（检测技术与自动化装置专业论文）电梯ic卡智能门禁管理系统设计.pdf

摘要 论文就目前智能大厦发展热潮以及实际生活中大厦电梯的运用情况作出分 析，从实际需求出发，结合计算机软硬件的特点，提出了行之有效的解决方案， 搭建了一套电梯i c 卡智能门禁管理监控系统。 本文的工作是根据实际情况搭建出配套管理监控系统。其中，i c 卡与电梯 智能控制器之间的数据规则制定、g p r s 通信报文的制定、各种门禁卡的发放、 挂失、回收等不同操作以及对电梯使用情况的实时监控是本文的重点。 本文在系统的硬件选择上重点从适用性和成本进行考虑，选择了m i f a r eo n e i c $ 5 0 卡、m u r - 1 0 0 读写卡器，电梯智能控制器和s a r o3 1 3 0 pg p r sd t u 。具 有较高的性价比。 系统软件的实现平台是b o r l a n dc + + b u i l d e r ，数据库系统采用s q l s e r v e r 2 0 0 0 。为了保证数据安全性，系统提供了数据辅助管理模块。i c 卡的操 作管理上，系统提供了i c 卡管理模块，可以对i c 卡进行发放、挂失、激活、注 销、回收、修改密钥等多样的读写卡操作。超级设置模块专门用来管理楼宇，同 时制作门禁初始化卡。在线监控模块用来对电梯的使用情况进行实时监控管理。 该系统本着简单易用的设计原则进行开发，操作人员不需经过培训即可上手。 本文设计的电梯i c 卡智能门禁管理系统，使用简单、可靠性高、系统维护方 便、适用范围广且价格低廉，具有良好的通用性，有很好的应用推广价值。 关键词：电梯门禁；智能管理；远程监控 a b s t r a c t t h i sp a p e rm a k e sa na n a l y s i so nt h ed e v e l o p m e n to fi n t e l l i g e n tb u i l d i n ga n d c u r r e n ts i t u a t i o no fe l e v a t o r si nd a i l yl i f e ，a n db a s e do nt h ea c t u a ld e m a n da n d f e a t u r e so fc o m p u t e rh a r d w a r ea n ds o f t w a r e ，p r o v i d e sa ne f f e c t i v es o l u t i o n , i e b u i l d i n ga s e to fe l e v a t o rs m a r ti cc a r dm a n a g e m e n ta n dm o n i t o r i n gs y s t e m t h ep u r p o s eo ft h ep r e s e n tp a p e ri st oi n t r o d u c et h ed e s i g n i n gp r o c e s so ft h e m a n a g e m e n ta n dm o n i t o r i n gs y s t e m s t i p u l a t i n gd a t ar u l e sb e t w e e ni cc a r da n d e l e v a t o ri n t e l l i g e n tc o n t r o l l e r , m o n i t o r i n gt h es t a t u so ft h ee l e v a t o ra n dm a k i n ga l l k i n d so fa c c e s sc o n t r o lc a r dl i k en o r m a lc a r d ，r e p o r to fl o s sc a r de t c a r et h em a j o r c o n c e r n so ft h er e s e a r c h t a k i n gt h ec o s ta n da p p l i c a b i l i t yo fh a r d w a r ei n t oc o n s i d e r a t i o n ，m i f a r eo n ei c $ 5 0 ，m u r 一1 0 0d a t ar e a d e r ，e l e v a t o ri n t e l l i g e n tc o n t r o l l e ra n ds a r o31 3 0 pg p r sd t u w a sc h o s e n , a n dt h e yh a sah i g hc o s t p e r f o r m a n c er a t i o t h es o f t w a r es y s t e r nw a sp r o g r a m m e aw i t ht h eh e l po fb o r l a n dc - h - b u i l d e ra n d s q ls e r v e r 2 0 0 0 i nt h es y s t e r n ，ad a t aa s s i s t a n tm a n a g e m e n tm o d u l ei sd e s i g n e dt o e n s u r et h es e c u r i t yo ft h ed a t a , a n dai cc a r dm a n a g e m e n tm o d u l et om a n i p u l a t et h e c a r da f f a i r s ，s u c ha sr e p o r t i n go fl o s sc a r d ，c a r da c t i v a t i o n , c a r dc a n c e l i n g , c a r d r e c y c l i n ga n ds oo n as u p e rs e t t i n gm o d u l e ，s p e c i a l l yd e s i g n e df o rb u i l d i n g ，i st o a c t u a l i z et h eb u i l d i n gm a n a g e m e n t a tl a s t a no n i i n em o n i t o t i n gm o d u l ei su s e dt od o r e a l - t i m em o n i t o r i n go n 也ee l e v a t o ru s a g e t h es o f t w a r es y s t e r ni sd e s i g n e do nt h e e a s y - t o - u s ep r i n c i p l e ，t h u su s e r sc a no p e r a t ew i t h o u tt r a i n i n g t h ed e v m o ri cc a r di n t e l l i g e n tm a n a g e m e n ta n dr e m o t em o n i t o r i n gs y s t e ma r e a d v a n t a g e o u si nm a n ya s p e c t s ：e a s y t o u s e ，h i g h l yr e l i a b l e ， c o n v e n i e n tf o r m a i n t e n a n c e ，c h e a pb u tw i d e l ya p p l i c a b l e i ti sw o r t h yo f h a r dp r o m o t i o n k e y w o r d ： e l e v a t o ra c c e s s ；i n t e l l i g e n tm a n a g e m e n t ；r e m o t em o n i t o r i n g 厦门大学学位论文原创性声明 兹呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立完成的研究成果。本 人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果，均在文中以明确方 式标明。本人依法享有和承担由此论文产生的权利和责任。 声明人( 签名) ：曾囊力口 劲矿矿年岁月e l 厦门大学学位论文著作权使用声明 本人完全了解厦门大学有关保留、使用学位论文的规定。厦门大学 有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的纸质版和电子版， 有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书 馆被查阅，有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索，有权将学 位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。 本学位论文属于 1 、保密() ，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密( 、) ( 请在以上相应括号内打“”) 作者签名： 导师签名： 营建加 砾印 日期：矽彤年朔fe 1 日期：一年y 月纠e l 电梯i c 卡智能管理及远程监控系统 第一章绪论 智能大厦的概念2 0 世纪7 0 年代末起源于美国，8 0 年代随着计算机网络、 信息处理与通讯技术的迅速发展，并与建筑艺术相结合便产生了智能建筑。1 9 8 4 年，世界上第一座名为”都市大楼”的智能型建筑在美国康涅狄格州的哈特福特市 诞生。此后，日本、德国、法国、英国和泰国都相继筹建智能型大楼。建成后的 智能型建筑为企业和政府机关带来了巨大的经济效益和极高的工作效率，欧美国 家十分重视它的发展。目前，智能型建筑随着一个国家经济上的发展，正处于高 速发展阶段。近年来，我国也兴起一股智能建筑热，如深圳、上海、北京、广州 等大中城市尤其发展迅猛，这股热潮是国内外楼宇采用智能化管理趋势的必然反 映。 智能大厦“热”在神州大地已悄然兴起，智能大厦内涵如何，具备什么条件才 算是智能大厦，众说纷纭，莫衷一是，国内外的有关说法不下十种之多。美国智 能型办公楼学会最近给出其定义为“将四个基本要素结构、系统、服务、运 营以及相互间的联系达成最佳组合，确保生产性、效率性及适应性的大楼。”日 本智能型大楼专家黑沼清先生则定义为：“可自由高效地利用最新发展的各种信 息通信设备、具备更自动化的高度综合性管理功能的大楼。”国内近年来也出现 了所谓“3 a 大厦”、“5 a 大厦”的说法，所谓“3 a 大厦”是指一座楼宇建筑具有楼宇 自动化( b a ) 、通讯自动化( c a ) 和办公自动化( o a ) 系统功能者。所谓“5 a 大厦”则是除具有上述3 a 功能外，些部门或地区出于对建筑管理的不同要求， 而将火灾报警及自动灭火系统独立出来，形成消防自动化系统( f a ) ，同时又将 面向整个楼宇的管理自动化系统独立出来称之为信息管理自动化系统( m a ) ，合 称为“5 a ”。对于后加的两“a ，又有人认为是指防火自动化( f a ) 和保安自动化 ( s a ) 。且不管这样那样的说法，综合观之，对智能大厦的一般概念通常为：“为 提高楼宇的使用合理性与效率，配置有合适的建筑环境系统与楼宇自动化系统、 办公自动化与管理信息系统以及先进的通信系统，并通过结构化综合布线系统集 成为智能化系统的大楼”【1 l 。 电梯i c 卡智能管理及远程监控系统 1 1 电梯i c 卡智能门禁管理系统概述 1 1 1 电梯i c 智能门禁管理系统简介 随着智能大厦热潮的兴起，作为智能大厦必备模块之一的智能电梯门禁管理 系统也以各种各样的方式频繁出现在人们的眼前。 智能电梯门禁管理系统是运用现代化软件和电子技术，通过计算机和电子设 备以及智能l c 卡或i d 卡技术有机的结合起来，为管理者提高工作效率、节省人 力，实现科学管理；同时又让使用者( 业主) 置身于智能化的生活当中，享受极 大的方便和安全，提高生活品位【2 l 。 智能电梯门禁管理系统以非接触式卡片作为大厦进出、电梯使用的凭证。 系统会将先进的射频卡识别技术从卡片提取的数据，主板自动识别，对进出电梯 的人员进行安全管理。它不仅可以有效地解决高层建筑电梯使用的混乱，而且可 以促进高层建筑的正规化建设和管理，同时也尽可能地减少业主防盗的忧虑。易 于与其它智能化系统组合成更强大的综合性系统，适各种综合方式的高级管理。 智能电梯门禁系统主要应用于智能大厦、行政管理中心、银行商业中心等， 在当今发达的世界各地及我国发达的城市，可以说智能电梯门禁系统无处不在、 时刻与我们的工作和生活密不可分。智能电梯门禁系统结合先进的微机控制、感 应式智能读写技术、局域网控制、数据安全保密、电子自动控制等多种现代信息 及机电技术为一体，通过系统智能化控制和值班人员的简单操作，对智能小区、 智能大厦等进行有效、可靠、科学的管理。 现在许多高档楼宇中都配置上了i c 卡电梯控制系统，业主手持i c 卡，刷卡进 入大堂门的同时，召唤电梯至首层。进入电梯后在轿厢中刷卡，i c 卡电梯控制系统 会激活电梯轿厢控制键盘的相应按钮。便会把你运送到你所在的楼层 电梯i c 卡智能门禁管理系统是由电梯智能控制器、i c 卡刷卡器、通讯转 换器、管理p c 、管理软件、发卡器等设备组成，系统结构简单，布线方便，施工 周期短，维护便捷。智能控制器有自检电路，如出现故障会报警后自动切断电源， 使电梯正常运行。 控制器可外接两个l c 卡刷卡器，分别安装在轿厢中和电梯厅首层或单元楼 大堂外( 与单元门门禁共用一个读卡器) ，首层电梯厅读卡器和单元i - # 1 - 读卡器 2 电梯i c 卡智能管理及远程监控系统 可以并联接入智能电梯控制器中。业主在单元门外或首层电梯厅进行刷卡召唤电 梯至首层。业主进入电桥轿厢，再在轿厢内读卡器进行刷卡，i c 卡控制器便会判 断持卡业主所在层面，以便激活该楼层按钮，这时便能按动相应按钮，电梯就能 把你运至该层面。 另外。针对物业管理部门，可设置管理卡和清洁员工卡等，各种卡有不同的 权限，可到达楼层也各不相同，比如管理卡一刷卡，便可激活所有楼层电梯按钮， 管理员可按动按钮到达任何一层又如某位清洁工阿姨负责十至十五层的清洁工 作。该阿姨在电梯轿厢内刷卡，便可自动激活十至十五层的电梯按钮，按下所要 到达的楼层按钮便可到达相应的楼层，但除了这六个层面的按钮，其它层面的按 钮都未被激活。所以按下无效。 智能电梯控制系统软件平台采用模块化设计，其界面基本为图标按钮显示。 操作简单，只需使用鼠标在界面上轻击按钮，便可完成大部分的系统设置、数据 采集等操作。其管理功能强大，可对电梯运行状态实现实时监控【3 】。 1 1 2 电梯l c 卡智能门禁管理系统结构及功能 1 ) 电梯i c 卡智能门禁管理系统包括管理软件、电梯i c 卡、电梯i c 卡读 写卡器、电梯智能控制器( 包括读卡模块和智能判断模块) 。允许指定到达楼层 信号存贮在i c 卡中，系统通过读卡器对i c 卡进行操作；读卡器通过射频信号同 l c 卡进行近距离通讯，并给i c 卡上的芯片提供能量；i c 卡响应读卡器的指令， 并报告处理的结果。 2 ) 读卡器读取i c 卡中存放的信息后，传送给智能控制器，智能控制器根据 收到的允许开放或需要登记的楼层信号，控制电梯指令板，开放对应的指令按钮 或直接登记对应的楼层指令。 3 ) 电梯智能控制器，其本身包含智能判断模块和读卡模块。它是安装在电 梯内召板上的设备，用于接收、识别i c 卡：并且对电梯内召按键进行控制。在 特定条件下( 如电梯维修、火警时) 控制器也可以解除对按键的控制。 4 ) 电梯i c 卡智能门禁管理系统是一个基于计算机的管理系统。其本身包含 电梯i c 卡软件管理系统，软件本身具有强大的数据库管理，除可实现上述功能 以外，还可对l c 卡进行初始化( 也就是制作成本公司的空白卡) ，即对本公司发 3 电梯i c 卡智能管理及远程监控系统 行的i c 卡进行识别和确认，同时可对i c 卡实现充值、计次、打印，客户资料查 询和统计管理等多项功能【4 】。 1 1 3i c 卡的分类及作用 1 ) 普通单层卡 该卡是一般的电梯乘客使用，一人一卡，凭卡乘梯，只能到达指定楼层。 使用时，当乘客进入轿厢后，将i c 卡片靠近l c 卡管理器，电梯l c 卡内指令管 理器将自动识别i c 卡的合法性。如果该卡合法，无需乘客按键选择楼层，则系 统自动点亮您要去楼层的召唤灯，并停靠在所到层站。如果该卡不合法或无卡， 则乘客不能按亮召唤灯，以达到凭卡乘梯的目的。 2 ) 普通多层卡 该卡为特殊乘客使用，如保安、电梯维保人员、大楼管理人员以及可以 到达多层的人员。当持卡人乘坐电梯时，将i c 卡靠近电梯l c 卡管理器，乘客可 以按下要到达的楼层召唤键即可，如果乘客按了i c 卡中没有指定的楼层召唤键， 则操作无效( 灯不亮) ，以达n p 艮锘u n 达楼层的目的。 3 ) 管理卡 管理卡分为挂失卡、注销卡、激活卡。 该卡为电梯管理人员使用。当有人遗失l c 卡或i c 卡被盗时，原持卡人应立 即向电梯管理人员挂失，电梯管理人员可以使用挂失管理卡，将所挂失的i c 卡 卡号作为禁止卡号输入管理卡中，然后将该管理卡靠近电梯智能控制器刷卡，被 禁止的卡号再来乘坐时，将视为非法卡，不予确认。 当l c 卡失而复得时，电梯管理人员可以使用激活管理卡，然后将该管理卡 靠近电梯i c 卡管理器刷卡，以达到可以重新使用的目的。当然，电梯管理人员 也可以利用这种功能对违规( 如欠费) 持卡人的i c 卡进行禁止或恢复。 注销管理卡，就是当某个住户搬离该栋楼宇，他的i c 同时也要注销掉。这 个时候，就可以使用注销管理卡将住户的资料从电梯智能控制器上清除掉。 1 1 4 电梯i c 卡智能门禁管理系统功能 自动选层：乘客将i c 卡靠近电梯召唤板的读卡器处，无须乘客按键呼梯， 系统则自动判断卡的合法性，自动识别卡号和自动选择您所到达的楼层。 4 电梯i c 卡智能管理及远程监控系统 多种权限设置：该系统提供多种权限不同的卡片，以适应于不同乘客的使 用。 单层卡：用于一般使用者，使用者勿需按动按钮，自动选择所到楼层。 多层卡：用于特殊使用者( 保安、清洁工) ，可开放任意指定的楼层。 挂失卡：物业小区管理员使用，通过该卡可以对遗失或违规的i c 卡进行禁 用，使用。 激活卡：物业小区管理员使用，通过该卡可以对已经挂失的i c 卡进行激活。 注销卡：物业小区管理员使用，通过该卡可以不再使用的的i c 卡用户进行 注销。 消防功能：该系统本身具有消防功能，当大楼内部出现火灾或地震之类灾 害时，系统本身自动脱离控制，恢复无卡乘梯状态。 台式打卡机：具有丰富的数据库系统。可以实现上述功能以外，还可以进行 客户资料查询、统计、打印等多种功能。系统界面为全中文界面，勿需培训，可 自行使用。 通用性强：能适用于各种品牌各种型号的电梯。已在东芝、通力、三菱、日 立、蒂森、博林特等电梯上安装使用。 计费功能：每刷一次卡，进行计次或计费。 联网功能：通过c a n 总线将小区内或区域内多台电梯的内召i c 卡控制器 联接起来，并且与一部主机相连，这样，电梯智能控制器除可以完成单机控制功 能之外，还可以通过网络实时将刷卡信息传送到主机上，在主机记录中可查询每 台电梯何时何人刷卡乘梯情况，也可以通过网络对任意一台电梯i c 卡控制进行 信息更新或暂停，启动任意楼层的使用，或暂停，启动任意一张l c 卡的使用。 远程呼梯功能：当电梯i c 卡使用后，带来安全的同时，也给来访的客人带 来不便。为此在i c 卡基础上增设了远程自动呼梯功能。其操作方法是：来访的 客人经主人确认后，主人勿需到电梯门前迎接，只需在家按下远程呼梯按钮，电 梯则自动向客人开放对应楼面的按钮，客人只要按下主人对应楼层按钮即可到达 主人家，方便了来访和互访，提高了电梯智能化程度。 门禁电梯联动功能：为了方便住户乘梯，减少刷卡次数，节省候梯时间，我 们在i c 卡基础上增设了门禁电梯联动功能。其操作方法：住户在一层( 或地下 5 电梯i c 卡智能管理及远程监控系统 一层) 门禁读卡通信器刷卡后，电梯i c 卡管理系统自动识别i c 卡，单元门被打 开同时自动将电梯召唤到一层( 或地下一层) ，业主进入电梯后，将自动点亮业 主所去楼层按键，直接将业主送达目的楼层。 1 2 本文主要工作以及研究的内容 1 ) 对电梯实际管理使用情况进行了详细的研究，根据实际需求制定了相应 可行的方案，并阐述了方案在具体管理使用的可行性，以及能为用户带来的可以 预见效益。 2 ) 详细介绍电梯i c 卡智能门禁管理系统的整体设计流程，从硬件的选择搭 配到软件的设计搭建，都一一做了详细的论述。 3 ) 对在系统实现过程中所涉及到的软硬件基础知识进行了概述介绍，完成 了系统软件设计与调试，并完成系统整体的测试。按照设计，系统软件分为以下 几个模块：系统管理模块、住户i c 卡管理模块、在线监控模块、模拟刷卡模块、 统计分析模块、辅助管理模块，软件编写平台采用b o r l a n dc + + b u i l d e r6 0 数 据库采用s q ls e r v e r 2 0 0 0 。最后对系统的可扩展功能进行了算法分析。 6 电梯i c 卡智能管理及远程监控系统 第二章电梯i c 智能门禁管理系统设计 本章主要介绍了中国楼层电梯管理的现状及需求。针对这些需求，本章提出 了可行的系统解决方案，并依此选择了系统的软硬件及对系统功能模块进行了合 理划分。 2 1 国内电梯使用现状 在过去，设计院与开发商选择电梯往往有一个严重的误区，就是没有考虑综 合成本和使用成本。所谓综合成本是指：电梯设计、土建、电梯设备、电梯安装、 维修服务成本的总和使用成本是指：电梯维保费用、电梯使用费( 含电费等) 、 电梯年审费用。 目前许多电梯在选择时土建费用高，电梯设备成本高、维保成本高、电梯电 费大成为了全国使用住宅电梯最大的问题。就是开发商也从没有仔细算这些帐， 在售楼书上从没有电梯使用费这一项，为此许多住户都在支付物业管理费的时候 就觉得电梯费太高而切不合理，而物业公司也没有任何办法。 电梯i c 卡智能门禁管理系统的问世使得很多难题迎刃而解，此系统除了具 有管理功能和收费功能外，更能大大降低电梯的使用成本。由于有效地限制了无 权乘梯人员乘梯，降低了电梯使用频率，从而最大限度的节省了电费的开支，按 照13 k w 电梯的电机功率计算，每天能够节省2 个小时的电梯运行，那么每天 就可节省2 6 度的电费，每度电费按照0 8 元计算：即2 6 0 8 = 2 0 8 元，每天3 6 0 天= 7 4 8 8 元每年。 电梯的日常维修保养费也是一笔不小的开支，使用了电梯i c 卡系统，由于 大大降低了电梯的运行次数，可有效延长电梯易损件的更换周期，比如，抱闸和 自动电梯门的开启器等易损件，每年可节省不少于2 0 0 0 元的维护费用。电梯的 大修费用大约在3 - 4 万元左右，原本5 年就需要大修的电梯，在此系统的管理下 可有效的延长至7 8 年再大修，同比可节约2 万元左右的费用【5 j 。 7 i b 梯i c 卡智管w t 程帆挖系统 2 2 系统设计思想 从目前| = i j 内楼字电梯的使用状况，以及物、i e 对电梯管理的需求来看，一种合 适高效 便的r 也梯l c 卡智能门禁管理系统应达到以下要求： 1 ) 执行准确度 通过l c 卡来判断用户的权限以及”放j 羊j 户所能去的楼层，甚至直接响应， 小需用，1 选择就直接把片j 户送到目的楼层。所以，这方面的执行必须准确无误。 2 ) 数据安全眺 该系统鼬面保存了所有用户的信息咀及平时刷卡记录，这些记录为物、l k 管理 收费以及安全管理提供了有力的依据，所以，数据安全性是至关重要的。 3 ) 操作简易度 作为系统使h j 人员的工作者，可能没有经过很严格的软件操作训练，所以， 在设计过程巾，系统的简单易操作性就是衡量系统好坏的另个标准。 4 ) 成本低额度 只有低成本高教率的系统，习可能彻底得到推广和应用。 23 系统结构设计 按照j ：进系统设汁崽想，电梯i c 仁智能门禁管理系统主爱包括4 部分：管 理软件、m i f a r eo r e $ 5 0k 、m u r 一1 0 0 读写卡器、l u 梯智能控制器。系统结构 剧如图2 1 所示 电梯【c 卡智管目及远程m 控系统 实现流程如下： 在管理中心录入每个住户的信息资料，存入数据库，作为基奉数据。 根据实际情况为每个住户发放住户i c 卡，赋予相应的权限。 住户1 c 卡丢失或者住户想销p ，可通过管理中心进行挂失或销卡操作。 住户刷卡使用电梯，电梯智能控制器读取j c 数据并进行分析。 电梯智能控制器确认i ci 可用后，开放l c 卡上相应权限，同时将数据 通过网络上传到管理中心。 管理中心收到数据后将数据存入数据库，同时可对数据进行统计查询等 操作。 晟后就是定刚对数据进行备份，防止意外导致数据丢失。 图2 2 系统工作流程图 f u 梯i cf 智能管d 艘远程j m 挣系统 图23 用广刷卡使用电梯示意图 2 4 系统功能模块划分 电梯l c 卡智能门禁管理系统按照其实现功能可以分成以下几个模块： 电梯刷忙模块 系统管p ，模块 i c 卡管理模块 在线监控模块 统计分析模块 辅助管理模块 电梯刷卡模块：i c 读 器以及电梯智能控制器组成。主要是用户刷k 使 用电梯时，读取c 卡内数据，同时进行数据分析，核对该卡的町用性以及具有 的权限，擐后根据相应的权限去拄制使用电梯。 系统管理模块：负责管理系统的登八登出数据库服务器的更改 i c 卡管理模块：山i c 卡、读写乍器以及软什平台组成，负责管理住户资料 咀及系统操作员资料，同时发行各种权限的i c 卡，以及执行各种l c 卡操作。 厕霸四国 i u 梯i c 卡智能管4 远程# 系统 在线监控模块：该模块负责对电梯的使用情况进行实时舱控。 统计分析模块、辅助管理模块：该俩个模块是应用管理软件工具，统计分析 系统主要是对片j 户使用 乜梯数据进行统汁分析以得到需要的数据。辅助管理系统 主要是完成对系统数据的备份与恢复，以防i r 数据囚意外而丢失。 2 5 系统软硬件的选择 本系统硬件主篮包括了i c 卡、吐 5 忙器、电梯智能控制器 25 1m i f a r eo n e l cs 5 0 i c 卡选择的是m i f a r eo n ei c $ 5 0 。陔种k 丰业指标如f 【6 l = 脊量为8 k 位e e p r o m 分为1 6 个扁区，每个扇区为4 块，每块1 6 个字节以块为存取单位 每个扁区有独立的一组密码及防问控制 每张卡有唯一序列号，为3 2 何 具有防冲突机制支持多k 操作 无电源，自带大线，内含加密 牵制皑辑平u 通i n 逻辑电蹄 数据保存期为1 0 年，叫改写1 0 儿次，凄无限次 工作温度：一2 0 一5 0 c ( 温度为9 0 ) t 作频率：1 35 6 m h z 通信速率：1 0 6k b p s 读写距离：1 0c m 以内( 与读写器有关) p h i i - l p s m l f a r e1 一 图24m i f a r eo n ei c $ 5 0 f u 梯l c 卡智能管d 远程j n 拄系统 2 5 2n l i r 1 0 0u s b 读写卡器 读，弓卡器选刚m u r 一1 0 0u s b 读，写卡器。该类型卡要特性如下川： 采川最新p h i l i p s 高集成i s 0 1 4 4 4 3 a 读卡芯片m fr c 5 0 0 采用最新p h i l i p s 高集成p d i u s b d l 2 符合u s b ll 协议 u s b 总线供电整机电流小于1 2 0 m a 操作距离l 叮达9 c m 支持m i f a r e l $ 5 0m i f a r e l $ 7 0m i f a r eu l t r a l i g h tm i f a r el i g h t 和华虹 s h c l l 0 2 未与p c 机连接时可指示感应区内是否有卡 提供丰富的p c 机接几函数和演示程序 有蜂呜器及发光二极管进行报警 253 电梯智能控制器 ( ( ( ( 瑟，) ) ) ) 图25m u r1 0 0 读写卡器 篡 电梯智能控制器模块 智能判断模块读 模块 图26 电梯智能控制器模块 电梯智能控制器与轿厢控制器相连，该模块包含俩个子模块：智能判断模块 和读f - 模块。住户刷卡时，读卡模块读取i c 卡数据，智能判断模块分析数据并根 据结果判断i c 卡的权限，然后开放轿厢控制器上对应权限的操作，如果该i c 电梯i c 卡智能管理及远程监控系统 卡是非法卡，则不允许对电梯进行任何操作。同时我们可以通过g p r s 无线网络来 远程监控电梯的运行状况，获取住户刷卡记录，上位机还可以发送远程控制信号 控制电梯工作嘲。 2 5 4 软件编程 系统软件设计采用结构化程序方法，具有良好的模块性，可修改性和可移植 性。在系统设计过程中，特别注意了如下若干个问题： 1 ) 采用模块化程序设计。每个模块实现尽量单一的功能，不同模块之间预 留调用接口； 2 ) 保证调用接口的一致性； 3 ) 保证系统协议的一致性； 整个软件用编程工具b o r l a n dc + + b u i l d e r 6 0 实现的，其可靠性高，采用 模块、分层、接口、对象封装等技术，总体上结构清晰，便于系统的调试和改进。 电梯i c 卡智能门禁管理 系统管理模块卡片管理模块在线监控模块统计分析模块 辅助管理模块l jjj 门 系超服住 卡 读 在 越 住卡数数 不 统 级 务 户片 卡线记 户 管据 据 登 设 器管 发 片监录模理备 恢 录 置 设理 行 控模 块 模份 复 置块块 图2 7 软件系统框图 1 3 电梯i c 卡智能管理及远程脏控系统 第三章基础知识 本章主要介绍对i c 卡读写操作时的预备知识。由于i c 卡使用的是m i f a r eo n e i c $ 5 0 卡，所以首先针对m i f a r eo n ei c $ 5 0 卡的结构进行简单描述，然后介绍 m u r - 1 0 0 读写卡器如何对i c 卡进行读写操作，最后介绍w i n s o c k e t 编程、s q l s e r v e r 2 0 0 0 以及g p r s 通信技术。 3 1m i f a r eo n ei cs 5 0 卡介绍 3 1 1 什么是m i f a r e 卡 l c 卡全称集成电路卡( i n t e g r a t e dc i r c u i tc a 一) ，又称智能卡( s m a r tc a r d ) 。 可读写，容量大，有加密功能，数据记录可靠，使用更方便，如一卡通系统、消 费系统、考勤系统等，目前主要有p h i l i p s 的m i f a r e 系列卡 9 1 。 感应式i c 卡又称射频i c 卡，是世界上最近几年发展起来的一项新技术，它 成功地将射频识别技术和i c 卡技术相结合，解决了无源( 卡中无电源) 和免接触 的技术难题，是电子科技领域的技术创新的成果。 m i f a r e 卡是目前世界上使用量最大、技术最成熟、性能最稳定、内存容 量最大的一种感应式智能i c 卡。其除了保留接触式i c 卡的原有优点外，还具有 以下优点【10 】： 1 ) 操作简单、快捷。由于采用射频无线通讯，使用时无须插拔卡及不受方 向和正反面的限制， 所以非常方便用户使用，完成一次读写操作仅需0 1 秒，大大提高了每次使 用的速度，既适用于 一般场合，又适用于快速、高流量的场所。 2 ) 抗干扰能力强。m i f a r e 卡中有快速防冲突机制，在多卡同时进入读写 范围内时，能有效防止 卡片之间出现数据干扰，读写设备可一一对卡进行处理，提高了应用的并行 性及系统工作的速度。 3 ) 可靠性高。m i f a r e 卡与读写器之间没有机械接触，避免了由于接触读 1 4 电梯k 卡智自 管4 远程控系统 写而产生的各种故障：而且卡中的芯片和感应天线完全密封在标准的p v c 巾， 进一步提高了应用的可靠性和卡的使用寿命。 4 ) 安全性好。m i f a r e 卡的序列号是全球唯一的，不可以更改：读写时卡 与读写器之问采用三次双向认证机制，互捕验证使j j 的合法性，而且在通讯过程 中所有的数据都加密传输：此外，卡片各个分区都有自己的读写密码和访问机制， 卡内数据的安全得到了有效的保证。 5 ) 适合于咔多用。m i f a r e 的存贮结构及特点( 大容量一1 6 分区、1 0 2 4 字节) ，能应用于不同的场合或系统，尤其适用于学校、企事业单位、智能小k 的停车场管理、身份讨 别、门禁控制、考勤签到、食堂就餐、娱乐消费、图书管 理等多方面的综合应用，有很强的系统应用扩展性，可以真l f 做到“一卡多用”。 m i f a r e 卡拥有成为智能一卡通系统中间介质的蛙好条件，这就是我们全面 选用m i f a r e 卡的原因。 3 12 存储结构 m 1 卡分为1 6 个扇区，每个扇区由4 块( 块0 、块1 、块2 、块3 ) 组成 我们也将1 6 个扇区的6 4 个块按绝对地址编号为0 6 3 ，存贮结构如下幽所示 表3 1m 1 卡存储结构 块0 扇区。块l 块2 块3 块0i g g 嚣= 搿0 、? 。 ? 。 扇区】块l 块2鞭： _ j 块32 蔻毂鬣i 奄肆瓷啦。“强码毯7 7 o 扇k 1 5l 2 数据块 数据块 数据块 控4 块 数据块 数据块 数据块 4 制块 数槲块6 0 数据块6 l 数据班6 2 电梯i c 卡智能管理及远程监控系统 3 匿亟二至亟亘圄控制块 6 3 1 ) 第0 扇区的块0 ( 即绝对地址0 块) ，它用于存放厂商代码，已经固化， 不可更改。 2 ) 每个扇区的块0 、块1 、块2 为数据块，可用于存贮数据。 数据块可作两种应用： 用作一般的数据保存，可以进行读、写操作。 用作数据值，可以进行初始化值、加值、减值、读值操作。 3 ) 每个扇区的块3 为控制块，包括了密码a 、存取控制、密码b 。具体 结构如下： 表3 2 扇区块3 具体结构 la o a la 2a 3a 4 a 5 f f0 78 06 9b 0b 1b 2b 3b 4 b 5 l 密码a ( 6 字节)存取控制( 4 字节) 密码b ( 6 字节) 4 ) 每个扇区的密码和存取控制都是独立的，可以根据实际需要设定各自 的密码及存取控制。存取控制为4 个字节，共3 2 位，扇区中的每个块 ( 包括数据块和控制块) 的存取条件是由密码和存取控制共同决定的， 在存取控制中每个块都有相应的兰个控制位，定义如下： 块0 - c 1 0 c 2 0c 3 0 块l ： c 1 l c 2 1 c 3 1 块2 ：c 1 2c 2 2 c 3 2 块3 ： c 1 3 c 2 3 c 3 3 三个控制位以正和反两种形式存在于存取控制字节中，决定了该块的访 问权限。 5 ) 数据块( 块0 、块1 、块2 ) 的存取控制如下： 表3 3 数据块( 块0 、块1 、块2 ) 存取控制 控制位( x o 。2 )访问条件( 对数据块0 、l 、2 ) c l xc 2 xc 3 xr e a dw t ei n c r e m e n t d e c r e m e n t , t r a n s f e r , r e s t o r e 0 0o k e y a b k e y a i a k e y a i bk e y a b 0 1o k e y a i b n e v e r n e v e rn e v e r 1 6 电梯i c 卡智能管理及远程监控系统 loo k e y a i bk e y b n e v e rn e v e r 1l0 k e y a i bk e y bk e y bk c y a i b o0l k e y a i b n e v e rn e v e f k e y a i b 011 k e y bk e y b n e v e rn e v e r l0l k e y b n e v e rn e v e r n e v e r 1lln e v e r n e v e rn e v e rn e v e r ( k e y ab 表示密码a 或密码b ，n e v e r 表示任何条件下不能实现) 例如：当块0 的存取控制位c 1 0c 2 0c 3 0 = 100 时，验证密码a 或密码 b 正确后可读；验证密码b 正确后可写：不能进行加值、减值操作。 6 ) 控制块块3 的存取控制与数据块( 块0 、1 、2 ) 不同，它的存取控制如下： 表3 4 数据块3 存取控制 密码a存取控制密码b c 1 3c 2 3c 3 3r e a dw r i t er e a dw r i t cr e a dw t e o 0 0 n e v e r k e y a i bk e y a i b n e v e r k e y a i bk e y a i b o10n e v e r n e v e r k e y a i b n e v e r k e y a i b n e v e r lo0n e v e r k e y bk e y a i b n e v e rn e v e r k e y b ll0 n e v e r n e v e r k e y a i bn o v e rn e v e rn e v e r o01n e v e r k e y a i bk e y a i bk e y a i bk e y a i bk e y a i b 0lln e v e r k e y bk c y a i bk e y bn e v e rk e y b lo1n e v e rn e v e r k e y a i bk e y b n e v 盯n e v t 。* t 111 n e v e r n e v e r k e y a i b n e v e rn e v e rn e v e r 3 1 3 工作原理 卡片的电气部分只由一个天线和a s i c 组成。 天线：卡片的天线是只有几组绕线的线圈，很适于封装到i s 0 卡片中。 a s i c ：卡片的a s i c 由一个高速( 1 0 6 k b 波特率) 的r f 接口，一个控制 单元和一个8 k 位e l = p r o m 组成。 工作原理【1 2 l ：读写器向m 1 卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个l c 串联谐振电路，其频率与讯写器发射的频率相同，在电磁波的激励下，l c 谐振 电路产生共振，从而使电容内有了电荷，在这个电容的另一端，接有一个单向导 通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内储存，当所积累的电荷达到2 v 时，此电容可做为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接取读 写器的数据。 1 7 电梯i c 卡智能管理及远程监控系统 3 1 4m 1 射频卡与读写器的通讯【1 习 1r 复位应答 r e o u e s t j r 防冲突机制 a n t ic o l l i s i o nl o o t ) 1 r 选择卡片 s e l e c tt a 2 吸父厨匹 r r 三次相互验证 a u t h e n t i c a t i o n t 一- 1 1 ，t jc r 。改? 区j r l 读块写块加值减值 中止 r e a dw r i t ei n c r e m e n td e c r e m e n th a l t 图3 1m 1 卡与读卡器通讯流程图 1 ) 复位应答( a n s w e rt or e q u e s t ) m 1 射频卡的通讯协议和通讯波特率是定义好的，当有卡片进入读写器的操 作范围时，读写器以特定的协议与它通讯，从而确定该卡是否为m 1 射频卡，即 验证卡片的卡型。 2 ) 防冲突机制( a n t i c o l l i s i o nl o o p ) 当有多张卡进入读写器操作范围时，防冲突机制会从其中选择一张进行操 作，未选中的则处于空闲模式等待下一次选卡，该过程会返回被选卡的序列号。 3 ) 选择卡片( s e l e c tt a g ) 选择被选中的卡的序列号，并同时返回卡的容量代码。 4 ) 三次互相确认( 3p a s sa u t h e n t i c a t i o n ) 选定要处理的卡片之后，读写器就确定要访问的扇区号，并对该扇区密码进 行密码校验，在三次相互认证之后就可以通过加密流进行通讯。( 在选择另一扇 电梯i c 卡智能管理及远程监控系统 区时，则必须进行另一扇区密码校验。) 5 ) 对数据块的操作 读( r e a d ) = 读一个块； 写( v v r i t e ) ：写一个块： 加( i n c r e m e n t ) - 对数值块进行加值； 减( d e c r e m e n t ) ：对数值块进行减值； 存储( r e s t o r e ) = 将块中的内容存到数据寄存器中； 传输( t r a n s f e r ) = 将数据寄存器中的内容写入块中； 中止( h a l t ) , 将卡置于暂停工作状态； 3 2m u r 一10 0 读，写卡器简介及在系统中的应用 3 2 1m u r - 10 0 读卡器数据传输协议 1 ) 主机u s b 读卡器命令模式【7 】 表3 5 主机u s b 读卡器命令模式 l j 蝌l 渤删l 翩 l 蚓“凹l 8 c c l 磷删 。，瀚鲰l s e q n r ： c o m m a n d ： l e n ： d a t a 】： b c c ： 1b y t e 数据交换包的序号 1 b y