rWTT - 基于 Raspberry 硬件并链接到 Dynamics AX 的工作时间追踪器。

• 下载源代码 (V1.00) - 2.3 MB

引言

项目概述（30字内及三图）

本项目是一个基于Raspberry硬件的RFID考勤打卡解决方案，并集成了Microsoft Dynamics AX 2009 ERP系统。

优点（硬件）

缺点（软件）

不足之处（结果）

背景

当时有一个亚洲某分公司需要替换现有的（非常基础的）工时打卡系统。

最初的想法是购买现成的产品，认为这应该不是难事，市面上有很多产品可供选择。因此，一开始没有进行“自制还是外购”的决策。但正如项目（尤其是IT项目）的常态，事情总不会一帆风顺。当需要定义需求时，发现将所有数据保存在ERP中会是个好主意，该站点使用的ERP是MS Dynamics AX 2009。主要原因之一是所有员工数据已经存在于其数据库中。

这似乎也不是个问题…… 是的，可能不是，但价格合理的现成解决方案却找不到。事实上，我们已经订购了一个现有解决方案，但事实证明，它似乎不像供应商保证的那样工作。于是，我们又回到了“自制还是外购”的决策，并开始评估各种选项。

事实证明，使用基于Raspberry硬件的系统可以满足我们对终端的所有需求，并且我们可以自行完成ERP系统集成。

于是我们进行了一些原型开发，效果看起来不错，我们决定推进这个项目。

要求

项目定义的需求如下：

• 一个终端解决方案，用户可以在签到或签出过程中扫描唯一的RFID标签进行身份识别。
• 所有签到/签出数据记录应存储在ERP中。
• 一个报表，显示当前在场的所有人员。
• 一个可定义日期范围的报表，显示员工在指定日期范围内工作时长的概览，包括总计。

这些需求是在项目实施阶段定义的。

• 触摸显示屏必须是7英寸，否则太小了。
• 硬件应基于Raspberry，使用Raspbian操作系统。
• 为了准确跟踪时间，员工需要能够选择签出休息或出差。
• 即使网络中断或ERP不可用，也必须能够进行签到/签出。
• 该解决方案应可移植到其他ERP系统。
• 用户在签到/签出时应有蜂鸣声作为反馈。
• 错误的签到/签出记录或遗漏的记录需要在ERP中进行更正。
• 在ERP中，所有手动添加的记录都应有一个标记，以便识别。
• 不得在ERP中删除记录。
• 所有工时处理均以分钟为单位。
• 系统应具有服务菜单功能，允许特权用户重启或关闭系统。菜单应通过扫描特殊RFID标签或输入数字代码打开。
• 每条记录都应单独由服务器获取，以确保在最坏情况下（例如，在传输过程中网络连接丢失）我们最多只会丢失一条记录。

硬件

硬件方面，我们决定使用一个带有7英寸触摸屏的终端，因此我们订购了包含以下物品的Raspberry入门套件：

• Raspberry Pi 3
• 7英寸电容触摸屏
• 触摸屏外壳
• SD卡
• 电源
• HDMI线
• 电源
• 散热片

作为附加硬件，我们使用了：

• USB RFID读卡器，它模拟键盘，像从键盘输入一样输入唯一的RFID ID。
• 一个有源蜂鸣器，用于Raspberry，以最大程度地减少控制所需的代码量。

入门套件中的大多数组件。

USB-RFID读卡器。

蜂鸣器模块。

组装过程

第一步是将Raspberry连接到显示面板，并将电缆插入DSI接口。

显示屏还需要两条电源线，将在下一步添加。

完成此操作后，可以安装散热模块，并将显示屏安装到外壳上。

（我建议在执行此操作之前插入SD卡，因为在未安装外壳背面时更容易完成。）

最后一步是将蜂鸣器模块用热熔胶固定在外壳上，并连接到电源和GPIO引脚23。

（为确保蜂鸣器粘牢，我用砂纸打磨了外壳上涂抹热熔胶的区域。我建议不要撕掉贴纸，不撕的话蜂鸣器会非常响。）

启动系统，检查一切是否正常运行。

软件

软件包含三个组件：

• Raspbian操作系统及其配置。
• 运行在Raspberry上的几个Python脚本。
• ERP系统中的实现，包含获取和处理数据的代码。

概念

在考虑满足项目需求的最佳架构方法时，做出了以下决定：

所有签到/签出记录应本地存储在文件系统中，并由处理系统通过HTTP或HTTPS获取。处理系统不应局限于Dynamics AX。如果实现了支持HTTP或HTTPS的任何其他系统，甚至Microsoft Access，都应该是可能的。

从终端获取数据后，应将其删除，以防止SD卡耗尽内存。

终端上的用户界面应作为一个网页运行。

应该支持多个终端，并且用户在哪个终端签到/签出都无关紧要。

Apache2被用作应用程序服务器组件，所有脚本均用Python编写。

下载次数

本项目需要一些可以在互联网上找到的工具。

• Raspbian镜像（当前版本2017-07-05-raspbian-jessie）可以在这里找到。
• 将镜像写入SD卡的工具可以在这里找到。
• VNC-Viewer，用于图形化远程访问系统，可以从此链接下载。
• Putty SSH客户端，用于终端级别的访问Raspbian系统，可以在此链接找到。

操作系统

下载Raspbian镜像和写入SD卡的程序后，应将镜像写入SD卡。

从SD卡启动系统后，第一步是启用SSH和VNC。

重启后，所有服务都将运行，并且当您将Raspberry连接到网络时，可以通过SSH和VNC进行访问。

首先应该更改默认密码，并启用root帐户并为其设置密码。我知道Debian（Raspbian的基础）使用sudo方法，但我更喜欢直接以root用户身份登录并直接在root上下文中进行操作。如果您有安全方面的顾虑，之后可以禁用root帐户。

下一步是安装midnight commander，对我来说，进行系统安装和维护是必不可少的。

安装apache2需要先更新当前Raspbian发行版的系统。

安装apache2

快速检查表明Apache2正在运行。

为了启用Python的CGI功能，需要在控制台和mc中执行一些步骤。

将红色标记的配置行添加到/etc/apache2/conf-enabled。

为了获得音频反馈，必须允许apache进程与GPIO交互以开启蜂鸣器。这通过以下命令完成：

所有签到/签出数据将存储在名为/tk/的目录中，需要创建此目录并使其可供apache进程写入。

apache用户还需要通过服务菜单关闭系统的访问权限。

pi用户拥有过多的访问权限，因此我们创建一个名为guest的新用户帐户，并配置自动登录以及Chromium的自动启动，并为其打开签到/签出网页。

现在系统需要重启，因为用户的主目录当前不包含需要编辑的autostart文件，并添加此行：

@chromium-browser --noerrdialogs --kiosk --incognito --disable-pinch 
--overscroll-history-navigation=0 https:///cgi-bin/wtt.py

这将自动以Kiosk模式启动浏览器，禁用捏合缩放和历史滑动功能。

在项目文件中，您会找到一个名为mutebeep.py的脚本，位于/usr/bin/文件夹中。安装稍后进行。如果您已经添加了蜂鸣器，您会注意到系统启动时它会发出声音。原因在于它是一个低电平有效的设备，GPIO引脚23的输出必须是高电平才能使蜂鸣器静音。这由mutebeep.py脚本完成。

我们将其添加到位于/etc/的rc.local文件中。

如果您想使用raspi-config程序更改系统的hostname，则下一步是可选的。

当前，系统通过dhcp获取IP地址。如果您想分配一个静态IP地址，请执行此步骤。

为了确保终端时间准确，我们还需要设置时区（对我来说是德国柏林）。

说到时间，最好始终让终端与时间服务器同步本地时间。如果您在AD域中，可以使用任何域控制器，或者使用互联网上的时间服务器，前提是系统允许直接与外部通信。

如果您处于代理环境中，此链接可能会很有用，它显示了如何配置Raspbian。

• http://www.edugeek.net/forums/cleo/112806-raspberry-pi-connecting-proxy-server.html

Python脚本

下载并解压项目后，您将获得三个文件夹。

• AX -> 包含所有用于在AX中作为Project和单个文件导入的文件。
• Raspi_bin -> 包含所有用于/usr/bin文件夹的文件。
• Raspi_cgi-bin -> 包含所有用于/usr/lib/cgi-bin文件夹的文件。

Raspi*文件夹中的文件需要复制到Raspberry的正确文件夹中，并最终使其可执行。您可以通过USB闪存驱动器将它们复制到终端并运行以下命令：

chmod +0755  /usr/bin/mutebeep.py
chmod +0755  /usr/lib/cgi-bin/reboot.py
chmod +0755  /usr/lib/cgi-bin/service.py
chmod +0755  /usr/lib/cgi-bin/shutdown.py
chmod +0755  /usr/lib/cgi-bin/wtt.py
chmod +0755  /usr/lib/cgi-bin/wtt_get.py

cgi-bin文件夹中的文件详解

reboot.py	-> Script that does the system reboot
service.py	-> Script that shows the service menu
shutdown.py	-> Script that does the system shutdown
wtt_get.py	-> Script called from remote application to get the sign in/out data 
			-> Returns OK:posting data if data is returned or 
                       NONE: if no data is available
wtt.py		-> Script that shows the main application and creates the sign in/out records

wtt.py提供了一些可配置选项。

serviceTagID存储了用于打开服务菜单的标签ID。

adminCode是在键盘上输入的用于打开服务菜单的代码。

storagePath配置了用于临时存储签到/签出数据的文件夹在文件系统中的绝对路径。

postText*定义了在网页上发布签到/签出时显示的文本。

buzzerPort定义了蜂鸣器连接到哪个GPIO端口。

ERP软件组件

压缩项目中的AX文件夹包含AX 2009组件，位于两个单独的文件夹中：

所有元素都分别导出到objects文件夹中，可以单独导入。

在子文件夹中，project包含整个AX开发项目。

重要的项目包括三个窗体、两个报表以及两个类：WTTcloseLastWorkingDays和WTTfetchTerminalData。

窗体 WTT-Terminals

在此窗体中，必须添加所有将要获取数据的终端。

提示：未启用的终端将不获取任何数据。

窗体 WTT_RfidTagTable

在此表中，需要输入每个RFID标签并将其与使用该标签的员工关联。

窗体 WTT_WorkingDayTable

这是应用程序的主窗体。

对于每个签到/签出的用户，工作日网格（上方）中会创建一个记录。只要该日未关闭，工作时间分钟数就不会被准确计算。日期由夜间运行的批处理作业关闭。在“记录”部分（下方），您可以看到终端上的每一次签到/签出过程以及手动生成的更正记录。手动更正记录通过相应字段中的“是”进行标记。

通过单击“提交更正”按钮，将打开此对话框，您需要在此处指定签到/签出记录的详细信息。

报表 WTT_CheckedInEmployees

此报表打印了站点上所有当前签到员工的概览。目的是在紧急情况下能够快速获取信息。

报表 WTT_WorkTimeOverview

此报表显示了员工在可定义时间段内工作的小时数。

请注意，此报表仅考虑已关闭的日期。

类 WTTcloseLastWorkingDays

此类可以手动运行，但通常设计为在早上作为批处理作业运行。其主要目的是关闭带有记录的日期并计算工作分钟数。它会查看过去七天，并检查是否需要进行任何更正。

提示：如果某天已关闭并手动进行了更正记录，则工作时间将立即重新计算。

类 WTTfetchTerminalData

此类旨在以批处理模式运行。它会从所有终端获取所有可用的记录。

每条记录都单独传输，以确保在发生网络丢失或其他错误的情况下，我们最多只会丢失一条签到/签出信息。

应每小时运行一次，或根据您的需求调整频率。

菜单项

您会注意到目前没有元素被添加到现有的AX菜单中。

您可以根据自己的意愿将这些项添加到任何菜单中。

Using the Code

源代码相当直接，您可以根据需要进行修改。

附加功能

我发现的一些有趣但尚未实现的功能包括：

• 将员工姓名从ERP发送到终端，以便终端可以按姓名欢迎员工，或者作为增强功能显示签名人员的照片。
• 跟踪假期（也许可以添加一个额外的菜单按钮，员工可以通过该按钮选择休假）。
• 通过在月底发送电子邮件来自动化报告。

提示和技巧

如果您想在工作站上进行签到/签出，可以连接一个USB-RFID读卡器，并在该工作站上打开终端网页wtt.py。

您可以轻松自定义终端的用户界面，添加公司徽标，因为一切都是HTML。

如果您遇到将显示屏安装在墙上后屏幕倒置的问题，可以编辑配置文件/boot/config.txt并在末尾添加以下行：

lcd_rotate=2

关于安全性的几点说明

如果您处于安全至上的环境中，可以采取以下措施来提高安全性：

• 禁用VNC。
• 禁用SSH（但SSH目前是安全的）。
• 禁用用户pi帐户的SSH登录。
• 将传输协议更改为HTTPS（但请注意，您需要负责证书的有效性！）。
• 将用于交换签到/签出数据的传输协议更改为SSH。
• 使用防火墙限制入站和出站网络访问。
• （物理上）阻止Raspberry的USB端口。

结论

通过低成本的Raspberry硬件终端和RFID读卡器，可以以合理的成本完成工时跟踪。

有用链接（截至2017年8月5日）

• 另一种基于Raspberry硬件的工时跟踪实现（德语）：http://www.solongo.de/de/spielplatz/timr/
• Raspbian镜像：https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/
• 将磁盘映像写入SD卡的工具：https://sourceforge.net/projects/win32diskimager/
• VNC-Viewer：https://www.realvnc.com/en/download/viewer/
• Putty SSH客户端：https://www.chiark.greenend.org.uk/~sgtatham/putty/latest.html

历史

• 2017年8月6日：版本1.00 初始发布
• 2017年8月8日：版本1.01 格式更正和一些拼写错误

代码许可证

我提供的所有代码均获得GPL v3或更高版本的许可。

© 2017 Ulrich Fiege