基于 RFID技术的门禁与身份识别系统研究

基于 RFID技术的门禁与身份识别系统研究

冯振宇

高新兴智联科技有限公司 天津 300300

摘要：现如今，我国是经济快速发展的新时期，在信息技术快速发展的今天，不论是上班必备的考勤打卡管理系统，还是智能建筑管理系统，RFID技术都已成为非常重要的部分，其发挥出来的作用是不可取代的。针对传统门禁系统磁卡易丢失易破解，生物识别门禁系统成本高，对环境要求高等问题，本文将RFID技术应用在门禁以及身份识别系统中，并且将RFID技术与单片机技术进行有机结合，实现灵活实用、安全系数高、非接触自动识别等特性的智能化系统。

关键词：RFID；控制技术；门禁与身份识别

引言

因安全问题越来越突出，人们对新型楼宇安保系统的要求也越来越高。由闭路电视、报警器，以及一些门锁、防盗窗、防盗门和保安人员等组成的传统的楼宇保安系统，已经远远不能满足人们的安全需求，智能门禁系统由此产生。智能门禁系统的功能是管理楼宇中的重要通道。在人流量较大的门口、电梯等重要场所安装控制装置，比如键盘和读卡器等，只有持卡并且能正确输入密码的人员才能够进入，安全性显著增强。作为智能门禁系统中的“骨干”，基于单片机和射频识别(ＲFID)技术的门禁系统因其安全性高和便于内部管理的优点，在一些技术成熟的国家，射频识别技术在科研、工业、酒店、博物馆、银行、监狱、医疗监护等领域的应用已经相当广泛。我国在射频领域的研究起步较晚，与西方国家有一定的差距，因此，加快射频技术的研究和开发尤为必要。以前的接触式IC卡或磁卡，读写速度慢，易受损，工作寿命短，容易出现接触性故障等问题，可靠性和使用的方便性都得不到保证。射频卡技术的出现很好的解决了这些问题，射频卡是非接触式IC(集成电路)卡，读写速度快，寿命长，可靠性高，低功耗，使用方便。鉴于此，设计了一款基于ＲFID技术的智能门禁系统，系统具有安全、用户使用方便、便于管理、成本低廉等优点。

1门禁身份识别技术分支

本文选择CPRSABS中文检索数据库以及DWPI外文检索数据库，通过对检索所获得的该领域的专利申请进行统计与分析研究，对门禁系统身份识别所涉及的技术进行分解。门禁系统身份识别技术划分为基于通信识别、基于用户输入特征识别与基于生物特征识别三个分支。在基于通信识别的分支，根据通信方式的不同，可分为基于射频通信RFID识别、基于蓝牙识别、基于wifi与移动数据识别、基于NFC识别、基于光通信识别、基于ZigBee通信识别。这些基于通信的识别主要通过门禁系统与待进入用户的终端设备的通信交互实现身份识别。随着近年来生物学科与电子通信学科的交叉学科的迅速发展，基于生物特征的身份识别技术逐渐成为研究热点，基于生物特征的识别主要分为基于指纹、掌纹的识别、基于人脸的识别、基于人体体型的识别、基于静脉的识别。基于输入特征的识别属于对用户的输入进行特征提取来进行识别比对鉴权的方式，属于较为少见的门禁身份识别方式，主要分为基于语音、声纹的识别、基于动作姿态的识别与基于手势的识别。

2RFID门禁与身份识别系统的功能设计

2.1门禁系统功能的设计

本系统其主要的结构是由一个主控节点以及若干个门禁节点共同构成，门禁节点将安装在所需要控制的门上。用户在进入的时候需要经过门禁节点的身份验证，门禁节点把验证信息发送给主控节点进行安全认证，若信息比对成功，主控节点则把认证结果的信息发送回门禁节点，并驱动门锁实现开门动作，用户就可以通过该门禁。门禁驱动采用人性化的方式，在开门动作完成的同时显示身份信息验证成功的灯光。若信息比对不成功，主控节点则驱动报警电路，发出报警信号，并同时驱动GSM模块发送短信通知门禁管理人员。本系统的主要功能和特性包括：（1）能够实现门禁的基础功能，通过信息验证时开锁；（2）能够根据需要加入或者删除RFID卡信息；（3）GSM各种方式的通报功能；（4）门禁系统的人性化设置；（5）利用以太网技术，使得扩充更为灵活。

2.2ＲS485通信模块电路

MAX485是典型的美信公司生产的用于ＲS485通信的低能耗收发器。微处理器的信号通过MAX485芯片经ＲS485总线传输，再通过ＲS485/ＲS232的转换头转换，最后由主控电脑的上位机接收。采用这一方案的主要原因是ＲS485比ＲS232具有更远的传输距离，并设计了通信协议。读卡器平时可独立工作，PC机会每隔一定时间访问读卡器，读取存储器内的读卡数据，以便及时处理读卡器中的数据。本系统主控电脑与读卡器之间采用ＲS485接口实现通讯，工作于半双工方式。在门禁系统中PC管理机与射频读卡器之间的通信距离一般比较远，而ＲS232只能用于几m的短距离通信，当距离为1000m左右时一般采用ＲS485总线串行通信，它的数据传输距离一般可达1200m。它可以实现一台电脑对多个读卡器的控制，既节约成本又方便管理。ＲS485定义了一种平衡通讯接口，它可以在一对平衡双绞线上同时接多个接收器，即可以组网，它采用差分传输方式(平衡传输)传输数据信号。

2.3硬件电路的设计

主控节点作为门禁系统中最重要的控制中心，本设计采用的是AT89C51单片机作为核心器件[4-5]，其功能主要是从以下几个方面来做好安全验证的工作：（1）与每一个门禁节点都能进行通讯，能接收门禁节点发送来的用户验证信息、用户卡增加或删除信息，也能发送给门禁节点反馈信息；（2）能对接收到的用户信息进行比对，若用户信息比对成功，则驱动门锁完成开门动作，若用户信息比对不成功，则驱动报警系统，发出报警信号，并同时驱动GSM模块发送短信通知门禁管理人员；（3）能够成功读取SD卡中用户设置的人性化驱动事件，每个用户可设置多种人性化的驱动事件，并采用短信通知用户；（4）对合法用户的表格进行维护，能够实现表格中数据的增加或删除，并且能够检验其合法性；（5）每一个合法用户都可以采用GSM短信的形式发送预先设定的信息。门禁节点在每一个需要控制的门上进行安装，利用以太网控制器W5100S芯片与主控节点之间进行连接，用户通过射频标签触动门禁节点，并将射频标签中的信息发送到主控节点，以此来完成身份信息的验证，根据最终的验证结果是否匹配，来判断是否驱动门锁实现开门动作。其主要的功能有以下几个方面：（1）各个门禁节点都能与主控节点之间进行信息交流，向主控节点发送用户的验证信息、RFID卡的增加或删除信息，接收主控节点的反馈信息；（2）在接收到主控节点的开锁指令后，驱动门锁完成开门动作；（3）在开锁指令完成后，接收主控节点传来的用户预先设定的人性化驱动事件，完成自动开灯等动作；（4）对射频标签的信息进行读取。

结语

门禁系统身份是被作为与日常生活紧密结合的一项技术为生活带来了极大便利，但同时也为安全性提出了更高的要求，笔者认为，在国内今后的身份识别研究领域，基于生物特征的识别将持续升温，主要集中在提高身份识别的精准度与速度方面，此外身份识别技术也会随着近场通信、二维码技术等的发展朝着多元化方向发展，使这项技术在安全性、便捷性和功能性等方面更加完善。

参考文献

[1]赵文，李晓玲.基于LSSVM和RFID的智能门禁身份认证系统设计[J].计算机测量与控制，2015，23（03）：998-1001.

[2]郭宇智，林福炎，高旭东，张雪.基于RFID的门禁与身份识别系统研究[J].科技创新与应用，2014（15）：51.

[3]胡亮.浅析基于RFID的门禁与身份识别系统[J].科技展望，2016，26（25）：157.