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采用電子與軟件信息技術(shù)的出入口識讀控制系統(tǒng)設(shè)計

電子設(shè)計 ? 來源:郭婷 ? 作者:電子設(shè)計 ? 2019-01-14 09:10 ? 次閱讀

出入口控制系統(tǒng)accesscontrolsystem(ACS)是采用現(xiàn)代電子技術(shù)與軟件信息技術(shù),在出入口通過對目標(biāo)的正確識別,確定對目標(biāo)進行放行或拒絕,同時進行記錄和報警等操作的控制系統(tǒng),系統(tǒng)同時對出入目標(biāo)的編號、出入時間、出入口編號等情況進行登錄與存儲,從而保證被控區(qū)域及目標(biāo)的安全,實現(xiàn)智能管理。

出入口控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于智能建筑的安全防范、車輛管理、物流管理、安檢、銀行等領(lǐng)域。

控制的目標(biāo)包括人和物,在智能建筑安全防范管理系統(tǒng)中主要控制的是人,該系統(tǒng)通常又稱為門禁系統(tǒng)。本文著重論述智能建筑出入口控制系統(tǒng)中不同的識別技術(shù)。

出入口控制系統(tǒng)的組成

出入口控制系統(tǒng)主要由目標(biāo)識讀部分、管理/控制部分、執(zhí)行部分、傳輸部分、相應(yīng)的管理軟件以及云服務(wù)器等組成。典型的系統(tǒng)如下圖:

采用電子與軟件信息技術(shù)的出入口識讀控制系統(tǒng)設(shè)計

出入口控制系統(tǒng)有多種構(gòu)建模式。按其硬件構(gòu)成模式劃分,可分為一體型和分體型;按其管理/控制方式劃分,可分為獨立控制型、聯(lián)網(wǎng)控制型和數(shù)據(jù)載體傳輸控制型。

一體型出入口控制系統(tǒng)的各個組成部分通過內(nèi)部連接、組合或集成在一起,實現(xiàn)出入口控制的所有功能。

分體型出入口控制系統(tǒng)的各個組成部分,在結(jié)構(gòu)上有分開的部分,也有通過不同方式組合的部分。分開部分與組合部分之間通過電子、機電等手段連成為一個系統(tǒng),實現(xiàn)出入口控制的所有功能。

獨立控制型出入口控制系統(tǒng),其管理/控制部分的全部顯示/編程/管理/控制等功能均在一個設(shè)備(出入口控制器)內(nèi)完成。

聯(lián)網(wǎng)控制型出入口控制系統(tǒng),其管理/控制部分的全部顯示/編程/管理/控制功能不在一個設(shè)備(出入口控制器)內(nèi)完成。其中,顯示/編程功能由另外的設(shè)備完成。設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸通過有線和/或無線數(shù)據(jù)通道及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實現(xiàn)。

識讀器的分類及特點

智能建筑中出入口控制系統(tǒng)控制的目標(biāo)是人群,屬于安全防范系統(tǒng),識讀器就是用于鑒別人員是否有權(quán)進出,識讀器采集輸入數(shù)據(jù),與保存在控制器或服務(wù)器中的數(shù)據(jù)進行比對,數(shù)據(jù)一致則放行。常用的識讀器有以下幾種:

1)密碼型:

密碼識別:通過檢驗輸入密碼是否正確來識別人員的進出權(quán)限。這類產(chǎn)品又分兩類:一類是普通鍵盤型,一類是亂序鍵盤型。主要特點是設(shè)備簡單,使用方便,無須攜帶卡片,成本低。缺點是密碼組數(shù)不能太多,密碼容易泄露,安全性很差;一般人員無進出記錄。密碼型門禁一般應(yīng)用于安全防范級別要求不太高的場合。

2)讀卡器:

IC卡即集成電路卡,是一種信息載體。IC卡通過卡里的集成電路存儲信息,采用射頻技術(shù)與支持IC卡的讀卡器進行數(shù)據(jù)交換。IC卡是目前在出入口控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種讀識方式。IS0標(biāo)準(zhǔn)卡尺寸為85.5×54×0.76mm

IC卡的種類很多,分類方式有有多種。按讀取界面可將IC卡分為接觸式和非接觸式兩種;按讀寫方式可分為只讀卡和讀/寫卡;按讀卡距離可分為近距離卡和遠(yuǎn)距離卡;按供電方式可分為無源卡和有源卡。

A.接觸式與非接觸式:

接觸式IC卡通過IC卡讀寫設(shè)備的觸點與IC卡的觸點接觸后進行數(shù)據(jù)的讀寫。非接觸式IC卡與IC卡讀取設(shè)備無電路接觸,通過無線技術(shù)的讀寫技術(shù)進行讀寫,卡內(nèi)所嵌芯片除了CPU、邏輯單元、存儲單元外,增加了射頻收發(fā)電路。

在智能建筑的出入口控制系統(tǒng)中由于刷卡的頻率較高,常用的是非接觸式IC卡,它具有使用方便、可靠性高等到特點,較少采用接觸式IC卡。目前接觸式IC卡主要用于銀行卡,具有使用方便、保密性好等特點。

目前市場上最常見的非接觸式IC卡是邏輯加密卡,采用的是流密碼技術(shù),密鑰長度也不是很長,普遍存在著一定的安全隱患,有被黑客破解的可能。在一些對安全要求高的領(lǐng)域傾向于使用內(nèi)嵌微處理器的非接觸式CPU卡芯片,CPU卡芯片內(nèi)部都有雙重安全機制,一是芯片本身集成的加密算法模塊,二是CPU卡芯片特有的COS操作系統(tǒng),而且采用國產(chǎn)芯片的國密算法是不對外公開的,因此國密算法一般比其他公開算法的加密算法具有更高的安全性。

B.只讀卡和讀/寫卡

只讀卡也稱為ID卡,只能讀取卡號信息;讀寫卡既可讀取卡內(nèi)信息,也可對卡進行寫操作,可寫入權(quán)限、有效期、金額等信息。讀寫卡廣泛應(yīng)用于智能門禁、城市公交一卡通、校園一卡通等。目前在深圳等地使用手機錢包,可以刷卡消費、乘坐公交,其實就是IC卡與手機SIM卡復(fù)合在一起,與本文后面提到的NFC是不一樣的。只讀卡讀卡距離較讀寫卡遠(yuǎn),在智能門禁系統(tǒng)也有較多應(yīng)用。

C.遠(yuǎn)距離卡

普通的IC卡讀卡距離在2-10cm,一般將讀寫距離在1米以上的讀稱為遠(yuǎn)距離卡,遠(yuǎn)距離還可分為無源卡和有源卡。遠(yuǎn)距離卡一般采用無線射頻識別技術(shù)(RadioFrequencyIdentification),簡稱RFID,感應(yīng)距離控制在3-10米。由于感應(yīng)距離遠(yuǎn),識別速度快,主要用于車輛的出入管理和自動收費。

3)近場通訊技術(shù)NFC

近場通信技術(shù)(NFC)是由非接觸式射頻識別技術(shù)(RFID)及互連通技術(shù)整合演進而來,NFC設(shè)備是在單一芯片上結(jié)合感應(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片和點對點的功能,能在短距離內(nèi)與兼容設(shè)備進行識別和數(shù)據(jù)交換。工作距離在10cm以內(nèi),工作頻率為13.56MHz,目前智能手機基本都具有NFC功能。

NFC有三種工作模式:卡模擬模式(Cardemulation)、點對點模式(P2Pmode)、讀卡器模式(Reader/writermode);NFC技術(shù)應(yīng)用于出入口管理系統(tǒng)就是用卡模擬模式,這個模式其實就是相當(dāng)于一張采用RFID技術(shù)的IC卡,用戶只需在門禁讀卡器前出示具有NFC功能的智能手機即可開門。該模式下,即使是在手機沒有電的情況下也能實現(xiàn)刷卡開門。

NFC技術(shù)主要應(yīng)用于移動支付、身份識別、出入口控制等場合,隨著智能手機的普及、移動支付不斷被消費者和商家接受,NFC技術(shù)的應(yīng)用將越來越廣泛。

4)生物識別

生物識別技術(shù)有指紋、虹膜、臉型、掌形、靜脈和DNA等多種形式,由于指紋識別具有系統(tǒng)成本低、使用方便等優(yōu)勢,指紋識別成為了目前應(yīng)用最為廣泛的識別技術(shù),幾乎成為了生物特征識別的代名詞。另外,人臉識別技術(shù)現(xiàn)階段也發(fā)展得非常迅猛,在智能建筑中主要應(yīng)用指紋識別和人臉識別。

A.指紋識別

指紋是指人的手指末端正面皮膚上凸凹不平產(chǎn)生的紋線。紋線有規(guī)律的排列形成不同的紋型。紋線的起點、終點、結(jié)合點和分叉點,稱為指紋的細(xì)節(jié)特征點。

指紋識別即指通過比較不同指紋的細(xì)節(jié)特征點來進行自動識別。由于每個人的指紋不同,同一人的十指之間的指紋也有明顯區(qū)別,并且指紋保持終身不變,因此指紋可用于身份的自動識別。

指紋識別具有使用方便、識別速度快、價格低等特點,指紋采集頭的小型化,為指紋識別的集成化帶來了便利,開辟了廣闊的應(yīng)用市場。同時指紋識別也存在一些問題;某些人或某些群體的指紋特征少,難成像;在指紋采集頭上留下用戶的指紋印痕,而這些指紋痕跡存在被用來復(fù)制指紋的可能性,存在安全性的問題。

現(xiàn)在指紋識別主要用于門禁和企業(yè)考勤,隨著智慧家庭的建設(shè)的發(fā)展,指紋鎖開始進入家庭用鎖。

指紋采集頭的小型化,指紋識別技術(shù)集成到智慧社區(qū)的可視對講系統(tǒng)單元門口機中,方便業(yè)主進出門使用。

B.人臉識別

人臉識別利用分析、比較臉部器官的形狀和位置特征信息來進行身份鑒別的計算機應(yīng)用技術(shù),它屬于生物特征識別技術(shù)。目前人臉識別已成為模式識別和人工智能領(lǐng)域的研究熱點。

人臉識別的主要流程是:人臉圖像采集及檢測、人臉圖像預(yù)處理、人臉圖像特征提取以及匹配與識別。人臉識別的算法有很多,常用的算法有:基于人臉幾何特征的識別方法、基于整幅人臉圖像的識別方法、基于連接機制的人臉識別方法以及基于三維數(shù)據(jù)的識別方法。

與其它身份識別方法相比,人臉識別具有非接觸性、非強制性、并發(fā)性等特點,因而人臉識別技術(shù)有重要的應(yīng)用價值。在智能建筑出入口控制系統(tǒng)中主要應(yīng)用在門禁、考勤、機場安檢等場所,一般與其它識別方式結(jié)合使用,比如集成在可視對講單元門口機中。

人臉采集周圍環(huán)境光線的變化,相似的人臉,人體面部的遮擋物,人臉變老、人臉整形等可能影響識別的準(zhǔn)確性,通過進行人工智能補償提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確率。需要注意的是,人臉識別系統(tǒng)必須正確識別攝像頭前是一個真正的人還是一幅照片。以此防止使用者用照片作假,提升系統(tǒng)的安全性。

5)其它識讀:

近年來,我國推行“互聯(lián)網(wǎng)+”的國家戰(zhàn)略,智慧社區(qū)建設(shè)方興未艾,移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展催生了新興的識別技術(shù)。

A.手機APP識別

在智能手機中安裝有門禁開鎖APP,點擊相應(yīng)的門禁圖標(biāo)可以開鎖。手機APP識別實際是識別手機的MAC碼,機主身份信息與手機綁定,來實現(xiàn)身份確認(rèn)的。智能手機通過WIFI或移動網(wǎng)絡(luò)(4G)訪問云平臺服務(wù)器交換數(shù)據(jù)、確認(rèn)身份,可以實現(xiàn)本地開門、遠(yuǎn)程開門,因此也被稱為“云門禁”。

在社區(qū)中推廣使用的社區(qū)服務(wù)APP,社區(qū)O2O中為了增加用戶的粘度,大多綁定門禁開鎖功能。

B.二維碼識別

手機APP識別一般用于業(yè)主或固定客戶,不適用于訪客的身份識別,因此產(chǎn)生了手機二維碼識別技術(shù)。業(yè)主的智能手機可以生成二維碼,通過微信等社交工具發(fā)送給訪客,訪客在出入口門禁處刷收到的二維碼可以開門放行。該二維碼可以設(shè)為按時限使用或按次使用,過期作廢,可以提高系統(tǒng)的安全性。

結(jié)束語

智能建筑出入口控制系統(tǒng)的識讀器種類很多,新興的識讀方式也層出不窮,應(yīng)用時可以根據(jù)項目實際情況選擇一種或多種識讀技術(shù)復(fù)合使用,合理的選擇識讀方式可以提高系統(tǒng)的性價比,用戶使用更安全、方便。

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