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1、第五章：门禁一卡通系统,主讲人：刘军明,一、智能卡系统概念及组成 1、 智能卡一卡通系统的概念 在智能卡领域，在各种卡类杂志，“一卡通”运用得比较频繁，但究竟什么是“一卡通”？其概念含义到底是什么?到目前还没有准确明晰、令人满意的解释。 “一卡通”概念应该是“一卡一库一网络，即一个整体的网络系统连接一个统一的数据库，通过一套综合性的软件，实现设置智能卡管理、查询等功能，实现整个系统的“一卡通。,所谓“一卡”，就是在同一张卡上实现多种不同功能的智能管理，使用一张卡可以通行很多的设备、实现很多功能。 所谓“一网络”，就是一套网络系统传送多种信息，多种不同的设备都挂在一条网络上，通过一条网络把所有的

2、设备都连接起来，进行不同数据的信息交换。 所谓“一库，就是在同一个软件、同一运行平台上、同一个数据库内、实现卡的发行、卡的取消、卡的报失、卡的资料查询等，准确明了、方便快捷。,2、“一卡通”的结构优势 由于“一卡通”的真正含义是“一卡一网一库”，在结构上便显示出以下独特的优势: 数据共享:加快了数据交换的速度。 全面检索:因有统一数据库，只要给出查询字段名，就可在此库中一次性查出相关所有记录，提高效率，减少出错。,全面统计:因只有统一数据库，报表可及时生成，无须再逐一查询各个终端设备。 实时监控查询任何一个终端机使用与记录，情况。 操作简单:只需一次，最多二次步骤，即可实现功能，无需多次转换。

3、 减少设备投资，降低成本。,3、智能卡介绍 (1) 智能卡的分类 智能卡属于半导体卡。半导体卡片采用微电子技术进行信息的存储、处理。按照其组成结构，智能卡可以分为一般存储卡、加密存储卡、CPU卡和超级智能卡。 按照数据读写方式，智能卡又可分为接触式IC卡和非接触式IC卡两类。,（2）常用的智能卡介绍 ID卡 ID卡即为THRC12/13只读式非接触IC卡，它靠读卡器感应供电并读出存储在芯片EEPROM中的唯一卡号，卡号在封卡前一次写入，封卡后不能更改。 无源和免接触是该芯片两个最突出的特点，射频接口电路是关键的核心技术，它从读卡器接收射频能量，为芯片产生电源和时钟，并采用相移键控和加载调幅等技

4、术实现卡与读卡器间的无线通讯。,目前应用比较普遍的ID卡是EM ID卡，主要是采用瑞士EM或台湾GK公司的4100、4102系列IC芯片 + 线圈 + 卡基封装而成。 有以下几种类型： 4001感应式ID厚卡：台湾4001 COB EM 4100/4102感应式ID标准卡：Swatch Group Em4102 Wafer （薄卡） Swatch Group Em4102 Wafer（异形卡） 8803感应式ID厚卡,非接触式IC卡 非接触式IC卡又称射频卡，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IC卡技术结合起来，解决了无源（卡中无电源）和免接触这一难题，是电子器件领

5、域的一大突破。 1) 非接触卡主要技术 LEGIC技术与MIFARE技术是目前国际上具有代表性的两大感应卡技术。,LEGIC是由瑞士KABA公司提供的感应式IC卡读写技术 LEGIC存储卡典型的形号是MIM256,该卡包含256个字节的EEPROM存贮空间。存储区被划分为两个部分,前15个字节用作系统区,后241个字为应用区;应用区内可由用户自由定义存储信息的位置及大小,PHILIPS的Mifare one非接触式IC卡又称射频卡， MIFARE 1型非接触式IC卡容量为8K位，设有16个分区，可支持多种应用，数据保存为期100年，可改写10万次，读无限次，卡不带电源，自带天线，内含加密控制逻

6、辑电路，卡与读写器之间的通讯采用国际通用的DES或RES保密交叉算法，有着极高的保密性能。,M1射频卡的8K位EEPROM分为16个扇区，每个扇区由4块组成，每块有16个字节。每个扇区的块3(即第四块)包含了该扇区的密码KEYA(6个字节)、存取控制(4字节)和密码KEYB(6个字节)，是一个特殊的块，其余三块是一般的数据块。但是，扇区0的块0是特殊的，它用于存放厂商的代码，已经固化，不可更改，被称为“块0”。,二、智能卡一卡通系统在智能建筑中的应用及主要组成部分 1、智能一卡通系统在智能建筑中的应用 目前在智能建筑中应用的一卡通系统，已经覆盖了人员身份识别、宾客资料管理、员工考勤、电子门锁管

7、理、出入口门禁管理、水电气三表数据远传和收费管理、车场收费及车辆进出管理、 员工食堂售饭管理、员工工资及福利管理、人事档案及人员调度管理、商场及餐厅娱乐场所的电子消费管理、图书资料卡及保健卡管理、 电话收费管理等等。,2、智能一卡通系统的组成 智能一卡通系统配置包括控制器、感应器、感应卡、制卡机、收款机、接口转换器、传输设备、系统管理软件和通信软件等。,该系统网络结构由两部分组成： 实时控制域和信息管理域。低速、实时控制域采用传统的控制网RS485或先进的LonWork控制网络作为分散的控制设备、数据采集设备之间的通信连接； 各智能卡分系统的工作站和上位机则居于系统的高速管理信息域，这里涉及了

8、大量的数据传递， 可满足各种管理的需要，构造了高级的数据网络环境，系统主干采用Ethernet网，通过路由器、主干光缆或电缆， 双绞线连接局域网和广域网,三、一卡通系统设计 1、一卡通系统设计目标 “一卡通”系统的设计目标是采用目前国内外最先进而成熟的计算机技术、通信技术、网络技术、智能卡技术、模块识别技术和机电一体化技术，实现先进、高效的管理模式。 智能卡管理系统进行安全性、便利性、科学性、现代化、信息化的管理是至关重要的。该系统要实现真正意义上技术的集成，是建立在统一的数据库平台下，对门禁、停车场、身份认证、考勤管理、充值消费等进行管理。,2、一卡通系统集成概述 系统集成包括设备的集成、系

9、统软件的集成、应用软件的集成、人员的集成、组织结构的集成和研发、管理办法的集成等多个方面。所以，系统集成是对软件、硬件及多元化信息综合和统一的过程。,3、一卡通系统集成模式 （1） 中央管理层集成模式 目前国际上先进的管理模式是采用阶梯结构和矩阵式管理模式，即：集中管理和分散管理相结合的多层次、多级别的管理体制。 在分布式系统中，中央管理层的各处理机（各处理机系指门禁子系统、停车子系统、考勤子系统的服务器和工作站）之间是平等的，不允许有主从的关系。 该层次中所有处理机又都必须遵循分布式操作系统制订的原则。这种工作模式称为相互合作的自治。,（2）功能服务层集成模式 子系统集成模式 各子系统都有自

10、己的管理级。各子系统操作和管理软件可以不在一个计算机平台上，但中央管理级在进行系统集成时，需与各子系统之间建立通信协议。这种集成模式在系统运行时的集成难度和造价都比较高。 控制器集成模式 控制器集成模式采用一套计算机管理系统、一套管理软件和统一的操作系统，各子系统没有自己独立的管理级，而是全部集中到中央管理层上实现整个系统内各子系统的综合管理。,四、门禁系统的设计 门禁系统由控制主机、感应式读卡器和电锁组成（联网时外加电脑和通讯转换器），持卡人只要其被读卡器识别，读卡器就能将卡中的信息（卡号）发送到主机，主机进行检查卡合法性，然后决定是否进行开门动作。 （1）出入口管理系统设备组成： 入口设备

11、读卡机（输入方式有密码、感应式）或其他的生物识别装置如指纹、掌纹、虹膜等等。 电锁包括控制箱、电磁锁。它保障使用者生命安全、公司财务安全。,供电设备：一般采用直流供电，在断电情况下满足12小时连续工作，这在安全系统中是非常重要的一环。 现场处理器(门禁控制器)：可满足1、2、4、8等模式的门禁设计方式，最重要的是我们将根据实际需求实现模块化组合式设计，以便未来可以扩充。 信号联动设备：门磁开关、红外报警、消防火警、CCTV联动等等。 控制中心：软件的工作平台及操作系统。 传输标准：RS485，RS422或TCP/IP通讯协议、API模块库。,（2)基本门禁系统设计 设计依据：以人为本：人是门禁

12、系统管理的主体，系统设计应紧紧围绕着人们的实际需求本着适用、简便、经济安全的原则进行设计。 实用性：在多种一卡通系统的技术和产品的实现方法中尽可能的选用最经济、可行的办法。 先进性：设计的系统和产品在投入使用时要具有一定的技术先进性，但也不应该盲目追求不成熟的新技术和不实用的新功能。 可靠性：系统设计应具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，应能保证数据的准确性、完整性和一致性。,标准话和开放性：在可能的条件下，尽可能选用标准话开放性的产品设计，遵循国际通用的通信协议。 可扩充性：设计中应充分考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。 数据安全：设计中必须采取必要的措

13、施以保障系统数据的安全性。 易操作性：门禁系统是面对于各种管理层次的系统，其操作应该简便易学。 针对性：门禁系统的设置并不是千篇一律，根据实际情况，系统规模、配套设施、管理要求等作出有针对性的设计。,（3)系统工作方式的选择： 门禁系统的工作方式主要有生物识别方式和智能卡方式。根据投资规模和系统的需求选择适当的工作方式，由于生物识别价格贵，技术复杂，在设计中一般选用智能卡方式。 由于射频卡既具有IC卡的普遍优点，又具有自身的独特优点，在当今的门禁系统中射频卡技术（RF)应用非常广泛。这种感应技术可以在卡片与读卡器之间无须直接接触的情况下实现卡片与读卡器之间的信息交换。 感应卡和读卡器之间的信息

14、交换原理如下图：,读卡器不断通过线 圈发出一个固定频率 的电磁场。当感应卡 进入到读卡器范围内 时，感应卡在激发信 号的感应下，产生微 弱的电流，作为卡内集成电路的电源，芯片内存有全球唯一的号码及用户信息，卡内电路把信息反馈给读卡器，读卡器测出频率并译出信息传给控制器，由控制器进行信号的比较和处理，再对执行装置发出指令。,（4)系统的基本概念和功能： A、管理员：每个系统中唯一的管理员（supervisor),操作权限最大。 B、操作员：被管理员登陆的人员，权限仅次于管理员。 C、识别卡：系统介质，纪录相关信息的卡片（IC卡、磁卡等等） D、持卡人：注册到系统中的识别卡的拥有人。 E、识别卡的

15、种类: 普通卡：受时限、时段限制。 超级卡：受时限、不受时段限制。 维护卡：除了普通卡的功能外，还用于接触门禁系统的报警状态。 巡更卡：在巡更系统中使用，只纪录时间而无其他功能的卡片。,F、识别卡状态： 正常状态；挂失状态；禁用状态；失效状态；待用状态（系统注册还没有启用）。 G、群组： 群组就是一组具有相同的出入权限的持卡人组成的集合。群组是系统中最小的管理单位，持卡人在何时进入何门由群组决定。一个持卡人只能属于一个群组。 H、时段： 从一个时刻到另一个时刻的时间段。00:00到23:59是一个24小时时段。 时段属性：是指一个时段内门禁控制器的状态。分为常开、常闭、核准、防反传和正常五种方

16、式。 核准方式：读卡后通过联动监视系统由监控人员核对后放行或拒绝。 防反传方式：必须一出一入或一入一出成对出现。,J、出/入门控制方式： 读卡只要是读卡正确就能开门； 读卡密码读卡正确后在输入密码 按钮出门按钮。 K、事件： 持卡人正常的读卡、非正常读卡、操作、故障报警、通信操作等等都称为事件。所有的事件都有纪录按日期产生事件库。 L、胁迫码： 门禁系统中使用键盘如果强迫开门的情况下可以输入胁迫码，通知保安人员。门状态表面正常开启。,五、消费系统设计 智能消费管理系统，采用目前国际上最先进的智能卡技术，结合计算机网络在数据检索、通信、采集方面的优势，一卡在手，就能实现电子货币支付、自动计算收费

17、、自动统计报表等功能，为贵消费提供了快捷、安全、智能化的管理方法。 1、消费系统总体结构 消费管理系统结构如下图：,六、停车场系统设计 停车场子系统用于对停车场的智能化管理，是一卡通系统的有机组成部分。停车场子系统由进、出口读卡机、挡车器、车辆检测器、控制器、收费管理软件等组成。 1、停车场系统结构图如下：,2、工作流程： （1）临时车辆进入： 临时车辆进入停车场时，设在车道下的车辆感应线圈检测车到，入口机发出有关语音提示，同时启动读卡机操作。司机在读卡区读卡，自动栏杆抬起放行车辆，同时现场控制器将记录本车入场日期、时间、卡片编号、进场序号等有关信息并上传至管理主机。车辆通过后栏杆自动放下。

18、（2）固定车辆进入: 固定车辆进入停车场时，设在车道下的车辆感应线圈检测车到，启动读卡器工作。当司机读卡，读卡器读取该卡的特征和有关信息，判断其有效性。若有效，自动栏杆放行车辆。车辆通过后栏杆自动放下；若无效，发出语音提示，不允许车辆进入。,（3）临时车辆驶出: 临时车辆驶出停车场时，在出口处，司机将感应IC卡交给管理员，电脑根据卡片上记录信息进行核对收费或不收费。车辆驶出后，电动栏杆自动落下。 （4）固定车辆驶出 固定车辆驶出停车场时，在出口处，司机拿卡在读卡器前读卡，此时读卡器读取该卡的特征和有关信息，判别其有效性。若有效，自动栏杆自动抬起放行，车辆驶出后，栏杆自动落下；若无效，进行语音提

19、示，不允放行。,（5）管理中心 停车场管理软件采用WINDOWS操作平台，管理系统除通过系统控制器负责与出入口读卡器、临时卡发卡器通讯外，同时，还负责收集、处理地下车场内车位的停车信息，以及负责对电子显示屏和满位显示屏发出相应的控制信号，负责对报表打印机发出相应的控制信号，同时完成车场数据采集下载，查询打印报表、统计分析、系统维护和固定卡发售功能。,七、巡更管理子系统设计 目前使用的巡更系统从巡更点的分布及安装，可分类为离线式和在线式两种。 1、离线式巡更系统： 离线式巡更系统又有两类：一类是感应式巡更系统，采用感应卡技术、无线通讯，不用接触。 另一类是接触式巡更系统。,2、门禁点在线巡更系统

20、 （1）系统组成： 该在线巡更系统由智能卡、门禁读卡器、门禁软件、 巡更管理软件、通讯转换器等组成。实施时，只需在使用门禁的基础上，增加一套巡更管理软件就行了。保安员巡更的读卡数据在经过巡更管理软件筛选后，将作为巡更数据来处理。 （2）系统结构图,视频安防监控系统常见干扰问题及分析 1、视频传输中，最常见的故障现象表现在监视器的画面上出现一条黑杠或白杠，并且或向上或向下慢慢滚动。 因此，在分析这类故障现象时，要分清产生故障的两种不同原因。要分清是电源的问题还是地环路的问题，一种简易的方法是，在控制主机上，就近只接入一台电源没有问题的摄像机输出信号，如果在监视器上没有出现上述的干扰现象，则说明控

21、制主机无问题。接下来可用一台便携式监视器就近接在前端摄像机的视频输出端，并逐个检查每台摄像机。如有，则进行处理。如无，则干扰是由地环路等其它原因造成的。,2、监视器上出现木纹状的干扰。 这种干扰的出现，轻微时不会淹没正常图像，而严重时图像就无法观看了(甚至破坏同步)。这种故障现象产生的原因较多也较复杂。大致有如下几种原因： 视频传输线的质量不好，特别是屏蔽性能差(屏蔽网不是质量很好的铜线网，或屏蔽网过稀而起不到屏蔽作用)。与此同时，这类视频线的线电阻过大，因而造成信号产生较大衰减也是加重故障的原因。此外，这类视频线的特性阻抗不是75以及参数超出规定也是产生故障的原因之一。 由于产生上述的干扰现

22、象不一定就是视频线不良而产生的故障，因此这种故障原因在判断时要准确和慎重。只有当排除了其它可能后，才能从视频线不良的角度去考虑。若真是电缆质量问题，最好的办法当然是把所有的这种电缆全部换掉，换成符合要求的电缆，这是彻底解决问题的最好办法。,(2)由于供电系统的电源不“洁净”而引起的。这里所指的电源不“洁净”，是指在正常的电源(50周的正弦波)上叠加有干扰信号。而这种电源上的干扰信号，多来自本电网中使用可控硅的设备。特别是大电流、高电压的可控硅设备，对电网的污染非常严重，这就导致了同一电网中的电源不“洁净”。比如本电网中有大功率可控硅调频调速装置、可控硅整流装置、可控硅交直流变换装置等等，都会对电源产生污