基于RFID的智能门禁系统设计

朱静 石砦 程智翔 袁少峰

摘要

相对于传统的门禁管理系统，基于RFID的智能门禁系统具有功能强大、效率高、灵活性好等特点。本文提出了一种基于RFID的智能门禁系统设计方法，该方案可以在实验室等需要对人员进行重点管理的场所实行远程控制和实时监控，可有效的保证安全和人员出入情况可查可控。

【关键词】RFID 物联网 智能门禁

目前，门禁系统成为安全技术防范领域亟待研究的课题。根据识别方式的不同，可将其分为密码输入式、生物特征识别式和接触卡片式等。密码输入式门禁系统无法实现进入双向控制，且无进出数据记录，安全性有待提高。生物特征识别式门禁系统中虹膜识别安全系数较高，可是技术还不够成熟，而比较成熟的基于指纹识别的门禁系统，也未能实现出入信息的记录，且安全性不够高。接触卡片式门禁系统需要插入式读取数据，速度慢、易损坏，不能同时读取多个数据。

本文提出的基于RFID的智能门禁系统。电子标签与读写器的数据交换采用非接触式，速度快、无损耗，可自动同时识别多个电子标签、传递多个用户信息，数据存储量大，且有防碰撞算法保证数据识别准确无误。电子标签还可采用加密编码，提高系统的安全性，从而实现出入口安全防范管理的有效措施。将该系统用于开放实验室的管理，不仅可以提高安全性，还能对考勤情况进行统计，有一定的现实意义。

1 RFID与射频识别系统

身才频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术是利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。

射频识别系统可根据用户需求进行剪裁，因此各系统都不相同，可基本硬件系统是相同的。由读写器、射频标签和数据管理系统组成。

每个射频标签的芯片含有唯一的电子编码，用于标识物体，并存储被识别物体信息，通过改变天线的阻抗大小来传送数据。读写器可对电子标签的数据进行非接触式读写，不同频率的读写器读写距离不同；还可与计算机连接通信，完成信息的解码、判别与管理。数据管理系统实现相关数据的存储和管理，并可发出读写控制信号来控制射频标签。

2 系统设计

2.1 系统架构

RFID智能门禁系统的架构设计如图1所示。

嵌入式门禁控制器作为核心控制器件，在门禁管理系统的管理下，进行运行参数的设置；还可接受门禁管理系統发出的远程命令，完成远程控制，实现实时监控。RFID读写模块用于识别出入控制门的人员信息，并自动将识别到相关数据上传至门禁控制主机，以控制电子门锁的开/关。电控锁可根据门磁检测到的控制门的开/关状态来控制门的开/关。智能报警器在门禁控制主机的控制下，实现意外情况的智能报警。

2.2 系统软件设计

系统软件设计流程如下：读卡器通过感应探头能够感知进入其天线识别区的用户身份识别卡，并驱动射频芯片通过天线发射无线电磁波，以读取识别卡中存储的身份信息。微控制器判断用户的合法性和用户安全级别，若核对通过，则打开电控锁，并通过RS-485总线向服务器传送身份认证信息、门锁位置和状态等信息进行核对，若非法，则门控主机控制警报器发出提示信息。微控制器再次发送门锁位置、状态、身份信息，对服务器日志进行更新。

2.3 系统硬件设计

系统由服务器、读卡器和电子标签三部分组成：电子标签内置芯片与天线，用户信息存储于芯片中。读卡器与卡通过各自天线建立起的信息传输通道传递信息，不同频率下的读取距离不同。系统通过总线与服务器进行通信，服务器授权后，internet用户可以访问服务器。

一旦存储有用户身份信息的识别卡进入门禁控制器工作区域，读卡器就会向卡发出一组固定频率的电磁波，该电磁波频率与卡内谐振电路的谐振频率相同，因此该电磁波能够使谐振电路发生共振，从而使电容内有了电荷，当积累电荷达到2V时，就可为其他电路提供工作电压，从而能够发出卡内数据发或由读卡器写入数据。

系统工作时，用户把身份识别卡靠近读卡器天线区域，读卡器自动感应并读取卡内存储的身份信息，将信息通过总线上传至服务器，若信息符合要求，则开启通道.服务器在核实用户身份信息的同时，记录门禁授权及使用日志。

在没有专业检测设备情况下设计天线，可以先由公式估算天线的电感值，然后由信号频率计算谐振电容的值，最后在实际电路上进行调试，以达到能够通信的谐振电路。

3 结束语

本文研究了无线射频识别技术的基本理论，根据门禁系统的实际需求，提出了基于RFID的智能门禁系统设计。采用Microsoft access进行上位机程序的开发，C语言实现对下位机的开发，提高了整个系统的智能化。

参考文献

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