考勤管理是企事業單位經營和管理工作的重要環節和保障，主要包括兩種方式，一種是手工方式，該方式工作繁雜，很難保證數據的準確與實時，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考勤系統，該類使用配套設備的考勤系統存在耗材、高峰時間需要排隊等問題，無法避免丟卡或代替打卡的現象[3].為克服上述弊端，基于生理特征識別的考勤系統紛紛出現，如文獻[4]所述的指紋識別系統，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，并能與人力資源系統集成使用。文獻[6~7]分別實現了在不同地理位置和網絡位置均可登錄的考勤系統，均旨在將考勤地點分布化。目前，隨著社會的發展，涌現出了許多移動辦公的職業，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、空間的考勤系統已成為市場的迫切需求。
隨著電信網和互聯網向下一代網絡方向的演進，融合網絡業務受到了學術界和產業界的重視，如何快速、靈活地開發內容新穎、種類豐富的融合網絡業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）被認為將給增值業務和移動互聯網的發展帶來下一次高潮。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展現狀，給LBS 帶來了內容與形式上廣闊的創新空間， 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 與各種信息系統結合。
本文提出一種將LBS 與考勤管理系統相結合的考勤管理實現方法，并設計和實現了一個原型系統。該系統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內，并進行必要的統計、報表生成與外勤員工工作軌跡回放等。系統使用通信網絡，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 系統概述
1.1 系統架構
本文所述原型系統通過融合移動定位服務和GIS服務來實現基于LBS 的增值服務，具體系統架構如圖1 所示：
圖1 系統體系結構
圖1 中考勤系統的LBS 協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LBS 定位功能。考勤管理系統通過互聯網與定位SP 相連，定位SP 通過互聯網與運營商定位網關相連。定位SP 負責處理考勤管理系統服務器發送的定位請求。考勤管理服務器通過互聯網與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所在的客戶端PC 登錄系統，完成考勤管理。
1.2 系統功能
系統具備考勤能力、考勤數據存儲與管理、考勤數據展示等功能，功能模塊組成如圖2 所示：
圖2 系統功能模塊圖。
1.3 主要工作流程
系統工作流程描述如下：
步驟1:系統根據設置的觸發規則發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據庫。考勤管理系統需要設置的相關信息包括：定位參數、定位觸發規則、搜索程序的觸發規則、搜索范圍、考勤規則、用戶信息、觸發時間、出錯信息、自動周期定位條件、自動周期定位規則等。其中，觸發規則分為：發送定位請求的手動觸發和設定觸發時間的系統自動觸發兩種。
步驟2:系統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，則系統開始搜索；如果用戶主動推遲范圍搜索，系統則取消搜索，執行所選操作。系統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，直至到達規定循環定位次數或定位成功。
步驟3:根據搜索結果，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據庫的表中讀取每個移動終端當日的考勤記錄，并根據考勤規則，生成每個員工的出勤數據，將移動終端用戶的相關信息、出勤情況寫入考勤信息表，存儲在系統的數據庫中。該功能由定位信息處理模塊的三個子模塊完成，即定位執行子模塊、范圍搜索子模塊和GIS 地圖子模塊。
定位執行子模塊，系統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據庫的定位結果表中。如果定位成功，則定位執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。在定位執行期間，定位執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，從數據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，根據本系統的實現，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個交點，則該點在多邊形內，有偶數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，根據設定的定位周期和定位次數，在工作區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字地圖上。根據此功能，考勤管理系統能夠根據該位置信息為用戶服務，比如在數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。
根據定位和范圍搜索結果，系統生成移動終端對應的員工考勤信息，存儲在數據庫中，從而完成考勤工作。
2.2 員工軌跡回放
本系統還具有根據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字地圖上回放。
移動終端定位的歷史記錄就是存放在數據庫中的搜索結果表，在使用定位歷史記錄回放功能時，首先需要根據用戶指定的回放時間段和移動終端號碼從數據庫中得到所有的定位記錄，選擇定位回放方式，在數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來顯示定位記錄）。在定位回放線程中判斷記錄的總數是否大于1,如果總數大于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 系統仿真
3.1 仿真環境
服務器端軟硬件環境包括：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,操作系統采用SUNSolaris 5.9;應用服務器為WebLogic 8.1 SP5;數據庫采用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。
客戶端軟硬件環境包括：PC 機聯想啟天M2400;操作系統為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建1 至299 個虛擬用戶，以3 次/分鐘的速率執行短信定位業務。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，自動周期定位次數為4 次。在短信和定位模擬網關的配置中，設置不同的循環次數和間隔時間，根據返回的定位信息次數、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域附近進行測試，定位結果如表1 所示，在模擬終端數量相對較少和相對較多的兩種情況下，系統均能對終端進行有效定位，其中模擬終端個數較多時，定位平均時間會下降，而成功率基本保持穩定。
表1 移動終端定位成功數量表。
若對模擬移動終端定位成功，則根據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，則根據自動周期定位的時間間隔和自動周期定位次數進行反復定位，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實現機制的不足，設計實現了一種融合移動定位和GIS 服務的考勤管理系統，該系統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象。此外，由于考勤管理系統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。系統的實現順應了融合網絡服務以形成新的增值業務的潮流，節省了開發成本，保證業務的靈活多樣，充分體現了基于位置的移動增值業務的價值。
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