基于RFID的智能門禁系統(tǒng)設(shè)計

朱靜 石砦 程智翔 袁少峰

摘要

相對于傳統(tǒng)的門禁管理系統(tǒng)，基于RFID的智能門禁系統(tǒng)具有功能強大、效率高、靈活性好等特點。本文提出了一種基于RFID的智能門禁系統(tǒng)設(shè)計方法，該方案可以在實驗室等需要對人員進行重點管理的場所實行遠程控制和實時監(jiān)控，可有效的保證安全和人員出入情況可查可控。

【關(guān)鍵詞】RFID 物聯(lián)網(wǎng) 智能門禁

目前，門禁系統(tǒng)成為安全技術(shù)防范領(lǐng)域亟待研究的課題。根據(jù)識別方式的不同，可將其分為密碼輸入式、生物特征識別式和接觸卡片式等。密碼輸入式門禁系統(tǒng)無法實現(xiàn)進入雙向控制，且無進出數(shù)據(jù)記錄，安全性有待提高。生物特征識別式門禁系統(tǒng)中虹膜識別安全系數(shù)較高，可是技術(shù)還不夠成熟，而比較成熟的基于指紋識別的門禁系統(tǒng)，也未能實現(xiàn)出入信息的記錄，且安全性不夠高。接觸卡片式門禁系統(tǒng)需要插入式讀取數(shù)據(jù)，速度慢、易損壞，不能同時讀取多個數(shù)據(jù)。

本文提出的基于RFID的智能門禁系統(tǒng)。電子標(biāo)簽與讀寫器的數(shù)據(jù)交換采用非接觸式，速度快、無損耗，可自動同時識別多個電子標(biāo)簽、傳遞多個用戶信息，數(shù)據(jù)存儲量大，且有防碰撞算法保證數(shù)據(jù)識別準(zhǔn)確無誤。電子標(biāo)簽還可采用加密編碼，提高系統(tǒng)的安全性，從而實現(xiàn)出入口安全防范管理的有效措施。將該系統(tǒng)用于開放實驗室的管理，不僅可以提高安全性，還能對考勤情況進行統(tǒng)計，有一定的現(xiàn)實意義。

1 RFID與射頻識別系統(tǒng)

身才頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)是利用射頻信號通過空間耦合實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術(shù)。

射頻識別系統(tǒng)可根據(jù)用戶需求進行剪裁，因此各系統(tǒng)都不相同，可基本硬件系統(tǒng)是相同的。由讀寫器、射頻標(biāo)簽和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)組成。

每個射頻標(biāo)簽的芯片含有唯一的電子編碼，用于標(biāo)識物體，并存儲被識別物體信息，通過改變天線的阻抗大小來傳送數(shù)據(jù)。讀寫器可對電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)進行非接觸式讀寫，不同頻率的讀寫器讀寫距離不同；還可與計算機連接通信，完成信息的解碼、判別與管理。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲和管理，并可發(fā)出讀寫控制信號來控制射頻標(biāo)簽。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

RFID智能門禁系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計如圖1所示。

嵌入式門禁控制器作為核心控制器件，在門禁管理系統(tǒng)的管理下，進行運行參數(shù)的設(shè)置；還可接受門禁管理系統(tǒng)發(fā)出的遠程命令，完成遠程控制，實現(xiàn)實時監(jiān)控。RFID讀寫模塊用于識別出入控制門的人員信息，并自動將識別到相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至門禁控制主機，以控制電子門鎖的開/關(guān)。電控鎖可根據(jù)門磁檢測到的控制門的開/關(guān)狀態(tài)來控制門的開/關(guān)。智能報警器在門禁控制主機的控制下，實現(xiàn)意外情況的智能報警。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件設(shè)計流程如下：讀卡器通過感應(yīng)探頭能夠感知進入其天線識別區(qū)的用戶身份識別卡，并驅(qū)動射頻芯片通過天線發(fā)射無線電磁波，以讀取識別卡中存儲的身份信息。微控制器判斷用戶的合法性和用戶安全級別，若核對通過，則打開電控鎖，并通過RS-485總線向服務(wù)器傳送身份認證信息、門鎖位置和狀態(tài)等信息進行核對，若非法，則門控主機控制警報器發(fā)出提示信息。微控制器再次發(fā)送門鎖位置、狀態(tài)、身份信息，對服務(wù)器日志進行更新。

2.3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)由服務(wù)器、讀卡器和電子標(biāo)簽三部分組成：電子標(biāo)簽內(nèi)置芯片與天線，用戶信息存儲于芯片中。讀卡器與卡通過各自天線建立起的信息傳輸通道傳遞信息，不同頻率下的讀取距離不同。系統(tǒng)通過總線與服務(wù)器進行通信，服務(wù)器授權(quán)后，internet用戶可以訪問服務(wù)器。

一旦存儲有用戶身份信息的識別卡進入門禁控制器工作區(qū)域，讀卡器就會向卡發(fā)出一組固定頻率的電磁波，該電磁波頻率與卡內(nèi)諧振電路的諧振頻率相同，因此該電磁波能夠使諧振電路發(fā)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷，當(dāng)積累電荷達到2V時，就可為其他電路提供工作電壓，從而能夠發(fā)出卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)或由讀卡器寫入數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)工作時，用戶把身份識別卡靠近讀卡器天線區(qū)域，讀卡器自動感應(yīng)并讀取卡內(nèi)存儲的身份信息，將信息通過總線上傳至服務(wù)器，若信息符合要求，則開啟通道.服務(wù)器在核實用戶身份信息的同時，記錄門禁授權(quán)及使用日志。

在沒有專業(yè)檢測設(shè)備情況下設(shè)計天線，可以先由公式估算天線的電感值，然后由信號頻率計算諧振電容的值，最后在實際電路上進行調(diào)試，以達到能夠通信的諧振電路。

3 結(jié)束語

本文研究了無線射頻識別技術(shù)的基本理論，根據(jù)門禁系統(tǒng)的實際需求，提出了基于RFID的智能門禁系統(tǒng)設(shè)計。采用Microsoft access進行上位機程序的開發(fā)，C語言實現(xiàn)對下位機的開發(fā)，提高了整個系統(tǒng)的智能化。

參考文獻

[1]Wel bourne，et al.Building the Internet of Things Using RFID：The RFID Ecosystem Experience，Internet Computing.May-June，2009，13：48-55.

[2]董慶賀，鐘震林.基于RFID的門禁管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].桂林電子科技大學(xué)學(xué)報ISTIC，2011，31（03）：226-229，

[3]呂潔.射頻識別技術(shù)RFID及其應(yīng)用[J].智能建筑與城市信息，2004（11）：92-96.

[4]謝朝臣，鄒傳云，徐利.無芯射頻標(biāo)簽編碼方式研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2012（09）

[5]蔣清風(fēng)，陳惠歡，鄭建立等.基于門禁的高校開放式實驗教學(xué)管理系統(tǒng)[J].計算機系統(tǒng)應(yīng)用，2013，3：12.