专利名称：基于生物特征验证的幼儿园指纹认证与短信通知系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种基于生物特征验证的幼儿园指纹认证与短信通知系统及方法，属 于指纹识别系统领域。
背景技术：
每个人的指纹在图案、断点和交叉点上各不相同，也就是说，是唯一的，并且终生 不变。依靠这种唯一性和稳定性，我们就可以把一个人同他的指纹对应起来，通过比较他的 指纹和预先保存的指纹，就可以验证他的真实身份，这就是指纹识别技术。目前，指纹识别 已经比较成熟，主要应用在考勤、门禁、保险箱柜、身份证、机动车、家居等领域。手机用户的普及，使短消息收发软件得到广泛的应用，从政府机关、学校到广大的 传媒机构，直至诸多的企事业单位，颇受使用者欢迎。使用这类软件，与人们传统惯用的打 电话、发电子邮件等通讯方式相比，有独到的优点，它能将信息及时送达对方，不会像查收 信件或E-Mail那样存在时间上的延误，也不存在类似于打电话占线或无人接听之类的烦 恼。系统是要把幼儿园指纹考勤认证功能和短消息收发功能结合起来，在核对指纹的 同时还能发送短消息，及时通知相关的人员，给人们的生活和工作带来极大的便利。
发明内容
本发明提供了一种利用指纹进行身份验证并能够通过短信猫进行自动发送短信 进行双向沟通的基于生物特征验证的幼儿园指纹认证与短信通知系统及方法。本发明为解决其技术问题所采用如下技术方案—种基于生物特征验证的幼儿园指纹认证与短信通知系统，包括指纹仪、主控机、 数据库和短信猫，短信猫和主控机通过RS232串口相连，主控机和数据库之间通过网口 RJ45相连，指纹仪连接到主控机USB 口上。所述的主控机包括显示设备和控制主机，显示设备和控制主机连接在一起，控制 主机内置有主控管理模块。所述的主控管理模块包括USB通信服务模块、指纹识别收集模块、短信发送接收 模块和系统设置模块。所述的短信发送接收模块可以指定目录用户发送短信，也可以设置发送群组进行 短信群发；给家长发送短信可以设置是否需要从家长账户中扣除短信费用，每条短信的费 用可以在平台中设置。所述的短信发送接收模块既可以给家长发送短信，也可以接收家长发送的短信， 实现家校互通。所述的数据库永久保存幼儿进出校园所产生的记录，家长通过幼儿园的网站查询 数据库的内容。
一种基于所述的基于生物特征验证的幼儿园指纹认证与短信通知系统的方法，包 括以下步骤1)先将学生、家长以及指纹信息录入到系统中；2)设置好系统的运行模式即进门模式和出门模式；3)在进门模式下，幼儿用登记指纹的手指按下指纹仪，系统采集到指纹后进行比 对，找到幼儿的信息并显示在电脑屏幕上，同时根据是否开通短信提醒给学生家长发送一 条幼儿已经到校的短信；4)在出门模式下，如果是学生家长来接幼儿，如果家长的指纹在系统里登记过，接 收幼儿时要求按一下指纹，如果指纹匹配正确，则可顺利带走幼儿；如果匹配不正确，不能 带走幼儿。如果家长指纹未被登记，可以提供幼儿的接收密码，如果密码验证通过则可带走 小孩，否则不能带走；出门模式下，如果是幼儿自行离校，幼儿按下指纹后，系统会根据是否 开通离校短信服务给家长发送幼儿离校提醒短信。本发明的有益效果如下1)本系统将指纹识别在身份验证方面的功能和手机短信通知发送接收的优势有 机结合在一起，能够实现从身份识别到手机短信发送的有机整合。极大地方便管理人员，提 高办事效率，加强幼儿园和家长之间的联系。2)本系统对于家长身份验证提供多种模式，从家长指纹身份验证到家长接送密 码到班主任密码，能够有效应付诸如小孩接收家长临时换人和班主任送小孩回家等多种情 况，提高了系统的兼容性和可操作性。3)系统提供家长和幼儿园一对一交流的平台，家长可以给该系统发短信，幼儿园 能够收到，二者之间可以进行更加丰富的交流。
图1指纹采集流程图。图2串行口通信电路设计图。图3离校登记的流程图。图4群发短信流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的详细描述1、指纹的采集和保存指纹识别仪采集到的指纹模板可以有两种类型，一种是Variant型特征模板，另 一种是String型的模板字符串。为便于数据库的存取和对比，本系统采取String型的模 板字符串形式进行操作。下面介绍一下在指纹的采集过程中所涉及到的属性、方法和事件。如图1所示，指纹仪初始化方法被调用后当指纹仪采集到指纹信息时就会触发当 图像接收事件和当图像特征捕捉到事件。在图像接收事件事件中可以添加显示指纹图像的 响应，在图像特征捕捉事件中则需要返回指纹的质量以及仍需登记的次数。需要登记的次 数由采集次数属性决定，可以在软件开发时静态赋值。当采集结束之后就将触发完成采集 事件，在完成采集事件中将获得的指纹进行处理和保存，这样就完成了指纹的采集过程。
2、串口通信电路设计主控机的串行口主要用于与通用微机的通信、单片机间的通信和主从结构的分布 式控制系统机间的通信。串行口通信常使用缓冲区。主控机与通用微机进行通信时，要求 使用的波特率、发送的位数相同。要想进行数据传送，也必须首先测试双方是否可以可靠通 信。系统中通信时采用的参数如下波特率为2400、8位数据、1位停止位、无奇偶校验。串 口通信电路设计如图2所示。3、指纹图像的显示和保存主控机指纹图像接收事件在识别仪采集到指纹信息的时候自动触发，显示指纹 图像的控件可以使窗体本身，也可以是图像框控件。显示指纹图像利用的是主控机的 PrintImageAt方法，该方法需要五个参数，分别是显示图像的控件的句柄，起始横坐标，起 始纵坐标，图像宽度和图像高度。当手指在指纹识别仪上按下时，就会显示出手指指纹的图像。除此以外，主控机还提供了保存指纹图像的方法SaveBitmap (FileName As String)和SaveJPG(FiIeName As String)，FileName表示保存文件的路径名，它们分别用 于BMP格式和JPG格式的指纹图像的保存。4、短信的编码SMS (Short Messaging Service)是最早的短消息业务，也是现在普及率最高的一 种短消息业务。SMS以简单方便的功能受到大众的欢迎，却始终是属于第一代的无线数据服 务，在内容和应用方面存在技术标准的限制。SMS是由ETSI (欧洲电信标准化协会)所制定 的一个规范(GSM 3. 40 和 GSM3. 38)。按照产生时间的先后顺序，短消息的发送分为Block模式、Text模式和 PDU(Protocol Description Unit)模式。其中，Text模式和PDU模式是基于AT指令实现 的，而Block模式已经被PDU模式所取代，这里不加赘述。前面也提到，虽然Text模式发送 短信相对简单，但是支持的字符较少，只能发送英文字母和数字，不能发送汉字。PDU模式便 填补了这一空白，但同时这也就涉及到了短消息编码和解码的问题。由于本系统是要通过 短信猫向手机发送信息，因此必须考虑到手机编码方式的兼容性。PDU模式是当前通用的一 种发送或接收手机SMS信息的方法，我国市场上的绝大多数手机都是支持这种模式的。5、模式选择进校模式和离校模式是本系统最常用的两个功能。下面以离校模式说明当有指 纹按下时，系统会自动从tb_Finger中查找指纹并返回对应学生的信息。同时向已开通进 校提醒或离校提醒的学生家长发送提示短消息“您的小孩张三已于8 30离开学校”。我 们这里规定，进校模式都是由小孩按下指纹并记录下进校时间的，而离校模式中如果是小 孩自己离开学校则按下小孩的指纹，同时发送短信。如果家长来接则需要核对家长的指纹。 如果家长繁忙委托他人来接，可以通过核对密码或者忽略核对的方式记录下小孩离校的时 间和离校的接送人。为了使软件使用起来更方便，本系统还通过VB中的MMcontrol控件播 放不同的声音提示用户“短消息发送成功”、“登记成功”或“用户已欠费”等消息，同时也可 以在窗体下方的状态栏中显示出来。离校登记的流程如图3所示，指纹识别仪初始化，如果初始化成功则创建指纹对 比高速缓冲空间。否则，提示指纹识别仪不可用。将数据库中的指纹信息加载到内存缓冲空间，利用指纹仪采集到拟比对的指纹，按1 N方式匹配指纹，如果匹配不成功，提示未到 找，否则继续判断小孩是否在学校，如果在显示学生信息，说明小孩在学校，则登记离校时 间，判断是否开通离校提醒服务，如果开通，判断余额是否充足，如果充足就发送提醒短信， 发送成功后保存同时扣除学生账户相应金额，否则提示发送失败；否则提示小孩不在学校。6、短信发送对于短消息的发送与接收是本系统开发的重点和难点。前文已经讲过了 AT指 令在超级终端下的使用，但是在实际应用程序运行时，AT指令是由Mscomm控件发送出去 的，读取短消息也是通过Mscomm控件返回的。在系统的开发过程中关于串口数据的发送 和接收没有涉及太多繁琐的问题，数据发送是否成功是通过AT指令的返回值来判断的。 串口数据的发送相对简单，通过对Output属性进行赋值就可以，例如=MSComml. Output = ”AT+CMGF= l”+vbCr。vbCr表示回车，在语句结尾一定要加上vbCr，通知串口本条命令 到此结束。串口数据的发送和接收都需要触发事件，对于数据的发送而言，触发事件可以是 命令按钮被按下，或者键盘上的回车键被按下等等。对于数据的接收则没这么简单，因为我 们往往不知道数据什么时候进来。就拿本系统短信的接收而言，我们并不知道短信什么时 候会来。这就需要借助于MSComm控件的OnComm事件。MSComm控件只有一个事件OnComm， 用属性CommEvent的取值来设置不同来触发时机。如果将CommEvent设置为comEvReceive， 则表示当有数据进入缓冲区时触发事件。本系统将RThreshold属性设为1，表示当有一个 数据进入缓冲区的时候就会触发OnComm事件。为了保存缓冲区中的数据，定义一个字符串 型全局变量ReceiveData，当OnComm事件被触发时，通过Imput属性将缓冲区中的数据读 出，然后赋值为ReceiveData就可以了。短信群发如图4所示，首先筛选拟发送短信的对象，判断是否存在记录，如果没有 记录，提示发送列表为空，否则移动当前发送记录集到首记录。依次判断记录集每条记录 是否选中，如果选中，则继续判断是否计费发送，如果计费发送则判断余额是否充足，如果 充足判断短信长度是否小于等于70，如果小于等于，判断是否成功，如成功保存短信同时扣 除相应余额，列表框2增加一项，否则提示发送失败。如短信长度大于70则取前70字符发 送，判断发送是否成功，如失败提示失败，如果成功继续下一个70字字符的发送直到全部 发送。家长可以往系统中自己的账户中充值，这样各类提醒短信业务才能有效开展。家 长帐户的消费信息可以方便地通过平台进行查询和打印，在幼儿园网站上家长也可以方便 进行查询。本系统运行时首先需要配置数据库服务器，指纹识别模块和管理模块均和数据库 服务器建立联系。短信猫的端口参数和指纹仪的配置参数由管理模块预先设置好，所以初 始化时均会向管理模块索要短信猫端口参数和指纹仪的配置参数，选择好后将参数写入配 置文件中，下次登陆时直接读取配置文件即可。短信发送模块根据服务端设置的参数进行 运行，产生相应的短信发送记录和工作人员操作日志记录。1、学生基本信息管理在学生基本信息的浏览界面里，可以通过删除记录按钮删除列表框中黑色三角 所指向的一行记录。按下详细信息按钮则可以浏览黑色箭头所指的一行记录的全部信息。单击第一条上一条下一条末一条四个按钮可以浏览记录。单击添加记录
则进页面会变为添加记录窗口，学号和姓名不能为空，学号是不能重复的，如果学号重复则 系统会自动报错。年龄是自动生成的，只需填写出生日期系统就会自动计算出小孩的年龄。 如果需要开通短信提醒业务则在开通业务前打钩，不开通则不要选择。开通业务的一定要 绑定一个号码。建议不开此项业务的家长也要绑定一个号码，因为幼儿园有时可能群发免 费的短信。余额显示的是已经开通了短信提醒业务的用户当前的余额，此处不能添加或修 改，需要到资费管理处充值。点击选择照片按钮便可以弹出打开对话框选择照片。选择 学生的照片，然后单击打开按钮便可以在界面上显示出来。2、指纹的采集指纹的采集需要借助于指纹识别仪。点击主窗体的学生基本信息按钮，如果系 统没有发现指纹识别仪则会显示出错信息。如果点击重新初始化按钮则需要确认连接 指纹识别仪然后再次点击学生基本信息按钮，如果点击取消按钮则直接进入学生信息 浏览界面。若指纹识别仪已经连好则不会出现上面的对话框。点击添加记录按钮后，点 击登记学生指纹按钮便可以开始采集学生指纹。在指纹识别仪上按下手指，然后手指离 开识别仪(不要太用力，但要让手指与识别仪的接触面积尽量大)，界面上会出现指纹的图 像。为了保证采集指纹的安全性，登记指纹时要连续采集三次。如果您三次按下的并不是 同一个手指则指纹信息栏会显示“指纹登记有误”字样。如果三次采集都成功则会弹出对 话框。父亲、母亲以及接送人指纹的登记同理。当照片指纹等其他信息全部填写好之后点 击保存记录就完成了一个学生信息的录入。修改学生记录只需点击修改记录按钮， 除学号不能修改以外，其他操作与添加记录的方法相同。如果要放弃对某个记录的添加或 者修改请点击取消操作按钮。3、上学模式在主窗体上点击按钮上学模式则开始进行学生上学的指纹登记。学生在指纹 识别仪上按下手指之后会显示学生的信息，同时自动记录学生进入校门的时间(接送信息 模块详细介绍)。如果指纹采集正常并且登记成功则会发出门铃的声音，在指纹图像下面显 示“登记成功”字样，同时会显示学生的主要信息。如果学生没有登记过指纹、按下的手指 与登记时的手指不一样或者采集指纹不成功都会听到一段搞怪的音乐并提示错误。点击确 定后可以重新登记。对于开通了短信提醒业务的学生，按下指纹后还会自动向家长发送一 条提示短信，向家长报平安。点击查看更多信息则会查看到学生全部的信息，点击退出 进校模式则退出指纹登记界面。4、放学模式与上学模式类似，点击放学模式按钮则进入放学模式界面。离校模式中有5个 单选按钮，分别是“验证父亲指纹”、“验证母亲指纹”、“验证接送人指纹”、“学生自己回家” 和“学生指纹触发催促短信”。默认的按钮为“验证接送人指纹”，当一个小孩的接送人来接 小孩的时候要在指纹识别仪上按下手指核对指纹，界面会显示对应的学生的照片以及主要 信息，还会显示用户的余额以便提示家长充值，核对无误后方可领走小孩。接送人在验证指 纹正确后系统会自动记录下小孩离校的时间。如果是父亲来接则选择“验证父亲指纹”选 项，母亲同理。如果是小孩自己回家，则选择“学生自己回家”，系统同样会记录下小孩离校 的时间。对于开通短信提醒业务的学生还会自动向家长发送一条提示短信，提示该同学已经自己离开幼儿园。对于应该有人来接的小孩，如果家长没能按时来幼儿园将小孩接走，则 选择“学生指纹触发催促短信”按钮，学生按下指纹系统会自动向学生家长发送短信，催促 家长赶快来学校(此项功能仅限于开通短信提醒业务的学生)。
权利要求
一种基于生物特征验证的幼儿园指纹认证与短信通知系统，其特征在于包括指纹仪、主控机、数据库和短信猫，短信猫和主控机通过RS232串口相连，主控机和数据库之间通过网口RJ45相连，指纹仪连接到主控机的USB口上。
2.根据权利要求1所述的基于生物特征验证的幼儿园指纹认证与短信通知系统，其特 征在于所述的主控机包括显示设备和控制主机，显示设备和控制主机连接在一起，控制主 机内置有主控管理模块。
3.根据权利要求2所述的基于生物特征验证的幼儿园指纹认证与短信通知系统，其特 征在于所述的主控管理模块包括USB通信服务模块、指纹识别收集模块、短信发送接收模 块和系统设置模块。
4.一种基于权利要求1所述的基于生物特征验证的幼儿园指纹认证与短信通知系统 的方法，其特征在于，包括以下步骤1)先将学生、家长以及指纹信息录入到系统的数据库中；2)设置好系统的运行模式即进门模式和出门模式；3)在进门模式下，幼儿用登记指纹的手指按下指纹仪，系统采集到指纹后进行比对，找 到幼儿的信息并显示在电脑屏幕上，同时根据是否开通短信提醒给学生家长发送一条幼儿 已经到校的短信；4)在出门模式下，如果是学生家长来接幼儿，如果家长的指纹在系统里登记过，接收幼 儿时要求按一下指纹，如果指纹匹配正确，则可顺利带走幼儿；如果匹配不正确，不能带走 幼儿，如果家长指纹未被登记，则提供幼儿的接收密码，如果密码验证通过则可带走小孩， 否则不能带走；出门模式下，如果是幼儿自行离校，幼儿按下指纹后，系统会根据是否开通 离校短信服务给家长发送幼儿离校提醒短信。
全文摘要
一种基于生物特征验证的幼儿园指纹认证与短信通知系统及方法，属于指纹识别系统领域。该系统包括指纹仪、主控机、数据库和短信猫，短信猫和主控机通过RS232串口相连，主控机和数据库之间通过网口RJ45相连，指纹仪连接到主控机的USB口上。本系统可以提高幼儿园的管理效率，加强幼儿园和家长之间的联系，便于幼儿园的安全管理。
文档编号G07C9/00GK101950439SQ20101025448
公开日2011年1月19日 申请日期2010年8月16日 优先权日2010年8月16日
发明者孙大松, 孙彩云, 王红林 申请人:南京信息工程大学