基于人脸识别的实验室场馆预约考勤打卡系统

一、题目中英文摘要
1.1 中文摘要
针对传统实验室场馆管理存在预约流程依靠线下填表登记、场地使用冲突频发、人员进出核验麻烦、考勤依靠人工点名统计，管理员无法实时掌握场馆占用情况等问题，本文设计并实现了一款基于人脸识别的实验室场馆预约考勤打卡系统。系统采用Java作为后端开发语言，MySQL作为数据存储数据库，结合Vue开发Web前端页面，搭建包含学生用户、实验室管理员、系统管理员三类角色的实验室场馆预约考勤平台。系统主要实现实验室场馆浏览、在线预约申请、预约审核管理、人脸识别打卡考勤、预约记录查询、考勤记录统计、场馆信息维护、用户管理、公告通知、权限管控等核心功能，构建实验室场馆预约、人脸核验打卡、考勤数据统计与后台监管一体化业务流程。该系统将人脸识别技术与实验室场馆预约考勤业务相结合，替代传统纸质登记和人工点名方式，实现实验室预约与考勤数字化管理，操作简单，提升实验室场馆资源利用率，降低管理员人工管理成本，具备良好的实用价值与推广意义。

1.2 英文摘要
Aiming at the problems of traditional laboratory venue management, such as offline form registration for reservation process, frequent conflicts in venue use, cumbersome personnel access verification, manual roll call and statistics of attendance, and the inability of administrators to grasp the real-time occupancy status of venues, this paper designs and implements a laboratory venue reservation and attendance check-in system based on face recognition. The system uses Java as the back-end development language and MySQL for data storage. Combined with Vue for Web front-end page development, a laboratory venue reservation and attendance platform with three types of roles: student users, laboratory administrators and system administrators is built. The system mainly realizes core functions such as laboratory venue browsing, online reservation application, reservation review management, face recognition check-in attendance, reservation record query, attendance record statistics, venue information maintenance, user management, announcement notification and permission control, forming an integrated business process of laboratory venue reservation, face verification check-in, attendance data statistics and background supervision. Combining face recognition technology with laboratory venue reservation and attendance business, the system replaces the traditional paper registration and manual roll call methods and realizes digital management of laboratory reservation and attendance. It is easy to operate, improves the utilization rate of laboratory venue resources, reduces the manual management cost of administrators, and has good practical value and promotion significance.

二、研究目的与意义
2.1 研究目的
本课题研究旨在依托互联网数字化与人脸识别技术，打造实验室场馆预约考勤管理平台，解决传统实验室管理依靠线下纸质预约、场地冲突无法提前规避、到场人员身份核验困难、考勤数据统计工作量大的痛点。通过开发基于人脸识别的实验室场馆预约考勤系统，学生用户通过Web端浏览可用实验室场馆，在线提交预约申请；实验室管理员可在后台审核预约申请，管理场馆使用安排；预约成功后学生到场通过人脸识别完成打卡签到与签退。系统自动保存预约记录与考勤打卡数据，系统管理员在后台维护场馆信息、管理账号、查看预约与考勤统计报表。同时通过分角色权限管控，实现学生在线预约与人脸打卡、实验室管理员审核预约、系统管理员统一维护基础数据与数据统计，最终实现实验室场馆预约与人脸考勤信息化监管，探索SpringBoot+Vue+人脸识别技术栈在实验室场馆预约考勤场景下的应用方案。

2.2 研究意义
（1）理论意义
本研究将SpringBoot后端框架、Vue前端开发、人脸识别技术与实验室场馆预约考勤业务场景深度结合，丰富了Web端场馆预约+生物识别考勤系统的相关研究。针对场馆预约审批、预约冲突校验、人脸识别打卡、考勤记录统计场景需求，设计适配学生、实验室管理员、系统管理员的分权限业务模块，优化了场馆预约考勤平台的业务架构与权限体系，为同类场地预约、人脸打卡类管理平台的开发与落地提供了理论参考与技术实践案例，对高校实验室智慧信息化建设的相关研究具有一定的补充价值。

（2）实际意义
在实际应用中，本系统打破传统纸质预约表和人工点名考勤带来的管理弊端，学生用户使用浏览器即可浏览实验室场馆信息、提交预约申请，到场后通过人脸识别完成打卡。对于实验室管理员，可以在线审核预约单，查看场馆预约安排，核验学生人脸打卡记录。对于系统管理员，可以维护实验室场馆信息、管理平台账号，查看全部预约记录与人脸考勤数据，统计各场馆使用频次、学生打卡情况。系统沉淀的预约和考勤数据，能够直观反映实验室场馆使用情况，便于实验室管理人员合理调配场馆资源，为高校实验室智慧化数字化管理提供实践参考。

三、国内外研究现状
3.1 国内研究现状
国内高校智慧实验室、场地预约考勤类信息化系统发展迅速。市面上实验室管理平台大多为大型综合实验室信息管理系统，功能全面但是部署成本高，普通院系小型实验室难以落地使用。而国内现有的场馆预约系统很多功能比较单一，仅实现场地预约申请，缺少人脸核验打卡、考勤自动统计模块。在高校毕业设计领域，实验室相关系统很多偏向设备资产管理、环境监测场景，面向实验室场馆预约+人脸识别打卡一体化的轻量化Web方案相对较少。现有同类系统普遍存在角色权限划分简单、预约冲突校验不完善、人脸打卡记录与预约订单无法联动、考勤数据统计功能单薄等问题。总体来看，结合场馆展示、在线预约、预约审核、人脸识别打卡、考勤统计的实验室场馆预约考勤系统，仍有较大的研究与开发空间。

3.2 国外研究现状
国外智慧实验室信息化平台起步较早，实验室资源管理体系成熟，身份识别相关产品交互设计完善。国外相关产品大多分为两类，一类是高校大型实验室综合资源管理平台，偏向实验设备、科研项目管理；另一类是校园门禁身份识别系统，侧重人员进出权限管控。但是国外产品很少针对国内高校院系实验室场景开发预约+人脸打卡一体化轻量化Web系统，大多为独立客户端或者硬件配套系统，不符合国内高校Web系统使用习惯。国外相关产品偏向商业化大型管理系统，成本高昂，缺少面向院系基层实验室、低成本、轻量化的场馆预约考勤方案。因此，开发适配国内高校实验室场景，融合预约审批、人脸打卡、考勤统计的实验室场馆预约考勤系统，具备本土化研究价值。

四、系统需求分析
本系统结合实验室场馆预约考勤业务场景，采用分角色精细化需求设计，核心分为学生用户、实验室管理员、系统管理员三类用户，各角色权限与功能模块需求如下：

4.1 学生用户功能需求（Web端）
（1）用户登录模块：账号密码登录，完善个人基础信息，上传人脸图像用于后续人脸识别比对，区分学生角色权限。
（2）实验室场馆浏览模块：查看平台所有实验室场馆信息，查看场馆介绍、可预约时间段，支持场馆筛选与空闲时段查询。
（3）场馆预约模块：选择目标实验室场馆，填写预约起止时间、预约用途，提交预约申请。
（4）预约订单管理模块：查看本人全部预约申请，查看预约不同审核状态，未审核预约支持取消操作。
（5）人脸识别打卡模块：预约生效时段内进入实验室，调用摄像头采集人脸，完成签到、签退打卡操作。
（6）公告查看模块：查看实验室发布的通知公告、实验室安全规范等信息。

4.2 实验室管理员功能需求（Web后台）
（1）个人信息模块：修改个人账号密码，维护个人基础资料。
（2）预约申请管理模块：查看学生提交的场馆预约申请，审核通过或者驳回预约，填写审核意见。
（3）打卡记录查看模块：查看对应场馆学生人脸签到签退打卡记录，核对到场人员信息。
（4）场馆使用统计模块：查看负责实验室的预约使用情况与人脸考勤打卡记录。

4.3 系统管理员功能需求（Web后台）
（1）用户管理模块：查看平台所有学生、实验室管理员账号，新增、编辑、停用账号，分配角色权限，管理人脸库信息。
（2）实验室场馆管理模块：新增、编辑、删除场馆信息，维护场馆名称、介绍、容纳人数，设置场馆开放时段。
（3）预约总管理模块：查看系统全部预约申请，协助处理异常预约订单。
（4）公告管理模块：新增、编辑、删除实验室通知公告信息。
（5）数据统计模块：统计各场馆预约总量、预约使用率、人脸打卡考勤数据，查看平台运营统计报表。

五、系统开发技术及介绍
5.1 后端核心技术
（1）Java语言：作为主流后端开发编程语言，具备面向对象、跨平台、安全性高、稳定性强的特点，生态体系成熟，适配各类Web系统开发，是本系统的核心开发语言。
（2）SpringBoot框架：基于Spring的轻量化开发框架，能够自动配置项目依赖、简化繁琐的XML配置，快速搭建稳定的后端服务，有效降低代码耦合度，提升项目开发效率、可维护性与扩展性，适配Vue前后端分离Web系统开发。
（3）MySQL数据库：开源免费的关系型数据库，体积小、运行速度快、稳定性高，支持数据持久化存储，能够高效存储本系统学生用户、实验室管理员、场馆信息、预约记录、人脸打卡记录、公告等各类业务数据，适配本科毕业设计项目开发场景。
（4）人脸识别接口：调用人脸比对SDK，实现人脸图像采集、人脸特征提取、人脸比对校验，完成学生身份核验打卡功能。
（5）IDEA开发工具：主流Java开发集成工具，具备智能代码提示、快速调试、项目管理等功能，能够有效提升后端代码编写、调试与项目部署效率。

5.2 前端核心技术
（1）Vue框架：前端渐进式开发框架，搭配Element UI组件库，开发整套Web前端页面，采用MVVM思想实现数据双向绑定，组件化开发提升页面复用性，快速搭建学生操作页面与管理员后台管理页面。
（2）HTML/CSS/JavaScript：用于开发页面结构、美化页面样式、实现页面交互效果，调用浏览器摄像头实现人脸图像采集，保障系统界面简洁清晰、操作流畅。
（3）WebRTC：浏览器原生媒体采集技术，在前端调用摄像头，采集人脸图片，上传至后端进行人脸识别比对。

六、数据库表结构设计
本系统数据库共设计6张核心数据表，所有字段简洁实用，满足系统全部业务存储需求，具体设计如下：
1. 用户表（user）：存储平台所有用户基础数据，包含id、username、password、role、phone、faceFeature等字段，存储人脸特征信息，区分学生、实验室管理员、系统管理员身份，用于登录与人脸校验。
2. 实验室场馆表（lab_venue）：存储实验室场馆信息，包含id、venueName、venueDesc、capacity、openTime、status等字段，用于展示和管理实验室场馆。
3. 预约申请表（reserve）：存储学生提交的场馆预约申请，包含id、userId、venueId、reserveStartTime、reserveEndTime、reservePurpose、auditStatus等字段，管理预约申请流转。
4. 人脸打卡记录表（attendance）：存储学生人脸签到签退打卡记录，包含id、reserveId、userId、checkInTime、checkOutTime、attendanceStatus等字段，记录考勤打卡信息。
5. 公告表（notice）：存储实验室公告信息，包含id、title、content、publishTime、adminId等字段，用于展示实验室通知公告。
6. 人脸图库表（face_lib）：存储人脸样本信息，包含id、userId、faceImg、createTime等字段，保存学生上传人脸样本图片。