基于FID技术的人员门禁系统外文翻译资料

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基于FID技术的人员门禁系统

弗雷德Kayijire 陈裕兴 李丹梅 杨焕乐

中国上海 东华大学信息科学与技术学院

*lidamei@dhu edu.cn,byang2149@163.com,fkayijire@yahoo.fr,dyuxingcc@126.com

关键词: RFID,门禁系统，考勤管理

摘要：本文设计了基于RFID技术的人员门禁系统。这个员工访问控制系统由UHF RFID阅读器,工业用个人计算机,数据库服务器，大屏幕显示器和RFID手机组成。它主要应用于建筑物外部组织的主要入口。系统根据存储在标签中的人员标签ID和存储在数据库中的标签ID记录之间的匹配来识别人员。每次有可用标签的人员通过大门时，都会将人员访问记录添加到数据库中。访问人员的身份信息实时显示在大屏幕上。通过一些搜索工作，可以获得任何员工的考勤信息。通过所有这些功能，系统可以同时进行访问管理和检查考勤管理。

介绍

随着互联网技术的发展和RFID技术的广泛普及，访问控制系统已经应用于不同的组织。它们可以应用于建筑物的内侧，如会议室和实验室。它们也可以应用于建筑物的外部，例如研究机构和政府大楼的主要入口。一些关于实验室访问控制系统的研究已经在几年的时间里完成[1,2]。实验室门禁系统由电磁锁，RFID阅读器，出口开关，ARM芯片微控制器[3]和RFID标签组成。

本文设计了一个应用于建筑物外部的访问控制系统，访问者的访问量非常高。出于信息安全的原因，组织总是将内联网与互联网隔离开来。该系统在Intranet上运行。为了收集数据和存储数据,RFID技术和数据库被应用在该系统中。访问信息记录可以过滤以获取员工考勤信息[4]。该系统通过RFID阅读器采集数据，通过人员识别处理器识别人员，将人员信息和访问信息与数据库进行存储。

RFID技术处理

RFID (射频识别) 技术是一种能够在几米范围内识别有源和无源标签的技术。该定理如图1所示。

RFID标签的内部组件是一个线圈和一个存储能力很小的微芯片。RFID标签的外观多种多样。线圈和芯片可以封装在标签纸，圆形塑料硬币或塑料管中。RFID阅读器发出一些特定频率的电磁波。波携带信号。当RFID标签在读卡器的工作距离范围内时，标签感应信号,并以相应频率的电磁波反射。这个波是标签的响应信号。当RFID读取器接收到该信号时，获得存储在标签中的数据。

虽然RFID技术自第二次世界大战以来就已投入使用，但这种技术的真正广泛传播是在美国最大的零售商沃尔玛授权其一百家供应商应用此技术之后[5]。该系统中使用的RFID标签是只读的。存储在微芯片中的标签ID是一个十六进制数字的数组。表1显示了一个例子。

表1 储存在微芯片中标签ID的示例

组织中的每个员工都会获得一个标签。标签ID存储在与员工标识信息相对应的数据库中，例如姓名，部门，图片等。

系统构架

本文设计的员工访问控制系统运行在组织的内部网上。内联网与互联网完全隔离。该系统的系统结构如图2所示。

图2. 系统架构。a) RFID阅读器b) RFID阅读器c) RFID阅读器d) 无线接入点e) 交换机f) RFID手持机g) 工作人员访问识别处理器h) 工作人员访问监控器m) 数据库服务器n) 路由器q) 查询计算机

门禁系统由多个子系统组成。每个子系统都安装在组织的每个门。子系统是相同的。该子系统由三个RFID阅读器，一个工作人员访问识别处理器，一个工作人员访问状态监控器，一个无线访问点和几个手持机组成。子系统中的设备通过交换机连接到内部网。内部网中的任何一台计算机都可以用作查询计算机，它可以访问存储在数据库服务器中的员工信息。

系统功能

本文设计的门禁系统提供了员工识别，员工信息管理，员工访问记录存储，员工RFID标签信息管理和员工考勤管理等功能。系统中的手机可以读取RFID标签并显示员工信息。当携带标签的工作人员通过大门时，RFID阅读器读取标签。工作人员访问标识处理器将标签ID与数据库中的记录进行比较以确定标签的可用性。如果标签可用，则会记录访问信息，并显示员工的标识信息。如果标签不可用，或者没有标签，系统会发出警报。然后安保人员将使用手机再次确认。当人事变动时，可以通过系统维护更新员工信息。当某人的RFID标签丢失或不可用时，他或她将获得一个新的标签，同时工作人员的RFID标签信息也需要更新。通过对访问记录进行一些搜索工作，公司可以获得工作人员的出勤信息。

RFID阅读器选择

RFID读写器有两种型号，深圳AFD RFID技术有限公司AFD-8580 RFID阅读器和AWID公司MPR- 2010BN RFID阅读器。他们的工作频率都是902-928MHZ.

表2 AFD-8580 RFID阅读器和MPR-2010BN RFID阅读器参数

在表2中， SRD代表稳定阅读距离，MTRA代表多标签阅读能力，IRR代表标签阅读速率。虽然没有提供MPR-2010BN的多标签阅读能力和标签阅读率，但这两个参数远远低于现场测试的AFD-8580。此外，AFD-8580型号在稳定性上优于MPR-2010BN型号。因此，我们将选择AFD-8580型号阅读器。

数据库

对于拥有数千名员工和多个部门的组织，访问控制系统提供了一个SQL服务器数据库来提供数据服务，如图3所示。

图3. 数据库的表结构

数据库中有四个表。每个都记录员工信息，部门信息，RFID标签信息和访问信息。员工信息包括单位ID,员工姓名，照片名称，RFID标签ID,更新时间。部门信息包括部门标识，部门名称，部门缩写和更新时间。RFID标签信息包括RFID标签ID，RFID标签序列号，工作人员ID，发布日期，标签状态和更新时间。访问信息包括RFID标签ID，门号，访问方向和时间。当人事变动时，部门信息表和员工信息表应该更新。当有人丢失标签时，当他或她发出新标签时，RFID标签信息表也应该更新。

软件设计

为了提高整个系统的稳定性，访问控制系统的软件运行在工业计算机的员工识别处理器上。工业计算机与数据库服务器位于同一局域网中。程序的流程图如图4所示。

当门禁系统启动时，它会进行一些初始化工作。初始化工作包括程序的初始变量，测试RFID阅读器的参数等。然后创建三个标签读取线程对应三个RFID阅读器。RFID阅读器发送超高频电磁波，并接收RFID标签ID。阅读器能够同时接收多个标签ID。

当收到标签ID时，它首先测试ID格式是否合法。如果格式不合法，系统会发出警报。接下来，该ID将与数据库中的ID记录进行比较。如果标签可用，则需要完成两件事情。首先，记录将被存储。其次，RFID标签拥有者的信息将显示在监视器上，例如部门，名称，时间和图片。如果标签不可用，系统将通知安保人员有非员工人员试图进入。

RFID阅读器测试

RFID阅读器测试是研究两个问题。第一个问题是比较响应模式和主动模式之间的读取速率，以确定哪个更快。第二个是如果两个阅读器相邻，确定它们之间的干扰程度。测试结果如表3和表4所示。两个阅读器与工作侧指向同一方向平行放置。两个阅读器之间的距离大约是一米。所有这三个标签都放置在远离阅读器的中心线上约两米。

表3显示一个阅读器在一分钟内响应模式下读取的每个标签的频率大约等于活动模式下的频率。表4显示在一分钟内由两个阅读器在响应模式下读取的每个标签的频率总和大约等于在活动模式下的频率之和。在表4中，tag1a表示tag1被第一个RFID读取器读取，tag1b表示tag1被第二个RFID读取器读取，依此类推。

表3 一分钟测试一台阅读器的响应模式和主动模式

表4 一分钟测试两台阅读器的响应模式和主动模式

在响应模式下读取的每个标签的数量总和比在活动模式下少了一点。所以响应模式和主动模式的读取速率几乎相同。由两台阅读器阅读的标签的频率是不同的，并且它们也不同于仅由一台阅读器阅读的频率。这些特征证明，两台阅读器在同时阅读标签时正在相互争夺信号。一个标签一次只能处理一个阅读器。当两台或多台阅读器在附近一起工作时，干扰确实存在。为了避免这个问题，在安装RFID阅读器时必须考虑这些因素。

系统测试

测试同一局域网内的数据库服务器，工业计算机和RFID阅读器的配置，来排除任何通信问题。在第一次测试中，系统能够工作，但发生了几个问题。阅读速度太慢。当几十个标签一起阅读时，一些标签被遗漏。服务器重新引导时，软件无法连接到服务器。新问题应该得到解决。至于读取率低，程序中会创建新线程来专门读取标签ID。当线程获得标签ID时，它将ID传递给程序的下一部分，然后再返回读取下一个ID。至于缺失标签问题，应用ISO18000-6C协议，使阅读器能够同时读取数百个标签。为了解决连接错误，应该在绑定到程序中的端口之前设置套接字上的选项。当所有问题都得到解决后，系统按要求运行。访问状态信息如图5所示。

图5. 访问信息状态

结论

为了解决大型组织主要入口处的交通问题，本文设计了一种基于RFID技术的人员门禁系统。该系统在组织的内部网上运行。内网与互联网隔离，保证了系统的信息安全。系统中的AFD-8580 UHF RFID阅读器具有足够的阅读距离能力，多标签阅读能力，良好的阅读速度和稳定性。它能够处理拥挤的情况。为了提供足够的处理能力和稳定性，可以用专业工业计算机当员工识别处理器。该数据库用于记录员工访问信息，更新员工信息和RFID标签信息。考勤信息可以从数据库中搜索。所有这些功能为管理员工访问和检查考勤提供了便利。

参考文献

[1] 文雅辉.基于RFID的接入系统的设计与实现.信息通信.2012，6 (61)：61，221.

[2] 张万良.基于RFID的实验室访问系统设计.Design and Development.2013，22(16)：16-17，20.

[B] 吴爱平，熊超，尉伟，唐伟，杨天发.基于ARM的RFID访问控制系统设计.Modern Electronic Technology. 2013，36 (2)：60-61，67.

[4] 胡圣南，周周平，陈旭兵.基于RFID接入和考勤系统的设计与实现.数字技术与应用.2010，(9)：76-79.

[5] Yu-Chih Huang, RFID系统应用的安全访问控制方案.信息安全和安全国际会议.2009，(1)：525-528.

[6] G. Roussos, Networked RFID, Systems, Software and Services, first ed., University of London,UK, 2008.83

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