考勤管理是企事業(yè)單位經營和管理工作的重要環(huán)節(jié)和保障，主要包括兩種方式，一種是手工方式，該方式工作繁雜，很難保證數(shù)據(jù)的準確與實時，增加了管理成本；另一種是利用專用考勤設備的電腦記錄考勤方式，包括打卡式、磁卡式、條形碼式、IC 卡類、感應卡、指紋識別、虹膜識別、人臉識別等，該方式需要設置固定的考勤時間段和地點，無法隨時隨地考勤，設備需要保管與維護。文獻[1~2]基于掃描條形碼實現(xiàn)考勤系統(tǒng)，該類使用配套設備的考勤系統(tǒng)存在耗材、高峰時間需要排隊等問題，無法避免丟卡或代替打卡的現(xiàn)象[3].為克服上述弊端，基于生理特征識別的考勤系統(tǒng)紛紛出現(xiàn)，如文獻[4]所述的指紋識別系統(tǒng)，無需員工持有特別器材，但該方式技術難度大、設備昂貴、部署相對復雜。文獻[5]設計了時間可以靈活配置的考勤系統(tǒng)，并能與人力資源系統(tǒng)集成使用。文獻[6~7]分別實現(xiàn)了在不同地理位置和網絡位置均可登錄的考勤系統(tǒng)，均旨在將考勤地點分布化。目前，隨著社會的發(fā)展，涌現(xiàn)出了許多移動辦公的職業(yè)，例如銷售、快遞，對于這類人員的考勤管理是困擾管理者的一個難題，能夠靈活完成多種考勤任務，并且不受限于時間、空間的考勤系統(tǒng)已成為市場的迫切需求。
隨著電信網和互聯(lián)網向下一代網絡方向的演進，融合網絡業(yè)務受到了學術界和產業(yè)界的重視，如何快速、靈活地開發(fā)內容新穎、種類豐富的融合網絡業(yè)務是計算機領域和電信領域所關注的重要問題[8].LBS（location based service,位置服務，又稱定位服務）被認為將給增值業(yè)務和移動互聯(lián)網的發(fā)展帶來下一次高潮。LBS 是指移動網絡通過特定的定位技術獲取移動終端用戶的位置信息，并基于地理信息技術將物理位置在電子地圖上定位的一種空間信息服務。作為其核心技術的定位技術和GIS（geographic informationSystem） 技術， 隨著移動通信技術和第三代移動通信網（3G）的快速發(fā)展，應用也越來越廣泛[9-12].
移動定位技術與GIS 服務的技術特點與發(fā)展現(xiàn)狀，給LBS 帶來了內容與形式上廣闊的創(chuàng)新空間， 為產生靈活多樣的基于LBS 的應用提供了保障。然而，LBS僅提供位置服務是不夠的，需要將LBS 與各種信息系統(tǒng)結合。
本文提出一種將LBS 與考勤管理系統(tǒng)相結合的考勤管理實現(xiàn)方法，并設計和實現(xiàn)了一個原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)對員工持有的移動終端實時定位，使用范圍搜索算法確定其是否在工作區(qū)內，并進行必要的統(tǒng)計、報表生成與外勤員工工作軌跡回放等。系統(tǒng)使用通信網絡，能夠隨時抽查員工的出勤情況，及時獲取出勤信息。同時移動終端（如手機、個人數(shù)字助理等）作為員工私人特定物品，具有隨身攜帶的特點，實現(xiàn)對員工的自動考勤，只需要移動終端支持定位功能，而不需對移動終端進行改動。
1 系統(tǒng)概述
1.1 系統(tǒng)架構
本文所述原型系統(tǒng)通過融合移動定位服務和GIS服務來實現(xiàn)基于LBS 的增值服務，具體系統(tǒng)架構如圖1 所示：
圖1 系統(tǒng)體系結構
圖1 中考勤系統(tǒng)的LBS 協(xié)議能力并未直接與運營商的定位網關交互，而是通過調用定位SP （ServiceProvider） 提供的定位能力來實現(xiàn)LBS 定位功能�？记诠芾硐到y(tǒng)通過互聯(lián)網與定位SP 相連，定位SP 通過互聯(lián)網與運營商定位網關相連。定位SP 負責處理考勤管理系統(tǒng)服務器發(fā)送的定位請求�？记诠芾矸⻊掌魍ㄟ^互聯(lián)網與GIS 服務器相連。具有定位功能的移動終端，包括支持定位的手機、個人數(shù)字助理（PAD,personaldigital assistant）、車載定位設備等，通過3G 網絡接入電信運營商網絡。管理人員可通過考勤管理系統(tǒng)所在的客戶端PC 登錄系統(tǒng)，完成考勤管理。
1.2 系統(tǒng)功能
系統(tǒng)具備考勤能力、考勤數(shù)據(jù)存儲與管理、考勤數(shù)據(jù)展示等功能，功能模塊組成如圖2 所示：
圖2 系統(tǒng)功能模塊圖。
1.3 主要工作流程
系統(tǒng)工作流程描述如下：
步驟1:系統(tǒng)根據(jù)設置的觸發(fā)規(guī)則發(fā)起對移動終端的定位請求，并將定位SP 返回的定位結果寫入數(shù)據(jù)庫。考勤管理系統(tǒng)需要設置的相關信息包括：定位參數(shù)、定位觸發(fā)規(guī)則、搜索程序的觸發(fā)規(guī)則、搜索范圍、考勤規(guī)則、用戶信息、觸發(fā)時間、出錯信息、自動周期定位條件、自動周期定位規(guī)則等。其中，觸發(fā)規(guī)則分為：發(fā)送定位請求的手動觸發(fā)和設定觸發(fā)時間的系統(tǒng)自動觸發(fā)兩種。
步驟2:系統(tǒng)對定位成功的移動終端進行自動范圍搜索前，設定搜索等待時間，在搜索等待時間內，如果用戶沒有操作，則系統(tǒng)開始搜索；如果用戶主動推遲范圍搜索，系統(tǒng)則取消搜索，執(zhí)行所選操作。系統(tǒng)對需要周期定位或定位不成功的移動終端進行自動周期定位，直至到達規(guī)定循環(huán)定位次數(shù)或定位成功。
步驟3:根據(jù)搜索結果，生成考勤信息，并將各種記錄填入相應的信息表。
步驟4:根據(jù)具體需要和用戶操作，在地圖上展示或回放考勤結果，并進行統(tǒng)計。
2 關鍵技術
2.1 考勤信息生成
考勤信息生成模塊用于從數(shù)據(jù)庫的表中讀取每個移動終端當日的考勤記錄，并根據(jù)考勤規(guī)則，生成每個員工的出勤數(shù)據(jù)，將移動終端用戶的相關信息、出勤情況寫入考勤信息表，存儲在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。該功能由定位信息處理模塊的三個子模塊完成，即定位執(zhí)行子模塊、范圍搜索子模塊和GIS 地圖子模塊。
定位執(zhí)行子模塊，系統(tǒng)接收用戶的定位請求，調用定位SP 提供的定位接口進行定位，然后將定位結果存入數(shù)據(jù)庫的定位結果表中。如果定位成功，則定位執(zhí)行子模塊將定位成功的移動終端的經度和緯度寫入定位成功表；如果定位失敗，系統(tǒng)給出提示信息，并將定位失敗的信息寫入定位失敗表中，以備查詢。此外，定位結束后，定位執(zhí)行子模塊給出提示信息，如：定位結束、定位成功、定位失敗等信息。在定位執(zhí)行期間，定位執(zhí)行子模塊不能再接受新的定位請求。
范圍搜索子模塊，接受用戶范圍搜索請求，從數(shù)據(jù)庫中取出定位成功的移動終端所在位置信息，查找該移動終端是否在設定的工作區(qū)域內。對于定位成功的移動終端，用戶可以隨時啟動、或者設定時間來啟動范圍搜索程序，查看某定位成功的移動終端是否在工作區(qū)域內，以獲得員工的考勤情況。
其中范圍搜索算法采用經典的點與多邊形關系判定方法，根據(jù)本系統(tǒng)的實現(xiàn)，具體分為（1）判斷一點是否在一個圓內，只需判斷該點與圓心的距離是否小于或等于半徑即可。（2）判斷點是否在多邊形內，過該點向x 軸正方向做一條射線，如果該射線與多邊形有奇數(shù)個交點，則該點在多邊形內，有偶數(shù)個交點則在多邊形外[13].對于移動終端定位失敗的情況，需要對該移動終端進行自動周期定位搜索，即，根據(jù)設定的定位周期和定位次數(shù)，在工作區(qū)域內對該移動終端定位并進行范圍搜索的過程。圖3 給出了自動周期定位搜索流程。
圖3 自動周期定位搜索流程圖。
GIS 地圖子模塊用于在定位成功后將被定位移動終端的位置顯示在數(shù)字地圖上。根據(jù)此功能，考勤管理系統(tǒng)能夠根據(jù)該位置信息為用戶服務，比如在數(shù)字地圖上進行指定條件的搜索，獲取搜索結果的信息等。
該子模塊還具有定位歷史記錄回放功能。
根據(jù)定位和范圍搜索結果，系統(tǒng)生成移動終端對應的員工考勤信息，存儲在數(shù)據(jù)庫中，從而完成考勤工作。
2.2 員工軌跡回放
本系統(tǒng)還具有根據(jù)查詢條件顯示所存儲的移動終端定位歷史記錄的回放功能，回放方式分為兩種：
（1）按照真實的定位時間間隔回放。根據(jù)之前對用戶的每次定位操作成功后，定位記錄中包含的移動終端號碼、經緯度和定位時間信息，按照定位記錄的原始時間間隔在地圖上依次顯示移動終端的位置。
（2）按照系統(tǒng)設定的時間快速回放。用戶可以快速地瀏覽該時間段內的定位記錄，而不考慮真實的時間間隔，按照系統(tǒng)配置時設定的時間快速對某個移動終端在某個時間段內的定位歷史記錄在數(shù)字地圖上回放。
移動終端定位的歷史記錄就是存放在數(shù)據(jù)庫中的搜索結果表，在使用定位歷史記錄回放功能時，首先需要根據(jù)用戶指定的回放時間段和移動終端號碼從數(shù)據(jù)庫中得到所有的定位記錄，選擇定位回放方式，在數(shù)字地圖上回放被定位設備的歷史軌跡。
按照真實定位時間間隔回放的實現(xiàn)方式并不能保證時間間隔完全準確，由于接口調用時間等原因只能保證大致準確。如果要求快速回放，只需在取得所有符合條件的定位記錄后，按照系統(tǒng)設定的固定時間間隔休眠所述線程即可，而不需要做相鄰兩條記錄之間的時間差運算。在兩種回放過程中，用戶均可以隨時中止回放。
圖4 給出了按照真實定位時間間隔回放定位歷史記錄的工作流程。
圖4 回放定位歷史記錄工作流程。
用戶輸入查詢條件后，系統(tǒng)調用定位歷史記錄接口，并判斷如果存在符合條件的定位歷史記錄，則啟動一個定位回放線程，將查詢到的所有定位歷史記錄傳入該線程（該線程中定義了一個循環(huán)來顯示定位記錄）。在定位回放線程中判斷記錄的總數(shù)是否大于1,如果總數(shù)大于1,則取出相鄰兩條定位記錄，然后將前一條定位記錄的經度和緯度信息傳入GIS 地圖模塊顯示移動終端位置的接口，在數(shù)字地圖上顯示被定位移動終端的位置，將該線程休眠，休眠的時間為前面取出來的相鄰兩條定位記錄的時間差，這樣做是為了保證回放的時間間隔與先前定位時的時間間隔一致，然后結束線程休眠，將定位記錄的總數(shù)減1,再次啟動一個定位回放線程，重復上述操作直至最后一條定位歷史記錄顯示完畢。
3 系統(tǒng)仿真
3.1 仿真環(huán)境
服務器端軟硬件環(huán)境包括：SUN Fire V440 服務器，配置2 個UltraSPAR C IIIi CPU,時鐘速度為1593MHz,物理內存4096MB,操作系統(tǒng)采用SUNSolaris 5.9;應用服務器為WebLogic 8.1 SP5;數(shù)據(jù)庫采用MySQL 5.0;GIS 服務器軟件采用MapInfoMapXtreme（R） Java Edition（TM） 4.5.0.采用短信和定位模擬網關。
客戶端軟硬件環(huán)境包括：PC 機聯(lián)想啟天M2400;操作系統(tǒng)為Microsoft Windows XP Professional SP2;JDK 1.5.0（Update6）。
3.2 仿真方法
使用CDMA 手機模擬移動終端，每個模擬終端具備唯一的號碼。用1 個模擬用戶并使用模擬程序創(chuàng)建1 至299 個虛擬用戶，以3 次/分鐘的速率執(zhí)行短信定位業(yè)務。搜索范圍設置為多邊形。定位方式采用自動定位，自動周期定位的時間間隔為1 分鐘，自動周期定位次數(shù)為4 次。在短信和定位模擬網關的配置中，設置不同的循環(huán)次數(shù)和間隔時間，根據(jù)返回的定位信息次數(shù)、總時間和平均一次定位時間對性能進行測試。
3.3 仿真結果
將模擬移動終端隨機放置于多邊形區(qū)域附近進行測試，定位結果如表1 所示，在模擬終端數(shù)量相對較少和相對較多的兩種情況下，系統(tǒng)均能對終端進行有效定位，其中模擬終端個數(shù)較多時，定位平均時間會下降，而成功率基本保持穩(wěn)定。
表1 移動終端定位成功數(shù)量表。
若對模擬移動終端定位成功，則根據(jù)終端位置進行范圍搜索，判斷其是否在班。如果首次定位不成功，則根據(jù)自動周期定位的時間間隔和自動周期定位次數(shù)進行反復定位，若由于終端未打開等因素導致定位一直不成功，則生成其不在班的考勤記錄。生成的部分考勤結果如表2 所示。
表2 工考勤記錄表。
4 結語
本文總結了已有考勤管理系統(tǒng)實現(xiàn)機制的不足，設計實現(xiàn)了一種融合移動定位和GIS 服務的考勤管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以使考勤工作的完成不受時間和空間的約束，同時有效避免了丟卡或代替打卡的現(xiàn)象。此外，由于考勤管理系統(tǒng)服務器是從移動終端無線通信網絡獲得移動終端的位置信息，移動終端的攜帶者無法接觸到該位置信息，也就無法對其進行修改而偽造考勤記錄。系統(tǒng)的實現(xiàn)順應了融合網絡服務以形成新的增值業(yè)務的潮流，節(jié)省了開發(fā)成本，保證業(yè)務的靈活多樣，充分體現(xiàn)了基于位置的移動增值業(yè)務的價值。
參考文獻：
1 Moksin MI, Yasin NM. The Implementation of Wireless Student Attendance System in an Examination Procedure.2009 International Association of Computer Science andInformation Technology-Spring Conference. Singapore, Singapore: IEEE Press, 2009. 174-177.
2 Gatsheni BN, Kuriakose RB, Aghdasi F. Automating a Student Class Attendance Register Using Radio Frequency Identification in South Africa. Proc. of the 2007 4th IEEE International Conference on Mechatronics. Kumamoto,Japan: IEEE Press, 2007.1?5.
3 Simao P, Fonseca J, Santos V. Time Attendance System with Multistation and Wireless Communications. 12th IEEE International Symposium on Consumer Electronics. Vilamoura,Portugal: IEEE Press, 2008.1?4.
4 Zhang YQ, Liu J. The Design and Implement of Wireless Fingerprint Attendance Management System. WSEAS Transactions on Communications, 2007,6（3）：416?421.
5 Taylor JR, Nygren AI. Real-time Time and Attendance System.US20090248552, 2009-10-01.
6 Briggs RG, Tamayo MA, Mendoza M, et al. Time and Attendance System with Verification of Employee Identity and Geographical Location. US20020175211, 2002-11-28.
7 He ZG, Zheng JS. Design and Implementation of Student Attendance Management System Based on MVC. International Conference on Management and Service Science. Wuhan, China: IEEE Press, 2009.1?4.
8 楊骎，陳俊亮，孟祥武。一種面向LBS 的電信增值業(yè)務生成方法及實現(xiàn)。軟件學報，2009,20（4）：965?974.
9 楊云源。移動GIS 定位技術研究。地理空間信息， 2009,7（2）：67-70.
10 劉建閩。基于3G 網的移動GIS 系統(tǒng)關鍵技術及應用。河南理工大學學報（自然科學版），2007,26（1）：42?45.
11 田根，童小華�；�移動GIS 和GPS 集成的綠化調查關鍵技。同濟大學學報（自然科學版），2007,35（10）：1400?1405.
12 王偉星，龔建華，楊衛(wèi)軍，等。面向公共衛(wèi)生突發(fā)事件的移動GIS 設計與實現(xiàn)。計算機工程與應用，2008,44（6）：25?28.
13 周培德。計算幾何。北京：清華大學出版社，2000.
