智能门禁管理系统（精选12篇）
智能门禁管理系统 篇1
1 国内外研究现状
现代科技在人脸识别领域的研究工作, 已经取得巨大的进步。近十年, 国外各大公司在这方面投入巨大人力物力, 开发了多个人脸识别系统。但在人脸识别嵌入式系统方面产品较少, 大多昂贵。国内方面, 在人脸识别应用方面没有达到世界先进水平。其系统主要是基于PC机, 应用并不广泛, 识别率较低, 不适合大规模的推广。所以当务之急是开发安全高效的人脸识别系统, 赶上世界先进水平。
2 系统的总体设计
系统的总体原理图如图1所示。通过固定的USB摄像头采集到图像, 传送到基于S3C6410A处理器的的ARM开发板上, 本系统使用的开发板为Tiny6410开发板。图像通过Socket套接字传输到监控端的PC机上, PC机通过识别程序完成人脸的识别, 并在人脸库中搜索, 如果搜索到则反馈到开发板端, 通过电控锁开门;如果在人脸库中没有发现, 则发出报警声, 并提示管理员, 发出安全警报。
3 系统的硬件设计
本系统直接使用基于S3C6410A的Tiny6410开发板。Tiny6410是基于SAMSUNG16/32位RISC微处理器S3C6410A的一款开发平台, S3C6410A是基于ARM1176JZF-S核的通用处理器。CPU主频为533MHz, 最高为667MHz, 运行速度较快, 适合运用于对视频、图像等的处理;开发板上含有1路RS485接口, 2路RS232接口, 4路TTL串口, 1路USB Device, 3路USB Host, 采用DM9000网卡芯片, 100/10M自适应, 6路A/D输入通道, 支持10/12-bit精度, 一个CMOS Camera接口。在本系统中, 如果通过人脸识别在人脸库中没有发现目标, 则通过蜂鸣器发出报警声。采用USB接口带红外的摄像头, 这样可以保证在光线不充足的情况下也可以正常工作, 采用CMOS传感器;由于最新的Linux内核中已经包含了USB摄像头万能驱动, 这样就省去了移植驱动的麻烦。
4 系统的软件设计
人脸的采集由安装的摄像头完成, 图像数据的传送采用Linux下的Socket套接字, 采用TCP协议的C/S机制。让开发板运行服务端程序, 一直处于监听状态, 等待PC客户端的请求。在人脸识别阶段, 通过PCA算法计算出人脸向量与平均脸向量的差值, 采用欧式距离分类计算出2个矩阵的欧氏距离, 如果该距离小于设定的阈值, 则该人脸被识别。其系统总流程图如图2所示。
5 结论
经过测试, 本系统能够较好的快速识别人脸, 准确率达到95%。系统具有高效性、准确性、可靠性。系统也有不足之处, 为了提高识别率, 可以使用更加复杂的算法;为了提高识别速度, 可以使用更高级的处理器。
本文设计了人脸识别的门禁系统, 给出了总体的结构原理图、硬件组成、软件流程图, 系统采用Linux系统。本系统适用于大厦、实验室等门禁, 达到安全、管理的目的。
参考文献
[1]黄福珍, 苏剑波.人脸检测[M].上海:上海交通大学出版社, 2006.
[2]白立朋, 李秋红, 程磊等.嵌入式ARM下的USB摄像头监控系统[J].计算机系统应用, 2011.
[3]朱冰, 朱敏.嵌入式人脸识别门禁系统设计与实现[J].制造业自动化, 2013.
[4]张瑜, 王益涵.ARM嵌入式程序设计[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2009.
[5]管风旭, 张爱筠.嵌入式系统开发实验技术[M].北京:人民出版社.2008.
[6]王田苗.嵌入式系统设计与实例开发[M].北京:北京清华大学出版, 2005.
[7]韦东山.嵌入式Linux应用开发完全手册[M].北京:人民邮电出版社, 2008.
智能门禁管理系统 篇2
课题名称智能门禁系统设计 院 系信息科学与工程学院
专业班电子科学与技术1101
姓 名
评分 指导教师
华中科技大学武昌分校 毕业设计开题报告撰写要求 1.开题报告主要内容
1）课题设计的目的和意义； 2）课题设计的主要内容； 3）设计方案； 4）实施计划。
5）主要参考文献：不少于5篇，其中外文文献不少于1篇。
2．撰写开题报告时，所选课题的课题名称也不得多于25个汉字，课题设计份量要适当，设计中必须是自己的设计内容。
3.开题报告的字数不少于2000字（艺术类专业不少于1000字），格式按《华中科技大学武昌分校本科毕业设计/论文撰写规范》的要求撰写。4.指导教师和责任单位必须审查签字。
5．开题报告单独装订，本附件为封面，后续表格请从网上下载并用A4纸打印后填写。6.此开题报告适用于全校各专业，部分特殊专业需要变更的，由所在系在基础上提出调整方案，报学校审批后执行。
华中科技大学武昌分校学生毕业设计开题报告 学生姓名
学号
专业班级
电子科学与技术1101班
系别
信息科学与工程学院
指导教师
职称
高级工程师
课题名称
智能门禁系统设计
1．课题研究的目的和意义 1.1研究目的 从古至今，人们习惯用普通的门锁来保护他们的财产，以及防止非法人员进出房间等私密场所，这种简单的方法一直延续了很久。然而普通的门锁始终离不开钥匙，而且每把门锁需要一把与之相对应的钥匙，需要加锁的地方也越来越多，导致需要随声携带很多把钥匙。钥匙多了就不方便于携带，并且容易丢失和被盗，安全很差。在科技高速发展的现在，传统的门锁已经不能满足人们对安防的需求，为了从根本上改变这种局面，产生了智能门禁系统，它是在电子、机械、光学、生物识别技术、计算机技术和通信技术等新技术的基础上开发出来的，它也是新时代很优秀的产物。
众所周知门禁系统，也被称为出入口控制系统。在科技发达的今天，门禁系统已发展成为一套现代化，功能齐全的管理系统。它对出入口及通道的管理已经不再是单纯的钥匙和锁的管理，它能够帮助内部有序化管理。它能够时刻记录人员的出入时间、出入情况等，限制人员的出入范围，也可以很好的拒绝非法人物进入。同时，它也可以有效的预防了财产受到非法侵犯。门禁管理系统已经成为了安全防范系统中很重要的部分，它在当今社会发展的很迅速，已经广泛的应用在了办公室，宾馆，智能大厦，智能小区等各种大门、通道、房间的管理。当今社会的房地产发展如火如荼，小区门禁系统成为小区住宅楼不可缺少的配套设施，它很好的保护了住户的人身安全和财产安全。目前，国内对门禁系统的研究已经从认知教育和试用进入到了研发阶段，但在门禁系统的设计与研发过程中还有一些不足之处，其表现为：(1)对国外已有的系统进行仿造；(2)采用国外现有的集成模块，如门禁控制器，读写器，天线模板等；(3)产品形式缺乏多样化、投入资金消耗量大。
在技术方面，中国当前也有很多企业仿制国外的门禁系统，目前的做法有两种，一是采购外国商家的系统零部件，例如门控器，读写器等，再对这些芯片进行二次软硬件的设计。此系列系统的性能较好，能够满足那些对安全有严格要求的场所，但是价格昂贵。二是，在购买核心芯片之外，对国外其他部件的优质产品进行研制。此方容
易变通，可以随时满足客户对门禁系统的合理性要求，且价格比较便宜。从内部系统结构出发可看出，国内的门禁系统多数以控制器为核心研制的，门控器部分由国外厂家开发。就是门禁控制器要接收读卡器的信号，再根据信号来决定是否开门。国内在目前先进的智能系统的研发处于滞后状态，不过相信在未来我国一定能够研发出完全属于自己的智能系统。1.2 研究意义
门禁系统是智能建筑楼宇自动化系统中的安全系统，是一种新型现代化安全管理系统。在社会财富不断增长的今天，建筑物内的主要管理区、出入口、贵重物品的库房、设备控制中心、电梯口等重要部门的通道口都需要加强安全防护措施，这就需要开发出与之相对应的智能门禁系统，识别出入口人员的身份，对出入口进行控制。同样小区门禁系统是保障住户的人身财产安全的重要方法。并且可以通过小区门禁系统的设计，熟悉掌握单片机的特点、编程技巧以及其应用。论文研究的意义：
（1）小区门禁系统是安全防范系统中常见的设施，能够对智能住宅的重要通道进行管理，保障住户的人身及财产安全，减少或防止非法行为的发生。
（2）小区门禁系统可以对住户及访客的出入情况进行常规统计管理，并记录档案为突发事件提供相关资料，便于以后的查阅。
（3）该设计可以为住户和访客提供了便捷有效的出入方式，方便人们间的交往。
2．课题研究的主要内容
门禁系统采用AT89C52 单片机作为控制核心，外围加蜂鸣器控制电路、开门指示灯电路、电控锁控制电路以及1602显示电路等。门禁系统主要组成：由CPU、复位电路、电源指示、工作指示、振荡电路、蜂鸣器电路、门控锁电路、读卡模块、显示模块等组成。采用射频卡完成刷卡进门。
其门禁系统的工作原理：
（1）当刷卡时，蜂鸣器响一下，如卡权限获得允许，显示模块显示卡号，同时继电器动作将门锁打开，指示灯点亮，延时一段时间后继电器再次动作将门锁锁闭，指示灯熄灭。（2）当按下出门按钮时，将门锁打开，指示灯点亮。
（3）程序中增加了射频卡权限判断，当遇到合法卡时显示卡号，门锁打开，非法卡不显示卡号门锁不开。
（4）可以更改射频卡的权限。
3．研究方法
最小系统设计：门禁系统数控部分采用89C52 单片机作为控制核心，其内部组成包括：一个8位的微处理器CPU及片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接；片内数据存储器RAM低128字节，存放读/写数据；高128字节被特殊功能寄存器占用；片内程序存储器4KB ROM；四个8位并行I/O（输入/输出）接口P3-P0，每个口可以用作输入，也可以用作输出；两个定时/计数器，每个定时/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口。
RFID（射频识别）技术：是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）传输特性，实现对被识别物体的自动识别。作为条形码的无线版本，RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、智能卡上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更加自如等优点，已经被世界公认为本世纪十大重要技术之一。一个最基本的RFID系统，一般包括以下几个部份：一个载有目标物相关信息的智能卡即RFID智能卡、在读写器及RFID单元间传输RF信号的天线、一个接收从RFID智能卡返回的RF信号并将解码的数据传输到主机系统以供处理的RFID读写器。目前，RFID系统已在交通管理、仓储管理、物流管理、生产线追踪等领域大展身手。
本次设计的系统硬件框架如图3-1: 图3-1 系统硬件框架
软件设计上，根据功能分了几个模块编程。模块主要有：读卡模块、数制转换模块、显示模块、合法卡比较模块、开锁模块、中断子程序模块、延时子程序模块等。本次设计的主软件流程如图3-2：
4．实施计划
（1）第1-2周开题阶段，撰写开题报告、外文文献翻译。（2）第3-4周提交开题报告、外文文献翻译，完成开题答辩。（3）第5-6周查阅资料，方案设计。
（4）第7-10周拟定的课题实施方案，进行深入研究，基本完成毕业设 计/论文工作。
（5）第11周软硬件修改、系统调试，课题中期检查。（6）第12周课题验收。
（7）第13-14周撰写论文初稿、提交初稿修改论文并定稿。（8）第15周答辩资格审查，毕业答辩。
5．主要参考文献
[1] 李忠国.单片机应用技能训练.北京：人民邮电出版社,2006.[2] 何立民.单片机高级教程、应用于设计.北京：北京航空航天大学出版社，2000.[3] 刘守义.智能卡技术.西安：西安电子科技大学出版社，2004.[4] 林全新.单片机原理与接口技术.北京：人民邮电出版社，2002.[5] 李朝青.单片微机原理及应用技术.天津：南开大学出版社，1998.[6] Weis Stephen A.RFID : Principles and Applications.Massachusetts：MIT CSAIL, 2007.指导教师意见 指导教师签字： 年月日
答辩小组意见： 组长签字： 年月日
教研室审查意见： 教研室负责人签字： 年月日
智能门禁管理系统 篇3
绪论
随着国民经济和科学技术水平的提高，特别是计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术的迅猛发展与提高，促使了家庭实现了生活现代化，居住环境舒适化、安全化。这些高科技已经影响到人们生活的方方面面，改变了人们生活习惯，提高了人们生活质量，楼宇智能化管理系统也正是在这种形势下应运而生的。
楼宇的智能监控，是指以建筑为平台，以集中监视、集中控制、集中管理为目的，将各种监控设备与系统通过组合或集成，构成一个综合性安防技术防范系统。视频监控系统是安防系统的主要部分，也是智能化系统的重要组成部分。
与传统楼宇监控系统相比，现代监控系统多应用传感器识别技术及先进的网络通信技术。这种系统将更合理、更高效、更快捷的为人们提供舒适的工作和生活环境，为人们人身财产安全提供更好的保障。推广智能楼宇技术，对于改善人居环境，促进可持续发展具有重要意义。
现在智能楼宇系统集成的发展主要分为两种趋势：将安防系统、楼宇自控、消防系统的数据整合，交由统一平台进行管理；还有一种将楼宇自控、安防、消防、信息设备系统、信息化应用系统集成起来，形成IBMS系统，一个平台控制5个系统。
目前，监控系统在智能楼宇中起着至关重要的作用。监控系统涉及电学、通信学、信息学、光学、物理学等多个学科和领域，是比较复杂的一个综合性技术。本章仅就有关应用问题进行简要介绍。
一般监控系统组成原理如下：
（一）系统组成原理
智能楼宇监控系统是针对独立楼宇的安全防范技术，主要通过门禁监控和视频监控来确保住户的人身财产安全，同时通过住户自我监督防范来确保整个楼宇的安全。
（二）监控系统结构
门禁系统是新型现代化安全管理系统，它综合了各类自动识别技术和现代安全管理措施为一体，它涉及电子学、机械学、光学、计算机技术、通信技术等诸多技术。它是解决楼宇出入口实现安防管理的有效措施。
（三）门禁系统结构
1、密码识别技术
密码识别：通过检验输入密码是否正确来识别进出权限。
这类产品又分两类：一类是普通型，一类是乱序键盘型（键盘上的数字不固定，不定期自动变化）。
普通型：
优点：操作方便，无须携带卡片；成本低。
缺点：同时只能容纳三组密码，容易泄露，安全性很差；无进出记录；只能单向控制。
优点：操作方便，无须携带卡片，安全系数稍高
缺点：密码容易泄露，安全性还是不高；无进出记录；只能单向控制。成本高。
2、卡片识别技术
卡片识别：通过读卡或读卡加密码方式来识别进出权限，按卡片种类又分为
·磁卡
优点：成本较低；一人一卡（+密码），安全一般，可联微机，有开门记录
缺点：卡片，设备有磨损，寿命较短；卡片容易复制；不易双向控制。卡片信息容易因外界磁场丢失，使卡片无效。
射频卡
优点：卡片，设备无接触，开门方便安全；寿命长，理论数据至少十年；安全性高，可联微机，有开门记录；可以实现双向控制。卡片很难被复制。
缺点：成本较高
3、生物识别技术
生物识别：通过检验人员生物特征等方式来识别进出。有指纹型，虹膜型，面部识别型。
优点：从识别角度来说安全性极好；无须携带卡片
缺点：成本很高。识别率不高，对环境要求高，对使用者要求高，使用不方便。
视频监控系统是安全防范系统的组成部分，它是一种防范能力较强的综合系统。视频监控以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于许多场合。
4、视频监控设备的现状
数字监控录像系统通常分为两类：一类是基于PC机组合的计算机多媒体工作方式；另一类是嵌入式数字监控录像系统。
①计算机多媒体方式的数字监控录像系统
数字视频压缩编码技术日益成熟，计算机的普及化，为基于PC机的多媒体监控创造了条件。其优越性主要表现在：
a、PC机的多媒体监控主机综合了视频矩阵、图像分割器、录像机等的众多功能，使系统结构大为简化。
b、由于采用计算机网络技术，数字多媒体远程网络监控不受距离限制；
5、视频监控系统基本功能要求
（1）视频监控系统（cctv）应提供独立的网络数据库和独立的网络发布系统，支持通过基于TCP/IP的局域网，或者通过Internent从远程通过登录综合安防管理系统的Web页面对系统监控和管理；
（2）较强的扩容性，要求有足够的设计冗余；
（3）将强的兼容性，可兼容第三方产品；
（4）产品成熟，稳定性高，适应7×24小时工作；
智能楼宇可视对讲系统主要应用于楼宇内住户与外来访客之间提供双向通话，同时通过摄像头为住户显示访客的图像，为住户是否让访客进入做出判断。
（作者单位：浙江纳特智能网络工程有限公司）
智能楼宇门禁系统 篇4
(一) 出入口门禁系统介绍。
出入口门禁系统是通过利用现代信息技术对建筑物进行管制的一种智能化的程序, 能够起到管理效率和安全的优势。随着今年感应程序的不断发展, 在生物识别技术和感应技术不断研发下, 目前现代化技术门禁系统常见的有:密码类型门禁系统, 刷卡类型的门禁系统, 生物识别类型的门禁系统等。
密码门禁系统的优点在于只要使用者能够记住密码, 就可以正常通过门禁系统, 相对来说成本较低, 但是存在的缺点包括速度相对较慢, 再输入密码的过程中少说几秒, 如果输入错误还需要更长时间, 并且等待出入的人群需要排队。
刷卡门禁系统的优势在于性价比相对较高, 读卡速度较快, 所以在目前楼宇多采用此方式, 安全性能相对较高。
生物识别系统是根据人的特征进行区别形成独有的身份识别系统, 常见的有:指纹, 虹膜, 人脸等为特征的识别系统, 这种系统优点在于不需要介质携带, 不容易仿制, 安全性高。缺点在于成本过高, 比对参数相对反应较慢, 如果人多的话不便于使用, 另外生物识别因时间和环境会产生变化, 导致识别率降低。
(二) 出入口门禁系统工作原理。
对于出入口门禁系统工作原理我们可以将其看成三部分组成, 分别是中心控制, 数据传输以及现场部分, 我们以卡片系统为例, 其主要设备的硬件包括的是通信功能以及计算服务器, 现场单元接口, 现场控制, 读卡器, 延时驱动等, 另外起到辅助的线缆, 出门按钮, 刷卡感应磁力锁, 报警设备等。
门禁控制器的主要组成部分包括:输入输出设备, 中央记忆存储部分, 通讯功能等。人通过感觉器官例如眼睛, 耳朵, 手脚等做出输出设备的动作, 人的大脑好比记忆存储和中央信息系统的处理器, 通过感觉器官进行收发信息, 将感觉器官获得的信息经过大脑分析进行手脚做出相应的活动, 这就是一个完整的智能化的行为过程。通过语言进行交流形成群体。计算机的鼠标和键盘也是输入设备, 通过主板主机进行分析在硬盘和内存中进行分析判断, 然后在以打印机或者其他设备形成一个输出的过程, 这也是一个完整的输入输出过程, 通过计算机网卡进行读取用户的卡号信息, 然后转换成信号传入出入口门禁系统中, 控制器将接收到的信号传入软件通过分析, 来判断持卡者在目前阶段能否出入大门, 根据判断结果进行智能开关门等。
二、访客可视讲系统
(一) 访客可视讲系统概述。
可视对讲系统是一套现代化的小区住宅或商用写字楼服务措施, 提供访客与住户之间双向可视通话, 达到图像、语音双重识别从而增加安全可靠性, 同时节省大量的时间, 提高工作效率。更重要的是, 一旦住户家内所安装的门磁开关、红外报警探测器、烟雾探测器、瓦斯报警器等设备连接到可视对讲系统的保全型室内机上以后, 可视对讲系统就升级为一个安全防护网络, 它可以与住宅小区物业管理中心或小区警卫有线或无线通讯, 从而起到防盗、防灾、防煤气泄漏等安全保护作用, 为屋主的生命财产安全提供最大程度的保障。它可提高住宅的整体管理和服务水平, 创造安全社区居住环境, 因此逐步成为小康住宅不可缺少的配套设备。
(二) 访客可视讲系统基本原理。
可视楼宇的对讲系统能够叫门, 提供摄像, 对讲监控, 具备遥控开锁, 夜视等功能, 楼宇中的住户在家通过扁平的显示器就能够通过可视对讲系统对来访者进行影像的鉴别, 通过语言对话和开锁器等来控制外门, 可以阻止陌生人进入楼宇的性能, 对住户而言相对安全性能提高。
可视楼宇对讲系统能够阻挡非住宅人员的进入, 能够保证居家的安全性, 在防范作用上做得非常好, 无论是白天还是夜晚, 通过可视和对讲功能, 都可以清楚的看到来访者的样貌。
可视对讲系统由主机, 室内分机, 电源, 控制锁, 闭门系统等构成, 主要在居室和大门通道口附近设置, 除了能够对讲之外还要增设影像传输的功能。
使用者根据读卡感应, 密码, 钥匙, 对讲等开锁, 可视对讲系统可以是独立的门户, 可以是别墅, 也可以大厦或者多幢建筑共同联网。可视对讲系统能够进行监控和录制, 室内设备可以按照用户需求进行可视或者不可视, 对讲或者不予应答等, 住户采取回避态度的话, 当影像呈现在室内机时过了延时时间之后将可以自动消失, 在此基础上加上单户的门铃, 可以便于住户之间的联系, 在停电时候以备不时之需作为后备电源。
参考文献
银行系统智能门禁解决方案 篇5
随着改革开放的深入，国家经济快速发展，银行、证券等金融单位的综合性建筑越来越多，如何做好银行的安保系统，越来越成为安防领域一个非常重要的话题。其中，门禁系统在整个银行安防系统中占据了最主要的地位。因此门禁系统的好坏，直接关系到国家金融和人民财产的安全及金融工作人员的生命安全。
近年来银行对安全保卫技防系统投入资金逐年递增，然而针对银行的犯罪事件仍时常发生，主要原因有三点：
一、堵外不堵内，包括中行湖北宜昌支行金库失窃，湖南平江县邮政局金库失窃，河北邯郸农行金库5100万巨款失窃，均是是内盗！
二、技防系统设计不完善，单纯依赖闭路监控等被动防御系统，忽视了预防犯罪要从事后转向事中转向事前入手。
三、技防、人防、物防三者没有切实有机的结合起来，导致安防系统功效大打折扣。
因此，采用高新安防技术建立银行的安全屏障，提高银行安全规范化、科学化的管理水平，用高效的技术防范手段对银行安全实行事前的主动的防范，是银行安全防范的必然发展趋势。
近年来银行对安全保卫技防系统投入资金逐年递增，然而针对银行的犯罪事件仍时常发生.银行智能门禁系统是一个完整的解决方案，是对银行机房、机柜、门进行集中控制管理的系统。银行门禁监控系统可以单独组网，权限灵活、远程授权、记录精细，也可纳入电源、空调及环境集中监控管理系统，具备在FSU故障、FSU掉电、银行掉电等场景下使用的能力。基本组成包括智能电控锁、FSU、电子钥匙、手机App、运维集中监控平台和电子钥匙管理平台等几大部分组成。
系统特点
1、安全防盗
基站设备价值高，运营影响面大，大部分处于无人值守状态。对门禁的头号要求是安全系数高，防盗性能好（防盗开防伪造，防暴力破坏）。
2、运行可靠
基站所处的户外条件恶劣，经常有电压不稳、意外停电、风霜雨雪等情况，需要门禁在恶劣环境中持续可靠的工作。即使长期断电（例如电源故障、天气恶劣、维护巡检未到等）情况下，依然守护基站安全。
3、权限灵活
及时灵活地对基站进出人员进行身份验证和授权管理，授权特定人员在特定条件进出特定门禁。例如长期授权（管理型）、定期授权（巡检型）、时段授权（施工型）、一次授权（突发型），以确保基站安全可控，消除管理漏洞。
4、集中管理
系统使用的开门凭证（不管是钥匙、手机、IC卡、指纹或密码），必须由统一的管理中心进行集中管理（增加、删除、作废、激活、修改等），任何人都无法伪造和复制。同时管理中心的管理业务应该简单、可靠、效率高。
5、远程授权
由于基站数量多，分布广，管理部门不可能到基站现场授权，只能在管理中心进行远程授权，所以必须具备远程控制功能。
6、挂失及时
授权过的开门凭证（不管是钥匙、手机、IC卡、指纹或密码），一旦遗失、损坏或发生人员变动无法正常收回，管理中心应能及时挂失作废，消除安全隐患。
7、记录可控
对每个人进入每个基站的门禁有详细的记录（包括时间、门禁ID、凭证ID、人员编号、加密流水等），可供核对、查询和管理分析。
8、简单灵活
基站数量多，分布广，专门为门禁系统布线是不现实的；单独布线不仅成本高昂，而且施工也有难度。所以应该安装方便，操作简单，布置灵活。
9、无缝连接
门禁管理系统的技术探讨 篇6
前言
随着高科技的蓬勃发展，智能化管理已经走进了人们的生活，智能化的电子安防系统开始在中国逐步普及。目前，住宅楼进户门或家庭进户门大多采用磁力锁或机械锁，随着信息化、网络化的发展，人们对居住、办公等区域环境质量要求的不断提高，智能化安防系统就越来越受到人们的青睐。安防系统主要由三大部分组成，即门禁系统、闭路监控系统、防盗和巡更系统。门禁是一种以IC/ID卡作为信息载体、集信息管理、计算机控制和智能卡技术于一体的高科技产品。可以对进出加以控制，有选择的对要通过门的人员予以放行或者禁止，它具有授权、记录、查询、统计、防盗、报警等多种功能，具备极高的安防能力。门禁系统为实现现代化的管理，提供了科学、高效、安全的手段，已普遍被采用，由于门禁系统的安全性、易操作性、易管理性等优点，因此在现代化的智能小区和写字楼等场所得到了广泛的应用，应用领域也越来越广，具有广阔的市场前景。门禁系统是使用电子识别技术，通过电子锁具管理出入口或一个区域，只允许拥有授权的人在相应的授权时间内进出，并保存各种记录，从而方便有效地改善安全状况。虽然现有的门禁系统具有上述诸多优点，但由于其本身的结构及设计，不可避免的存在一些不足之处，比如：1、浪费了有限的存储资源，因为摄像机是通过专用硬盘来保存记录的，而硬盘的空间总是有一定的限制，空间不可能无限制大；2、由于这些摄像监控大多处于长时间工作状态，进行24小时全天候拍摄，这样加快了设备的损坏和老化，增加了维护费用；3、由于摄像监控时间段长，记录数据太多，导致查找记录比较费时。
门禁管理系统技术改进装置
一种门禁管理系统，它包括摄像机、门锁和控制器，摄像机与控制器信号连接，它还包括感应器，感应器固定在门锁上，并与控制器信号连接。
门锁可以是机械锁，感应器是位移传感器或震动传感器。门锁也可以是磁力锁，感应器是磁力传感器。
采用上述方案，本门禁管理系统由于感应器的设置，感应器能感应门锁的开启，而且感应器还与控制器信号连接，这样可通过设定控制器开启摄像机。当感应器感应到门锁的开启信号后，控制器控制摄像机工作一个时间段，如设定10分钟或15分钟。在门锁没有开启的情况下，可以使摄像机不工作，这样，不但节约了视频、图像等记录的存储空间，方便查找记录，同时还减少了设备的损耗。
1、摄像机，2、门锁，3、控制器，4、感应器
门禁管理系统实施过程
如图1所示，本文所述的门禁管理系统，它包括摄像机1、门锁2、控制器3、感应器4，感应器4固定安装在门锁2上并信号连接，摄像机1和控制器3信号连接，控制器3和感应器4信号连接。门锁2可以是机械锁，也可以是磁力锁，当门锁2为机械锁时，感应器4采用位移传感器或震动传感器，采用位移传感器时，可将位移传感器测点设置在所舌上。当门锁2为磁力锁时，感应器4一般采用磁力传感器。
当人员使用IC/ID或指纹后，系统通过电子识别技术，迅速作出判断，如果系统资料库中可以找到相应的信息，则门锁2开启，如果找不到，门锁2不开启。传统的安保系统大多处于24小时摄像工作，而本产品的最大特点是只在门锁2被开启后，摄像机1才开始进行工作。由于感应器4是固定安装在门锁2上并信号连接，当门锁开启后，感应器4得到信号，并把信号传递给与它信号连接的控制器3，而控制器3由于和摄像机1信号连接，控制器3控制摄像机1工作一个时间段，比如设定10分钟或15分钟，进行摄像工作，并把记录保存到专用硬盘上，以便需要时查询。
结束语
采用本技术改进后，不但达到了传统门禁系统具有的功能，还可以使摄像机只在门锁处于开启状态下时，才开始工作，与现有技术相比，本产品的拍摄记录大大减少，极大的提高了磁盘空间的使用率，并大大延长了数据的时效。这样不但节约了视频、图像等记录的存储空间，方便需要时有针对性的快速查找记录，同时还减少了设备的损耗，延长了设备的使用寿命，节省了维护费用。
（作者单位：浙江纳特智能网络工程有限公司）
智能门禁管理系统 篇7
关键词：iButton,SHA-1,nRF905,STM32,智能门禁,SQLSever
0 引 言
当今社会,信息安全日益成为人们所关心的问题,基于磁卡、IC卡、电子锁等方式设计的安全系统除价钱较昂贵外,可靠性也不是很高。但是电子设备和保密机构对更安全方便的身份认证和访问控制的需求却越来越高,“基于iButton®的智能门禁安全管理系统”正是在这种社会需求下应运而生。作为一种新型智能信息载体, DALLAS推出的iButton因其独特的不锈钢封装、简单的通信方式、高安全可靠性(高度安全质询-响应认证、防克隆保护、密钥泄露保护)满足了智能门禁的要求(在文献[1]中有一定探索),在智能安防系统的应用中得到广泛使用。
1 整体系统方案设计
如图1所示,将装有DS1961的iButton插入到电子锁内,主控芯片向iButton发送复位脉冲,将其初始化并读取标识码;用户输入自定义密码,然后将读取的标识码和用户密码通过nRF905传输至系统信息管理端,同时将其与上位机本地数据库里的用户信息进行验证和匹配,若信息正确,则驱动光耦继电器开锁,同时上位机管理系统记录本次开锁信息;若错误,则无法开启。
1.1 DS1961智能电子锁
每一个DS1961有自身唯一的工厂刻入64位(家族号8 位、系列号48位以及CRC码 8位)激光ROM系列码GUID(全球唯一标识码),不会与其它任何一个单总线器件重复,正如文献[2]所述DS1961的one-wire?(单总线技术)保证数据传输完整性。系统采用GUID和用户自定义密码的双重账号来解锁,这样的多层保护给用户更高的安全可信度,且具有自毁功能。另外传统电子锁在锁内采用电池为控制器供电,当电池电量消耗殆尽时,将失去门禁防盗作用,针对此缺陷,系统采用电源外置和电池电量自检的方法来设计智能锁结构,当供电不足时,及时向监控系统发送告警信息。
1.2 nRF905无线通信模块
nRF905是单片射频发射器芯片,工作于433/868/915 MHz3个ISM频道。其ShockBurst技术可在通信时自动生成前导码和CRC校验位,可以很容易通过SPI接口与控制器通信并对其进行编程配置。系统采用nRF905来完成监控端和被监控地点的无线节点数据传输。如图2所示,nRF905主要完成无线数据采集的中继任务,其目的是扩展无线通信距离以便于完成底层节点和系统的数据采集与实时监控。
中继节点采用2个nRF905无线收发器,STM32接收来自于iButton数据采集模块的实时数据,一路nRF905将经过STM32处理后的传感数据发送出去,由另一路nRF905做接收数据端并将数据实时反馈给监控系统。而当通信链路出现问题时,则将iButton采集数据缓存于本地FLASH,同时触发接收端STM32中断将通信链路状况反馈到上位机监控系统并记录。
2 用户端智能锁设计
2.1 SHA-1安全散列算法
DS1961采用SHA-1(Secure Hash Algorithm),安全散列算法即把任意长度输入通过散列算法变换成固定长度散列值输出。文献[3,4,5]均表明了这种转换是一种压缩映射,即散列值空间通常远小于输入空间,不同输入可能会散列成相同输出,故不可能从散列值来唯一确定输入值。其中,文献[6]证明了对于长度小于2^64位的消息,SHA-1会产生一个160位消息摘要,当接收到消息时,消息摘要用来验证数据完整性,在传输过程中数据可能会发生变化,此时会产生不同的消息摘要。步骤如下:
步骤1:Padding,
步骤2:Append 64-bit length
步骤3:初始化MD缓冲区ABCDE。A=0x67452301;B=0xEFCDAB89;C=0x98BADCFE;D=0x10325476;E=0xC3D2E1F0
步骤4:以512位的分组(16字)作为每轮输入,共4轮,每轮执行20步迭代。
CV0=IV (1)
CVi=HSHA-1(CVi-1,Yi) (2)
4轮运算结构相同,但各轮使用不同的逻辑函数fi(i=1,2,3,4),每轮输入是当前处理的512位分组Yq和160位缓冲区ABCDE内容。
步骤5:所有L个512分组处理完后,第L个分组输出就是160比特消息摘要。
CV0=IV (3)
CVq+1=SUM32(CVq,ABCDE/q) (4)
MD=CVL (5)
其中IV= ABCD初始值;Yq=第q个512位数据块;L=数据块数;CVq=链接变量,用于第q个数据块处理;MD=消息摘要结果;SUM32=分别按32位字计算的模232加法结果。
A,B,C,D,E←(E+f(t,B,C,D)+S5(A)+
Wt+Kt),A,S30(B),C,D (6)
上式(6)为SHA-1压缩函数:t=步数,0≤t≤79;f(t,B,C,D)=步函数;Sk=循环左移k位给定的32位字;Wt=从当前512数据块导出的32位字;Kt=加法的常量,四个不同的值;+=加模232。
提供具有质询-响应的加密存储器,允许双方共用公匙,且从不对外暴露密匙,从而使数据更安全。512位加密引擎根据iButton中存储信息计算160位信息认证码MAC[3],除64位密码外,其它输入数据、SHA-1计算函数以及生成MAC均为公开信息,依据SHA-1(由MD5算法演变而来,如文献[7]中所展示)不可逆性和数字签名验证中用户主机合法性,能有效避免加密算法所产生的入/出口限制,从而保证密码安全。存储器数据和计算生成160位MAC同时被传输,接收方将按照SHA-1函数,重新计算MAC,以验证数据在传输过程中是否被篡改。如果MAC匹配,则被传输数据未被修改;反之,则忽略本次传输数据。
2.2 用户端人机交互
如图3所示,采用TFT显示和触摸键盘来完成用户端交互界面的设计,提高安全保密度的同时增加较好的用户体验。
3 无线通信射频模块软件设计
nRF905采用ShockBurst模式,实时采集用户端数据经过STM32处理,然后由nRF905高速发射和接收。在该模式下,发送端nRF905自动加上字头和CRC校验码并形成一帧数据包;接收端nRF905自动把字头和CRC 校验码移去并完成解码工作。其与射频协议相关的所有高速信号处理均在片内进行,这样便可得到很高的射频数据发射速率且具有很高的抗干扰性。图4为发送数据流程图,图5为接收数据流程图。
4 上位机本地数据库
采用C#编写上位机软件,使用SQLSever建立本地数据库,系统对门禁设备的每个单位时间传感检测和运行信息进行实时监控。上位机完成以下功能:
(1) 建立本地用户数据库,用于信息钮扣和用户自定义密码进行双重检测匹配
(2) 对用户信息进行统一智能保密管理,并且能提供用户ID信息更改功能
(3) 实时监测并记录用户进入门禁系统的相关信息
(4) 对多次匹配错误的账户警告提示并冻结,记录用户ID
5 系统测试结果与分析
通过系统性能测试,系统对本地数据库用户信息的检测和匹配能可靠地完成从信息识别、存储、传输、处理到最终数据管理统计。而对比传统设计,当通信链路出现问题时,系统会将iButton采集数据缓存于本地FLASH,同时触发接收端STM32中断将通信链路状况反馈到上位机监控系统并记录,极大地提高了实时数据采集传输的可靠性和整体的数据纠错率。图6为用户端密码输入,图7为上位机实时数据采集和出入信息记录,图8为用户ID信息管理。
6 结束语
本系统设计的智能门禁是基于新型智能化信息载体iButton作为设计主导,将GUID和用户自定义密码作为用户信息识别体,并采用无线通信节点nRF905和STM32进行数据实时处理和传送,实现用户端门禁控制与系统管理端PC机的实时信息交互工作,极大地提高了系统的安全性,亦有利于日后系统管理者对智能门禁系统网络的改造。本系统简明易懂、实用操作性强,极大地满足了智能门禁的要求,在智能安防系统的应用前景十分广阔。
参考文献
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[6]Eastlake D,Jones P.RFC3174US Secure Hash Algorithm1(SHA1)[S],2001.
智能楼宇门禁控制系统设计 篇8
近年来, 不法分子利用对各种假证非法进入企业、住宅和写字楼进行盗窃等违法行为, 为了保障人生和财产安全, 非常有必要在楼宇的出入通道进行管制, 对进出人员登记进行严格把关[1,2,3]。针对目前智能楼宇安全防范的要求, 该文采用具有独特的64位二进制序列号的信息载体i Button作为身份识别手段设计了一套门禁控制系统, 对智能楼宇的出入口通道进行管控, 能够给楼宇的安全管理提供保证。
2 硬件设计
门禁控制系统的总体结构框图如图1所示, 其主要由电源、单片机、身份识别模块、时钟模块、数据存储模块、显示模块和电控锁继电器控制模块组成, 系统单片机选用常见的51系列, 并可通过具体按键实现设定时间和多用户管理功能。
身份识别模块是门禁系统的核心, 起到对通行人员的身份进行识别的作用, 实现身份识别的方式和种类很多, 目前常用有卡证类、密码类、生物识别类以及复合类等, 相比而言, 具有坚固不锈钢外壳的接触式智能化信息载体i Button既具有非接触式IC卡的易操作性, 又具有接触式IC卡的廉价性, 是当前用于身份识别性价比较优的载体。因此, 该文选用i Button系列中的DS1990为身份信息存储介质, 它采用采用单线协议通讯, 通过瞬间碰触完成数据读写, 整个器件接口只有1根数据线和1根地线, 既传输时钟信号又传输数据, 并还提供寄生电源, 具有节省I/O端口资源、结构简单的优点, 而且还具有抗撞击、耐腐蚀、抗电磁干扰、防折叠、防爆、防潮、防煤尘、唯一的64位光刻序列号、使用温度范围宽 (-40~+85℃) 且便于携带等特点, 存储于其中的数据信息具有相当高的安全可靠性, 提高了智能楼宇门禁控制系统的性能, 成本低廉且便于维护使用[4]。DS1990与单片机的接口电路如图2所示, 其中, P3.2连接DS1990的数据线, 并外接一个5.1K的上拉电阻来提高输出电平。
记录人员的进出时间是门禁控制系统的一项重要功能, 采用单片机通过中断和软件编程实现的实时时钟的精度较差, 因此本系统选用串行时钟芯片DS1302设计实时时钟, 该芯片工作的外围电路简单, 仅需三根线就可以和单片机通信, 可以提供年到秒的时间信息[5]。时钟芯片DS1302的串行接口和单片机的连接如图3所示, 复位端RST和P0.0相连, 高电平时允许I/O端进行数据传输, 低电平时I/O端呈高阻状态;数据输入/输出引脚I/O和P0.1相连, P0.2接SCLK, 用来模拟同步时钟脉冲;此外是DS1302工作的外围电路, 主要包括32.768k Hz外接晶振和备用电池电路。
由于系统要求能将多用户的i Button卡信息和进出时间保存起来, 系统采用E2PROM (AT24C02) 存储记录, 该器件具有内含256×8位存储空间、具有工作电压宽 (2.5~5.5V) 、擦写次数多 (大于10000次) 、写入速度快 (小于10 ms) 、抗干扰能力强、数据不易丢失、体积小等特点[6]。AT24C02采用了I2C总线接口, 能够方便地与单片机连接, 占用很少的I/O口线。在本系统中, 与单片机的接口电路如图4所示。单片机的P0.3口接AT24C02的SDA, 作为串行数据的输入出端口;P0.4口为24C02提供串行时钟信号。由于时钟引脚SCL和数据引脚SDA在作为输出引脚时是开漏极结构, 为了提高电压电平, 设计中P0已接了一个5.1K排阻。
为了实时显示系统当前的工作状态, 如待机显示时间、当出入时显示对应的标识名、提示和错误信息等, 系统需具备显示功能。液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富、超薄轻巧等优点, 在低功耗应用系统中应用广泛[7]。字符型液晶显示模块LCD1602可以显示两行, 每行16个字符, 采用+5V电源供电, 外围电路配置简单, 具有很高的性价比, 因此选用LCD1602来实现显示功能。液晶显示模块和单片机的接口主要包括数据/指令选择端RS、读写信号线R/W、使能信号E控制线和数据线DB0~DB7, 本系统中单片机采用直接驱动方式, 和液晶模块的电路连接如图5所示。
3 软件设计
单片机软件是实现门禁控制系统功能的保证。系统要求开机时可读取系统时间或设定时间, 并由显示模块显示。正常工作时, 系统首先读取i Button的身份信息并判断是否合法, 如果不合法, 则显示错误的用户信息并且继电器不工作, 蜂鸣器发出无效提示音;如果判断为合法用户, 则把信息和时间保存到系统中同时继电器工作 (开门) , 蜂鸣器发出有效提示音。软件采用单片机C语言模块化设计, 首先初始化单片机、液晶显示模块, 然后读取并显示系统的时间, 软件主要由身份识别模块、时钟模块、存储模块和液晶显示模块等组成, 下文介绍模块的设计思路。
3.1 身份识别模块
身份识别模块读写功能的软件设计主要解决i Button与单片机的数据交换和读写基本操作的实现问题。正常工作时, 单片机循环扫描DS1990, 检测是否存在, 首先发出一个“复位”脉冲, 启动总线, 延时500us后, 通过检测应答脉冲, 查询是否在线, 如果在线, 并写入读ROM命令 (0x33) , 然后从DS1990读入8个字节的数据 (即64位序列号) , 并保存到缓冲区, 读取后再判断读入的序列号是否有效, 如有效, 则进一步访问序列号存储区, 将读入的序列号和存储区中的序列号进行比对, 过程如下:首先读取外存中存储的序列号个数, 再逐个读取保存在外存中的序列号并进行比较, 如果相等, 则调用显示函数, 显示“Welcome”和“卡号”, 并控制电锁继电器开门, 如果未找到, 显示“Unregistered”。
3.2 时钟模块
时钟模块DS1302的操作软件设计就是对其具有特定地址的内部寄存器进行读写操作。首先通过模拟SPI设计写一个字节到DS1302和从DS1302读取一个字节的驱动函数, 即通过单片机程序制造上升沿和字节右移一位来逐位传送一个字节, 需要注意的是DS1302的数据和地址都是从最低位开始传输的;在上述基础上, 通过调用写入字节和读取字节函数分别实现向指定地址写数据和从指定地址读取数据, 在设计这两个功能函数时, 需要保证在读写期间复位引脚为高, 再依次传输命令字确定要读取或写入的时间/日历地址, 然后读取或修改时间/日历数据, 最后根据本系统的要求分别设计设置初始时间和读取DS1302当前时间的函数, 供主程序调用。
3.3 存储模块
存储模块为系统的运行保存已授权i Button的序列号和出入的时间, 所以必须设计可靠的存储器读写软件, 单片机通过模拟I2C实现读写存储芯片AT24C02, 主要包括开始位、停止位和应答位的编程。根据AT24C02的时序[6], 表示“开始位”的函数编写顺序依次为:SCL拉为高电平, SDA由高电平变为低电平;表示“停止位”的函数编写顺序依次为:SCL拉为高电平, SDA由低电平变为高电平;需要注意的是上述过程需要一定的建立时间, 在程序编写时要加入延时函数。“应答位”则是通过先将SDA拉高、再查询SDA的状态来实现的, 通常在传送一个字节数据后调用, 在此基础上根据读取和写入数据格式设计字节写操作和读操作函数。
3.4 液晶显示模块
门禁控制系统的设计要求在没有访问者时液晶显示模块显示当前时间, 如果有人员进出或设置操作时, 显示使用和管理信息、操作提示信息。显示模块的单片机软件即通过读写命令控制液晶显示器的基本配置和字符显示, 主要包括写指令数据到LCD、设定显示位置和写显示数据到LCD, 该部分的设计方法文献[7,8]有详细介绍, 该文不再赘述。
4 结论
样机试运行表明, 该文设计的智能楼宇门禁控制系统, 电路简单, 使用方便, 可靠性高、系统维护方便、适用范围广且价格低廉, 可用于学生宿舍、停车场、仓库等场合。
参考文献
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智能门禁管理系统 篇9
随着高科技的蓬勃发展,智能化管理已经走进了人们的社会生活。非接触式IC(Integrate circuit)卡出入管理控制系统(简称门禁系统),具有对门户出入控制、实时监控、保安防盗报警等多种功能,满足安全性和高效率管理的需要。IC卡的高度可靠性、操作方便性以及较低的应用成本,使得它成为当今信息化时代的新型信息工具。
2. 系统硬件设计
2.1 非接触式IC卡和读卡器
(1)IC卡和读卡器
非接触式IC卡由IC芯片与感应天线组成,制作完全密封在一张标准PVC卡片中,芯片及天线无任何外露部分,是最近几年发展起来的一项新技术,它成功将射频识别技术和IC卡技术结合起来,结束了无源和免接触难题[1]。非接触式IC卡具有安全、信息存储量大、使用寿命长、防冲突和操作方便的优点。
本系统选用的是宁波某公司的一款远距离门禁读卡器,读卡距离为3米,它通过RS232/USB接口实现与PC机的连接,可读写符合MIFARE及MIFARE PRO标准的射频卡。读卡器与IC卡之间的通信频率为13156 MHz。用于车辆管理的读卡器读卡距离不能太远,也不能太近:读卡距离太远,车辆从旁边走过而不是出入门禁却读到卡,造成不准确;距离太近,造成读不到卡、漏读卡。
(2)读写工作原理
非接触式IC卡与读卡器之间通过无线电波来完成读写操作。在卡片靠近读卡器时即可完成卡中的数据的读写操作,常用非接触式IC卡本身是无源体,当读卡器对卡进行读写操作时,读卡器向卡发送一组固定频率的电磁波,读卡器发出的信号由两部分叠加组成:一部分是电源信号,该信号由卡接收后,卡内的LC串联谐振电路受激励产生谐振,产生一个瞬间能量来供给芯片工作。另一部分则是结合数据信号,指挥芯片完成数据修改存储等并返回给读卡器[4]。
2.2 视频监控
视频监控选用Axis 207网络摄像机,但是目前动态的视频监控在门禁系统中没有必要,而且占用空间很大,不利于传输和存储,本系统只在车辆出入时用摄像头抓拍车辆图片,图片占用空间很小,在有问题时仍然可以调阅图片查询处理。
2.3 地磁感应技术
地球的磁场在几公里之内基本上是恒定的,但大型的铁磁性物体会对地球磁场产生巨大的扰动,地磁传感器可以分辨出地球磁场六千分之一的变化,而当车辆通过时对地磁的影响将达到地磁强度的几分之一,因此利用地磁传感器来探测车辆,具有极高的灵敏度,地磁传感器就是通过探测车辆通过时对地球磁场产生的扰动来探测车辆的,国外的应用非常广泛。
地磁传感器的优点是:安装、维修方便,不必封闭车道、对路面破坏小;利用地球磁场在铁磁物体通过时的变化来检测,所以它不受气候的影响。
本系统引进地磁感应主要为了判别车辆是否完全通过门禁,以确定门禁控制杆的落下时间。
2.4 系统硬件组成
本系统硬件及网络拓扑如图1,结合小区实际,其中客户端控制计算机有四个,图中只给出一个门口的情况。
3. 系统软件设计
基于网络的IC卡智能门禁系统软件采用客户机/服务器(C/S)模式,它由安放在小区物业管理中心的数据库服务器和四个门口的客户端控制应用程序组成。开发语言PowerBuilder7.0。
服务器端:IC卡发行管理模块,负责发卡登记、换卡、挂失和注销卡;车辆进出记录查询模块,按卡号和时间段对进出车辆进行查询,并可以综合查询,打印查询报表;权限控制,为保证安全,对操作员进行权限管理。
客户端是四个门口的控制计算机,通过网络连接到中心服务器,客户端负责读取IC卡号、控制门禁启动、抓拍监控图像。四个终端工作过程:当车辆要通过门禁时,安装的地磁传感器感应到有车驶入指示红灯,表示门禁车位占用,IC卡读卡器开始工作,读出车辆的IC卡号,基于RS232连接标准,通过COM口把卡号发到控制计算机,控制软件在数据库中查询,如果卡号合法,调用摄像头抓拍车辆图像,把图片数据通过网络传送到中心服务器保存,传输协议是FTP,然后,系统发出一条指令给控制器,控制器上面的继电器动作,开启门禁控制杆,放行车辆,待车辆完全过去,地磁传感器指示绿灯,控制杆自动落下。
摄像头初始化函数wf_init_axis(),读卡器初始化函数wf_init_scom(),读卡器初始化调用hbsw_sci_init(),该函数定义在CONFILIB.DLL中。
客户端软件读读卡器信息函数wf_read_scom_id(),函数主体定义为:
为实时读取读卡器信息,将wf_read_scom_id()函数放在timer事件中,timer事件处理关键代码有:
由于篇幅所限,门禁控制杆开启代码以及服务器端管理程序不再介绍。
4. 结论
该智能门禁管理系统综合应用了IC射频卡、视频监控和地磁感应技术,在该小区试运行六个月,可靠性很高,综合各种因素,在干扰强烈的环境下误读率低于万分之一,可以实现车辆出入无人值守,安全统一管理。该系统软件管理功能完善,客户端实现对车辆合法性检查、门禁控制杆自动启动落下、对出入车辆抓拍图片,服务器端对IC卡进行管理,还可以对车辆进出记录进行查询统计。从性价比和测试结果看,本系统具有参考价值和市场推广价值。
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一种智能门禁系统的应用设计 篇10
1) 矩阵键盘。主要用于输入密码和访者请求输入。开锁密码可以是由字母、数字、特殊字符等组成的组合密码, 也可以是从矩阵键盘的指纹输入装置刷去的指纹信息。2) 读卡器。用于读取刷磁感应卡人的身份信息, 确定其是否有访问权限。本系统采用密码型门禁读卡器, 有纯密码与密码+卡两种识别方式, 密码型读卡器需要输入正确的密码才能完成门禁系统工作任务。3) 话筒。采集语音信息。4) 扬声器。报警提示音和语音通话的外放。5) 信号灯。提示系统的工作状态。6) 出门按钮。出门时, 可以按下此按钮打开电控锁。7) 电源模块。为系统的各个模块提供其所需电压。为了防止由于断电问题造成系统无法工作, 本系统采用交流电和UPS后备电池。8) 视频模块。采集视屏信息。通过TCP/IP协议去视频系统中调取相应的视频片段和照片, 并且会将视频和照片备份存储至抓拍软件所在的服务器中, 所有抓拍的视频和照片可以直接关联各事件及报警的报表。可以直接从各类报表中关联查询抓拍的视频。从而提高各类视频和报警的现场复核的效率, 提高系统的安全和便利性。9) 电控锁。上电时, 门关闭;否则, 门打开。10) 用户终端。用户可以通过终端, 获取到门外的视屏和音频信息, 同时可以向控制器发出命令和与其通话;也可以向中心发出请求。11) 以太网络。实现控制器、用户终端和服务器三者之间的通讯。12) 服务器。整合门禁系统所有信息的平台, 也是管理员操控整个系统的工具。
以下是硬件的组成框图:
2 软件设计方案
1) 数据库。记录整个系统出入门的登记信息、管理员的操作记录和视频录像。2) 服务器客户端。管理员管控平台, 能显示每个门禁子系统的信息。3) 控制器软件。是每个门禁子系统的中枢, 负责系统输入、输出和控制。以下是控制器软件流程图:
3 工作原理
当有访者操作门禁系统按键时:如果是输入访问的服务中心号码, 控制系统接收到按键信息后, 向相应用户的终端系统发出提示音, 用户可以通过终端看到访者并打开电控锁;如果输入的是开锁密码, 系统核实密码正确后, 打开电控锁;如果是激活语音或是指纹按键, 系统核实其身份正确后, 将访问人的身份信息传输到服务器, 记录到数据库中, 同时打开电控锁;当有访客刷卡时:系统读卡器读取刷卡人员的智能卡信息, 再转换成电信号送到门禁控制器中, 控制器根据接收到的卡的信息, 通过软件判断该持卡人是否得到过授权在此时间段可以进入大门, 根据判断的结果完成开锁、保持闭锁等工作。同时向计算机传送进出门的刷卡记录。
由于每个门禁控制器都接有摄像头, 控制和中心都可以看到门口的实时影像, 中心会把视频保存下来, 以备以后查证。
中心服务器可以向控制器发出控制命令和语音通话, 同时可以读写服务器的存储数据。
控制的终端可以向控制器发出控制命令和语音通话, 同时可以接受实时影像。
本设计供电部分分为两种:交流电和后备电池。所以不担心由于停电造成门禁系统瘫痪, 提升整个系统的安全性和可靠性。
由于本设计是联网型门禁系统, 控制器也接受来自管理计算机发送的人员信息和相对应的授权信息, 同时向计算机传送进出门的刷卡记录。通过通信网络同计算机连接起来就组成了整个建筑的门禁系统。计算机装有门禁系统的管理软件, 它管理着系统中所有的信息分析与处理。通过门禁系统的控制器和控制的终端都可以与中心进行语音通话。
4 结束语
门禁系统是在传统的门锁基础上发展而来的。传统的机械门锁仅仅是单纯的机械装置, 无论结构设计多么合理, 材料多么坚固, 人们总能用通过各种手段把它打开。
本系统采用了多种开锁识别方式, 适用于不同人群, 具有很强的灵活性;中心可以定期对密码更换, 自动实时登记着出入人员信息和监控录像, 业主的居住的安全性得到了最大保障;系统采用成熟的技术和模块, 并且符合中国相关的安全标准, 并可在恶劣的环境下有效工作。强大的实时监控功能和报警功能, 充分保证使用者环境的安全性。同时, 系统的前端产品和系统软件均有良好的可扩展性和可操作性。使具备电脑初级操作水平的管理人员, 通过简单的培训就能掌握系统的操作要领, 达到能完成值班任务的操作水平。同时, 其可扩展性和易维护性, 给后期的系统的升级和维护节省了很多人力和财力, 所有本系统将会是业主和开发商的不二选择。
参考文献
[1]姚福安.低能耗电路设计与实践.山东科学技术出版社.
[2]陆永宁.IC卡应用系统[M].东南大学出版社.
浅论幼儿园门禁安全管理 篇11
关键词：门禁安全；人防与技防；科学管理
近年来，学校的安全受到了社会的广泛关注。《幼儿园指导纲要》也提出：“幼儿园必须把保护幼儿的生命放在工作的首位。”可见，保护幼儿的安全工作是幼儿园管理的重要内容。为此，一些大中城市规模小的幼儿园里相继安装了智能化安全门禁电子系统，即所谓的非接触式ID感应器（刷卡机）或指纹机，一般用的较多的是刷卡机。但对于办学规模较大的农村全日制幼儿园，其使用过程中存在以下问题。
一、农村幼儿园门禁刷卡制度存在的问题
（一）人为因素与刷卡机间存在矛盾
1.孩子把刷卡机当玩具
我园目前有12个班级，近400名幼儿，去年上半年搬入新园后就开始配备刷卡机，对使用刷卡机的状况，百分之九十以上的家长认为：刷卡机在一定程度上受技术系数、幼儿人数、时间速度、空间疏散等因素的制约，家长普遍反映，孩子把刷卡机当作玩具，多刷几次，孩子欢喜，家长也无奈。因此也就很难准确地计算出幼儿的出勤率和营养摄取量。同时，特别在放学时段，由于孩子的多刷、玩耍，会导致出门的拥堵，带来或多或少的门口隐患。
2.家长漏刷、少刷或忘卡
幼儿园接送期间，有这么两类家长不能很好地配合，一类是爷爷、奶奶辈的，隔代接送，这些家长其安全意识较差，素质参差不齐，在排队刷卡的过程中，看到人多时就不刷卡直接进门了。另一类是上班族的年轻父母，一般素质相对较高，配合也较好，但由于个别家长急于上班或下午上班中途提早接孩子，因为急切的心情而不能按时排队刷卡或忘记带卡的。
（二）家长对刷卡制度的认同度不高
从本幼儿园的安全调查看，家长担心较多的安全问题是幼儿被同伴打伤或咬伤的占65.1%，但也有28.9%的家长认为社会环境不够安全。他们认同规模大的幼儿园还是适用传统的接送卡，其使用速度快，只需要在传统接送卡的基础上进行整改。他们还认为，一旦幼儿园安装了刷卡机，教师可能会因为安装了刷卡机而麻痹思想，放松警惕，就不能严格把好“活动室门口关”。幼儿园最重要的还是要加强管理，做好人防，提高安全防范意识。
那么，幼儿园的门禁安全管理如何做到既保护孩子的安全又让家长满意呢？我认为除了利用刷卡机等技术设备设施来进行“技防”，我们还要积极发挥人的主观能动性来防止意外的发生。对幼儿园教职员工提出更高的要求，做好“人防”，要双管齐下，两手共抓。
二、科学管理保证“人防”和“技防”的双落实
由于幼儿年龄小，其是非判断能力差，容易诱骗，致使他们成为易受伤害的弱小群体。幼儿园接送期间给不法分子提供了可乘之机。为此，要使幼儿园门禁管理安全有序的进行，必须建立科学的管理机制，真正保证“人防”和“技防”双落实。
（一）充实安全队伍，落实技防措施
保证幼儿园门禁安全管理的首要条件是充实安全队伍，真正落实技防措施。幼儿园按要求设有保安室，并配备必要的防护、通讯器材。我们聘用了工作责任心强的专职保安，保证白天2人，晚上1人，上下学时段加幼儿园行政人员，4人同时到岗，对幼儿园进行24小时的值班检查。从早上幼儿入园，门卫必须站在门口观察好进出的每一位幼儿的行踪，严格禁止闲人进入幼儿园，对来访的每一位外来人员都进行登记把关，并与被来访人员取得联系后方可入园。对幼儿的接送方法进行刷卡，消除了陌生人进入幼儿园冒领孩子以及孩子走失等各类不安全因素。同时，在幼儿园的重点部位安装了CK红外报警设备，并安装了与“110”联网的紧急按钮盒视频监控系统。去年政府又加大投入，在外墙加设了电子围栏。各项技防实施实行专人保管负责制，确保了校园的安全。
（二）抓实人防工作，全面提高素质
1.加强安全培训，增强教师意识
通过安全教育促使大家认识到“人防”在幼儿园门禁管理中的重要性，思想上树立起“安全第一”的意识，工作中增强责任感，从而使班级教师把好离园时“活动室门口关”、值班老师及门卫把好“大门口关”。通过各班教师宣传、大门口出示接送须知的温馨提示，进一步规范家长的行为。这样一来，充分发挥全体教职工的力量，利用好一定的技防设施，使门禁安全工作得到保障，形成一种由“被动”转向“互动”的门禁安全管理格局。
2.加强安全教育，提高防范意识
有一项调查显示：12%的幼儿曾经有过走失的经历，这一比例还是相当高的。说明幼儿对这一危险行为的认知水平还比较低。因此，我们着重将“不跟陌生人走”的安全教育有机地渗透到幼儿一日活动中，把陌生人的花言巧语通过情境表演、讲故事、游戏等生动有趣的形式进行教育。以“安全宣传月”为契机，通过看DV光盘、国旗下讲话、安全知识问答等专题教育活动，提高幼儿的防范意识。通过家访、家长会等途径，有计划、有目的地指导家长，将“不跟陌生人走”的安全教育扩展到家庭教育中，从而达到家园共育，切实提高孩子的自我保护意识，保证幼儿的安全。其次，教育孩子明白进出幼儿园为什么要刷卡，向其讲述刷卡的作用及乱刷卡会产生哪些影响；开展小手拉大手、我是文明刷卡员等活动，有效提高门禁刷卡的效率，同时要求相关教师每个星期将幼儿刷卡情况进行统计公布，一个月一评比，促使孩子规范、有效地利用好刷卡机，提高防范意识。
3.家园携手共育，共创平安文明
家长是幼儿园最好的合作伙伴，只要得到家长的支持与认可，任何事情都能达到事半功倍的效果。每次幼儿园实行安全方面的措施，我们都通过《告家长书》、召开家长会等告知家长，听取家长的意见和建议。同时，家园双方就如何解决幼儿园每天上学和放学期间因车辆停放所带来的园门口交通问题进行了讨论，最后决定按年龄段设定了三个时段分批进行。同时开展“小手拉大手”车辆板房交通安全主题活动等，有效地解决了放学时段的拥堵，保证了每一位家长和孩子的出入安全。
（三）完善制度建设，提高管理水平
为了保障幼儿的安全，制定了《幼儿园安全管理制度汇编》。在汇编中，有各类安全制度、各岗位职责、个岗位考核细则，有关制度及职责还形成书面并张挂上墙，做到职责明确、分工具体、责任到人。
我园坚持“技防”和“人防”相结合，两手齐抓共举的门禁管理制度，并通过严格的制度管控和提高教职工的素质结合加以监督与管理。实施一年来，效果显著，校园从未出现过孩子走失现象，家长对此也赞叹不已，他们觉得将孩子放在我园就是选择了放心、选择了安全。
幼儿园的根本是安全，只有在安全的基础上，才能谈得到教育。只有安全，孩子们才能开心地在幼儿园成长。每一个幼儿的安全，关系到每个家庭的幸福平安。因此，科学管理，一手抓“技防”，一手抓“人防”，让每一个孩子都健康快乐地成长是我们每一个幼儿园老师义不容辞的责任。
参考文献：
[1]刘馨，成利新.幼儿常见的安全问题及家长对其认知的调查[J].学前教育研究，2006（09）.
[2]杨挺.幼儿园监护责任探讨[J].学前教育研究，2002（06）.
[3]马萍.让安全屏障根植在每个人心中：幼儿园安全管理的实践与思索[J].教育教学研究，2009（14）.
用于智能门禁系统的人脸识别技术 篇12
关键词：智能建筑,人脸识别,相关度,属性关系
1 引言
智能建筑(即智能大厦和智能住宅小区)是建筑艺术和现代控制技术、通信技术和计算机技术有机结合的产物。智能门禁系统是限制进入小区的外来人员的重要设施,可分时段、分区域、分级管理出入人员,以确保内部安全。智能门禁系统的识别系统通常采用各种卡式识别系统,包括磁卡、IC卡、射频卡(TM)、智能卡、指纹识别等。各种智能门禁系统一般采用电动门锁和智能卡取代传统的门锁和钥匙,用户持有一张编码唯一的加密智能卡。
笔者对基于人脸识别技术的智能门禁系统进行了研究。基于生物特征的人脸识别是通过人类自身的生理特征确定一个人的身份。生物特征是人内在拥有的,不会遗失,不易复制,方便使用,比起传统的密码和磁卡等手段,更具可靠性及安全性。图1为基于人脸识别技术的智能门禁系统。
2 人脸识别技术
在安全控制和人机交互等领域内,自动人脸识别技术有着广泛的应用[1,2,3,4,5]。早期的人脸识别算法有基于几何特征的人脸识别(利用面部特征点的大小、位置、距离和形状等几何参数为特征进行识别)和基于模板匹配法(利用相关匹配比较待识别图像和标准模板)。经过多年研究,形成了人脸识别的几个主流研究方向[6,7]:基于主元分析的特征脸方法是一种比较成功的人脸识别技术,掀起了人脸识别研究的第二次高潮;Fisher脸方法在特征脸的基础上,引入类内共性和类间差异的分类信息,使得投影子空间适用于分类问题;弹性图匹配法是一种解决多姿态变化问题的基于局部信息的人脸识别方法;局部特征分析法考虑了面部局部特征的信息和它们之间的拓扑关系。这些主流技术在近期得到了更为细致的研究和探索。在分类器设计方面,许多研究采用了基于神经网络的方法、基于支持向量机的方法和基于多分类器的方法。除了上述静态图像人脸识别的研究,三维图像识别研究和动态脸像识别也是人脸识别研究的重要组成部分。
3 人像检测的实用算法
使用常用的模板相关运算,即使用人像检测器作为模板在被检测的矩形图像窗口逐行逐列移动,从而计算相关度,相关度最大的位置即为最佳匹配定位点。由于模板的移动是逐点遍历窗口图像,当前匹配运算点与前面已经匹配运算过的位置无关联,所以它们的匹配运算路径无助于到达最佳匹配位置,匹配效率很低。笔者使用一种实用图像检测的算法,使模板图像在给定窗口图像中尽量向下一个相关度较大的位置移动,从而使模板图像能快速到达最佳匹配点[2]。检测方法见图2。
在图2中,设A为M×N给定窗口图像点阵,B为m×n人像检测器点阵,它们都是256级灰度图像,即0≤A(i,j)≤255,其中0≤i≤M-1,0≤j≤N-1。同样,0≤B(i1,j1)≤255,其中0≤i1≤m-1,0≤j1≤n-1,m∈(0,M),n∈(0,N)。有效的匹配运算区域在图2a虚线所围矩形内。
以人像检测器作为模板,将其左上角移动至图像A中点(i,j)处并进行相关匹配运算,它对应于窗口图像的子图像块(图2中阴影区域),可记为
则点(i,j)处人像检测B与子图像块Aw(i,j)的归一化相关度为
式中:i1∈(0,m-1);j1∈(0,n-1);B軍是人像检测器均值,仅需计算一次;是子图像块的均值;γ(i,j)∈[-1,1]。归一化相关度与子图像块和人脸检测器的大小变化无关。
该算法的基本思想为:移动人脸检测器进行相关运算,使人脸检测器的移动方向与最大相关度方向一致,从而使匹配位置快速到达最佳匹配运算点。设当前匹配运算点P0,对应相关度为γ0,选择其3×3邻域中相关度最大的一个点为下一个匹配运算点,否则任选一个未被使用过的点,重复上述过程。由于相关度已归一化到[-1,1]区间,因此可以用一个相关度阈值来检测当前点是否为最佳匹配点。
4 人像识别的快速算法
人像识别一直是人们研究和探讨的课题。目前常用的图像识别方法有:1)基于图像纹理的图像识别,如何选择合适的图像纹理参数定义图像相似度是问题的关键和难点。2)基于图像直方图的图像识别,如果两幅图像有相似的直方图(相似的均值,相似的方差),则这两幅图像是相似的。3)基于图像内容的图像识别,图像可表示为一种支持目标特征和目标间关系的属性关系图,若两幅图像的属性关系图是相似的或可匹配的,则这两幅图像是相似图像。笔者介绍一了种新颖的图像识别方案。该算法归结为一幅图像“旋入”另一幅图像的概率。
如果T1∈Rm×n是标准图像,T2∈Rm×n是待识别图像,定义正交问题意义下的图像相似度(Image Similarity Degree,ISD),设为
式中:QTQ=En;Q∈Rm×n是正交变换阵;F是一范数;En是单位阵。则
因而式(1)等价于极大化tr(QTT1TT1)的问题。计算T2TT1的奇异值分解可以解决极大化Q的问题。若UT(T2TT1)V=Σ=diag(σ1,σ2,…,σn)是T2TT1矩阵的奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD),则可定义正交矩阵Z=VTQTU,使得
ISD算法步骤如下:
2)计算C的SVD,即UTCV=Σ,得到U和V;
4)ISD=‖I1-I2Q‖F2。由ISD定义和算法可知,ISD越小,则两幅图像的相似性越高。
5 实验结果分析
本文使用Yale图像库中的部分图像和用数码相机自拍的图像共同建立了一个测试图库,每人有3～8张照片,每张照片有较大的表情变化、明暗度变化,并且包括同一个人戴眼镜与不戴眼镜的情况。样本图库选用每人一张较为标准的图像,作为识别的样本。
实验结果如图3所示,左边的视窗显示了所有待识别图像,选中当前待识别的图像(用矩形框标出),右边的视窗显示匹配得出的标准图像,标准人脸图像下面的数字即为计算得出的相关性系数,同时给出此人的相关信息(预先在样本图库中给出)。从仿真结果可以看出,同一个人的人脸之间明显比不同人的人脸之间的检测结果小,合理选择阈值,即可正确识别人脸图像。从实验结果可以看出本文方法对于多姿态的人脸识别具有较好的识别率,并且可以在一定程度上适应光照明暗强度的变化。
若将测试图库中的所有图像进行匹配,则应设定适当的鉴别门限。当两个模式之间的距离小于该门限时,认为这两个模式匹配,否则认为不匹配。对于门限的合理选择,必须尽可能减小错拒率(False Rejection Rate,FRR)和错收率(False Acceptance Rate,FAR),从而使正确识别率(Correct Recognition Rate,CRR)获得良好的结果。所谓错拒率就是将两个本来属于同一类的模式误认为不是同一类。所谓错收率是指将两个本不属于同一类的模式误判为同一类。可以通过统计错拒率和错收率设定鉴别门限。若门限定的高,错拒率会减小,而错收率将上升;反之,当门限定的低时,错拒率会上升,而错收率将减小。总之,错拒率和错收率不可能同时减小,哪一个比重大些,可以使用权重因子α控制,由此构筑用于设定门限的函数f(ISD)为
式中:f(ISD)的最小值对应的ISD就是鉴别门限;f1(ISD)和f2(ISD)分别为关于相关性系数ISD的错拒率和错收率。α<1,表示认为错收的风险较大,选择的门限将使错收率低于错拒率;反之,α>1,表示认为错拒的风险较大,选择的门限将使错拒率低于错收率。
6 小结
利用人脸识别技术将传统的钥匙开锁用人脸作为“钥匙”来代替,此“钥匙”绝对唯一,不会丢失。在楼宇门口安装人脸识别终端机,对住户进行人脸登记,作为开门的“钥匙”,只有合法的住户进行身份识别时,方可成功开门,一旦有不法分子想进入楼宇,检测到身份不符,对住户和管理人员发送警示信号,并拍下不法分子照片,防止小偷作案。专门针对楼宇的安全防范而设计的楼宇人脸识别智能门禁系统,必将提升楼宇的安全性。
参考文献
[1]薛鸿民,刘志镜,刘利,等.基于形状的图像检索的关键技术研究[J].计算机应用研究,2002(11):20.
[2]刘利,董惠,王栋,等.一种基于小波的人像检测快速算法[J].金卡工程,2006(8):13.
[3]杨润玲,周军妮,刘利.基于改进型FCM聚类的图像分割新方法[J].电视技术,2008,32(6):12-14.
[4]周军妮,刘利.基于Hough拟合算法的对称目标姿态测量新方法[J].电视技术,2007,31(8):91-93.
[5]周激流,张华,郭晶,等.基于先验模板的人脸面部特征提取的研究[J].计算机辅助设计与图形学学报,2000,5(12):337-339.
[6]田捷,杨鑫.生物特征识别技术理论与应用[M].北京:电子工业出版社,2005.
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