基于无线短信技术的门禁系统开发与研制

    引言

    随着人们对门禁系统各方面要求的不断提高，门禁系统的应用范围越来越广泛。人们对门禁系统的应用已不局限在单一的出入口控制，同时要求它不仅能应用于智能大厦或智能社区的门禁控制、考勤管理、安防报警、停车场控制、电梯控制、楼宇自控等，还可与其它系统联动控制等多种控制功能。门禁短信系统是在传统门禁系统的基础上，在低成本的前提下，增加即时公布门禁安全情况的功能，并按照部门和级别随时随地的管理及时的安防信息。此系统突破了有线网络的限制，使门禁主机系统直接与用户手机通讯安防数据。

    1 系统结构及功能

    1 ．1系统结构(图1)

    1．2系统功能特点

    (1)大大降低了钥匙管理的工作量；
    (2)具备了考勤管理功能；
    (3)采用不可复制的电子钥匙，加上埋墙安装读卡器提高了安全性；
    (4)电子钥匙一Ic卡遗失时，可以简单地从中心发送挂失指令，该电子钥匙马上失效，大大地提高了安全管理；
    (5)可以遥控开门；
    (6)能即时反映门禁安全情况；
    (7)设备采用开关电源；
    (8)设备采取低功耗设计，非开锁状态整机功耗小于4W；
    (9)设备采用大容量的掉电记忆存储芯片，可以最大记录20000条刷卡信息；
    (10)系统具备多级权限管理及时限管理，可以有超级用户卡、区域用户卡和工程卡；
    (11)采用白名单工作方式，智能门禁生产厂家没有授权就无法开门；
    (12)短信信息双向效验，保证信息准确发送和接收；
    (13)采用philips公司的非接触mifaxes50卡，该卡有1Kb的信息存储量，可读可写，全球唯一卡号，有16组密码保护，不可破译、不可复制；
    (14)机器支持双读卡头，可以支持双门系统。也可以单门系统，作到进门刷卡，记录进门时间，出门刷卡，记录出门时间。

    1．2．1门禁控制器功能
    门禁控制器具有如下功能：采用philips公司的非接触mifares50卡，该卡有1Kb的信息存储量，可读可写，全球唯一卡号，有16组密码保护，不可破译、不可复制；与中心软件通信，可以实现门禁卡不同级别、区域的权限管理；可增加、删除、查询指定卡号、清空卡号操作；可设置有时效限制的临时卡；刷合法卡后立即开启电控锁；支持中心遥控开锁，同时中心软件记录开启时间、开启人员等信息；实时上传刷卡记录功能，在与中心通信链路中断时，本地有保存记录；输出控制采用抗干扰电路，可防止有干扰出现时发生误操作；设备自防护功能，当控制器断电时，电控锁处于关闭状态；良好的电磁兼容性；能实时向用用户反映安全情况。

    1．2．2中心软件功能
    中心软件可对网络中的门禁设备进行集中参数配置，包括：门禁机增卡(巾心软件可以针对某一个或某一组门禁机进行增卡操作)、门禁机删卡(中心软件可以针对某一个或某一组门禁机进行删卡操作)；可对网络中的门禁设备的数据进行处理，包括：安全管理(支持分片区、分级别的严格权限控制)、考勤管理(巡检记录)、远程开门(中心软件可以针对某一个门禁机进行远程开门)、刷卡记录(实时将刷卡记录传至监控中心保存，在与中心通信链路中断时，记录保存在本地)、告警通知(系统一旦检测到门禁设备异常就会向监控中心值班人员发出明确的短信、及其它声光告警并显示具体报警地点)、手机开门；可对网络中的门禁设备的数据进行报表统计，包括：定时报表、统计报表、考勤报表及自定义报表。

    1．3系统通信机制
    由于通过短信方式进行通信，而且在通信前双方都知道目的地，而且要支持故要选择PDU数据格式收发短信。通信双方根据设定的目的地直接进行数据发送。为了减少短信量和实现短信协议的安全性，增加了设备端认证的功能，门禁控制器在收到短信后，检查接收号码是否与保存的手机号码匹配，匹配则处理，否则不处理?。由于短信通信过程的时延不确定性，而要实现时钟同步命令，在门禁控制器进行了可靠的时钟同步处理。

    2 硬件原理组成及功能

    2．1硬件功能框图（图2)

    2．2硬件原理

    主控电路由CPU及外围电路组成。时钟电路系统采用DAL“峪公司的专用时钟芯片，并配备了备用电池，防止掉电情况下时钟停止，保证了刷卡或告警时间记录的准确性。同时可以判断门禁卡是否已过授权期限；看门狗电路为有效防止门禁控制器、读卡器受干扰死机，采用专用看门狗芯片，保证系统持续稳定的工作；在供电停止时，接人后备电池的供电；RS232串行口按照通信协议与短信猫进行通信，将相应的告警、记录上传到中心；告警输出(开关量)当出现读卡模块故障，探测到非法卡卡号或主控电路自检错误等情况时，会输出相应的开关量告警；扩展的flash用于保存掉电时的各种记录。

    2．3串口控制SMS的工作原理

    单片机与短信Modem采用串行异步通信接口，通信速度设定为9600bps。GSM的短信息业务SMS利用信令信道传输，这是GSM通信网所特有的。它不用拨号建立连接，把要发的信息加上目的地址发送到短信息服务中心，经短消息服务中心完成存储后再发送给最终的信宿。所以当目的GSM终端没开机时信息不会丢失。每个短消息的信息量限制为160字节。现在市场上大多数手机均支持GSM07．05规定的AT指令集。该指令集是ETSI(欧洲通信技术委员会)发布的，其中包含了对SMS的控制。利用GSM手机的串行接口，单片机向手机收发一系列的AT命令，就能达到控制手机收发SMS的目的。ETSI的GSM07．05中用于SMS收发控制的主要AT命令见下表所示GSM手机通过异步通信接口实现对SMS的控制共有三种接人协议”。：BlockMode；基于AT命令的TextMode；基于AT命令的PDUMode。PDU模式是发送或接收手机SMS信息的一种方法，短信息正文经过十六进制编码后被传送。目前，PDUMode应用最为广泛，基本上全国所有的电信局都提供支持PDUMode的短消息业务。有些地址则不支持TextMode和BlockMode，这就限制了这两种接人协议的应用，而且PDUMode已有取代BlockMode的趋势。为了保证系统具有广泛的适用性，本文采用PDU模式收发SMS。

    PDU相当于一个数据包，它由构成消息(SMS)的信息组成。作为一种数据单元，它必须包含渺目的地址、保护(有效)时间、数据格式、协议类型和正文，正文长度可达140字节，它们都以十六进制表示。PDU结构根据短消息由移动终端发起或以移动终端为目的而不同。

    其中，SMSC为短消息业务中心地址，DA／OA为源／目的地址，PID为协议识别，DCS为数据编码，UDL为用户数据长度，UD为用户数据，VP为有效时间，MR指明是发出信息，SCTS指明短消息到达业务中心的时间。

    3 结语

    门禁系统是最近几年才在国内广泛应用的高科技安全设施之一，现已成为现代建筑的智能化标志之一。在越来越注重商业情报和安全的今天，本系统可用于对进出一些重要机关、科研实验室、档案馆、以及关系到国计民生的公用事业单位的控制中心、民航机场等场所的工作人员，给予进出授权控制。也可用移动基站监控等。也可扩展应用于交通物流行业短信签收系统、企业短信息系统、无线移动办公系统、校园短信息系统、产品防伪短信系统、催缴费短信系统等。