基于WebSocket和RFID的來訪人員軌跡追蹤

【摘要】：近年來，外來人員闖入封閉小區、企事業單位從事違法犯罪活動的案件時有發生，封閉空間的安全問題成為一個研究熱點。本文針對相對封閉的空間設計了一種基于WebSocket和RFID技術的來訪人員軌跡跟蹤系統。該系統通過將被布控地區劃分區域，將相對獨立的區域編號，同時將來訪人員與RFID卡綁定，通過RFID信號獲取來訪人員的行動軌跡，從而監管和約束來訪人員的行為。

【關鍵詞】：軌跡追蹤;WebSocket;RFID

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

【Abstract】： Recently， crimes in close neighborhood and some firms are becoming more and more， and the security of close areas becomes a very hot topic. We proposed an system for the security of close areas tracing the visitors’ tracks based on WebSocket and RFID. Our system cuts the guarded area into several zones and assigns an id for each separate zone， then binds a RFID card with a visitor. We get the track information of a visitor by catching the RFID signal， thereby to control and restrain the behavior of visitors.

【Key words】：trace;WebSocket;RFID

1.WebSocket技術簡介

目前，大多數的Web應用采用的是HTTP協議。該協議的主要運作方式是客戶端向服務器發送數據請求，Web服務器在收到數據該請求后將客戶端請求的內容打包到HTTP協議的數據中，傳輸給客戶端，客戶端使用瀏覽器進行解釋和顯示，將客戶請求的內容呈現。可以看出，這種方式下，客戶端瀏覽器和Web服務器之間使用了一種短連接的方式進行通信，即每次訪問服務器都要重新建立連接，在獲取了服務器的數據之后該連接隨即停止，當瀏覽器再次需要數據時則需要從新建立連接。這種頻繁建立連接的通信方式無形中增加了Web服務器端的壓力，同時，Web服務器接收到請求信息后需要先準備好客戶端需要的數據之后再發送，這在很大程度上犧牲了系統的實時性。

最新的HTML5標準中引入了WebSocket技術，以用來解決傳統Web應用在服務器壓力和實時性方面的問題。WebSocket本質上是建立在TCP協議上的Socket連接，在應用層對連接進行了封裝，簡化了接口及調用方法，瀏覽器通過 WebSocket協議與服務器進行握手并建立全雙工的高速信道傳輸數據。在這種工作模式下，瀏覽器和Web服務器之間一直保持著Socket連接，同時雙發都可以主動地向對方發送數據。圖1是傳統的輪詢模式和WebSocket模式的網絡負載的比較圖[1]。通過實驗可以計算出在不同網絡情況下，輪詢方式和WebSocket方式所占用的網絡流量。在輪詢方式下，網絡占用量會隨著網絡規模的增大而呈指數增長，而WebSocket方式的網絡，其所占用的網絡流量基本不隨網絡規模的增長而增長[1]。

2.RFID技術簡介

射頻識別技術（Radio Frequency Identification，RFID）是一種非接觸的自動識別技術[2]。射頻是一種高頻交流變化電磁波，通常所指的頻率范圍為100KHZ～30GHZ。射頻識別系統的數據是存儲在電子標簽之中的，其是通過電磁耦合供應能量以及實現與閱讀器之間的數據交換，而不是通過接通電流觸點來實現的。

RFID工作原理[3]是：

（1）讀寫器實時發出微波查詢信號，查詢在其天線范圍內是否存在電子標簽設備;

（2）當電子標簽接收到讀寫器發出的微波查詢信號后，會返回讀寫器查詢的信息給讀寫器;

（3）讀寫器接收到電子標簽反射回的微波信號后，電子標簽內的識別代碼通過讀寫器內部微處理器即可將信息分離出來;

（4）最后將數據傳送給后臺處理計算機，進行相應的應用操作。

RFID技術之所以能流行起來，最主要的原因是其非接觸式的信息交互方式。將電子標簽布置在便攜式物體上，可以實現實時通信，實時監控的功能。這也是本系統采用RFID技術的主要原因。

3.軌跡追蹤系統

本系統由若干RFID讀卡器、數據匯總服務器、后臺數據庫和若干防區客戶端計算機構成。每個RFID有一個屬于自己的唯一的身份編號，且該編號被存儲在數據庫的RFID讀卡器表中，數據匯總服務器可以通過讀卡器的身份編號來確定讀卡器所部屬的防區和位置。數據匯總服務器同時充當兩種角色，首先，其起到對讀卡器發送的數據的接收作用，讀卡器和數據匯總服務器之間采用網線連接，使用的是TCP/IP協議通信。當讀卡器有數據請求時采用TCP握手的方式和數據匯總服務器建立通信，并傳輸數據;其次，數據匯總服務器作為轉發節點，將收到的讀卡器發送的數據經過分析后轉發給對應的防區客戶端。后一種角色數據網站服務器，客戶端和服務器之間采用BS架構設計，但通信方式采用WebSocket技術，即服務器可以主動向客戶端推送數據，達到實時報警的效果。

系統的運行流程主要分為三個階段：

1、信息錄入階段

當來訪人員到來時，首先為其分配一張RFID卡，并通過登記界面向RFID卡內寫入唯一的電子標簽。同時，登記來訪人員的目的區域，將這些區域設置為允許該來訪人員訪問的區域，存入數據庫。

2、軌跡追蹤階段

當來訪人員攜帶RFID卡進入布控區域之后，被安放在布控區域附近的讀卡器可以感知RFID卡的靠近。當編號為id的RFID讀卡器感知到電子標簽為tag的RFID卡進入時，讀卡器通過網絡將二元組（id，tag）發送到數據匯總服務器，服務器將該信息入庫，并通過id和tag查詢該來訪者是否有訪問該防區的權限，如果沒有則通過WebSocket方式推送報警信息到監控端。

3、軌跡還原階段

監控端可以通過系統界面查詢某一來訪人員的軌跡，該軌跡是可以保證時序正確的，通過收到的tag的順序可以正確還原出其行動的軌跡。

4.總結

本文針對封閉空間的來訪人員安全管理問題，設計并實現了一種封閉空間來訪人員軌跡追蹤系統。利用該系統，可以快捷準確地恢復出來訪人員的行動軌跡，并在必要時候對其進行人為干預，從而提高了封閉空間的安全性。

參考文獻：

[1]李興華.基于WebSocket的移動即時通信系統[D].重慶大學，2013.

[2]丁治國.RFID關鍵技術研究與實現[D].中國科學技術大學，2009.

[3]孫薈.基于RFID的電子標簽系統的設計與開發[D].南京工程學院，2013.