淺析指紋識別技術在電梯呼梯系統中的設計與實現

田紀蘭

摘 要：伴隨著科技的不斷發展，當前我國的指紋識別技術也處于不斷的進步和完善中，其保證了現代化智能樓宇管理的系統性與高效性。本文從作者多年的工作經驗出發，探討指紋識別技術在電梯呼梯系統中的設計與實現。

關鍵詞：指紋識別技術；電梯呼梯系統；設計

我國的科學技術發展迅速，伴隨而來的是各個領域突飛猛進的發展，尤其是建筑樓宇的智能化程度越來越高，為人們的便捷和安全防護發揮了重要的作用。特別是在高層的樓宇中，電梯的作用不可或缺，除了基本的門禁系統以外，身份識別技術的應用也越來越多，但在多個領域的技術發展背景下，其安全性依舊受到挑戰。

1.樓宇電梯控制與指紋識別技術

在樓宇電梯控制中，可應用的安全性技術比較多，比如一些生物特征的識別技術，要求使用人員主體和技術本身的不分離，包括指紋識別、虹膜識別、人臉識別、步態識別等等，當中的人臉識別優勢在于非接觸性，且直觀效果更好，但是收到光照、外在環境或表情等影響較大；步態識別則是一種行為特征識別范疇，更強調遠距離，所以如果應用電梯身份識別不太適合；虹膜識別則被很多人認為最為安全和精準，但這項技術的應用非常昂貴，所以普及率較低。目前當中的指紋識別是應用最廣泛的一項技術，其操作便捷、安全穩定、成本也較低，但同樣受到如手指干濕情況、衛生情況以及直接接觸情況等方面的影響，而這些影響與前幾種相比還是比較小的[1]。

從電梯控制的角度看，其對信息傳輸有著非常高的要求，通常情況下會采用CAN總線技術，確保數據傳輸的安全、實時和穩定[2]。上述的技術中，由于虹膜識別和人臉識別過于復雜，在數據采集方面需要量大，所以不提倡電梯控制中使用。由這些方面看來，指紋識別具有更廣泛的應用性和推廣潛力。

2.指紋呼梯系統硬件設計

伴隨著指紋識別技術的完善，當前智能樓宇的管理也日趨完善，將其應用在日常生活中有著巨大的便捷性意義，有助于輔助管理，實現如樓層權限管理、監控管理、出入記錄查詢管理以及異常報警等功能。

呼梯控制系統主要由內選板控制器、指紋識別模板以及操縱盤控制器組成，內選板控制器中以按鍵來區分權限樓層和普通樓層，操縱盤控制器則需要應用到RS232PORT1端口與內選板進行連接，其作用表現在接收內選板權限樓層的激活指令，并根據具體的指令對模板的指示進行控制，以記錄不同用戶的權限，實現最終的指紋識別功能。整個流程包括指紋匹配、錄入、搜索和管理，這些都要通過第三方提供，并與串口和操縱盤控制器進行連接。

本文例舉某IT公司生產的TMS320C55X系列的指紋識別模板，其中包括SDRAM系統主存、FLASH存儲指紋數據、程序代碼以及總線邏輯控制。采集頭則采用其他公司的光學指紋采集器，在與USB接口并經過SDP處理器后連接。整個原理是三棱鏡的全反射原理，將反射傳輸到光學傳感器上實現效果。如果手指在玻璃表面進行按壓，那么指紋所產生的不同壓力會對三棱鏡表面產生改變，獲得微型三棱鏡的反射光線，再通過圖像預處理以及灰度處理等過程，就能形成相應的指紋圖像。而具體的識別則由標準RS232通信接口連接，并連接轎廂操縱盤控制器，這個模塊最顯著的優勢在于較高的精度、較快的速度以及較好的穩定性，更適合在電梯的控制操作中使用[3]。

另外，指紋識別模塊還能給主機端操縱盤控制器提供API接口指令，有助于不同操作系統進行調用，很大程度上提高模塊兼容性。這個系統通過接收指紋識別的指令，完成采集的指紋圖像，并依據具體的特征對比后完成指令。

3.指紋呼梯系統軟件設計

主要采用嵌入式Linux軟件平臺進行，以確保運行的效率和效果得到保障。具體操作為主機端操縱盤控制器對用戶實際的指紋數據進行構造和存儲，這些信息都位于FLASH的mylist文件中，預防數據在系統中丟失并借助API指令接口找回。

首先是驅動程序的設計，通過標準三線RS-232接口和操縱盤控制器進行連接，確保數據讀取后功能得到實現，于是驅動程序就和應用程序建立聯系。因為指紋模塊API指令具有一定的特殊性，所以在每次的指令接收和發送中字節都不一樣，那么在進行設計時就要注意不同的操作，必要情況下要放棄wait-for-completion機制。

其次是識別操作過程，轎廂操縱盤控制器要對指紋識別模塊進行控制，基本功能有權限樓層和特殊用戶功能匹配，與DSP指紋識別模塊的指紋確認指令相適應，其中有構造指紋信息的數據信息鏈表，這就代表特殊用戶自身的身份標識，比如ID號、姓名等，與對應的樓層信息組合。當用戶進入轎廂以后，對內選板權限樓層按鍵點擊，激活操縱盤控制器驗證的功能，這時同時激活語音誘導供能，采集指紋并與存儲的信息對應匹配，在讀取并驗證指紋信息后快速通知內選板，一旦確定用戶具備使用權限，就會將信息通過CAN總線再傳遞給核心控制器，收到信號以后指示燈亮，表示通過。

最后介紹指紋鏈表存儲的過程，它主要以文件的方式在操縱盤控制器Flash中存儲，嵌入式系統采用相應的16M的芯片，并將Flash地址作為文件信息與系統一同使用，具備很強的掉電保護性。而JFFS2主要建立在Linux的MTD文件系統中，起到支持實現的作用，但也需要MTD驅動的支撐，所以能訪問設備的子系統，并保證設備驅動程序操作更為簡捷。這些軟件的應用很大程度上實現了指紋呼梯系統對用戶身份驗證過程和結果的控制，無論從設計還是實現上都有很好的適用性和效果，確保了電梯控制系統的可靠與穩定，充分發揮了身份驗證與識別的功效，對于樓宇安全防護等級的提高更是發揮了決定性的作用。

4.結束語

本文整合筆者的專業知識以及多年的工作實踐經驗探討了指紋識別模塊硬件結構和軟件流程，詳細分析了指紋呼梯工作的設計與操作過程。這種在操縱盤控制器中設計的指紋識別模塊和配置的科學指令，實際上是對basic模塊與add的應用和完成，并發揮了在FLASH中構造指紋信息和儲存指紋信息的效果。在未來的發展中，指紋識別技術還有很大的發展潛力，也將進一步提高智能電梯的安防效果。

參考文獻：

[1]杜啟飛.指紋識別技術在電梯呼梯系統中的設計與實現[J].控制工程，2014，5（20）：111-112.

[2]劉建康.指紋識別及射頻技術在監獄門禁系統中的設計與實現[D].電子科技大學，2011，4（1）：11-17.

[3]張宏濤.基于指紋識別技術的銀行柜員管理系統的設計與實現[D].沈陽工業大學，2010，1（8）：2-5.