基于zigbee的無線辦公門禁系統研究與應用

摘 要：本文針對辦公室房間管理的特點，研究應用了一種基于ZigBee協議的無線門禁系統。該系統中門鎖采用無線聯網、電池供電，避免了繁瑣的網絡、電源的布線工程；同時系統功能完善，可以刷校園一卡通開鎖或者通過手機客戶端遠程開鎖。

關鍵詞：ZigBee；校園一卡通；辦公室門禁

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.136

0 引言

目前我校一卡通門禁系統主要應用于樓宇大門的管理，如學生宿舍、辦公樓、教學樓等。該系統采用有線聯網，電磁鎖吸合大門。這種樓宇門禁存在一個問題，如果停電，電磁鎖將失去吸力，門自動打開，因此在日常管理中通常結合人工的值守。

對于學校辦公、教學用房的管理，目前依然使用鑰匙，于是我們思索使用門禁來進行房間的管理。傳統的門禁系統顯然不適合辦公室房門的控制，因為停電時辦公室門將自動打開，無法滿足安全需求。辦公室門禁必須能控制房門機械鎖的開閉，同時采用聯網模式，在線授權、實時上傳刷卡流水。

1 基于ZigBee的無線門鎖

對于聯網控制門鎖，如果采用有線的方式勢必需要開鑿門板，并將網線、電源線穿至門鎖。這樣費時費力，還容易損壞門體。因此我們采用了基于ZigBee協議的無線門鎖，門鎖與門禁控制器通過ZigBee協議無線聯網；并且ZigBee是一種低功耗的無線網絡協議，采用電池供電無需布設電源線。實際上，ZigBee協議作為一種新興的近距離、低速率、低功耗、低成本的無線網絡技術，已廣泛應用于工業控制、無線傳感網絡等領域[1]。我們選用的ZigBee無線門鎖（如圖1所示），包含讀卡模塊（采用NXP公司的RC522芯片）和ZigBee模塊（采用TI公司的CC2530）。RC522芯片負責讀取一卡通的信息；CC2530負責與門禁控制器的ZigBee組網，獲取白名單的更新以及上傳門鎖刷卡的流水。

2 ZigBee協議的組網方式

在ZigBee網絡中，有三種不同類型的設備[2]：協調器、路由器和終端節點。協調器負責組建網絡，它選定一個頻道并創建PAN（個域網）ID；它允許路由器和終端節點加入網絡；可以對網絡中的數據進行路由；可以為睡眠的終端節點保存數據，待其喚醒后獲取。路由器首先加入ZigBee網絡，其后允許其他路由和終端節點加入；可以對網絡中的數據進行路由；也可以為終端節點保留數據，待其喚醒后獲取。終端節點加入網絡后，通過其父節點收發數據；可由電池供電，進入睡眠模式。

3 ZigBee無線門禁系統組成

整個無線門禁系統包括服務器（數據庫+Web）、數據網關、分組控制器、分支控制器（可選）、門鎖五部分組成。服務器負責同步并存儲一卡通用戶身份數據，存儲刷卡流水，并且提供門禁管理系統的Web服務。數據網關用于實現數據的暫存和轉發，它將服務器的授權轉發到分組控制器，并把分組控制器的流水信息轉發給服務器。分組控制器、分支控制器和無線門鎖組成一個完整的ZigBee網絡，分組控制器承擔協調器的角色，負責ZigBee網絡的組建；分支控制器承擔路由器的角色，它加入分組控制器組建的網絡并連接終端節點入網；門鎖在網絡中充當終端節點角色，他可以連接路由器或者直接連接協調器入網。分組控制器之下是ZigBee網絡，分組控制器向上通過IP網絡連接數據網關。

4 ZigBee無線門禁系統的部署

我們對分布于3棟樓宇的房間進行了無線門禁的部署。整個系統架設一臺服務器承擔數據庫及Web服務；每棟樓設置一臺數據網關，用于存儲轉發數據，網關和服務器通過校園IP網絡連接；每個樓層設置一臺分組控制器，用于本樓層ZigBee網絡的組網，分組控制器通過校園網連接本樓的數據網關；每個樓層設置若干分支控制器，用于延伸ZigBee網絡，每個分組控制或者分支控制器有效作用距離12米；無線門鎖就近選擇分組或分支控制器接入ZigBee網絡。

5 門禁系統軟件功能

門禁管理系統軟件的功能包括：（1）用戶管理。系統定期從學校一卡通系統同步人員、部門等信息作為本系統的用戶基礎數據；（2）門鎖狀態監控?？梢詫崟r的監控門鎖的在線狀態、門的開閉狀態以及門鎖電池的電量；（3）分級管理。系統可以設置分級管理員，可以授予其自己部門所屬房間的管理權；（4）手機管理的功能。所有用戶均可用手機客戶端管理自己授權的門鎖，可以查看自己房間的開鎖記錄；如果忘記帶卡可以通過手機客戶端遠程開鎖。

6 結論

通過應用基于ZigBee的無線門鎖，我們以較低的成本快速地完成了辦公房間門禁系統的部署，避免了每個房間穿線布網的繁瑣過程。辦公門禁系統的部署應用，不僅使房間的管理更加精細化，而且通過提供刷卡和遠程開鎖的手段，極大改善了工作人員的使用體驗。

參考文獻：

[1]周怡颋，凌志浩，吳勤勤.ZigBee無線通信技術及其應用探討[J].自動化儀表，2005（06）：5-9.

[2]焦尚彬，宋丹等.基于ZigBee無線傳感器網絡的煤礦監測系統[J].電子測量與儀器學報，2013（05）：436-442.

作者簡介：韓立峰（1977-），男，山東博興人，碩士，工程師，主要從事：數字化校園應用建設及研究工作。