摘 要：在本文中主要研究設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)，首先介紹了整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)并具體分析各個(gè)模塊的工作原理，然后分別研究了系統(tǒng)中的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，為整個(gè)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)提供了一個(gè)支撐的技術(shù)平臺。
　　關(guān)鍵詞：軍用 鑰匙柜 系統(tǒng) 架構(gòu) 原理 硬件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)
　　中圖分類號：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2012）09（a）-0162-02
　　隨著時(shí)代的進(jìn)步和軍隊(duì)信息化建設(shè)的步伐日益加快，傳統(tǒng)的庫房鑰匙管理方式已不能滿足庫房安全管理的需要。稍有不慎，就會出現(xiàn)因鑰匙管理制度落實(shí)不到位等原因?qū)е萝娦滴镔Y丟失、損壞或武器裝備被盜的重大事故案件的發(fā)生，要提高庫房鑰匙管理的安全系數(shù)，就必須研究出一套新型的庫房鑰匙管理的模式，所以針對部隊(duì)和后方軍械倉庫庫房鑰匙管理的特點(diǎn)及要求，研究一套使用方便、性能可靠、安全高效的庫房鑰匙管理門禁系統(tǒng)，已經(jīng)成為一個(gè)非常必要、非常迫切的研究課題。
　　1 系統(tǒng)架構(gòu)及原理
　　1.1 基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)架構(gòu)
　　本研究中提出的基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)可以分為兩大功能模塊，第一個(gè)是微型計(jì)算機(jī)控制管理功能模塊，這是整個(gè)系統(tǒng)的核心部份，主要實(shí)現(xiàn)中央管理控制的作用，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與處理，同時(shí)也在輸出輸入設(shè)備與相關(guān)人員之間搭建了了一個(gè)互動的平臺；第二個(gè)功能模塊由通用的單片機(jī)管理為主，該模塊的主要功能是實(shí)現(xiàn)是通過接收由控制電路發(fā)出的相關(guān)指令進(jìn)行鑰匙柜關(guān)系系統(tǒng)中大門的開啟與抽屜的彈出，除此之外，該模塊還集成了紅外探頭和基于RFID功能的IC卡芯片識別檢測功能，并可以提供防盜報(bào)警信息的采集以及報(bào)警功能。
　　1.2 基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)工作原理
　　1.2.1 核心控制模塊工作原理
　　以微型計(jì)算機(jī)控制管理功能模塊為核心的電路中主要包括以下一些外圍功能模塊：（1）系統(tǒng)硬件輸出設(shè)備：12寸TFT高分辨率液晶顯示屏、警報(bào)發(fā)生電路；（2）系統(tǒng)硬件輸入設(shè)備：5R電阻觸摸屏、真皮指紋采集儀以及微型聲音信號采集裝置。在以上一些硬件平臺的支撐下整個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能：真人真皮指紋識別、電腦真人語音提示、人機(jī)觸摸交互操作、網(wǎng)絡(luò)通訊、SQL2000數(shù)據(jù)庫大容量存貯、攝像拍照、485通訊控制功能、基于.NET平臺開發(fā)的智能鑰匙柜管理系統(tǒng)軟件。
　　微型計(jì)算機(jī)中央控制管理功能模塊通過485通訊指令將控制信號發(fā)送至通用單片機(jī)管理功能模塊，再經(jīng)由相應(yīng)的子系統(tǒng)模塊去完成管理平臺中的各種操作工作，同時(shí)還可以利用外圍傳感器電路收集分析各種系統(tǒng)的探測數(shù)據(jù)。其中，通用單片機(jī)管理功能模塊主要負(fù)責(zé)控制鑰匙柜中大門的開啟與抽屜的彈出，作為整個(gè)基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)的機(jī)械傳動控制核心模塊，其正常工作與否決定著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　1.2.2 鎖控板模塊工作原理
　　鎖控板模塊中的電路包括整個(gè)系統(tǒng)中的開鎖與檢測信號，當(dāng)收到相關(guān)控制信號的指令時(shí)該模塊中的電路就會發(fā)送一個(gè)電壓為12V，電流為1.2A的脈沖階躍信號傳給指定的地址碼的鎖具，這樣，對應(yīng)地址的鎖具收到信號后就會及時(shí)彈開抽屜或是給大門供電從而使得系統(tǒng)可以通過密碼識別進(jìn)行開門工作。
　　1.2.3 鑰匙識別模塊工作原理
　　鑰匙識別模塊主要通過紅外線直線進(jìn)行檢測，在每個(gè)抽屜的底部均布有四條肉眼無法看到的紅外線直線，當(dāng)有鑰匙放入抽屜以后，系統(tǒng)開始進(jìn)行自動檢測同時(shí)把相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行層層的向上傳輸，該數(shù)據(jù)一直傳輸?shù)借€匙柜系統(tǒng)通過主界面進(jìn)行顯示，而這些數(shù)據(jù)也可以在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行實(shí)時(shí)的查詢。在基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)中使用的鑰匙中都嵌入了體積約為10cm2的基于射頻識別（RFID）技術(shù)的集成電路卡（Integrated Circuit Card）芯片，嵌入的IC芯片都經(jīng)過了嚴(yán)格的加密工作，其中用于數(shù)據(jù)通信的頻段范圍為<135kHz及300MHz～1GHz級，這些鑰匙具有極高的安全性和唯一不可代替性，無法進(jìn)行復(fù)制與仿造。
　　1.2.4 防盜報(bào)警模塊工作原理
　　當(dāng)輸入的密碼錯誤三次后或是系統(tǒng)檢測到鑰匙柜發(fā)生較大的振動時(shí)，就會使得系統(tǒng)中的水銀水平振動開關(guān)導(dǎo)通，從而系統(tǒng)中的報(bào)警模塊就會發(fā)出高分貝的報(bào)警聲音，使盜用鑰匙柜的非法人員無法逃離現(xiàn)場，大大增強(qiáng)了鑰匙柜的防盜性能。
　　1.2.5 電源供電模塊工作原理
　　基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)的電源管理模塊采用市電進(jìn)行供電，其中使用的低功耗的主板整體功耗僅為0.3W，而整個(gè)基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)的額定功率也控制在150W以內(nèi)，為了應(yīng)對停電等電力突發(fā)事故，系統(tǒng)中配備了UPS實(shí)現(xiàn)不間斷供電，從而使得整個(gè)鑰匙柜系統(tǒng)的借出與歸還不會因外界電力的因素中斷運(yùn)行。
　　2 基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
　　2.1 鎖具模塊
　　整個(gè)鎖具模塊包括了保險(xiǎn)柜大門電子密碼鎖、保險(xiǎn)柜大門專用保險(xiǎn)柜機(jī)械鎖、指紋鎖以及軟件密碼鎖，系統(tǒng)中的后門采用一把專用保險(xiǎn)柜機(jī)械鎖（應(yīng)急使用）。柜體大門安裝電子密碼鎖與保險(xiǎn)柜機(jī)械鎖，達(dá)雙重驗(yàn)證功能；電子密碼電路模塊如果出現(xiàn)意外停電狀況，可通過備用的電池盒外插進(jìn)行供電，也可使用備用機(jī)械鑰匙鎖，雙人雙鎖開啟大門；大門內(nèi)安裝振動報(bào)警裝置，在受到大力的敲打或搬動時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出巨大的報(bào)警鈴聲。
　　2.2 液晶觸摸屏模塊
　　基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)中使用了12寸TFT高清液晶屏和12寸4R電阻式觸摸屏。其中電阻式觸摸屏采用最新一代電阻技術(shù)觸摸屏。以玻璃為基層板，使得透光率更高，反射折射率更適合使用。同時(shí)，均勻涂布玻璃板底層的導(dǎo)電層把吸附在觸摸屏上的靜電粒子通過地線卸載掉，保證了觸摸定位更準(zhǔn)確、更靈敏，徹底解除帶電粒子過多引起的漂移現(xiàn)象、定位不準(zhǔn)、反應(yīng)速度緩慢，同時(shí)提升了其使用壽命（物理測定單點(diǎn)連續(xù)使用可達(dá)15年以上）并具備了免維護(hù)的能力，防刮傷度也得到極大提高。組成一個(gè)先進(jìn)的人機(jī)交互操作平臺，所有的軟件操作均通過手指觸摸即可完成，使用非常方便。
　　2.3 指紋識別模塊
　　基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)中使用了360度全方位真皮指紋識別模塊，指紋以1∶N的方式快速識別，從采集到比對的全部識別過程僅僅需要0.5～1s，達(dá)到了世界先進(jìn)水平，大大縮短了開/關(guān)保險(xiǎn)柜的時(shí)間。該指紋識別模是目前世界上最薄的光學(xué)系統(tǒng)，只有6mm，輸出圖像最高可達(dá)700dpi，能夠自動讀取指紋圖像，并通過數(shù)據(jù)接口把數(shù)字化的指紋圖像傳送到系統(tǒng)中的控制管理模塊。拒真率達(dá)到0.01%，認(rèn)假率為0.0001%。
　　2.4 人臉抓拍模塊
　　基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)中引入了130萬像素?cái)z像頭在人員輸入指紋時(shí)拍照或錄像。具有自動錄像或圖像抓拍和同時(shí)存入日志的功能，管理員可查閱每個(gè)用戶的每一次開/關(guān)的歷史錄像和日志記錄并調(diào)出相對應(yīng)的照片或視頻，通過追根溯源使安全性得到進(jìn)一步的保障。
　　3 基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
　　基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)中軟件部分的設(shè)計(jì)主要采用CS結(jié)構(gòu)方式再結(jié)合BS的結(jié)構(gòu)兩種復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)格式，鑰匙柜的客戶端采用CS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，服務(wù)端是SQLSER VER2000的大型數(shù)據(jù)庫，通過鑰匙柜的軟件客戶端訪問數(shù)據(jù)庫達(dá)到數(shù)據(jù)共享的目的，一個(gè)服務(wù)器可連接多個(gè)鑰匙柜。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享查詢方面，設(shè)計(jì)是采用BS結(jié)構(gòu)，用戶在網(wǎng)絡(luò)上通過WEB方式查看鑰匙柜的存取記錄、鑰匙柜的在位信息等，使用WEB瀏覽省去了安裝軟件的過程，方便簡單的方式使這兩種方式都發(fā)揮了自己應(yīng)用的特點(diǎn)。整個(gè)基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)中軟件結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)中的軟件部分主要實(shí)現(xiàn)了以下一些功能。
　?。?）多種工作模式可供選擇：遠(yuǎn)程開鎖模式、本地開鎖模式、申請批準(zhǔn)開鎖模式。
　?。?）開柜門可采用指紋或密碼?？蛇x擇單人或雙人，每個(gè)用戶擁有兩個(gè)指紋、兩個(gè)密碼。指紋模板可存貯在數(shù)據(jù)庫里安全又可靠。容量超過二千個(gè)指紋模板，反應(yīng)速度在0.5s內(nèi)。
　　（3）操作智能指紋鑰匙柜的每一步操作都有日志、視頻（抓拍）和聲音的記錄。通過追根溯源使安全性得到進(jìn)一步的保障。
　?。?）自動化軟件管理，聲音操作提示，內(nèi)置抽屜電子鎖自動打開柜內(nèi)盒子（抽屜），同時(shí)每一步操作都有日志、視頻和聲音的記錄。
　?。?）用戶信息管理：不限用戶數(shù)量，可靈活地新增、禁止、改變用戶信息。
　?。?）管理員可調(diào)配用戶對柜內(nèi)盒子的使用權(quán)限，不同用戶對不同的盒子有不同的權(quán)限?？赏ㄟ^軟件設(shè)置把開關(guān)大門和計(jì)算機(jī)的權(quán)限分配給不同的用戶。
　?。?）可自動檢測盒子（抽屜）內(nèi)是否存放有物品，并可在服務(wù)端進(jìn)入日志查詢。
　?。?）軟件特有的真人語音提示，可供用戶自己選擇：男聲真人語音提示、女聲真人語音提示、英文語音提示，可選擇語速等一些不為常見的人性化功能。
　　（9）柜子采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)控制原理，支持聯(lián)網(wǎng)管理并控制鑰匙柜，可直接使用鑰匙遠(yuǎn)程管理軟件管理并查詢鑰匙柜的相關(guān)信息或記錄，并可遠(yuǎn)程控制鑰匙柜開啟（可選），所有操作無需到現(xiàn)場就可完成，804e91fdaf7f63dde5ad0f0c9056e661從而實(shí)現(xiàn)對鑰匙柜的遠(yuǎn)程控制。
　?。?0）遠(yuǎn)程控制-信息查詢：可查詢開啟大門、抽屜、系統(tǒng)操作信息、視頻或照片記錄信息。
　?。?1）可實(shí)時(shí)查詢鑰匙在位信息、誰最后開啟過哪個(gè)抽屜，用戶開啟抽屜的權(quán)限。
　?。?2）可通過遠(yuǎn)程客戶端查詢抽屜的鑰匙實(shí)時(shí)在位信息，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制鑰匙柜開啟特級功能。
　?。?3）在斷開網(wǎng)絡(luò)時(shí)可進(jìn)行“緊急開鎖”，而在斷電情況時(shí)可用UPS支持下開鎖（可選），或用前后門鑰匙進(jìn)行手動開鎖。軟件可通過管理員超級雙層密碼進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行緊急開鎖：單一開鎖與全部開鎖與組合開鎖功能。保險(xiǎn)柜大門如果密碼丟失可采用雙機(jī)械鑰匙開門、備用電池盒供電、清除用戶密碼功能。
　　4 結(jié)語
　　在本文中設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)融入了計(jì)算機(jī)軟件控制管理的功能、計(jì)算網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、生物識別技術(shù)、拍照攝像技術(shù)、紅外檢測技術(shù)、IC卡感應(yīng)技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)、保險(xiǎn)柜高度安全防盜技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)了鑰匙柜在取/還鑰匙過程的智能管理，鑰匙狀態(tài)檢測和監(jiān)控等功能，提高了鑰匙柜的安全性、智能化、實(shí)現(xiàn)高效管理。使軍用的鑰匙管理工作變得安全可靠、靈活、整個(gè)系統(tǒng)的使用簡單、適用面廣、功能強(qiáng)大。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] 周航慈.單片機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：航空航天大學(xué)出版社，1998：100-107.
　　[2] 余祖俊.微機(jī)檢測與控制應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京；北京交通大學(xué)出版杜，2001.
　　[3] 袁春慧，錢建立.基于D52432型自動加密電路的USB口1-Wire總線適配器的設(shè)計(jì)[J]，國外電子元器件，2006（6）：6.
　　[4] 羅希平，田捷.自動指紋識別中的圖像增強(qiáng)和細(xì)節(jié)匹配算法[J].軟件學(xué)報(bào)，2002（5）：946-956.
　　[5] 陳宏，田捷.檢驗(yàn)配準(zhǔn)模式的指紋匹配算法[J].軟件學(xué)報(bào)，2005，16（6）：1046-1053.
　　[6] Anil Jain，Sharath Pankanti.Fingerprint Classification and Matchin