曹鵬飛+嚴漢軒+王曉燕+范如晶+任雨晨

摘 要：現(xiàn)階段門禁控制大多都依靠物理接觸式或生物掃描式的交互，如門禁卡、指紋鎖、NFC等，這些傳統(tǒng)門禁系統(tǒng)大多需要物理介質或者預先錄入大量信息，而每次增減用戶時，也都需要經(jīng)過繁瑣的操作修改相關用戶信息后才能使用。文中提出了一種以移動互聯(lián)網(wǎng)和智能終端為基礎的新型門禁管理綜合解決方案，使用智能移動終端代替?zhèn)鹘y(tǒng)的芯片卡等門禁介質，并設計了一整套訪問控制機制，可以統(tǒng)一管理園區(qū)所有門禁，也可與企業(yè)信息系統(tǒng)集成，解決當今門禁卡管理的問題。

關鍵詞：門禁；門禁控制；無卡門禁；移動門禁

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）09-0053-03

0 引 言

移動互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展改變了人們的生活方式，目前已被廣泛應用到人們工作和生活的各個領域。截至2015年12月，中國網(wǎng)民規(guī)模達6.88億，互聯(lián)網(wǎng)普及率為50.3%，半數(shù)中國人已接入互聯(lián)網(wǎng)，中國手機網(wǎng)民規(guī)模達6.20億，有90.1%的網(wǎng)民通過手機上網(wǎng)[1]。與傳統(tǒng)的桌面互聯(lián)網(wǎng)相比，移動互聯(lián)網(wǎng)具有便捷、便攜、定向、精準、感觸等特性。因此手機的重要性在移動互聯(lián)網(wǎng)時代顯得尤為突出，人們已將隨身攜帶手機作為自身的習慣，越來越多的廠商圍繞智能手機的應用進行產(chǎn)品研發(fā)。

在現(xiàn)實生活中，大多數(shù)門禁系統(tǒng)還使用傳統(tǒng)的方式依靠物理接觸式或生物掃描式的交互，如門禁卡、指紋鎖、NFC等[2]，每次增減用戶時，需要進行繁瑣的操作在修改相關用戶信息后才能使用。這種門禁系統(tǒng)的安全主要是鑰匙、智能卡等物理介質，鑰匙丟失或人員更換需要將鎖芯、鑰匙一起更換。

在移動互聯(lián)網(wǎng)和智能手機已經(jīng)普及的今天，傳統(tǒng)的門禁已無法滿足現(xiàn)代信息化的需求。本文提出了一種以移動互聯(lián)網(wǎng)和智能終端為基礎的新型門禁管理綜合解決方案。即用戶通過智能手機打開App應用程序給門禁控制系統(tǒng)發(fā)送指令，門禁控制系統(tǒng)通過中心數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行信息的有效性驗證，驗證通過后發(fā)送開門指令，實現(xiàn)不需要物理接觸的無卡網(wǎng)絡門禁系統(tǒng)。在后臺，門禁管理員可以對所有門的實時狀態(tài)及用戶的操作等行為進行監(jiān)控，既方便了管理，又提高了安全性。與傳統(tǒng)門禁相比，這種方式不僅具有操作簡單、使用便捷、成本低廉、便于管理、安全性高的特點，還可以解決用戶忘記攜帶或丟失門禁介質的問題，是移動互聯(lián)網(wǎng)和智能終端應用的深層次拓展，也是移動互聯(lián)網(wǎng)、智能終端和傳統(tǒng)門禁系統(tǒng)結合的一種創(chuàng)新。

1 系統(tǒng)總體設計方案設計

1.1 門禁控制系統(tǒng)總體結構

根據(jù)整個系統(tǒng)需求，本文設計用戶接口模塊、業(yè)務運行模塊、業(yè)務處理模塊和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模塊。系統(tǒng)總體結構如圖1所示。

（1）用戶接口模塊。該模塊包括移動終端系統(tǒng)和無線網(wǎng)絡兩部分，主要為用戶提供友好的界面和便捷的通信方式。模塊在設計時能夠滿足智能移動終端發(fā)展的需要，支持Android、iOS平臺，并且使用無線網(wǎng)絡進行通信，外部使用4G移動網(wǎng)絡，內部使用WiFi網(wǎng)絡。

（2）業(yè)務運行模塊。該模塊主要處理系統(tǒng)相關運行的服務，負責系統(tǒng)業(yè)務邏輯處理。包括二維碼和移動信息服務器兩部分，通過移動信息服務器實現(xiàn)移動端和門禁控制系統(tǒng)間的交互，通過動態(tài)二維碼標識各門禁結點信息，并與后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行交互、認證鑒權及訪問控制。

（3）業(yè)務處理模塊。該模塊是整個系統(tǒng)的核心部分，主要處理系統(tǒng)相關數(shù)據(jù)業(yè)務，并支撐整個系統(tǒng)的業(yè)務處理。包括硬件控制、指令集、門禁各節(jié)點。硬件控制采用ARM架構的硬件方案，設計與此系統(tǒng)相適應的硬件電路板和板載元器件，主要由電源模塊、網(wǎng)絡模塊、主控芯片、門禁節(jié)點模塊組成。需要對ARM架構的硬件進行研究，熟悉其組成原理和工作方式，完成硬件電路板和板載元器件的焊接制作，調試好硬件，對板載各節(jié)點設計相應的指令集。

（4）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模塊。該模塊通過中央數(shù)據(jù)庫（MySQL）來存儲用戶和系統(tǒng)運行的信息，并根據(jù)門禁各節(jié)點的不同生成相應的二維碼信息后提交給移動信息服務器處理。

1.2 門禁控制系統(tǒng)硬件設計

門禁控制系統(tǒng)基于IP網(wǎng)絡，使用ARM芯片且預留接口用于連接電控門鎖。對控制器上各節(jié)點設計相應的指令集，通過指令對各節(jié)點執(zhí)行開啟、關閉、檢查等操作。

門禁網(wǎng)絡控制器PCB電路板（測試板）可以實現(xiàn)IP報文到RS 232串行信號的平滑轉換，并且通過高性能繼電器對開關節(jié)點進行控制。系統(tǒng)整體控制通過ARM芯片來實現(xiàn)，具有速度快、穩(wěn)定性高等優(yōu)點。門禁網(wǎng)絡控制器硬件設計如圖2所示。

電路板設計分為電源模塊、IP網(wǎng)絡控制模塊、電路控制模塊三部分。

（1）電源模塊采用12 V～24 V設計，主要負責為電路板元器件供電；

（2）IP網(wǎng)絡控制[3]模塊主要負責IP報文與串口RS 232信號的轉換，模塊內部集成TCP/IP協(xié)議棧，實現(xiàn)TCP/UDP數(shù)據(jù)包與串口數(shù)據(jù)透明傳輸，模塊本身集成10/100 M自適應以太網(wǎng)接口，串口通信最高波特率達230.4 Kb/s，擁有TCP Server，TCP Client，UDP，Httpd Client，TCP Auto等工作模式，并且運用低功耗設計，配合ARM處理器使用，具有速度快、穩(wěn)定性高的特點，可以支撐工業(yè)級應用。

（3）電路控制模塊。該模塊主要對經(jīng)過轉換的IP報文進行處理，在此電路中設計了P1到P4四個開關節(jié)點（可以擴展），運用高性能繼電器可以對輸出進行通/斷控制。

（4）指令集。根據(jù)需要進行指令集定制，如各節(jié)點開啟（Open）、關閉（Close）、檢查（Check）等操作。

1.3 門禁控制系統(tǒng)軟件設計

軟件設計主要包括服務端和客戶端設計。服務端為指令處理中心和信息管理系統(tǒng)，使用中央數(shù)據(jù)庫來存儲用戶信息，并對門禁各節(jié)點生成不同的二維碼信息，接收客戶端發(fā)來的指令并處理。同時，系統(tǒng)管理員可以通過門禁信息管理系統(tǒng)對整個門禁系統(tǒng)進行管理和監(jiān)控?？蛻舳酥饕獮橐苿覣pp應用，通過App應用掃描各節(jié)點的二維碼信息，提交至服務端以進行處理。endprint

1.3.1 服務端軟件設計

服務端軟件設計主要包括信息管理模塊和業(yè)務處理模塊。

1.3.1.1 信息管理模塊

信息管理模塊包括用戶信息管理、門禁結點管理、二維碼管理、門禁權限管理及日志管理。

（1）用戶信息管理主要對系統(tǒng)用戶信息進行統(tǒng)一管理，包括用戶名、密碼、手機設備標識碼等；

（2）門禁結點管理主要對門禁結點信息進行管理，包括門牌號、開/關門指令、結點編號、結點IP地址和端口號；

（3）二維碼管理針對系統(tǒng)業(yè)務處理的二維碼信息進行管理，包括門禁結點對應的二維信息碼、過期時間、是否動態(tài)生成等。

（4）門禁權限管理對用戶與門禁結點的權限進行分配，建立一對一、一對多、多對多的權限體系。日志管理主要對用戶操作進行記錄，對整個系統(tǒng)運行進行監(jiān)控。

1.3.1.2 業(yè)務處理模塊

業(yè)務處理模塊包括驗證處理、開/關門操作處理，主要對客戶端的請求進行分析驗證，從中央數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)，判斷用戶是否合法，二維碼信息是否有效，對用戶的操作進行記錄，通過驗證后連接門禁結點發(fā)送開/關門指令。

1.3.2 客戶端軟件設計

客戶端軟件設計主要為手機端移動App應用，用戶使用App與服務器進行交互。

2 系統(tǒng)網(wǎng)絡部署方案

系統(tǒng)網(wǎng)絡部署方案如圖3所示。在企業(yè)網(wǎng)絡中直接添加門禁網(wǎng)絡控制器硬件，由門禁網(wǎng)絡控制器連接電子門鎖。

從圖中可以看出，整個門禁系統(tǒng)基于現(xiàn)有的企業(yè)網(wǎng)絡只需在企業(yè)網(wǎng)絡中擴展部署門禁網(wǎng)絡控制器來連接電子鎖，在服務器區(qū)架設移動信息服務器以提供移動終端外部訪問。

系統(tǒng)主要由智能移動終端、外部網(wǎng)絡、企業(yè)內部網(wǎng)絡、門禁網(wǎng)絡控制器、移動信息服務器和數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫服務器五部分構成。

（1）智能移動終端。該終端通過4G無線網(wǎng)絡與移動信息服務器進行交互，將交互信息存儲到數(shù)據(jù)庫中。

（2）外部網(wǎng)絡。外部網(wǎng)絡通過4G無線網(wǎng)絡或外部網(wǎng)絡（WiFi）進行企業(yè)外部的控制，主要通過電信、移動、聯(lián)通等移動運營商的基站實現(xiàn)無線網(wǎng)絡互聯(lián)。

（3）企業(yè)內部網(wǎng)絡。在企業(yè)內部使用企業(yè)內部網(wǎng)絡、WiFi接入局域網(wǎng)，并將移動信息服務器發(fā)送的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡傳輸給移動智能終端。

（4）門禁網(wǎng)絡控制器。門禁網(wǎng)絡控制器負責連接電磁鎖，提供連接的IP地址、端口、協(xié)議、指令集，并對連接的設備進行指令控制。

（5）移動信息服務器。移動信息服務器負責將接收的指令進行分析、判斷、篩選，對企業(yè)內部網(wǎng)絡控制器設備發(fā)送控制指令；負責與數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫服務器進行信息交互，生成動態(tài)的XML數(shù)據(jù)。

（6）數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫服務器。數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫服務器用于存儲信息系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)的配置信息，通過網(wǎng)絡和防火墻開放的TCP端口將相關數(shù)據(jù)傳輸至移動信息服務器。

3 結 語

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人們越來越依賴于智能手機，手機成為現(xiàn)代生活中必不可少的工具之一，一部手機可以幫助人們解決很多問題。目前移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展已改變了人們的生活方式，智能手機作為移動互聯(lián)網(wǎng)的載體近年來發(fā)展迅速。

移動網(wǎng)絡無卡門禁控制系統(tǒng)是移動互聯(lián)網(wǎng)和智能終端應用的拓展，也是移動互聯(lián)網(wǎng)、智能終端和傳統(tǒng)門禁系統(tǒng)結合的一種創(chuàng)新。目前在此領域尚未有太多成熟的產(chǎn)品，利用智能終端進行操作、管理門禁也需要深入研究。

參考文獻

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[2]孫科學，洪櫆，章康寧，等.一種聯(lián)合檢測門禁系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].計算機技術與發(fā)展，2016， 26（1）：155-159.

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