基于zigbee的無線辦公門禁系統(tǒng)研究與應(yīng)用

摘 要：本文針對辦公室房間管理的特點，研究應(yīng)用了一種基于ZigBee協(xié)議的無線門禁系統(tǒng)。該系統(tǒng)中門鎖采用無線聯(lián)網(wǎng)、電池供電，避免了繁瑣的網(wǎng)絡(luò)、電源的布線工程；同時系統(tǒng)功能完善，可以刷校園一卡通開鎖或者通過手機客戶端遠(yuǎn)程開鎖。

關(guān)鍵詞：ZigBee；校園一卡通；辦公室門禁

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.136

0 引言

目前我校一卡通門禁系統(tǒng)主要應(yīng)用于樓宇大門的管理，如學(xué)生宿舍、辦公樓、教學(xué)樓等。該系統(tǒng)采用有線聯(lián)網(wǎng)，電磁鎖吸合大門。這種樓宇門禁存在一個問題，如果停電，電磁鎖將失去吸力，門自動打開，因此在日常管理中通常結(jié)合人工的值守。

對于學(xué)校辦公、教學(xué)用房的管理，目前依然使用鑰匙，于是我們思索使用門禁來進(jìn)行房間的管理。傳統(tǒng)的門禁系統(tǒng)顯然不適合辦公室房門的控制，因為停電時辦公室門將自動打開，無法滿足安全需求。辦公室門禁必須能控制房門機械鎖的開閉，同時采用聯(lián)網(wǎng)模式，在線授權(quán)、實時上傳刷卡流水。

1 基于ZigBee的無線門鎖

對于聯(lián)網(wǎng)控制門鎖，如果采用有線的方式勢必需要開鑿門板，并將網(wǎng)線、電源線穿至門鎖。這樣費時費力，還容易損壞門體。因此我們采用了基于ZigBee協(xié)議的無線門鎖，門鎖與門禁控制器通過ZigBee協(xié)議無線聯(lián)網(wǎng)；并且ZigBee是一種低功耗的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，采用電池供電無需布設(shè)電源線。實際上，ZigBee協(xié)議作為一種新興的近距離、低速率、低功耗、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、無線傳感網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域[1]。我們選用的ZigBee無線門鎖（如圖1所示），包含讀卡模塊（采用NXP公司的RC522芯片）和ZigBee模塊（采用TI公司的CC2530）。RC522芯片負(fù)責(zé)讀取一卡通的信息；CC2530負(fù)責(zé)與門禁控制器的ZigBee組網(wǎng)，獲取白名單的更新以及上傳門鎖刷卡的流水。

2 ZigBee協(xié)議的組網(wǎng)方式

在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中，有三種不同類型的設(shè)備[2]：協(xié)調(diào)器、路由器和終端節(jié)點。協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)組建網(wǎng)絡(luò)，它選定一個頻道并創(chuàng)建PAN（個域網(wǎng)）ID；它允許路由器和終端節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)；可以對網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行路由；可以為睡眠的終端節(jié)點保存數(shù)據(jù)，待其喚醒后獲取。路由器首先加入ZigBee網(wǎng)絡(luò)，其后允許其他路由和終端節(jié)點加入；可以對網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行路由；也可以為終端節(jié)點保留數(shù)據(jù)，待其喚醒后獲取。終端節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)后，通過其父節(jié)點收發(fā)數(shù)據(jù)；可由電池供電，進(jìn)入睡眠模式。

3 ZigBee無線門禁系統(tǒng)組成

整個無線門禁系統(tǒng)包括服務(wù)器（數(shù)據(jù)庫+Web）、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、分組控制器、分支控制器（可選）、門鎖五部分組成。服務(wù)器負(fù)責(zé)同步并存儲一卡通用戶身份數(shù)據(jù)，存儲刷卡流水，并且提供門禁管理系統(tǒng)的Web服務(wù)。數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的暫存和轉(zhuǎn)發(fā)，它將服務(wù)器的授權(quán)轉(zhuǎn)發(fā)到分組控制器，并把分組控制器的流水信息轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器。分組控制器、分支控制器和無線門鎖組成一個完整的ZigBee網(wǎng)絡(luò)，分組控制器承擔(dān)協(xié)調(diào)器的角色，負(fù)責(zé)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組建；分支控制器承擔(dān)路由器的角色，它加入分組控制器組建的網(wǎng)絡(luò)并連接終端節(jié)點入網(wǎng)；門鎖在網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)終端節(jié)點角色，他可以連接路由器或者直接連接協(xié)調(diào)器入網(wǎng)。分組控制器之下是ZigBee網(wǎng)絡(luò)，分組控制器向上通過IP網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)。

4 ZigBee無線門禁系統(tǒng)的部署

我們對分布于3棟樓宇的房間進(jìn)行了無線門禁的部署。整個系統(tǒng)架設(shè)一臺服務(wù)器承擔(dān)數(shù)據(jù)庫及Web服務(wù)；每棟樓設(shè)置一臺數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，用于存儲轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器通過校園IP網(wǎng)絡(luò)連接；每個樓層設(shè)置一臺分組控制器，用于本樓層ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)，分組控制器通過校園網(wǎng)連接本樓的數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)；每個樓層設(shè)置若干分支控制器，用于延伸ZigBee網(wǎng)絡(luò)，每個分組控制或者分支控制器有效作用距離12米；無線門鎖就近選擇分組或分支控制器接入ZigBee網(wǎng)絡(luò)。

5 門禁系統(tǒng)軟件功能

門禁管理系統(tǒng)軟件的功能包括：（1）用戶管理。系統(tǒng)定期從學(xué)校一卡通系統(tǒng)同步人員、部門等信息作為本系統(tǒng)的用戶基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；（2）門鎖狀態(tài)監(jiān)控。可以實時的監(jiān)控門鎖的在線狀態(tài)、門的開閉狀態(tài)以及門鎖電池的電量；（3）分級管理。系統(tǒng)可以設(shè)置分級管理員，可以授予其自己部門所屬房間的管理權(quán)；（4）手機管理的功能。所有用戶均可用手機客戶端管理自己授權(quán)的門鎖，可以查看自己房間的開鎖記錄；如果忘記帶卡可以通過手機客戶端遠(yuǎn)程開鎖。

6 結(jié)論

通過應(yīng)用基于ZigBee的無線門鎖，我們以較低的成本快速地完成了辦公房間門禁系統(tǒng)的部署，避免了每個房間穿線布網(wǎng)的繁瑣過程。辦公門禁系統(tǒng)的部署應(yīng)用，不僅使房間的管理更加精細(xì)化，而且通過提供刷卡和遠(yuǎn)程開鎖的手段，極大改善了工作人員的使用體驗。

參考文獻(xiàn)：

[1]周怡颋，凌志浩，吳勤勤.ZigBee無線通信技術(shù)及其應(yīng)用探討[J].自動化儀表，2005（06）：5-9.

[2]焦尚彬，宋丹等.基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦監(jiān)測系統(tǒng)[J].電子測量與儀器學(xué)報，2013（05）：436-442.

作者簡介：韓立峰（1977-），男，山東博興人，碩士，工程師，主要從事：數(shù)字化校園應(yīng)用建設(shè)及研究工作。