射频识别技术在门禁系统中的应用

    射频识别(RFID，即Radio Frequency Identification)技术是自动识别技术在无线电技术方面的具体应用与发展，其基本原理是利用射频方式进行非接触双向通信，以达到识别与数据交换的目的?．因此它可实现多目标识别、运动目标识别和远程实时监控及管理．通信距离可从几厘米到几十米，其最主要的优点是环境适应性强，受雨雪、冰雹、灰尘等影响小，可全天候工作，非接触地完成自动识别、跟踪与管理，并且可穿透非金属物体进行识别，抗干扰能力强。

    随着生活水平的不断提高，汽车开始大量进入家庭．在中国城市汽车的保有量迅速增加情况下，车辆的管理已成为一个难题．对车辆进行有效的管理，其核心问题是如何对车辆进行识别．本文介绍了一个基于射频识别技术的门禁系统，将RFID技术应用于门禁的管理，可以有效地实现对车辆快速可靠地识别，使安防中门禁管理实现高效化、智能化．

    1 系统硬件构成 

    射频门禁系统由车载电子标签、车感线圈、射频接口、信号处理、控制系统与管理系统六个部分组成．系统框图如图1所示． 

图1 射频门禁系统组成结构方框图

    1．1 电子标签 

    电子标签，通常也被称为应答器．它内部存储车辆及车主的基本信息，安装在车辆上，为无源标签．当电子标签进入阅读器的微波查询信号覆盖区域时，电子标签通过感应电流所获得的能量向阅读器发送出存储在芯片中的信息，有效读取距离是6—10m．

    1．2 阅读器 

    阅读器包括射频接口和信号处理两个模块．

    射频接口主要负责信号的发送与接收．它接收来自信号处理与控制系统指令信号，将指令信号变换为微波信号发送出去；同时，它也接收来自电子标签的微波反射信号，并将微波反射信号变换为数字信号送到信号处理模块进行解码处理．

    信号处理模块主要负责对指令信号和电子标签数据信号的处理。它接收来自管理系统的指令信号，将指令信号编码后送到射频接口，由射频接口变换为微波信号发送出去；同时，它也接收来自射频接口的电子标签数据信号，将电子标签数据信号解码后送到管理系统． 

    1.3 管理系统 

    管理系统主要负责处理用户信息 电子标签数据和控制系统信息．它依据用户指令对系统进行控制与管理，接收来自信号处理模块和控制系统的数据，将指令信号送往信号处理模块和控制系统，同时管理系统可以通过网络跟安防中心通信． 

    1.4 控制系统 

    控制系统主要负责对闸门机构进行通信控制．它接收来自管理系统的指令信号，对闸门机构进行控制，并将闸门状态反馈给管理系统．即如果从电子标签读取的数据经过管理系统分析为合法通行者，则给控制系统信号，开启闸门放行。 

    1.5车感线圈 

    车感线圈选用PBD232地感环形线圈式检测器。该检测器是一种基于电磁感应原理的车辆检测器，它的传感器是一个埋在路面下并通有一定工作电流的环形线圈(一般为2m×l。5m)．当车辆通过环形地埋线圈或停在环形地埋线圈上肘，车辆自身铁质切割磁通线，引起线圈回路电感量的变化，检测器通过检测该电感变化量就可以检测出车辆的存在。该检测器的响应时间为lOOms，它的各项性能特点能够保证系统准确、快速地检测到车辆到来，并通过数字I／O卡输出信号给计算机，启动读写器工作．

    2 系统软件设计 

    软件系统主要包括阅读器的信号处理和系统管理两个部分。信号处理模块软件开发采用C语言，系统管理部分软件采用Visual C++(VC)编程，数据库采用Microsoft SQL Server 2000．

    2.1系统工作流程 

    射频门禁系统的基本工作流程如图2所示．系统首先进行初始化，阅读器按照一定的时间间隔，发送询问信号，由射频接口模块发射出去．当电子标签进人阅读器的微波查询信号覆盖区域时，电子标签(应答器)接收到询问信号后将自身的信息反向发送给阅读器，阅读器信号处理模块接收到序列号后，进行车辆识别．首先进行防碰撞处理建立通信通道，然后对该数据信息进行解码，解码后将信息送到数据库进行校验。如果校验正确，发送信号给控制系统；如果有错，则提供声光报警．在此过程中，若管理系统没有发送结束命令，则结束一个识别过程后，又开始下一个循环．

图2 射频门禁系统基本工作流程

    2．2 管理软件设计 

    管理系统的组成框图如图3所示． 

图3 管理软件系统框图

    该系统运行于Pc机上。Pc机上的应用程序通过采集串口数据，对接收到的数据按照通信协议进行校验．若校验错误，则要求“信号处理模块”重发数据；若校验正确，则提取车辆标签信息中的车牌号，与数据库中的车辆信息进行对比．若提取的车牌号在数据库中存在，则传送信息给“控制系统”，由控制系统负责对闸门(门禁)系统的操作，同时在应用程序界面显示当前通行的车辆的基本信息；若提取的车牌号在数据库中不存在，则向管理人员提示报警．

    数据库是系统的核心部分，主要设置3种基本表格存放信息．各表及字段定义为：车辆与车主基本信息表：车主名称、车主身份证、车主单位、车卡ID号、车牌号码、车型、车品牌、车身颜色等；车辆通行记录表(时空信息)：车卡ID号，通过日期时间、通行次数等；系统运行情况记录表：故障编码、故障时间．

    3 系统功能 

    3．1 远距离识别：由于识别距离可达10m，且系统的信号穿透能力强，因而持卡的业主车辆可以较快的速度进出，而驾驶员不必停车、摇下车窗、伸出手臂接近读卡机等操作，大大提高通行效率．临时车辆进出由管理员提供临时ID卡． 
    3．2 双卡确认：本系统实行驾驶员携带一张卡，此卡可用于门禁进出，车上安装一张卡，系统同时识别到二张卡的信号才给予放行，达到双保险功能． 
    3．3 系统自动记录通过的时间地点：持卡人员进出时，计算机都会自动记载通行记录，并且无法删除记录，便于对进出小区的车辆、人员进行查询、统计及各种报表的生成，从而杜绝了失误、伪造和作弊现象． 
    3．4 临时车辆自动计费：临时车辆读卡后根据入场时间与收费标准自动计 算费用，特殊车辆进出由管理员提供免费停车卡，免费停车卡进行了特殊设置，无法假冒． 

    总之，门禁系统应用射频识别技术，可以实现持有效电子标签的车不停车，方便通行又节约时间，提高路口的通行效率；更重要的是可以对小区或停车场的车辆出入进行实时的监控，准确验证出人车辆和车主身份，维护区域治安，使小区或停车场的安防管理更加人性化、信息化、智能化、高效化．

    作者简介：郑文斌(1980-)，女，助教，福建三明人，现从事电子与通信技术的研究．