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分布式门禁管理系统设计方案比较及实现

分布式门禁管理系统设计方案比较及实现
     摘 要 文章比较了分布式门禁管理系统数据传输与识别方式设计方案。着重描述了某移动公司的分布式门禁系统的组成与实现，阐述了其功能与特点。
　　关键词 门禁系统 分布式 射频卡 数据传输

　　随着科学技术的进步以及现代社会发展的需要，以钥匙代表进出权限的传统时代正逐步结束。一种集信息管理，计算机控制、识别技术于一体的全新智能门禁管 理产品已经走进了我们的生活。门禁管理是当今人们普遍关心的问题，一套有效的门禁管理系统可以大大提高单位或大厦的安全保卫能力，防止非法闯入、盗窃、抢 夺等不良行为的发生。还可以为建立公平合理的考勤制度打下基础，创造出一种公平的、具有紧迫感的工作环境。
　　门禁系统的基本功能就是识别出入者的身份。随着计算机技术、通信技术、信息处理技术的发展，许多场所的门禁系统通常根据实际需要与其它的管理系统

合并为一个综合的管理系统。
　　我国居民楼最原始的门禁系统是通过盘问或查看来识别拜访者的合法性的一种对讲或可视系统。在国外，办公大楼的门禁管理与考勤管理合为一体；停车场的出 入管理与收费系统合为一体，用户只需携带用于身份识别的磁卡或ＩＣ卡，即可出入相应场所，系统会自动进行出入登记、考勤记录、记帐收费等操作。在国内的一 些大型酒店，也采用了通过ＩＣ卡或磁卡来识别客人身份的客户管理系统。客人可通过ＩＣ卡或磁卡的识别出入电梯、房间，或者在酒店内消费。本文主要对分布式 门禁管理系统识别方式与数据传输系统设计方案进行了比较，介绍了笔者参与的为某移动公司开发的基于无线数据传输的分布式ＩＣ卡门禁系统。
　　１ 方案归纳及比较
　　分布式门禁管理系统除了具有门禁系统的一般共性外，还具备鲜明的自身特点。在分析国内部分门禁管理系统的基础上，设计者对门禁管理系统设计开发的各种不同方案进行了归纳总结。下面主要从数据传输技术与门禁识别方式两方面进行阐述。
　　１．１ 数据传输技术
　　建立分布式门禁管理系统的一个关键技术是分布在不同地方门禁控制器与控制中心之间的数据传输方式。数据传输分为非联网模式和联网模式。非联网模式各门 禁控制器独立运行，无须联网，使用手提电脑到现场进行系统设置、校对时间、下载开门记录等操作。联网模式各门禁控制器联网运行，在监控中心使用“基站门禁 系统监控软件”即可完成系统设置、校对时间、下载开门记录等工作。下面主要介绍联网方式的数据传输技术。
　　1.1.1 用RS-232/485信号方式
　　为一般单位设计的门禁系统通常采用架设专用通信线的方案，用ＲＳ－２３２／４８５信号方式实现计算机之间的通信。服务器的通信模块采用典型的点对点通 信方式，在管理主机上加装ＭｏｘＡ公司的多串口卡（Ｃ３２０ Ｔｕｒｂｏ系列）或ｎｐｏｒｔ ５６１０－１６１６口机架型ＲＳ－２３２串口设备服务器进行串口扩展。每台主机可以安装４～６块串口卡，最多可以控制１２８～１９２个门禁控制点，串口 输出的信号通过ＲＳ２３２／ＲＳ４８５转换器转换成ＲＳ４８５接口，通过ＲＳ４８５工业总线传输。相应的门禁控制器也需经过ＲＳ４８５／ＲＳ２３２的转换 挂接对应的４８５总线。
　　ＲＳ２３２通信协议接口是目前最常用的串行接口，即Ｖ．２４接口，是由ＥＩＡ ＲＳ２３２标准确定的。ＲＳ４８５通信协议是工业界使用最为广泛的双向、平衡传输线标准，支持多点连接，允许创建多达３２个节点的网络，并且传输距离可达 １２００ｍ。所以，若要延长通信距离必须加装ＲＳ４８５信号加强器。
　　1.1.2 网络型方式
　　相对于用ＲＳ－２３２／４８５信号方式系统只能在已建置的配线范围内安装有限的模块，网络型门禁系统能够利用现代企业或社区内部已普遍架设的局域网线 路，把门禁系统融入成为局域网甚至是英特网的一部分。因此，无须重新配线，只要利用现有的局域网线路，即可轻松架设一套门禁系统。方便管理者统一管理，而 且不需另外花费金钱和时间来架设线路，既能节省管理方面的开销，又能提高数据传输的效力。
　　新型的网络转换器在不同地方门禁控制器与控制中心之间利用ＴＣＰ／ＩＰ的架构传输数据，能支持１０Ｍ／１００Ｍ速率，因此只要利用ＨＵＢ作为中继器，通信距离几乎可以无限延伸。
　　如果控制中心有英特网的真实ＩＰ，就可以把位于世界任何角落的另一台Ｃ１ｉｅｎｔ端，透过英特网进行连结，把位于不同地方的各个模块加入到同一个系统内。所以更方便系统的建置与扩充，这是以往的门禁系统所无法做到的。
　　1.1.3 无线数据传输方式
　　另外一种方案便是利用移动通信，即使用无线调制解调器进行无线数据传输，该方式可分为ＧＰＲＳ（分组无线交换业务）或手机短信两种方式传输数据。短信 方式只需要提供ＳＩＭ卡就可以实现，但不保证传输的实时性；ＧＰＲＳ方式可以实现实时传输，但是需要申请开通ＧＰＲＳ业务。在价格上无线调制解调器也是可 以接受的。
　　远程数据通信中还可以使用电话线调制解调器（ＭＯＤＥＭ）的拨号连接方式等。
　　１．２ 门禁识别方式
　　现有的门禁识别方式包括４类；
　　第一类门禁识别方式：单一的键盘输入密码方式；
　　第二类门禁识别方式：包括接触卡式，（例如：磁码卡、铁码卡）、接触式ＩＣ卡、条码卡等；
　　第三类门禁识别方式：感应卡即非接触式ＩＣ卡。非接触ＩＣ卡又称作射频ＲＦ　ＩＣ卡，是一种利用无线电波进行读写的ＩＣ卡。与接触式卡不同，射频ＩＣ卡无需将卡插入专门的读写插座，只需在读卡器上方晃动，就能够实现信息的读写；
　　第四类门禁识别方式。生物识别，所谓生物识别技术就是利用人体具有惟一的且终身不变的生物特征，如：指纹、掌纹、虹膜、面容、语音、手形甚至ＤＮＡ 等，结合计算机处理技术进行个人身份验证的技术。生物识别是一种不需要记忆、不会丢失、不会被盗用的使用者惟一具有的身份识别方式。指纹和掌纹辨别一般用 于安全要求较高的出入口控制系统。而自动指纹识别技术是所有这些生物识别技术中最成熟、最方便和目前应用最多的一种技术。
　　２ 移动公司的分布式门禁系统
　　随着移动通信的迅猛发展，网络不断扩容，端局和基站数量不断增多。采用先进技术实现管理科学化是保证业务安全运作的基本途径，建立集实时监控与管理于 一体的基站门禁管理系统，正是加强移动通信局站管理的一项重要措施。我们为某移动公司开发了基于无线数据传输的分布式ＩＣ卡门禁系统。一套先进、稳定、实 用、使用方便的门禁系统能够很大程度地提高端局和基站的安全性，减少意外事故的发生，从而为移动业务快捷、高效的运转提供有力的保障。
　　２．１ 系统的组成
　　系统由控制中心和若干基站门禁系统组成。控制中心包括：管理微机、数据库服务器、发卡器、无线ＭＯＤＥＭ、打印机、电源等设备。门禁控制中心的微机管 理系统采用Ｗｉｎｄｏｗｓ ２０００操作系统、ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ ２０００数据库。软件包括实时监控、门禁管理、门禁报表、系统维护四个主模块。基站门禁系统包括：安全门、电动开门器、射频ＩＣ卡感应器、门禁控制器、无 线Ｍｏｄｅｍ及电源等设备。下面主要介绍移动公司的分布式门禁系统数据传输的实现与识别方式。
　　２．２ 系统的功能与特点
　　针对该移动通信局站的特殊要求该门禁系统除有一般门禁系统的功能外，还突出了以下的特点：
　　（１）强大的远程集中、实时监控管理功能。控制管理中心可对分散的所有移动通信局站的联网门禁控制器进行实时监控和管理，实现人员出入信息和设备状态的实时显示，以及对设备进行远程遥控开门、参数设置等；
　　（２）控制中心和基站门禁之间采用无线数据通信方式，充分利用了移动通信的优势和资源，对原有通讯系统无任何变动和干扰，系统实现简单、维护方便、可靠、扩展灵活、投入成本小；
　　（３）不破坏该移动通信局站现有防盗门系统。该门禁系统只需对移动通信局站稍加改进即可实现对原有机械锁的闭开控制，不影响现有防盗门的防盗性能；
　　（４）有多种开门方式；
　　（５）可扩展性与一卡多用性。ＩＣ卡除用于门禁系统，也可用于停车、考勤、消费等管理系统，真正做到“一卡通”，提高管理效率和水平；
　　（６）采用多级隔离技术。控制管理中心的故障不会对被监控设备产生影响；门禁设备与通讯设备相互独立，通讯设备故障不影响门禁的使用；
　　（７）严格的权利控制机制。门禁的日常管理和控制集中在控制中心，控制中心设置多级管理员权限，严格约束管理级别。所有开门记录都可保存和制表打印。
　　２．３ 基于移动通信的数据传输技术
　　控制中心和若干基站门禁系统分布在一个城市中的不同地方。用ＲＳ－２３２／４８５信号方式和以太网方案实现控制中心和基站门禁系统之间的通讯，对移动 公司的基站门禁系统来说显然都不适用。用电话线调制解调器（ＭＯＤＥＭ）的拨号连接方式需要向电信公司租用电话线或专用线，不仅费用大，而且维护不便。可 以考虑利用基站现有的数据传输线，把门禁系统的信息插入通信数据之中，经过网络交换到达控制中心。这种方式需要与移动通信系统的设备发生联系，技术比较复 杂，也容易影响移动通信系统的正常工作。而且，虽然不需要向电信公司租用电话线或专用线，但是仍需要使用２Ｍ的信号接口和时隙信号进出设备，投入的成本较 高。另外一种方案便是利用移动通信进行无线数据传输，即使用无线调制解调器用ＧＰＲＳ（分组无线交换业务）或手机短信方式传输数据。
　　本系统的无线通讯模块通过移动通讯网络以短信息方式实现远程联网管理、数据采集、实时监控，可以支持ＧＲＰＳ。它充分利用了短信息随时在线 （Ａｌｗａｙｓ Ｏｎｌｉｎｅ）、不需拨号、价格便宜、覆盖范围广、特别适合于需频繁传送小流量数据的应用等特点。在推出短信息模块和接口软件之前，许多开发商使用普通民 用手机来做短信息的收发控制产品，但因为手机本身不是工业级产品，它在控制中会经常出现不稳定的情况，同时它的供电模式决定了它不能长时间地稳定工作。而 工业级ＧＳＭ／ＧＰＲＳ系列短信息模块正解决了这个难题，它可以长时间地稳定工作。用户可以完全放心地将它嵌入到系统中，不管是ＯＡ系统，还是纯粹的短信 息应用系统，该模块都能出色地完成任务。
　　本系统利用无线通讯模块对移动公司基站门禁系统进行远程监控管理，系统结构图如图１所示。
　　２．４ 采用非接触射频ＩＣ卡门禁系统
　　基站门禁系统的设计主要考虑采用什么样的门禁识别方式。
　　在本门禁系统中，持卡者进门前将卡片接近读卡器，卡号就被读出，如果是合法卡号，再按照提示用按键输入自己的密码，如果也正确，门禁控制器就控制电锁 开门。采用ＩＣ卡＋密码的开门方式是为了进一步提高系统的安全性。出门时只要按出门按钮，电锁就自动开门。当出现非正常开门状况时，电锁可以向控制器输出 报警信号。与接触式ＩＣ卡相比较，射频卡具有以下优点：
　　（１）可靠性高。由于卡与读写器之间无接触，就不会出现接触不良、机械磨损等故障。由于芯片被完全密封在卡片内，可以防水、防潮、防静电击穿，并且大大减少芯片脱落、卡片弯曲损坏等问题的可能性；
　　（２）操作方便、快捷。非接触卡使用时没有方向性，不需进行拔插动作，只要靠近读写器就可以进行读写操作，大大提高了每次使用的速度；
　　（３）防冲突。射频卡有快速防冲突机制，能防止卡片之间出现数据干扰，因此读写器可以“同时”处理多张非接触式射频卡；
　　（４）防伪性能好。按照国际标准，射频卡的序列号是唯一的（互不重复），制造厂家在产品出厂前已将此序列号固化，且不可再更改，对卡中的数据可以采取加密措施。而且卡中各个扇区都有自己的操作密码和访问条件；
　　（５）应用范围广。射频卡的存储器结构特点保证其可以一卡多用，在不同的系统中用户可以使用卡的不同存储扇区，并且设定自己的密码和访问条件。本方案中移动基站使用非接触ＩＣ卡的门禁系统结构如图２所示。
　　指纹鉴别技术也可以用于门禁控制系统。理论上可以认为每个人的指纹是互不重复和终身不变的，利用指纹技术来控制门禁也可以达到很高的可靠性，并且使用 方便（不需要携带卡片，这是指纹系统的主要优点）。但实际上由于受到指纹采集条件的不确定性、指纹图像的精度、对识别速度的要求、指纹识别软件的功能等条 件的限制，指纹识别的准确性并不很高。指纹识别的正确性包括误认和拒认两个指标，他们是互相矛盾的。通常这两个指标能够同时达到低于百分之一，就是比较高 的性能标准了。而指纹识别系统的价格却大大高于ＩＣ卡识别系统，所以本门禁系统没有采用指纹识别技术。
　　３ 结束语
　　在进行了大量调研工作的基础上，开发并采用了基于无线数据传输的分布式ＩＣ卡门禁系统。该套门禁管理系统充分考虑了移动通信基站当前和将来管理的需 要，采用业界较为先进，同时又比较成熟、可靠的技术方案，具有管理维护方便、系统安全可靠、软硬件扩展性强的特点，还可以方便地与保安监控系统、消防系统 联动。该套门禁管理系统对其他单位或智能大厦门禁管理系统的开发有很好的借鉴作用。