基于指紋識別技術的智能小區(qū)門禁系統(tǒng)的設計

□ 李　壯　上海恒銳智能工程有限公司

□ 高慧超　遼寧冠林電子科技有限公司

基于指紋識別技術的智能小區(qū)門禁系統(tǒng)的設計

□ 李壯上海恒銳智能工程有限公司

□ 高慧超遼寧冠林電子科技有限公司

隨著城市化發(fā)展和科技水平的提升，智能小區(qū)不斷出現(xiàn)，在門禁系統(tǒng)方面基于指紋識別技術，實現(xiàn)了一種以CAN總線為基礎的安全體系，解決傳統(tǒng)門禁系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)的身份卡丟失或者泄密的問題，確保用戶在成本不變的情況下享有功能更完善的門禁系統(tǒng)，同時提高產(chǎn)品的性價比。由于指紋本身的唯一性，指紋識別系統(tǒng)將會比傳統(tǒng)門禁系統(tǒng)擁有更好的安全性。此系統(tǒng)在未來小區(qū)門禁系統(tǒng)方向上將會擁有大量的市場需求。

CAN總線，智能小區(qū)，門禁系統(tǒng)，指紋識別

1.指紋門禁系統(tǒng)主要構(gòu)造

指紋門禁系統(tǒng)是基于現(xiàn)代計算機系統(tǒng)，在建筑的主要出入口安裝電子指紋自動識別裝置，通過比對事先存儲在主機中的指紋庫來對行人的出入進行允許、拒絕和記錄等操作。另外可對建筑的考勤記錄和門禁控制提供有效的管理，同時記錄人員的進出，最大化實現(xiàn)對建筑的安全控制。智能小區(qū)門禁系統(tǒng)是基于弱電系統(tǒng)的一種安防系統(tǒng)，以一種現(xiàn)代化的安防系統(tǒng)，通過運用電子技術和計算機技術將安全管理系統(tǒng)和自動識別技術合為一體。而隨著時代的發(fā)展，將在系統(tǒng)中加入生物識別技術。

現(xiàn)階段，國際上使用的門禁系統(tǒng)主要集中在識別卡門禁系統(tǒng)和生物識別門禁系統(tǒng)。識別卡門禁系統(tǒng)即是將身份卡作為游客的權限標志，從而限定他們的活動范圍。但這種系統(tǒng)和傳統(tǒng)的鑰匙一樣有著易丟失，易復制和易泄漏的缺點。

相比之下，生物識別技術（例如本文討論的指紋門禁系統(tǒng)）就擁有高穩(wěn)定性和高安全性的特點。生物識別門禁系統(tǒng)的原理就是通過記錄游客的身體特征從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)的身份識別卡，并且指紋系統(tǒng)是其中最方便和廉價的方案。指紋作為人體的身體特征，擁有唯一性和隨身性的特點，而指紋的復雜性也為系統(tǒng)的鑒別提供了良好的辨識度。

2.構(gòu)成指紋門禁系統(tǒng)的主要設備

指紋門禁系統(tǒng)主體采用控制層和管理層兩層結(jié)構(gòu)。管理層的數(shù)據(jù)庫與主機安裝在小區(qū)的管理中心，而控制器則安裝在各個出入口。通常門禁系統(tǒng)的控制器主要包含顯示器，存儲設備，備用電源，電控鎖和智能芯片（例如AT89S52芯片）等。每個控制器都要確保通過CAN總線進行互相聯(lián)系，并要有一定的靈活性以確保設備的維護和修理。系統(tǒng)主題采用分布式智能控制系統(tǒng)，即網(wǎng)絡中任何節(jié)點出生故障對相鄰節(jié)點和整個系統(tǒng)的正常工作不產(chǎn)生影響，從而加強系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

2.1管理層網(wǎng)絡的構(gòu)造組成

管理層的網(wǎng)絡除了將小區(qū)所有控制層設備聯(lián)接起來的功能外，還應確保與其他相關系統(tǒng)和人工系統(tǒng)建立聯(lián)系。主機要擁有隨時管理各個控制器的權限，同時還需建立數(shù)據(jù)庫，存儲每個住戶的指紋信息并將其備份和加密，確保住戶個人信息的安全和隱密性，同時將每棟樓的住戶個人信息儲存在相應的門禁系統(tǒng)進行控制，從而完成對整個指紋門禁系統(tǒng)進行管理和監(jiān)控。

2.2控制層網(wǎng)絡的主要構(gòu)造

控制器網(wǎng)絡支持靈活的拓撲結(jié)構(gòu)，通過CAN總線，實施同步主機中的住戶個人信息，并傳輸?shù)礁鳁潣堑拈T禁控制器中，最后分配每個用戶的對應權限，在保證信息保密性和通信穩(wěn)定性的情況下對住戶的出入進行門禁管理。這種結(jié)構(gòu)下的門禁系統(tǒng)擁有高安全性和靈活性的特點，用戶的身份不會被替用，同時可以在不受影響的情況下進行局部的維修和改造。系統(tǒng)權限高度集中，避免了因權限沖突造成的麻煩。

3.門禁控制器的構(gòu)造

3.1M-04指紋采集識別模組

M-04指紋采集識別模組由指紋采集儀和指紋處理版兩方面構(gòu)成。在指紋采集方面運用CMOS圖像傳感芯片準確的傳遞采集到的指紋信息，CMOS圖像傳感芯片是通過三棱鏡的全反射進行準確取像。用戶將手指安在光學指紋采集儀上，再由三棱鏡將手指的紋路傳遞給指紋處理板，指紋處理版將得到的指紋信息進行銳化處理之后與數(shù)據(jù)庫中的指紋進行比對，所有操作都在0.5秒的時間完成；在本系統(tǒng)中采用的是Biokey算法，此算法是一種快速、準確的1：1和1：N指紋識別算法，在使用

3.2顯示器模塊

本系統(tǒng)主要采用OCM12864液晶顯示器，并配置128*64分辨率的顯示裝置，可以顯示大多數(shù)的字符和一些簡單的圖形，同時可通過主機直接控制，擁有最多8位的標準數(shù)據(jù)總線

3.3后臺模塊

兼容MCS-51系統(tǒng)和51引腳結(jié)構(gòu)，最大可存儲256KB的隨機數(shù)據(jù)，芯片內(nèi)燒錄了看門狗程序并且安裝了時鐘振蕩器，可以滿足小區(qū)門禁系統(tǒng)的所有工作需求。存儲器模塊采用了AT24C02數(shù)據(jù)存儲模塊，擁有32KB的容量，足以完成用戶個人信息錄入和錄出的任務。同時該模塊還能完美兼容AT89S52芯片的時鐘振蕩器工作。

同時引入WSQ算法，在進行大壓縮比率的指紋圖像壓縮時，還原解壓后的指紋圖像細節(jié)特征點的定位和有關信息保存的較好，對隨后將要進行的指紋識別影響較小。WSQ壓縮比為1：20或1：15，即一個指紋圖像可以壓縮到6~10K，這個壓縮比例采用這種算法是非常合適的。

4.門禁系統(tǒng)用例分析

在智能小區(qū)門禁系統(tǒng)的設計思路中，首先將全部相關人員的指紋信息記錄在案，并根據(jù)不同的權限將其在數(shù)據(jù)庫中分組。在進行門禁管理時，嚴格按照只有指紋驗證通5.1喇叭嘴支座振動板改造

改為左右兩塊對稱的寬板結(jié)構(gòu)，振動簧板往復擺動，由于振動簧板較長，喇叭嘴的擺動行程雖有弧度，但近于直線，所以喇叭嘴裝置實質(zhì)上是一個四連桿擺動機構(gòu)。喇叭嘴的運動基本呈直線往復運動，其往復行程是前后死點之間的距離。喇叭嘴的運動速度達到最大值時，其加速度為零，此時速度的傳動比恒定，喇叭嘴每作一次往復直線運動，配合切刀切割出一支濾棒，左右振動板勢力均勻運行時更加穩(wěn)定，使用壽命大大延長。

5.2喇叭嘴和曲柄的連接方式改造

改造前2條窄板由M6螺釘固定在開螺牙的銷軸上，改造后銷軸采用連接塊夾緊設計，避免曲柄的牽拉直接作用在銷軸和螺釘上，振動板只作為支撐喇叭嘴支座的往復運動，沒有受到牽拉作用力的影響，減少損壞的機率。如圖1：

6.實施步驟

主要是：（1）將平衡塊和曲柄頸裝在曲柄盤上，把管支架和連桿柄相連接，插入銷子，并用螺釘鎖緊。（2）將定位件插銷棒伸入測量嘴架內(nèi)，并加以夾緊，把棒料導軌套在定位件的芯棒上，然后將測量嘴架與定位件一起裝在機器上。（3）輕輕旋轉(zhuǎn)棒料導管和測量嘴架上的螺釘，移動定位件，調(diào)整測量嘴架使定位件的芯棒不受防礙地伸入定位件的孔內(nèi)。（4）擰緊棒料導管和測量嘴架的螺釘。從機上拆下定位件和插銷棒將喇叭嘴裝入管支架內(nèi)，并加以夾緊。用板手轉(zhuǎn)動箱體上的刀頭軸，刀殼體轉(zhuǎn)動，管支架往復運動，測出管支架的行程，先將管支架固定在行程的一半處。松開刀盤法蘭的四個固定螺釘。轉(zhuǎn)動刀殼體直到其中的一塊刀片處在切割位置，即刀片處在后嘴管與喇叭嘴之間（M）處。重新擰緊螺釘，此時刀片必須平行地從后嘴管與喇叭嘴之間通過。

7.改進后效果

改進后的濾棒成型機經(jīng)過6個月的運行，沒有發(fā)生振動板斷裂損壞故障，設備的有效作業(yè)率98%，刀頭切割速度4000支/分鐘，達到了預期的目的，進一步提高設備的生產(chǎn)能力，減少停機時間，維修和操作人員勞動降低勞動強度。每年可以節(jié)省大約2萬元的備件損耗費用。

8.結(jié)束語

改進濾棒成型機的喇叭嘴振動板只是一項小小的技術改造，此項技術改造的成功使設備故障隱患得到了圓滿的解決，提高了工作效率，達到了我們預期的目的。更重要的是提高了我們動手解決實際困難的能力 ，堅定了我們克服生產(chǎn)活動中各種困難的信心。

［1］沈陽沈飛民品工業(yè)有限公司煙草機械廠：《 ZL22濾棒成型機組機械說明書》.

［2］上海煙草機械廠：《KDF2過濾棒成型機使用說明書》

［3］王志堅，主編 .煙機設備修理技師培訓教材（濾棒成型設備）［M］ ，2002.11

［4］陳剛，楊舉鑾.鉗工［M］，中國勞動社會保障出版社，1996.10