基于RFID的智能門禁系統設計

朱靜 石砦 程智翔 袁少峰

摘要

相對于傳統的門禁管理系統，基于RFID的智能門禁系統具有功能強大、效率高、靈活性好等特點。本文提出了一種基于RFID的智能門禁系統設計方法，該方案可以在實驗室等需要對人員進行重點管理的場所實行遠程控制和實時監控，可有效的保證安全和人員出入情況可查可控。

【關鍵詞】RFID 物聯網 智能門禁

目前，門禁系統成為安全技術防范領域亟待研究的課題。根據識別方式的不同，可將其分為密碼輸入式、生物特征識別式和接觸卡片式等。密碼輸入式門禁系統無法實現進入雙向控制，且無進出數據記錄，安全性有待提高。生物特征識別式門禁系統中虹膜識別安全系數較高，可是技術還不夠成熟，而比較成熟的基于指紋識別的門禁系統，也未能實現出入信息的記錄，且安全性不夠高。接觸卡片式門禁系統需要插入式讀取數據，速度慢、易損壞，不能同時讀取多個數據。

本文提出的基于RFID的智能門禁系統。電子標簽與讀寫器的數據交換采用非接觸式，速度快、無損耗，可自動同時識別多個電子標簽、傳遞多個用戶信息，數據存儲量大，且有防碰撞算法保證數據識別準確無誤。電子標簽還可采用加密編碼，提高系統的安全性，從而實現出入口安全防范管理的有效措施。將該系統用于開放實驗室的管理，不僅可以提高安全性，還能對考勤情況進行統計，有一定的現實意義。

1 RFID與射頻識別系統

身才頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術是利用射頻信號通過空間耦合實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術。

射頻識別系統可根據用戶需求進行剪裁，因此各系統都不相同，可基本硬件系統是相同的。由讀寫器、射頻標簽和數據管理系統組成。

每個射頻標簽的芯片含有唯一的電子編碼，用于標識物體，并存儲被識別物體信息，通過改變天線的阻抗大小來傳送數據。讀寫器可對電子標簽的數據進行非接觸式讀寫，不同頻率的讀寫器讀寫距離不同；還可與計算機連接通信，完成信息的解碼、判別與管理。數據管理系統實現相關數據的存儲和管理，并可發出讀寫控制信號來控制射頻標簽。

2 系統設計

2.1 系統架構

RFID智能門禁系統的架構設計如圖1所示。

嵌入式門禁控制器作為核心控制器件，在門禁管理系統的管理下，進行運行參數的設置；還可接受門禁管理系統發出的遠程命令，完成遠程控制，實現實時監控。RFID讀寫模塊用于識別出入控制門的人員信息，并自動將識別到相關數據上傳至門禁控制主機，以控制電子門鎖的開/關。電控鎖可根據門磁檢測到的控制門的開/關狀態來控制門的開/關。智能報警器在門禁控制主機的控制下，實現意外情況的智能報警。

2.2 系統軟件設計

系統軟件設計流程如下：讀卡器通過感應探頭能夠感知進入其天線識別區的用戶身份識別卡，并驅動射頻芯片通過天線發射無線電磁波，以讀取識別卡中存儲的身份信息。微控制器判斷用戶的合法性和用戶安全級別，若核對通過，則打開電控鎖，并通過RS-485總線向服務器傳送身份認證信息、門鎖位置和狀態等信息進行核對，若非法，則門控主機控制警報器發出提示信息。微控制器再次發送門鎖位置、狀態、身份信息，對服務器日志進行更新。

2.3 系統硬件設計

系統由服務器、讀卡器和電子標簽三部分組成：電子標簽內置芯片與天線，用戶信息存儲于芯片中。讀卡器與卡通過各自天線建立起的信息傳輸通道傳遞信息，不同頻率下的讀取距離不同。系統通過總線與服務器進行通信，服務器授權后，internet用戶可以訪問服務器。

一旦存儲有用戶身份信息的識別卡進入門禁控制器工作區域，讀卡器就會向卡發出一組固定頻率的電磁波，該電磁波頻率與卡內諧振電路的諧振頻率相同，因此該電磁波能夠使諧振電路發生共振，從而使電容內有了電荷，當積累電荷達到2V時，就可為其他電路提供工作電壓，從而能夠發出卡內數據發或由讀卡器寫入數據。

系統工作時，用戶把身份識別卡靠近讀卡器天線區域，讀卡器自動感應并讀取卡內存儲的身份信息，將信息通過總線上傳至服務器，若信息符合要求，則開啟通道.服務器在核實用戶身份信息的同時，記錄門禁授權及使用日志。

在沒有專業檢測設備情況下設計天線，可以先由公式估算天線的電感值，然后由信號頻率計算諧振電容的值，最后在實際電路上進行調試，以達到能夠通信的諧振電路。

3 結束語

本文研究了無線射頻識別技術的基本理論，根據門禁系統的實際需求，提出了基于RFID的智能門禁系統設計。采用Microsoft access進行上位機程序的開發，C語言實現對下位機的開發，提高了整個系統的智能化。

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