基于NFC的數字化智能門禁系統研究與設計

何滔

摘 要：運用NFC的數字化智能技術，將門禁系統進行數字化及智能化的研究設計，通過安卓平臺，將智能門鎖、監控器和鑰匙等進行智能化的設計，運用通訊3G網絡連接器云服務器，進行鑰匙的智能化的訪問權限的設置，通過NFC將智能門鎖和鑰匙進行非接觸式的雙向的安全驗證，最終實現了出入口的門禁監控中心的系統設置，采用訪問的方式，將各個出入口進行統一的智能監控，最終實現被授權訪問的智能門禁系統。

關鍵詞：NFC；智能門禁系統；云服務

中圖分類號：TU89 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）19-0094-02

Abstract： The digital intelligent technology of NFC is used to carry out the research and design of the access control system digitally and intelligently. Through the Android platform， the intelligent door lock， monitor and key are designed intelligently， and the communication 3G network connector cloud server is used. The intelligent access authority of the key is set up， and the intelligent door lock and the key are verified by NFC in a non-contact way. Finally， the system of the access control center of the entrance and exit is set up， and the way of access is adopted. Finally， the intelligent access control system which is authorized to access will be realized through the unified intelligent monitoring of each entrance and exit.

Keywords： NFC； intelligent access control system； Cloud Service

隨著經濟的發展和社會的進步，當前對于門禁系統進行出入口的便捷性和安全性的設計是非常熱門的課題。人們對于門禁系統的要求，不僅是要設計達到高科技自動化智能化的水準，還嘗試了使用智能IC卡和生物特征進行訪客身份識別。但是上述技術方案，都有一定的弊端，例如IC卡對人的識別度不高，身份辨識性較差，還有對于進出人員的信息的監管不夠等等。隨著智能手機平臺的快速普及，當前，運用無線網絡進行上下行數據速率的提高，采用信息終端的技術，讓鑰匙可以通過智能手機進行操控，開啟門鎖。這一技術是建立在NFC智能手機的技術基礎上的，屬于無線通訊功能的范疇。通過這種技術，可以對IC智能卡欠缺的多用途服務整合的功能加以開發。

1 基于NFC的數字化智能門禁系統的功能優勢

建立在NFC通訊協議基礎上的IC卡交互平臺，比一般的接觸式塑料卡片，在應用模式上有了新的突破，運用NFC收集，可以讓智能卡在安全芯片的幫助下，讀取到IC卡針對身份識別進行的相關網絡安全交互數據，采用近距離的無線通信的方式，NFC智能手機取代了鑰匙開啟門鎖的方式，憑借NFC近距離的無線通訊功能，借助智能設備，最終實現了網絡安全中心的各種系統的運行，且私人的信息被安全存儲在IC卡中，比起手機存儲，安全性更高。采用NFC手機將固定的增值機等植入，最終獲取了便利性的優勢，降低了成本。采用NFC智能手機，啟動身份驗證，在不需要實際觸碰的前提下，進行自動的為用戶開門的數字化智能門禁系統的運行[1]。

2 NFC技術

NFC設備在互聯網世界中作為一個安全的網關，滿足無線設備間數據交換的要求，實現更高速率的數據傳輸和通信的功能，采用讀或者寫的方式，在運行頻率上，采用非基礎式讀卡器的集成技術，NFC技術是無線射頻識別技術和互聯網技術近距離進行通訊的技術。進行NFC技術的運行，在單一芯片上設備間的連接最大距離的設定在10厘米以內，在短距離的范圍內，進行主動的發送，NFC快速建立起來了設備的無線通信，將原有的藍牙和無線協議進行了設定，能夠對網絡通信功能進行自動啟動，將點對點的功能加以運用，采用的技術符合國際標準，主要是進行射頻場的信號在雙向模式下識別，實現點對點的通信。例如被動模式下的NFC終端，范圍可以輻射到15.22MHz以上，非接觸式智能卡傳輸的速度達到了106bit/s-803bit/s，可以采用主動、被動和雙向的工作模式，進行NFC終端的射頻場的主動發送，主動模式下的NFC終端，將NFC設備進行靠攏之后，通過初始化的設備，不需要設定安全的程序，能夠兼容無線智能卡，就能實現非基礎式的移動交互和身份識別，隨時可以接收和存儲各種信息，按照相關的歐洲計算機協會的標準執行[2]。

3 NFC智能門禁系統的架構

采用NFC智能門禁系統，就要進行智能門鎖、監控器以及鑰匙、云服務器等的設計和安裝以及運行工作，云服務器包含了主控服務器和監控終端，通過VPN和3G網絡，進行通訊網絡的結合，組成了NFC智能門鎖，將NFC智能鑰匙在云服務器中進行運行，主控服務器的監控終端，通過WAN和LAN 進行了相應的NFC智能門禁系統的運行，各自都有獨立的智能終端，對智能門鎖、監控器和鑰匙進行操控。

3.1 門禁監控中心的系統設計

對于門鎖智能鑰匙和NFC門鎖監控器等進行相應的操作，智能終端包括主控服務器和云服務器等。信息采用客戶端軟件加以保存，將門鎖的工作狀況進行聯合的告警，能夠將智能鑰匙的注冊信息以及賬戶的操作信息加以激活。通過WAN和主控服務器連接起來，擁有著各自的基本信息和權限類型，采用工作狀況的訪問方式以及智能鑰匙的訪問信息，負責進行工作站點和工作站點、賬戶部門等的更新和刪除，保存的位置是主控服務器。主控服務器的運行，包含了存儲部門和工作站點以及云服務的實例等，NFC門鎖的監控器和智能鑰匙的訪問權限，從主控服務器中進行信息的響應。對于工作站點的賬戶和智能鑰匙的賬戶進行分析，驗證主控服務器中客戶端的登錄信息可以進行在線導出和打印[3]。通過LAN將客戶端的用戶登錄的情況，采用實例更新和創建等方法，通過網絡返回到智能鑰匙，處理監控的終端的軟件是否具有合法性的問題。采用NFC智能鑰匙的請求信息，將收集完畢的信息，定時向主控服務器中發送工作狀態的信息。通過WAN轉發給主動的服務器，在注冊成WINDOWS服務的軟件之后完成的云服務器的工作中，它可以在中間信息轉發的功能的支持下，進行相關的網絡技術的接收工作。

3.2 采用網絡接口的模式

通過VPN獲取門禁監控中心系統和門鎖的工作狀況并加以分析，得到關于NFC模塊和智能門鎖的芯片之間的無線通信模式，其包含了數據的中轉控制和NFC芯片，采用網絡接口的方式，運用芯片實現智能門鎖的管理功能，進行日志和告警信息的傳送，將門鎖的狀態信息傳送到數據中心加以數據中轉控制器進行傳遞，運用VPN將智能門鎖的訪問權限加以更新、鑰匙和智能門鎖的信息進行刪除。信息傳遞到NFC系統中，進行電源相關的通訊交互；智能門鎖經過鎖定，可以將信息加以更新和鎖定高一級刪除。

3.3 通過NFC模塊將訪問權限加以設定

門鎖監控器內部采用NFC通訊模塊，訪問信息最終形成了NFC智能鑰匙通訊模式。NFC智能門鎖的工作數據使用控制器將數據和信息存儲器，通過NFC形成通訊協議，進行智能門鎖的大門的開關控制器的設計，將門鎖進行數據存儲器、鋰電池組的安裝。日志信息包括數據存儲器對相應的訪問權限進行日志信息的存儲、門鎖的轉動靠機械接口和轉動機械經過多個組成部分的設定，進行權限信息的匹配，采用NFC門鎖監控的方式，將數據進行更新和保存。通過NFC通訊協議，獲取當前進行門鎖機械的工作狀態，傳送到NFC監控器中，經過門鎖監控器的傳送，達到門禁監控中心。對于接收的NFC模塊進行信息的傳遞，做出相關的響應之后，將結果進行回傳。采用機械接口負責的方法，根據門鎖控制器的工作狀態的請求，進行相應的監控請求的發送，回傳門鎖轉動機械接口等的開關鎖的命令，回傳后的信息包括了開關的關鍵性命令，針對NFC智能門鎖請求及控制器的工作狀態，定時檢查NFC智能門鎖的工作狀態，對數據加以回傳。門鎖轉動靠機械接口的相關負責人啟動門鎖控制器，開關智能NFC門鎖，另外，將自身的工作狀態匯報給門鎖控制器。

3.4 實現手機內置的通訊接口的相互交互

NFC智能鑰匙的設計，該模塊能夠通過在智能手機內的網絡信息接口的位置，得到了關于虛擬鑰匙軟件相關的軟件實體，形成了智能手機的網絡設置和NFC的通訊協議，通過被鎖定和權限申請，與門禁監控系統的云服務NFC智能鑰匙通過與NFC進行的智能門鎖的交互， 采用內置的NFC功能模塊的方式，將智能手機安裝的安卓系統進行運行。在鑰匙注冊得到了激活之后，進行了鑰匙的密碼的保護和日志記錄的功能設定。

4 實驗的驗證

對于NFC智能門禁系統進行了測試方案的規劃和部署，采用NFC的智能鑰匙的訪問權限的設定之后，運用門鎖的特定時間的開啟方案，將NFC門鎖監控器的智能門鎖進行了PIN碼的設定。訪問的權限經過申請測試之后，啟動了被測試者的NFC的智能鑰匙的操作桌面，輸入個人 PIN碼之后，點擊確定，進入了操作的桌面，權限設定，窗口開啟了門鎖的部署信息，通過了永久訪問權限的申請，進行永久訪問的測試者的智能鑰匙的開發，實現了測試用案例訪問的分析結果，包括有權訪問和無權訪問的訪問權限的設置。采用NFC智能鑰匙進行測試，在進行訪問時，等候三秒時間，等待NFC智能鑰匙啟動，得到了測試的結果，將NFC測試的無線通訊距離設定在10厘米，進行無權訪問測試后，NFC智能鑰匙中，對于測試者進行了智能鑰匙的啟動，等候了2秒之后，得到了無法開啟門鎖，需要訪問權限的結果，經過分析，無權訪問測試中，NFC智能鑰匙的檢測結果是非常精確[4]。有權訪問的測試，采用NFC智能鑰匙對準門鎖3厘米的方法，啟動后等待了1秒鐘，手機顯示訪問成功的字樣，使用NFC智能鑰匙打開了門，整體測試時間很短，而且能夠精確地打開門鎖，此次NFC智能鑰匙的有權訪問的測試，結果是準確的，對于該智能門鎖，NFC智能鑰匙擁有永久的訪問權限。

5 結束語

對于NFC通訊協議的數字化的智能門禁，采用監控系統的架構設計，總體來說，需要對門鎖監控、門禁系統、智能門鎖和智能鑰匙進行系統的設計。開發中，要進行測試，得到測試的結構，方可進行下一步的設計，設計的結果要具備提升的空間，能夠提高產品的質量，不斷總結設計中存在的問題，為下一步如何進行NFC芯片數據的發送和數據的穩定性接觸提供技術資料。

參考文獻：

[1]李滿玲.基于NFC的數字化智能門禁系統的設計[J].鄂州大學學報，2014（6）：108-110.

[2]張民壘.基于物聯網的實驗室管理系統的設計與實現[D].大連理工大學，2015.

[3]高小明.基于STM8 L的門鎖控制和狀態識別[J].單片機與嵌入式系統應用，2014（6）：50-53.

[4]衛錦薇，黃健，黃慧勇.基于RFID與IC的手術智能輔助區的建立[J].中國數字醫學，2016（9）：58-60.