，2014.9：100，59

[4] 杨云君.Android的设计与实现[M].机械工业出版社，2013.

[5] 刘权，刘红，韦启旻，徐强，杨思晨，孙非凡.基于Android移动终端局域网通信设计[J].数码世界，2016.4：52-53

[6] 石翠.PS制作Android智能手机界面技巧解析[J].电脑编程技巧与维护，2015.8：34-36