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CAFE – Controle Automatizado de Freqüência Escolar

Trabalho de Conclusão

Sistemas de Informação

André M. MarquardtTiago R. Abreu

Porto Alegre, 07 de Dezembro de 2007FACIN/PUC-RS

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AGENDA

1. Introdução & Fundamentação Teórica

2. Sistema de Coleta de Dados

3. Sistema de Processamento de Dados Coletados

4. Conclusão

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INTRODUÇÃO

Freqüência escolar é importante para o aprendizado(Robert Slavin)

É obrigação da instituição de ensino garantir e controlar a freqüência dos alunos nas atividades(Constituição Brasileira)

O aprendizado é diretamente proporcional ao tempo disponível para estudo(Robert Slavin)

É de conhecimento comum que a automação pode reduzir o tempo consumido em atividades operacionais

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INTRODUÇÃO

Automação otimiza

atividades operacionais

Chamada é uma atividade operacional

Controle defreqüência

é importante

Obrigação daInstituição de

ensino

Automação do Controle de Freqüência Escolar

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INTRODUÇÃO

A solução precisa ser:

• Economicamente viável de ser implantada em larga escala (todas as salas de aula)

• Fácil e prática de usar (para economizar tempo)

• Fácil de instalar (não requerer infra-estrutura complexa)

• Confiável e Robusta

• De fácil manutenção e extensível (para integração com outros sistemas da instituição de ensino)

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INTRODUÇÃO

Sala de Aula (stand alone) Secretaria

Coleta de Dados Processamento de Dados

Separação de responsabilidades das aplicações:

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INTRODUÇÃO

• Sistema de Coleta de Freqüência• Equipamento mais simples e barato• Redução do tempo de desenvolvimento (regras

de negócio mais simples)

• Sistema de Processamento de Dados Coletados• Maior poder computacional integrado• Integração com outros sistemas

Baixo acoplamento! Os componentes podem ser substituídos isoladamente desde que mantenham as interfaces de comunicação.

Vantagens da separação de sistemas:

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Sistema de Coleta de Dados

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SISTEMA DE COLETA

Como identificar o aluno?

Poderiam ser utilizadas outras formas, mas não valeria a pena, a exemplo:

• Smart Cards• Reconhecimento de impressão digital

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SISTEMA DE COLETA

Como identificar o professor e armazenar os dados coletados dos alunos?

Por que utilizar Smart Cards?

• Baixo custo• Facilidade de uso e acesso aos dados• Baixa quantidade de dados armazenados

• Smart Cards!

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SISTEMA DE COLETA

Sistema de Coleta de Dados (stand alone)

Professor Hardware

1Professor insere smart card com contato no

início da aula

Alunos

2Cada aluno que chega passa seu cartão com código de barras no

equipamento e registra no smart card do professor

3Ao final da aula professor remove seu cartão do equipamento e leva consigo

todas as frequências registradas

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Escolha do Hardware:

Critério FE 1.6 OX Verifone Gumstix Renesas

Funcionalidades 2 2 5 4 3

Facilidade de Manuseio

2 3 4 3 4

Facilidade de Programação

1 2 4 4 4

Confiabilidade 3 3 5 4 4

Disponibilidade 1 4 3 3 5

Suporte/Garantia 1 2 4 4 5

Custo 3 2 3 4 5

Somatório 13 18 28 26 30

SISTEMA DE COLETA

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Gumstix Renesas

SISTEMA DE COLETA

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Escolha do Hardware:

Critério FE 1.6 OX Verifone Gumstix Renesas

Funcionalidades 2 2 5 4 3

Facilidade de Manuseio

2 3 4 3 4

Facilidade de Programação

1 2 4 4 4

Confiabilidade 3 3 5 4 4

Disponibilidade 1 4 3 3 5

Suporte/Garantia 1 2 4 4 5

Custo 3 2 3 4 5

Somatório 13 18 28 26 30

SISTEMA DE COLETA

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Método de acesso ao Smart Card (I2C)

SISTEMA DE COLETA

Capacidade de armazenamento do Smart Card

• Memória de 256kbits• Armazena 1820 presenças (aproximadamente)• Coletando 60 presenças por dia poderia ficar 1

mês sem descarregar o cartão

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Estrutura de memória do Smart Card

SISTEMA DE COLETA

• Separação entre área de controle e área de dados

• Dados armazenados em forma de strings, não utilizando tipos nativos da linguagem

• Estrutura de armazenamento em forma de fila circular

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SISTEMA DE COLETA

Código do Professor

Ponteiro para o início dos

dados

Ponteiro para próxima gravação

Ponteiro para última leitura

Área de dados

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SISTEMA DE COLETA

A: Professor B: 4

...

C: 4 D: 3

...

Cartão incializado e

vazio

A: Professor B: 4

...

C: 5 D: 3

...

Datahora & Professor

Evento: professor insere cartão

Cartão com marcação de início de aula

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SISTEMA DE COLETA

Evento: aluno passa cartão

Cartão com marcação de presença do

aluno

A: Professor B: 4

...

C: 6 D: 3

...


Datahora & Aluno1

A: Professor B: 4

...

C: 5 D: 3

...

Datahora & ProfessorCartão com

marcação de início de aula

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SISTEMA DE COLETA

Evento: professor começa outra aula

Cartão com marcação de vários alunos

A: Professor B: 4

...

C: 8 D: 3

...


Datahora & Aluno1 Datahora & Aluno2 Datahora & Aluno3

A: Professor B: 4

...

C: 9 D: 3

...




Registro de um novo

início de aula do professor

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SISTEMA DE COLETA

Evento: alunos registram a presença

Cartão com outra

marcação de início de aula

A: Professor B: 4

...

C: 9 D: 3

...




Registro de vários alunos

em outra disciplina

A: Professor B: 4

...

C: 12 D: 3

...



Datahora & Professor Datahora & Aluno5Datahora & Aluno4

Datahora & Aluno6

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SISTEMA DE COLETA

Evento: descarga dos dados

Cartão descarregado

logicamente

A: Professor B: 4

...

C: 12 D: 3

...




Datahora & Aluno6

Registro de vários alunos

em mais de uma

disciplina

A: Professor B: 4

...

C: 12 D: 11

...




Datahora & Aluno6

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Dados extraídos do cartão:

SISTEMA DE COLETA

Data e Hora Código do Registro

25/06/2007 19:32 Código do Professor 1

25/06/2007 19:33 Aluno 1

25/06/2007 20:52 Aluno 2

25/06/2007 20:55 Aluno 3

26/06/2007 21:13 Código do Professor 1

26/06/2007 21:20 Aluno 4

26/06/2007 21:24 Aluno 5

26/06/2007 22:40 Aluno 6

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Sistema de Coleta de Dados

Desenvolvimento

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Ferramenta de desenvolvimento da Renesas

SISTEMA DE COLETA

• API de acesso ao hardware (LCD, LEDs, botões e UARTs)

• Simplifica o processo de instalação na placa

• Possui ferramentas de depuração (estado da memória, registradores etc)

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SISTEMA DE COLETA

Interface principal

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SISTEMA DE COLETA

Tela de instalação na placa

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Componentes de hardware da solução de coleta

SISTEMA DE COLETA

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SISTEMA DE COLETA

Leitora I2C de Smart

Card

Placa da Renesas

Interface RS-232C

Leitora de código de barras RS-232

Cartões de códigos de barras

Smart Cards

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Funcionamento interno do sistema de coleta

SISTEMA DE COLETA

• Aguarda cartão do professor

• Para cada registro de aluno grava no cartão do professor

• Caso não exista cartão do professor ou ocorra erro de gravação alerta o usuário

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Componentes de hardware da solução de descarga

SISTEMA DE COLETA

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Funcionamento interno do sistema de coleta

SISTEMA DE COLETA

• Botão S0 envia os dados do cartão pela porta serial

• Botão S1 informa o sistema que o cartão pode ser esvaziado

• Botão S2 confirma o esvaziamento do cartão

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Sistema de Processamento de Dados Coletados

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PROCESSAMENTO DE DADOS COLETADOS

Principais finalidades:

• Extrair os dados do Smart Card

• Armazenar os dados em um servidor

• Gerar os relatórios de freqüência

O sistema tem como característica essencial ser WEB.

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Tecnologias envolvidas:

• Aplicação desenvolvida em JAVA JSP

• Netbeans 5.5.1

• Servidor Tomcat

• Banco de Dados Oracle

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Professor

Banco

1

Professor insere smart card em um leitor conectado a um PC

2

Sistema envia os dados para o

servidor

3

Servidor persiste os dados no banco de dados da aplicação

Fluxo de extração e gravação de dados no sistema

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Classes de Regras de Negócio

Classes de Interface

Web

serv

er (

Tom

cat)

Browsers(Clientes)

Terminal Serial

Camadas do sistema de processamento de dados

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Relatório Detalhado por Disciplina

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CONCLUSÃO

Tempo gasto na realização da chamada

• Manual: 7minutos e 30 segundos (8,33% do tempo total de uma aula de 2 créditos)

• Automatizado: 20 segundos

Integração professor-aluno

• Manual: existe durante a chamada

• Automatizado: não existe

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CONCLUSÃO

Confiabilidade das informações

• Manual: um aluno responde a chamada por outro, marcações incorretas involuntárias

• Automatizado: um aluno pode passar a carteirinha do colega

Tempo para fechamento de atas

• Manual: exaustivo e demorado

• Automatizado: ao alcance de um clique

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CONCLUSÃO

Controle e organização• Manual: guardar ao longo do semestre as folhas de

chamada

• Automatizado: guardar ao longo do semestre um cartão smart card

Consulta do número de faltas

• Manual: consultando o professor

• Automatizado: não é possível

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CONCLUSÃO

Segurança

• Manual: qualquer dano a folha da chamada causa a perda das presenças nela anotadas

• Automatizado: a perda do cartão compromete todas as freqüências ainda não descarregadas, prática segura de upload, o Smart Card é mais resistente que papel

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CONCLUSÃO

Critério Melhor Método

Tempo gasto na realização da “chamada” Automatizado

Integração Professor-Aluno Manual

Confiabilidade das Informações Empate

Tempo para Fechamento das Atas Automatizado

Controle e Organização Automatizado

Consulta do Número de Faltas Empate

Segurança Automatizado

Método Total de Critérios

Manual 1

Empate 2

Automatizado 4

Avaliação dos Critérios

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CONCLUSÃO

Trabalhos futuros

• Extração automática de dados coletados do Smart Card

• Integração do sistema de processamento de dados com o sistema interno da Puc

• Acesso para os alunos ao sistema de processamento de dados

• Leitura e escrita dos dados no Smart Card

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DEMONSTRAÇÃO

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Perguntas

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Obrigado!

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SISTEMA DE COLETA

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