网络型双签安全门禁系统设计.doc

网络型双签安全门禁系统摘要：当今社会是科学技术日新月异、飞速发展的信息时代。高科技带来极大方便和益处的同时，也带来了许多不安全的方面。运用高科技进行盗窃、抢劫等犯罪行为与日增多，于是，智能门禁系统在千呼万唤中应运而出。 本文通过分析门禁系统国内外现状以及发展前景，总结分析现有门禁的一些缺点，引出课题的研究目的和意义，提出了基于射频识别的智能门禁系统设计方案。然后对射频识别技术进行了阐述，分别从射频识别技术的基本概念和工作原理两部分进行了阐述。从射频识别系统的组成出发，详细的介绍了射频识别系统的工作原理、主要技术参数和RFID涉及到的关键技术。再对系统的构造和工作过程进行分析阐述，对程序的设计进行详细的介绍。最后总结本课题的研究内容与成果，给出项目需要改进的地方，并展望了未来RFID技术的发展前景。1.绪论为了适应信息时代的需要，保证建筑内部的安全性，满足用户当时的各种需求，门禁系统应运而生。门禁系统，又称为出入管理控制系统，是新型现代化公共安全管理系统，它集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体，涉及电子、机械、光学、计算机技术、通信技术和生物技术等诸多新技术，是重要部门出入口实现安全防范管理的有效保障。它不仅给管理者提供了更安全、更快捷、更自动化的管理模式，而且也给使用者带来了极大的方便。1.1 门禁系统概述： 经过多年的发展，作为出入口控制的功能来说，门禁系统技术已经比较完善和完整。尽管似乎没有非常大的变化，但多年来一直处于稳步向前的发展态势。它对出入门和通道的管理也早已超出了单纯的对门锁和钥匙的管理。它不只是作为进出口管理使用，而且还能有助于内部的有序化管理。它能够时刻自动记录人员的出入情况，限制内部人员的出入区域、出入时间，礼貌的拒绝不速之客。同时也将有效保护财产不受非法侵占。高安全性门禁管理系统已成为安全防范系统中极其重要的一部分。在一些发达国家中，它正以远远高于其他安防类产品的进度迅猛发展，广泛应用在智能大厦、智能社区、办公室、大门、宾馆等各种房间门、远程控制、交通控制、人行通道等诸多领域。1.2 选题背景与意义：当今社会科学技术飞速发展，人们都在感受着高科技带来的便利与益处，同时，人们对高科技服务于生活的要求和质量也越来越高。高科技在带给人们生活便利的同时，也带来了一些人运用这些高科技手段进行盗窃个抢劫等违法犯罪行为，造成了人们的人身安全和财产安全损失，人们寄希望于更安全、更可靠的安全防范措施，来阻止这些犯罪分子的侵犯。传统的门禁仅仅是单纯的契合性机械装置，无论它的结构如何复杂坚固，一把在街头配制的钥匙就能打开，并且不留痕迹。如果钥匙遗失连门带锁也要一起更换。为了弥补这些缺点，又产生了磁卡门禁系统。用磁卡控制锁，各种性能均有所提高，但由于词条存储的信息量小，磁卡与读卡器之间容易产生机械磨损，并且读卡器的刷卡口容易被人为破坏，它的安全性和可靠性便受到限制。远远不能满足人们对安全的要求。因此智能门禁系统应运而生。基于RFID技术的智能门禁管理系统将“感应卡”与“锁具”有机结合，进而由“感应卡”替代“钥匙”，配合计算机实行智能化管理，正是由于感应卡的上市，使用者再也不需要携带钥匙，更免除了钥匙被复制的烦恼，再也不必担心财物可能蒙受损失。同时，它在功能上实现了通讯自动化、办公自动化和管理自动化，以计算机网络为桥梁，全面实现对通讯系统、办公自动化系统的综合管理。基于RFID技术的门禁系统作为一项先进的高科技技术防范和管理手段，在一些经济发达的国家已经广泛应用于科研、工业、博物馆、酒店、商场、医疗监护、银行、监狱等，正是因为门禁技术应用的多样性，功能的完善和广泛的适应性，已成为安防技术重点研究和开发的方向。1.3 国内外发展现状：我国对门禁系统的研究起步比较晚，门禁系统控制比较传统。门禁系统的发展和卡的发展密不可分。目前从控制手段来看，国内门禁系统主要有密码式门禁系统、射频卡门禁系统、指纹门禁系统等，其中以射频感应卡门禁系统最多。国内生产的感应式门禁系统和指纹门禁系统价格较国外同类产品低大约10%-50%，但产品可靠性和安全性差一点。我国在要求有极高安全性和保密性IC卡制作及读写设备方面技术还处在相对落后状态。目前国内大部分门禁系统只能对门进行简单的开关控制，还没有形成对门状态、控制、安全等全方位实时显示控制的系统。这种简单的控制确实可以满足低要求场合安全和控制的基本需求。但是在某些要求较高的特殊场合，就不得不采用更为安全的控制系统来替代了。不过我国已表现出了长期迅速发展的趋势，门禁系统的开发和设计也得到快速的发展。门禁系统在外国现已经渐渐形成一定的产业规模，国外门禁系统的品牌包括霍尼韦尔、捷顺科技、科松、HID、ZKSoftware、DDS等。国外门禁系统经历了数十年的生产、技术和销售考验，如今不论是产品的稳定性还是可靠性方面都表现优秀，返修率估计在千分之二到五之间。国外门禁系统还有强大的集成功能，工程师根据系统提供成套弱电的集成方案，因为系统的成本较高，另外维护和软件升级费用也比较高，所以国外门禁系统设备的价格是国产品牌的5-10倍。因为国外门禁系统的软件操作比较复杂，对门禁日常使用和维护人员的素质要求比较高。同时，国外门禁企业有巨额的研发经费支持，产品更新换代比较快，系统的功能不但专业而且强大，他们在大型项目和重要领域占有优势。1.4 门禁系统发展前景： 由于计算机技术的普及和发展，门禁系统的控制设备逐渐被计算机取代，逐渐向智能化发展。与此同时，越来越多企业建立了网络系统并进入了国际互联网组织。企业将管理挂接在网络上，以求实现简单化、无人化、智能化系统的发展。门禁系统出入口安全管制系统在各企业的安全防范中占有举足轻重的地位，其应用领域越来越广，已完全超出其“出入口安全管制”的概念。可见，门禁系统将有更广阔的发展空间。根据当前门禁系统的发展状态和近几年门禁系统发展的需求，未来门禁系统发展的趋势将呈现以下特点：1）RFID卡的发展趋势为可读写的大容量IC卡，实现一卡通系统，对于指纹等要求高安全性的门禁系统只适用于一些特定的场合。2）门禁系统在新的领域（物流）应用提出了新的待解决方案。3）一些开放式通道实现门禁验证安全管理（会议签到、公园地铁出入口验证）。4）大流量人流的快速通过、快速计数、快速考勤、快速验证。5）基于全国/全世界连锁企业，基于LAN/WAN网络的异地化管理、数据共享门禁管理系统。6）高级智能型门禁控制系统是当前门禁系统的重要发展方向，高级智能门禁系统是一种联网式门禁系统，功能也比较完善。但对于一般的企业、住宅小区来说，并不是最理想的选择。这种门禁系统常用于国防、军事等单位。2.RFID的理论研究基础2.1射频识别技术简介射频识别技术是从八十年代逐渐兴起的一项识别技术。它是利用电磁感应、无线电波或微波进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据。应当注意的是当前的RFID系统有很多工作频段，包括了低频、高频和超高频段。工作原理也不尽相同，有的是利用近场的电磁感应，有的是利用电磁波发射。与同期或早期的接触式识别技术不同，RFID系统的射频识别和读卡器之间不用接触就可完成识别，因此它可实现多目标识别、运动目标识别。另外不像IC卡那样有电触点暴露在外，射频卡是将芯片完全封装在内的，因此可以使用在比较恶劣的环境。总之，RFID系统可在更广泛的场合中应用。2.2射频识别技术原理 一个典型的射频识别系统包括电子标签、读写器以及数据处理系统三个部分。在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面，其中保存有约定格式的电子数据。读写器通过天线发送一定频率（13.56MHZ）的射频信号，当电子标签进入该磁场时产生感应电流，同时利用此能量发送出自身编码等信息，当标签读写器读取信息并解码后传送至主机并进行相关处理，从而达到自动识别物体的目的。非接触IC卡使用方便，感应速度快，感应距离可以选择5-10cm；它采用无线通信方式无需外露金属触点，整个卡片完全密封，无机械磨损，使用寿命长，能在各种恶劣的工作条件下使用。感应卡的芯片内都有一个只读的识别码，不能复制，而且授权系统密码管理严格，绝无仿冒的可能。系统可扩展性强，可以随时扩展使用单元或者其他一卡通功能模块。2.3RFID同其他自动识别技术的比较随着计算机图像处理和模式识别理论以及大规模集成电路技术的不断发展与成熟，实际应用中涌现出多种自动识别技术，目前主要有以下几种：光符识别技术（OCR）、磁字符识别技术（MICR）、磁性条识别技术（MBR）、机器视觉系统（NIVS）、条码识别技术、IC卡识别技术及射频识别技术。评价一种自动识别技术，通常有两个重要指标，即首读率和误码率。首读率是指当对一组数据进行一次性识别时，其中一次性识别成功的概率，常用FRR表示。误码率是指对一组数据进行识别时，其中可能出现一个错误字符的统计统计概率，常用SER表示。OCR技术由于FRR不高，逐步被条码技术取代；磁字符识别技术专用于银行业务中，阅读设备复杂；机器视觉系统通常被用于自动分类和检查产品的制造业中。这些技术或正被淘汰，或只用于专业系统。现在使用较为广泛的自动识别技术是条码、磁性条识别技术、IC卡识别技术、射频识别技术等识别技术，他们有各自的优缺点及适于应用的场合。条码成本最低但存储的数据量小而且存储的数据不易被更改，适用于量大且数据不必更改的场合，例如:商品包装。一般的条码是纸质的，较易磨损，使用寿命短。磁性条的成本也很低，但是存储的数据量小，容易被复制和伪造，安全性低。IC卡的价格稍高些，数据存储量很大，可以实现数据加密，安全性好，但是由于它的触点暴露在外面，可能被损坏。而射频识别技术由于其非接触的特点，能够在无需人工干预的情况下完成识别工作，非常适于自动化的应用环境。射频卡是由PVC密闭封装的，不易损坏，适于在恶劣环境中使用。能够实现对高速运动物体的识别，并且可以单次识别多张卡，因此操作快捷、方便。3.门禁系统的总体方案设计3.1 系统结构图基于RFID技术的新型智能门禁系统的构架图：RFID匹配装置 RFID通行卡门禁系统A手控开关手控开关手控开关 拦车杆 RFID阅读器外部拓展Flash存储器 继电器 基于STM32的 控制处理器WIFI无线通信实现 LED&蜂鸣 告警装置 JAVA编写 的上位机LCD12864 显示器门禁系统B门禁系统CMYSQL数据库3.2 系统工作与算法匹配1. 车辆行驶入RFID阅读器扫描区域，通信卡和匹配装置的信息被扫描；2. 单片机通过总线接收来自RFID芯片的信息并完成匹配结果的计算；3. 匹配结果处理：A. 两者信息匹配，通过电平转换控制拦车杆打开；同时LCD12864显示出信息并将最终处理结果和相关信息通过WIFI模块传入数据库；B. 两者信息不匹配，拦车杆不打开，通知相关管理人员；同时LCD12864显示出信息并将最终处理结果和异常信息通过WIFI模块传入数据库；只检测到RFID匹配信息（一定时间内检测不到通信证信息），此车次列为被盗嫌疑车次，拦车杆不打开，告警通知相关管理人员；同时LCD12864显示出信息并将最终处理结果和异常信息通过WIFI模块传入数据库；3.3 项目的特色与创新之处我们的门禁方案是基于RFID技术形成的，在系统的设计方面进行完善和改进，使其能够克服现在市场上流行的传统门禁系统的缺点，使其成为真正的满足市场需要及社会需求的新型门禁系统。该系统具有以下特点：1，采用双卡匹配模式，彻底杜绝通行证借用及滥用问题，切实的保障了通行信息的可靠性，为部门管理提供安全可靠的保障；2采用有源RFID技术，使阅读器扫描距离达到4米，往来车主不必出示通行证，方便快捷，提高路口流通性；3阅读器阅读识别速度快，节省往来车主的时间； 4车辆往来时通行记录自动生成，节省站点管理人员操作，提高记录的可靠性真实行； 5相对于大型单位，多路口多系统信息联网汇总，实现信息的统一管理； 6往来车辆信息合适匹配后，拦车杆自动升降，不需要管理人员手动操作，提高管理效率； 7报警系统完善，对于异常车辆能第一时间反应给管理人员，并提供相关车辆信息，使管理机制得到完善，单位安全得到进一步落实； 8对于有盗车嫌疑的异常车辆，能做到第一时间通知管理人员，同时提供车主联系信息，切实保障车主的财务安全；4. 门禁系统的重要程序及测试结果4.1 重要程序设计void main()u8 tmp_buf33;dis_init();init_io(); P55 = 1;while(NRF_Check()/检查nrf是否存在P17 = 0;P17 = 1;RX_Mode(); /设置为接收模式while(1) if(NRF24L01_RxPacket(tmp_buf) = 0) /一旦接收到信息,则显示出来. if(tmp_buf0=1) /如果接收到的是1 u8 j = 1000; P55 = 0; P54 = 0; delay_ms(300); P55 = 1; P54 = 1; while(j-) dis_car(