基于非接觸式IC卡技術(shù)的校園門禁系統(tǒng)設(shè)計

    引 言 

    非接觸式IC卡門禁管理系統(tǒng)已廣泛地應(yīng)用于樓宇自動化、重要區(qū)域的通行等，校園學(xué)生社區(qū)的現(xiàn)代化管理，校園非接觸式Ic門禁管理系統(tǒng)的應(yīng)用已成為目前的發(fā)展趨勢，學(xué)生公寓借助門禁管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)特定區(qū)域的進(jìn)出管理，防止非本樓人員隨意進(jìn)入學(xué)生公寓樓 ，尤其在夜間便于實現(xiàn)對多門公寓樓的集中管理。 

    門禁系統(tǒng)自發(fā)展以來，主要應(yīng)用于公司和智能小區(qū)，其系統(tǒng)自身相對完善 ，但就目前學(xué)校使用的門禁控制系統(tǒng)而言，存在對外數(shù)據(jù)庫共享程度低，自動數(shù)據(jù)處理程度低等，同時因?qū)W生公寓樓設(shè)計和管理及學(xué)生管理方式存在不同，造成了現(xiàn)有門禁管理系統(tǒng)無法直接應(yīng)用于學(xué)生公寓。本文結(jié)合實際提出了一種應(yīng)用于校園學(xué)生公寓樓的分布式、多層管理的門禁管理系統(tǒng)，具有重要的應(yīng)用價值。 

    1 校園門禁管理的系統(tǒng)要求 

    校園門禁管理系統(tǒng)的卡管理、維護(hù)、宿舍樓分配、學(xué)籍管理均是分散的，持卡基數(shù)量大(萬級)，同時對于校園涉及學(xué)生、教職工，其門禁數(shù)據(jù)變化頻繁，存在高峰期，在7至9月份學(xué)生畢業(yè)離校和新生入校，日常還伴有臨時住宿調(diào)整等，這與通常應(yīng)用于公司的門禁管理系統(tǒng)的卡管理、維護(hù)在同一個部門存在差別，因此也造成了業(yè)務(wù)處理流程、數(shù)據(jù)權(quán)限、數(shù)據(jù)修改等一系列的問題?；谝陨系奶厥庑?，校園門禁管理系統(tǒng)要求信息化程度高，從學(xué)生數(shù)據(jù)獲取、宿舍樓數(shù)據(jù)分配、門禁數(shù)據(jù)調(diào)整、核對校驗、下載等過程均能自動處理完成；可適應(yīng)門禁數(shù)據(jù)的頻繁變化調(diào)整；系統(tǒng)易擴(kuò)展并穩(wěn)定可靠。 

    2 系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu) 

    2．1 系統(tǒng)原理

    本文提出的校園門禁管理系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)，自動采集各部門數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫，利用設(shè)計通用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫接口共享標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，各、部門之問的數(shù)據(jù)庫自動處理和調(diào)用共享數(shù)據(jù)庫，確保校園所有數(shù)據(jù)的一致性，也避免了因手工操作門禁數(shù)據(jù)，造成的人為錯誤、易漏和更新效率低等問題?；跀?shù)據(jù)庫技術(shù)的門禁管理系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的門禁管理系統(tǒng)

    2．2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 

    本文提出校園門禁系統(tǒng)的基本構(gòu)架如圖2所示，核心結(jié)構(gòu)采用C+B／S群組模式，即瀏覽器管理、服務(wù)器控制、客戶端后臺程序自動處理的模式，控制器基于目前工業(yè)主流的總線聯(lián)網(wǎng)模式? ，實現(xiàn)集中管理，分散維護(hù)，系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化程度高，模塊化程度高，擴(kuò)容簡單，易于維護(hù)。

圖2 校目門禁系統(tǒng)的整體構(gòu)架和層式結(jié)構(gòu)

    本文設(shè)計的系統(tǒng)由4層結(jié)構(gòu)組成，第1層為設(shè)備接入層(讀卡器設(shè)備、控制器設(shè)備)，接口采用標(biāo)準(zhǔn)高速接口，協(xié)議公開：第2層傳輸層，主要是連接控制層與設(shè)備層間的數(shù)據(jù)交互，標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議公開，協(xié)議函數(shù)公開；第3層為控制層，主控底層軟件，底層接口函數(shù)公開，數(shù)據(jù)庫接口函數(shù)公開；第4層為管理層，針對應(yīng)用服務(wù)的不同，可進(jìn)行添加、刪除和修改。 

    3 校園門禁系統(tǒng)的組成 

    3．1 非接觸IC卡技術(shù) 
 
    IC卡按讀取方式，可分為接觸和非接觸式IC卡，目前校園學(xué)生IC卡、教工卡以及臨時卡，應(yīng)用最多的是Mitre技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其已成為國際標(biāo)準(zhǔn)，其次也有采用瑞士LEGIC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的，如清華大學(xué)的學(xué)生卡，技術(shù)對比如表1所示，少許公寓樓門禁采用非接觸式ID卡，安全性相對較差，Ic卡已漸取代ID 卡t6,’’Iol。

    MifarelS50卡僅由一個天線和ASIC組成，如圖3(a)所示?？ㄆ瑑?nèi)無任何電源，僅包含一個LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與IC卡讀卡器發(fā)射的頻率均是13．56 MHz，用于工作時產(chǎn)生能量，當(dāng)電壓達(dá)到2 V 時，卡片中的芯片將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)送出去或接收器對卡片的操作，工作距離最高可達(dá)100mm，數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)106kb／s，完成一次讀寫的時間最長不超過0．1 s，具有防沖突的功能， 能在同一時間處理多張重疊的卡片。

    Mifare1S50卡內(nèi)部有1K字節(jié)EEPROM存儲器，分為16個扇區(qū)，每個扇區(qū)又分為4個數(shù)據(jù)存儲塊，每塊16字節(jié) 如圖3(b)所示，讀卡器由單片機(jī)、專用的讀寫模塊、接口電路組成，專用讀卡模塊配合13．56 MHz的天線可實現(xiàn)對非接觸Ic卡的讀寫，單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)并作處理，按照標(biāo)準(zhǔn)RS-485／Wiegand26標(biāo)準(zhǔn)輸出。

圖3 Mifare 1卡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖與讀卡器結(jié)構(gòu)

    3．2 門禁控制系統(tǒng) 

    門禁控制器在設(shè)備接入層，是門禁系統(tǒng)的核心，由單片機(jī)、FLASH、接口電路、外圍的10和繼電器等組成，運(yùn)行內(nèi)部的程序和確定的通信協(xié)議，并可存儲一定的卡號，如SYRIS的SYRIS200NT可存儲6000個卡號。

    控制接收讀卡器發(fā)送過來的信號，與所存儲的卡號進(jìn)行對比，通過比對確定是否產(chǎn)生動作，如圖4(a)所示，門禁控制器可獨(dú)立運(yùn)行，保證了系統(tǒng)可靠性和完整性。在系統(tǒng)構(gòu)架中門禁控制器采用工業(yè)總線方式組成私有網(wǎng)絡(luò)，并配置惟一的ID號碼。目前暫時使用RS-485模式[4j2]傳輸速率不低于19．2 kb／s，連接線纜采用屏蔽雙絞線，長度不超過1．2 km，其它諸如出門按鈕、門磁、電磁鎖等均采通用設(shè)備。 

    3．3 門禁控制軟件 

    在國內(nèi)的很多門禁管理軟件均直接采用外國的監(jiān)控軟件，主要原因是國外的軟件在使用時間上比國內(nèi)長，可靠性、穩(wěn)定性與功能要優(yōu)于國產(chǎn)軟件；其次進(jìn)入市場的硬件設(shè)備多是國外廠家，對于他們的軟硬件集成較好，國內(nèi)的工程商為了降低投入風(fēng)險，很少采用國產(chǎn)軟件，因此造成了數(shù)據(jù)開放共享程度低、系統(tǒng)無法與學(xué)校其它部門產(chǎn)生有效的數(shù)據(jù)互動和應(yīng)用服務(wù)等。

圖4 門禁控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與RS485連接結(jié)構(gòu)

    本文提出的門禁管理軟件基于C+B／S整體構(gòu)架， 校內(nèi)各部門的管理業(yè)務(wù)流程均通用B／S進(jìn)行數(shù)據(jù)提交和處理，并將數(shù)據(jù)存入服務(wù)器的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，在服務(wù)器和工作站均有后臺終端程序用于自動地監(jiān)測數(shù)據(jù)變化，并及時進(jìn)行更新。門禁管理軟件功能分為數(shù)據(jù)管理部分和數(shù)據(jù)通信部分，數(shù)據(jù)管理部分含系統(tǒng)維護(hù)、系統(tǒng)查詢及數(shù)據(jù)報表、卡片及人事管理、權(quán)限管理等；數(shù)據(jù)通信部分含參數(shù)設(shè)置、控制參數(shù)設(shè)置、報警等功能。 

    4 結(jié)束語
 
    本文提出的校園門禁管理系統(tǒng)，基于數(shù)據(jù)共享的原理，采用C+B／S結(jié)構(gòu)，依托非接觸Ic卡的先進(jìn)性、實用性、穩(wěn)定性和可靠性，有效地解決了管理部門多元、數(shù)據(jù)來源復(fù)雜社區(qū)管理等一系列問題，并具有數(shù)據(jù)更新效率高、信息化共享程度高、適應(yīng)多種模式的性能，為后期校園一卡通和校園門禁系統(tǒng)發(fā)展提供了重要的參考。