基于射频识别技术的门禁管理系统的研究

　有些场合, 并不是任人自由进出的, 而只允许有进出权限者通行, 这时, 就得使用出入口管理系统即门禁系统。 传统的门锁是最古老、最简单的门禁方式, 一把锁配一把钥匙, 几把锁就要配几把钥匙, 使用不便。 自动识别(A u to ID2A u tom at ic Iden t if ica2t ion System s) 技术可以做到同一把“钥匙”开好几道门, 并保证安全。

　自动识别技术是一种自动识别特定载体上的身份信息的技术, 包括: 磁卡技术、条码技术、智能卡技术、生物记数测量法(例如指纹识别)、射频技术等。门禁系统就是利用这些自动识别技术识别进出人员的身份和权限, 与系统中所存信息比较, 作出相应反应。
 
　开发的门禁系统是一种利用自动识别技术的新型现代化人员及保安管理系统, 它采用市场上先进的射频识别(RF ID: Radio F reqrency Iden t if icat ion)技术和定型的产品(CHD805A E) , 并向相关行业标准和暂行规定、工程标准、国家标准、国际标准靠拢。同时为了保证系统的安全和稳定可靠, 在系统设计和网络设计方面优先考虑系统的安全可靠性能, 并且坚持操作简便、人机界面友好的原则, 做到对应用系统的操作尽可能简单。 
 
　系统识别技术的确定

　几种自动识别技术的比较
　　
　近年来, 自动识别在许多领域得到了快速普及和推广, 它经历了条形码、光学符号识别、语音识别、 生物记数测量法(例如指纹识别)、IC 卡识别、射频 识别几个发展阶段。

　条形码便宜, 但它的不足之处是存储能力小且 不能改写, 光学符号识别信息密度高, 在紧急情况 下还可以用眼睛阅读数据。但由于价格昂贵、阅读器 比较复杂, 从而使该技术的推广受到限制。 语音识 别、生物记数测量法相对比较复杂, 仿造困难 , 增加了该识别技术的唯一性、防伪性, 安全可靠。 目前, 如何降低拒识率、误识率, 缩短识别时间成为该 技术进一步推广的关键。

　IC 卡识别和射频识别是目前比较成熟且应用广泛的两种技术, 作为一种数据存储器系统, 它们内有CPU , 可防止数据被更改, 识别时间短, 简单、安全。IC 卡识别系统存在触点对腐蚀和污染缺乏抵抗 能力的缺点。射频识别系统通过无线电波进行识别, 克服了与触点接通易受干扰的缺点(例如被破坏、污 染、只有一个插接方向、插入费时等) , 继承了IC 卡 识别系统的全部优点:

　1) 支持非对称密码算法( 或对称密码算法) , 并支持线路加密、线路保护功能, 接受发卡单位在卡内设定的密钥系统和安全认证机制控制, 它的安全性是建立在专用、安全的微处 理器硬件平台和安全、可靠的软件操作系统基础之 上。除了能实现密码校验之外, 还有建立在密钥和安 全算法基础上更为安全的认证机制, 认证过程以随 机数为载体, 认证码无法重复和跟踪。 其密码校验、密钥认证以及文件操作可以在线加密或加认证码,防止通过在线测试对相关数据进行分析、篡改和重 放。 另外, 还支持非常灵活的密钥系统设计, 可以根 据需求设计多种逻辑组合的文件访问权限设计, 因 此具有更高的安全性;

　2) 存储容量大, 支持在一张卡上实现多种不同的应用, 建立二级或二级以上的目 录。由于该卡具有大容量的特点, 且由操作系统管理 芯片硬件资源, 可以根据需要, 自由设计不同应用文 件的密钥系统, 在逻辑上和物理上保证一卡多用;

　3) 在通讯协议文件和命令方面有详细的国际标准可以 遵循, 其外部特性可以通过操作系统进行扩充和修改, 实现更好的兼容性和功能扩展性。

　射频识别系统的工作原理

　如图1 所示, 对射频识别系统来说, 阅读器与应答器之间的数据传输需要3 个主要的功能块, 沿数据传输方向, 它们是阅读器(含信号编码和调制器)、传输介质以及应答器(含解调器和信号译码) 。其中: 信号编码系统的作用是使要传输的信息和它的信号表示尽可能与传输通道的性能有最佳匹配,这样的处理能对信息提供某种程度的保护, 以防止信息受到干扰或互相碰撞, 以及对某些信号蓄意改变; 调制的作用是改变高频载波的信号处理, 使其振幅、频率或相位, 与调制的基带信号相关; 传输介质的作用是把信号传输过一段预定的距离, 在射频识别系统中唯一采用的传输介质是磁场(电感耦合) 以及由此产生的电磁波. 解调的作用是再生基带信号, 因为不仅在应答器中, 而且在阅读器中也经常有信号源输入. 信号译码的作用是从基带编码的接收信号中恢复原来的信息, 并识别和标识出传输错误。 通过比较, 开发的门禁系统采用了射频识别技术。

图1　射频识别系统信号传输

　系统设计方案

　系统总体结构

　如图2 所示, 门禁系统由门禁机(集成了读卡器、控制器部分)、电磁锁、识别卡和计算机组成, 门禁机通过RS2232öR S2485 与计算机相连。员工只需将卡上的读卡区对准门禁机上读卡器的红外线射线, 门就会自动打开。 控制器是门禁系统的核心, 它由一台微处理机和相应的外围电路组成。 如果将读卡器比作系统的眼睛, 将电磁锁比作系统的手, 那么控制器就是系统的大脑, 由它来判定某一张卡是否为系统已注册的有效卡, 该卡是否符合所限定的时间段, 从而控制电磁锁是否打开, 通过驱动程序与计算机相连的液晶大屏幕则显示有关信息。

图2　系统总体结构示意

　系统设计构造
　系统采用客户ö服务器(C。ien töServer) 结构,服务器(Server ) 端采用SQ。 Server2000, 客户(C。ien t) 端采用W indow s 平台。
　　
　数据库的结构概述
　数据库的结构如图3 所示, 系统开发的数据库为关系型数据库, 包括人员资料表、部门表、卡信息、操作员信息、时段限制信息、星期组信息、进出时间表、门禁机参数、感应卡种类设置、远程开门记录、考勤表、设备表、节假日设置等20 多个表。在数据库中建有存储过程, 供前台调用。

图3　数据库流程

　门禁卡的种类

　系统中, 根据管理权限的不同, 将门禁卡分为3类, 它们是星期时段限制卡、工作组时限卡、特权卡,每一种卡都可以设置使用期限, 并可以分组进行管理(系统提供16 组满足用户需要) , 例如: 普通组、特殊组、星期时限组等。
　1) 期时段限制卡: 根据不同需要, 每周的每一天可以进行6 个进出时段设置, 针对这种设置又提供了16 组进行管理。这样星期时段可以有112 种不同的设置。用户的星期时段限制可以有112 种设置, 方便了用户对进出人员的管理;
　2) 工作组时限卡: 该设置提供工作日设置和非工作日设置, 而工作日设置又有4 个工作日可以选择, 每种设置均有4 个时段限制的设置, 从而有效地实现对人员的工作日和非工作日进出的控制;
　3) 特权卡: 特权卡不受上述设置的限制, 通行级别无限制, 用户通过对门禁机参数进行设置, 从而实现对卡的节假日、休息日、密码等的进出管理。