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SISTEMA DE CONTROL DE ASISTENCIA BASADO EN IDENTIFICACIÓN POR
RADIO FRECUENCIA
SYSTEM OF ASSISTANCE CONTROL BASED ON IDENTIFICATION BY RADIO
FREQUENCY
Writhney Ximena Lazo Martinez 1 ,^ *,
Luz Marilin Tomiño Quispe 2 ,^ *,
Víctor Laura Oscco 3 ,^ *,
M.Sc. Carlos Yinmel Castro Buleje^4 ,^ *,
(^1) Responsable- Estudiante de la Escuela Profesional de Ingeniería de Sistemas – UNAJMA – [email protected] (^2) Integrante - Estudiante de la Escuela Profesional de Ingeniería de Sistemas – UNAJMA – [email protected] (^3) Integrante- Estudiante de la Escuela Profesional de Ingeniería de Sistemas – UNAJMA – [email protected] (^4) Asesor - Docente de la Escuela Profesional de Ingeniería de Sistemas – UNAJMA - [email protected]
RESUMEN
El presente artículo plasma el estudio realizado sobre el desarrollo de un sistema de control de asistencia basado en identificación por radiofrecuencia para el control de asistencia escolar, este sistema se desarrolló utilizando tecnologías de hardware libre como son: Raspberry pi 3, Arduino uno, lectores de radio frecuencia RC522, tarjetas RFID de 135MHZ así como el uso de software libre como el sistema de gestión de base de datos MariaDB, lenguaje de programación Java SE, JavaFX, sistema operativo raspbian(basado en Debian). El sistema fue implantado en la Institución educativa Integrada Próceres de la Independencia Americana ubicado en el distrito de Talavera, provincia de Andahuaylas, región Apurímac. El objetivo fundamental de la investigación fue el de evaluar la optimización de tiempo en el proceso de control de asistencia, se realizó el análisis a 384 estudiantes las cuales se dividieron en dos grupos, la metodología utilizada involucra la evaluación de los tiempos en estos dos grupos: un grupo experimental y un grupo control, cada uno de estos grupos está conformado por 192 ocurrencias que corresponden a los tiempos de control de asistencia, para cada caso con la intervención y sin la intervención del sistema respectivamente, para la validación de datos se utilizó la prueba T de Student así como el supuesto de la normalidad, los resultados de la evaluación arrojan que la optimización del tiempo en el proceso de control de asistencia es un 99.99% con respecto a la manera tradicional representando una reducción del control de asistencia de 63.67 a 0.06 minutos. Palabras clave: Control de asistencia por RFID, Asistencia por RFID, Sistema de asistencia por RFID.
ABSTRACT
This article summarizes the study carried out on the development of an attendance control system based on radio frequency identification for the control of school attendance, this system was developed using free hardware technologies such as: Raspberry pi 3, Arduino uno, readers of radio frequency RC522, RFID cards of 13,56 MHZ as well as the use of free software such as the MariaDB database management system, Java SE programming language, JavaFX, raspbian operating system (based on Debian). The system was implemented in the Próceres de la Independencia Americana located in the district of Talavera, province of Andahuaylas, Apurímac region. The fundamental objective of the research was to evaluate the optimization of time in the process of attendance control, the analysis was made to 384 students which were divided into two groups, the methodology used involves the evaluation of the times in these two groups : an experimental group and a control group, each of these groups is made up of 192 occurrences corresponding to the assistance control times, for each case with the intervention and without the intervention of the system respectively, for the validation of data was used The Student's T test as well as the assumption of normality, the results of the evaluation show that the optimization of time in the attendance control process is 99.99% with respect to the traditional way, representing a reduction in attendance control of 63.67 to 0.06 minutes. Keywords: Control of attendance by RFID, Assistance by RFID, System of attendance by RFID.
INTRODUCCIÓN
Como bien sabemos el control de asistencia de personas es un proceso muy importante ya que permite monitorizar permanentemente las horas laboradas o las horas de permanencia que se consignan de forma personal así como contabilizar las jornadas laborales para cada individuo de la institución, las instituciones educativas no son ajenas a este proceso ya que a través de normas y directivas el Ministerio de Educación y los directores de las instituciones educativas han ido controlando la inasistencia de los estudiantes del nivel primario y secundario, las estadísticas obtenidas de estos últimos años arrojan que de los estudiantes matriculados del 2008 al 2016 en el nivel primario la asistencia promedio es del 92.5%, en el nivel secundario es de 91.4%, de estos niveles en el nivel primario la inasistencia de estudiantes ha incrementado de 6.3% a 8.9% y en el nivel secundario se ha logrado una reducción de la insistencia de 10.7% a 6.4% (INEI, 2016), en sus inicios el control de asistencia en las instituciones educativas era labor del docente de aula ya que la cantidad de estudiantes era aún controlable, posteriormente debido al crecimiento de la población estudiantil desde el 2008 con 8 574 400 al 2016 con 8 668 610 estudiantes obligó a las instituciones proveer más personal que debería realizar el control de asistencia y algunas labores adicionales que apoyaran la labor del docente así como de los directivos, estos personales son los denominados auxiliares de educación que dedican sus esfuerzos a controlar de forma manual la asistencia de los escolares, en la actualidad el proceso de control de asistencia en las instituciones educativas es a través de cuadernos de control y registros de asistencia razón por la cual este proceso suele ser lento ya que para calcular la cantidad de estudiantes que han asistido hay que realizar el conteo individual por aula y fechas, además si lo que se desea es tener un resumen de asistencia anual por estudiante esto toma mucho tiempo, por otra parte el control de asistencia en las instituciones educativas contempla solo el ingreso de cada individuo a la institución dejando de lado el control de la salida que es muy importante y el cual también se debe registrar para poder informar a los padres de familia un resumen de asistencia tanto de ingresos como salida, pero realizar este proceso de control de asistencia no es nada sencillo y mucho menos poco laborioso ya que como antes se mencionó con la creciente cantidad de estudiantes en las instituciones y bajo todas estas condiciones no se realiza el adecuado control del mismo. Con el creciente avance de la tecnología se han ido desarrollando métodos para realizar el control de asistencia en las instituciones, hoy en día contamos con la tecnología biométrica que es el más utilizado para la identificación y el control de asistencia a través de huellas dactilares, también se posee la identificación por iris, identificación por voz y hasta sistemas biométricos de identificación a través de la comparación de los patrones de las venas de la mano, sin embargo, todas estas tecnologías poseen un tiempo mínimo para la identificación y que son aplicables a instituciones en donde los trabajadores se segmentan por departamentos y/o áreas, lo cual no genera problemas para registrar los datos ya que los tiempos de arribo y el tiempo de identificación suelen ser tolerables, si embargo la aplicación de estas tecnologías para controlar el acceso masivo de personas genera cuellos de botella y por ende el tiempo de identificación así como el tiempo de registro no suele ser el más eficiente con respecto a tiempo, justamente para solucionar este tipo de problemas existen tecnologías de identificación rápidas que permiten el registro de asistencia así como el acceso autorizado, entre estas tenemos la tecnología RFID(Radio Frecuency Identification), la identificación por radio frecuencia es un sistema de almacenamiento y recuperación de datos remoto que usa dispositivos denominados etiquetas, tarjetas o transpondedores RFID. El propósito fundamental de la tecnología RFID es transmitir la identidad de un objeto (similar a un número de serie único) mediante ondas de radio. Las tecnologías RFID se agrupan dentro de las denominadas Auto ID (automatic identification, o identificación automática). La presente investigación pretende automatizar el control de asistencia en las instituciones educativas, así como gestionar de forma sistematizada los datos tanto de entrada como de salida a través de la integración de la tecnología de identificación por radio frecuencia y un sistema con el objetivo fundamental de evaluar los tiempos de control de asistencia en las instituciones educativas y así evaluar la optimización de tiempo en el proceso de control de asistencia, entre los antecedentes de la presente investigación encontramos a (Herrera Lozada, Pérez Romero, & Marciano Melchor, 2009) realizan su investigación titulado “Tecnología RFID Aplicada al Control de Accesos” en el que el objetivo principal consistió en proponer el desarrollo de aplicaciones que utilicen la identificación de códigos y el procesamiento de datos bajo este esquema. Este trabajo incluyó una aproximación real que puede hacerse extensiva a otras aplicaciones sin cambios drásticos, además En la ciudad de México (Alvarado Sánchez, 2008) presenta su trabajo de Tesis titulada “Sistema de Control de Accesos con RFID” en el que se hace un estudio de la tecnología RFID, el cual consiste de un bus de RS-485 que tiene conectados lectores de RFID y tarjetas que permiten controlar dispositivos actuadores. El resultado fue un sistema funcional, que permite controlar el acceso en determinados puntos y una fácil
La población de estudio son todas las asistencias de 136 299 estudiantes en las instituciones educativas de los niveles primario y secundario de la región Apurímac. Como la población es una cantidad grande, realizando el muestreo probabilístico se obtiene: 𝒏 =
Donde: N: Tamaño de la población, e: Margen de error p =0.5 e =0.05 z =1.96 N =136 299 La muestra es de 384 Estudiantes del cual se evaluará sus tiempos de asistencia. La población es de carácter infinito ya que modelo tridimensional puede contar con infinitas posiciones de cámara, estas posiciones de las cámaras son conocidas como escenas, en ese sentido la muestra está conformada por 384 ocurrencias según muestreo probabilístico para poblaciones infinitas. Se diseño seguidamente un modelo de arquitectura para el proceso de control de asistencia de estudiantes basado en identificación por radiofrecuencia, se procedió a realizar un análisis detallado sobre el funcionamiento del sistema de control de asistencia ya que los componentes esenciales o módulos con el que debería contar el sistema son: un módulo que permita capturar los códigos de las tarjetas y almacenarlas en el servidor, un módulo que permita ejecutar una aplicación de escritorio a fin de obtener reportes de asistencia por aulas, estudiante y fechas , generar tarjetas y estudiantes nuevos así como administrar y gestionar toda la información del sistema, también era necesario un módulo de administración del servidor para poder dar el soporte y manteniendo del sistema, según estos requerimientos se realizó seguidamente una exploración tecnológica para identificar las plataformas tanto de hardware como de software que podrían utilizarse y que cumplan con los requerimientos establecidos obteniéndose de ellos el uso de la plataforma de Hardware RaspBerry el cual permite la instalación de un sistema operativo basado en Linux denominado Raspbian y que incorpora servicios como base de datos en mysql, servidores de acceso remoto con VNC, servidores de control de acceso remoto SSH así como soporte para los lenguajes de programación JAVA y Arduino, también se encontró como parte esencial para trabajar el módulo RFID-RC522 como alternativa y que funciona con tarjetas a 13,56 Mhz compatibles con Arduino, adicionalmente se encontró que el controlador I2c con una pantalla LCD de 16x2 segmentos ofrecía lo suficiente para poder mostrar mensajes en el módulo del servidor, el lenguaje de programación a utilizar fue el de JAVA ya que es el lenguaje que más domina el equipo ejecutor del proyecto así como el asesor del mismo y que ofrece versatilidad para para trabajar sobre plataformas Windows y LINUX así como perfecta sincronización para el uso y programación sobre plataformas arduino y comunicación a través de enlace serial, también se tomó la decisión de utilizar la plataforma de hardware libre arduino por ser hasta el momento el microcontrolador más utilizado y comercial, según ello se planteó un esquema de arquitectura de la solución, en la siguiente figura se pude apreciar la arquitectura de la solución propuesta después hecho el análisis:
Figura 1 - Arquitectura del sistema de control de asistencia Para el modelado del módulo del servidor se utilizó el software de Sketchup de la solución con sus respectivas medidas como se puede apreciar en la siguiente figura. Fuente: Elaboración propia Figura 2 - Modelo tridimensional del servidor Seguidamente se procedió a la construcción del modelo en forma artesanal en madera y con la utilización de pegamento y materiales no muy costosos a fin de que nos sirva como soporte de diversos componentes que se instalarían más adelante, la siguiente figura muestra la culminación del marcador.
Cada sub botón muestra un formulario en específico. Fuente: Elaboración propia Figura 6 - Interfaz principal RESULTADOS Y DISCUSIÓN Se está evaluando el efecto que tiene el sistema de control de asistencia basado en RFID sobre el control de asistencia tradicional con respecto a la cantidad de tiempo que se emplea para el control de asistencia en la I.E.I. Próceres de la Independencia Americana, para tal objetivo se tomó una muestra de 192. Para el siguiente análisis se utilizó el programa IBM SPSS y los datos recolectados están en formato de milisegundos HIPOTESIS: Ho: H Antes = H Después, no existe una diferencia significativa en los tiempos de control de asistencia común y el sistema de control de asistencia basado en RFID H1: H Antes ¡= H Después, existe una diferencia significativa en los tiempos de control de asistencia común y el sistema de control de asistencia basado en RFID MARGEN DE ERROR: α = 0.05 = 5% SUPUESTOS A COMPROBAR: Normalidad: Ho: Los datos provienen de una distribución normal. H1: Los datos no provienen de una distribución normal. Se realiza la prueba de Kolmogorov - Smirnoy cuando la cantidad de datos es mayor a 30. Analizar-Estadísticos Descriptivos-Explorar Tabla 2 - Pruebas de normalidad Normalidad P_Valor (Antes) = 0.68 > α = 0. P_Valor (Después)= 0.200 > α = 0.
Conclusión: Se acepta la Ho, Los datos provienen de una distribución normal.
DECISIÓN ESTADÍSTICA:
Analizar-Comparar Medias- Prueba T para muestras relacionadas Tabla 3 - Prueba T para muestras relacionadas Prueba de muestras emparejadas Diferencias emparejadas t gl Sig. (bilatera Media l) Desv. Desviación Desv. Error promedi o 95% de intervalo de confianza de la diferencia Inferior Superior P ar 1 ANTES_ - DESPUES _ 381633 4, 79896, 8 5766, 747 3804961, 45506 3827708, 452 661, 64 19 1 , Prueba T P_Valor = 0.00 < α = 0. Conclusión : Existe una diferencia significativa entre las medias de los tiempos antes y después del sistema de control de asistencia. Por lo cual se concluye que el sistema de control de asistencia basado en RFID si tiene efectos significativos sobre el tiempo empleado en el control de asistencia a los 192 estudiantes de la I.E.l. Próceres de la Independencia Americana. De hecho, el promedio de los tiempos bajo de un 3820220,4063 a un 3885,6615 milisegundos y de 63.67 minutos a 0.06 minutos, esto supone una optimización del 99.99%. Una vez realizado el análisis de nuestro estudio se concluye que según la hipótesis general se rechaza nuestra hipótesis general ya que la optimización de que es el 99.99% es mayor al 75% antes planteado.
CONCLUSIONES
• Se logró optimizar el tiempo de control de asistencia en los estudiantes logrando una
reducción de 63.61 minutos en este proceso, esto involucra un 99.99% de optimización del
tiempo.
- Se logró Diseñar un modelo de arquitectura para el proceso de control de asistencia de estudiantes basado en identificación por radiofrecuencia, en dicha arquitectura se utilizó un miniordenador Raspberry pi 3, una placa Arduino, lector de radiofrecuencia, pantalla LCD16x2, así como tarjetas de
