韋升文

（冠捷顯示科技 （廈門） 有限公司， 福建 廈門 361101）

物聯(lián)網(wǎng) （Internet of Things） 技術主要以計算機為基礎系統(tǒng)， 聯(lián)合了射頻識別 （Radio Frequency I-dentification， RFID） 以及無線移動通信等各項技術。 各種設施的相互通信聯(lián)系， 有效地促進了智能化管理的實現(xiàn)。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術更深層次的發(fā)展， 眾多行業(yè)的發(fā)展方向都被其啟發(fā)和引導。 物聯(lián)網(wǎng)已應用于門禁系統(tǒng)的智能化建設， 智能門禁系統(tǒng)能夠有效地對通道進出權限進行科學合理的管理， 具有相應的監(jiān)控、 查詢、 報警等功能， 有利于保障區(qū)域范圍的安全， 對某一區(qū)域進出口的安全防范具有至關重要的作用。

物聯(lián)網(wǎng)技術在智能門禁系統(tǒng)中的合理化應用，對該系統(tǒng)整體功能和使用效果的改善起到了非常重要的作用， 對該系統(tǒng)效能的提高具有十分重要的意義， 值得進一步研究分析。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術的相關概況

我國物聯(lián)網(wǎng)的概念于1999 年提出， 當時中國科學院稱之為 “傳感網(wǎng)”， 主要是以RFID、 紅外感應器、 全球定位系統(tǒng) （Global Positioning System，GPS） 等信息傳感設備， 通過信息傳遞并有效地執(zhí)行相關命令， 將物品與互聯(lián)網(wǎng)進行連接， 從而實現(xiàn)信息資源的轉(zhuǎn)接以及通信， 實現(xiàn)智能化識別、 定位、 管理等功能。

由于應用了RFID、 無線數(shù)據(jù)通信等技術， 物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建了能覆蓋所有事物的通信網(wǎng)絡[1]， 這樣使得所有物品都能在不受外界干擾的情況下進行相應的交流， 因而實現(xiàn)了物品的自動識別、 信息資源的關聯(lián)和共享。

在傳統(tǒng)思維中， 物理基礎設施與信息基礎設施被隔離開來， 物理基礎設施主要應用于機場、 公路以及建筑物， 而信息基礎設施則主要應用于數(shù)據(jù)中心 （Data Center）、 個人電腦等。 物聯(lián)網(wǎng)的概念創(chuàng)新了傳統(tǒng)的思維， 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展應用將物理基礎設施與信息基礎設施連接到一起， 使其成為統(tǒng)一的基礎設施。

物聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)、 傳統(tǒng)電信通信網(wǎng)絡系統(tǒng)等的信息基礎， 能夠?qū)Ρ粏为殞ふ倚畔⒌刂返某Ｒ?guī)物理目標進行通信聯(lián)系， 形成信息共享。 物聯(lián)網(wǎng)技術作為新型的高新技術， 具備一定的生命力， 具有特殊的創(chuàng)新性， 需將其與互聯(lián)網(wǎng)有效區(qū)分開來。 物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)之間既有相應的聯(lián)系， 又存在著一定的差異。 物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的另一種延伸， 且得以廣泛地應用。

2 智能門禁系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)分析

智能門禁系統(tǒng)主要是將人與物、 人與事、 事與地等進行相應的關聯(lián)， 構(gòu)建信息化的系統(tǒng)平臺， 對人、 設施設備、 地理及管理信息等共同連接關系進行統(tǒng)一的管理， 從而實現(xiàn)人、 物、 事三者的管理以及控制等。

在智能門禁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中， 其電子信息分為物品信息和人員信息。 物品信息是監(jiān)管物品系統(tǒng)中的基本特性信息， 譬如產(chǎn)地、 名稱等； 人員信息是監(jiān)管物品系統(tǒng)中的對象信息， 譬如姓名、 崗位等。

在智能門禁系統(tǒng)中， 其RFID 系統(tǒng)主要用于管理相關編碼數(shù)據(jù)信息以及傳感器鑒別數(shù)據(jù)信息等，并將鑒別到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)絊avant 系統(tǒng)中， 而Savant系統(tǒng)則是以分布式的形態(tài)， 有序地組織以及管理相關的數(shù)據(jù)信息資源。

Savant系統(tǒng)應裝置于各門禁入口， 各個層次中的Savant 系統(tǒng)收集以及保存RFID 的數(shù)據(jù)信息， 然后再與其他各個Savant 系統(tǒng)進行相應的交流。 當識讀器掃描到某一RFID 系統(tǒng)中的物品信息以及人員信息時， 收集到的數(shù)據(jù)信息就會傳輸?shù)絊avant 系統(tǒng)當中。 RFID 系統(tǒng)以及Savant 系統(tǒng)在所有流程中收集到的信息， 均為智能門禁系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息來源[2]。

智能門禁系統(tǒng)主要分為網(wǎng)絡節(jié)點信息管理、 人員信息管理、 智能決策、 工作情況管理以及系統(tǒng)后臺管理等子系統(tǒng)， 其中網(wǎng)絡節(jié)點信息管理主要是對門禁信息進行相應的增加、 修改、 刪除等； 人員信息管理是對人員信息資料進行注冊、 修改等； 智能決策則是對相應的物品信息進行驗證、 人員身份識別等。

智能門禁系統(tǒng)中對物聯(lián)網(wǎng)的應用有著比較鮮明的層次關系， 形成了感知層 （底層）、 網(wǎng)絡層 （中層）、 應用層 （高層） 3 個物聯(lián)網(wǎng)技術結(jié)構(gòu)層次[3]。

1） 感知層作為初始的層次， 是數(shù)據(jù)感知與采集的重要核心部分。 從技術結(jié)構(gòu)上來看， 感知層作為物聯(lián)網(wǎng)技術結(jié)構(gòu)的最底層， 主要是對各項數(shù)據(jù)進行全方位的感知， 關鍵的感知技術包括檢測技術、傳感技術、 無線通信技術等。 根據(jù)相關的技術手段， 高效率地獲取數(shù)據(jù)信息， 并對信息進行互聯(lián)互通， 形成信息共享， 以實現(xiàn)對應的動作命令。

2） 網(wǎng)絡層作為物聯(lián)網(wǎng)技術結(jié)構(gòu)的中間層， 主要是對各項數(shù)據(jù)信息進行傳送。 負責將感知層獲取的數(shù)據(jù)信息， 根據(jù)需求進行信息處理， 并安全傳送到應用層。 在智能門禁系統(tǒng)中， 物聯(lián)網(wǎng)技術的網(wǎng)絡層主要發(fā)揮提升信息運作能力以及強化網(wǎng)絡運作能力的基本作用， 實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息遠距離有效傳遞。

3） 應用層作為物聯(lián)網(wǎng)技術結(jié)構(gòu)的最高層， 其功能主要表現(xiàn)為： 利用計算機平臺進行信息處理，能夠行之有效地處理人機之間的問題， 這是智能門禁系統(tǒng)合理應用的具體表現(xiàn)， 技術發(fā)展的最終目的就是為了實現(xiàn)實際運用， 因此， 將物聯(lián)網(wǎng)技術與智能門禁系統(tǒng)兩者相結(jié)合， 能夠促進智能化系統(tǒng)的有效實現(xiàn)與全面運用。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術在智能門禁系統(tǒng)中的關鍵技術

3.1 資源映射技術

在物聯(lián)網(wǎng)技術結(jié)構(gòu)的3 個主要層次中， 感知層用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)有效感知和采集， 通過數(shù)據(jù)的支持，實現(xiàn)傳感技術和信息網(wǎng)絡的結(jié)合， 完成節(jié)點資源映射， 并且將發(fā)出虛擬節(jié)點的系統(tǒng)請求指令完全映射到物理節(jié)點中[4]。

節(jié)點資源映射的主要算法有隨機算法、 貪婪算法、 Stress 模式算法等， 以下分別對3 種算法予以表述。

一是隨機算法， 它是3 種節(jié)點資源映射算法中最簡單的運算， 存在一定的優(yōu)勢和不足， 運算以及操作都較為簡單， 但是對流量的分配有所欠缺， 并且節(jié)點映射沒有程序化， 不利于網(wǎng)絡環(huán)境的流暢。

二是貪婪算法， 它與隨機算法相比有所改進，實現(xiàn)了網(wǎng)絡節(jié)點資源堵塞的有效閃避， 促進了網(wǎng)絡環(huán)境的流暢， 但是存在無法接觸鏈路方面的不足。

三是Stress 模式算法， 它在一定程度上實現(xiàn)了平衡性的提高， 預防了節(jié)點最大Stress 值的異常情況出現(xiàn)， 總而言之， Stress 模式算法全面展示了網(wǎng)絡鏈路負載均衡的問題， 有效地維持了網(wǎng)絡拓撲負載的平衡。

3.2 數(shù)據(jù)封裝技術

智能門禁系統(tǒng)是采用RIFD 閱讀器對人員信息進行感知、 采集后， 通過網(wǎng)絡層將收集到的數(shù)據(jù)信息進行傳輸管理， 最終實現(xiàn)系統(tǒng)信息共享。 根據(jù)業(yè)務數(shù)據(jù)資源映射到封裝協(xié)議凈荷并填充形成數(shù)據(jù)包的方式， 對人員信息數(shù)據(jù)資源進行封裝。 數(shù)據(jù)封裝技術是一門要求較高的技術， 封裝過程中必須遵循相應的封裝技術程序， 才能實現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體系構(gòu)建的完整性。 在 XML 結(jié)構(gòu)定義 （XML Schema Definition， XSD） 模式中， 數(shù)據(jù)封裝程序?qū)ο嚓P元素進行了定義以及說明， 對不同的物品設置了不同的特定參數(shù)值。

3.3 硬件設計技術

智能門禁系統(tǒng)作為具有代表性的智能化案例，在市場上得到了廣泛運用。 在物聯(lián)網(wǎng)技術的基礎上， 為了最大化地實現(xiàn)智能門禁系統(tǒng)的功能和應用效果， 硬件設計技術是必不可少的環(huán)節(jié)。 本文通過以下3 個方面的內(nèi)容對其進行分析。

3.3.1 內(nèi)部網(wǎng)絡創(chuàng)設

將物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)部系統(tǒng)存在的互相獨立且具有差異的電氣設施通過相互通聯(lián)， 構(gòu)建成為系統(tǒng)性的局域網(wǎng)絡， 稱為內(nèi)部網(wǎng)絡， 要求保證內(nèi)部網(wǎng)絡的電氣設備具有集約化的管理體系。

感知層設計是整個內(nèi)部網(wǎng)絡創(chuàng)設的主要內(nèi)容，對于數(shù)據(jù)資源的采集、 設施的有效管理、 數(shù)據(jù)的準確運輸?shù)裙δ艿膽脛t是設計的關鍵環(huán)節(jié)。

在大多數(shù)情況下， Zigbee 無線傳輸系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)技術內(nèi)部網(wǎng)絡設計中使用頻率最高的系統(tǒng)手段，是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)上協(xié)議， 具有重要意義。 一方面， Zigbee 無線傳輸系統(tǒng)具有高速工作頻率的自組網(wǎng)通信技術， 在內(nèi)部網(wǎng)絡的版塊區(qū)域當中， 能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)點查找， 并且在節(jié)點查找的基礎上， 能迅速地創(chuàng)建另一個具備新特征的Zigbee 網(wǎng)絡； 另一方面， Zigbee 無線傳輸系統(tǒng)的經(jīng)濟成本相對較低， 且運作情況相對穩(wěn)固， 能夠在智能化系統(tǒng)中有效地實現(xiàn)網(wǎng)絡動態(tài)化管理。

3.3.2 外部網(wǎng)絡設計

主要利用了相對科學、 先進的全球移動通信系統(tǒng) （Global System for Mobile Communications， GSM）/通用分組無線服務 （General Packet Radio Service，GPRS） 技術。

首先， 在GSM/GPRS 技術的基礎上， 能夠?qū)ν獠炕ヂ?lián)網(wǎng)網(wǎng)絡和智能系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡形成一種重連，還可以對內(nèi)部的各項電氣設施實行遠距離的操作和掌控， 有利于對電氣設施進行整體、 實時的監(jiān)控以及掌握。

其次， 利用GSM/GPRS 技術， 在電氣設施出現(xiàn)問題或發(fā)生故障時， 可以根據(jù)系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)信息， 迅速地對故障進行排查、 定位以及應急處理。

最后， 通過向網(wǎng)間連接器發(fā)信息的方式， 進行相應的紅外線布防、 撒防措施設置， 當內(nèi)部人員活動不足時， 可以采用紅外線檢測措施進行布防； 當有內(nèi)部人員活動參與時， 紅外線檢測措施便即刻停止運作。

3.3.3 網(wǎng)間連接器設計

主要應用于智能門禁中， 是將外部網(wǎng)絡與內(nèi)部Zigbee 網(wǎng)絡進行有效地連接， 從而實現(xiàn)計算機系統(tǒng)或設備的網(wǎng)絡轉(zhuǎn)換。 在兩者連接過程中， 承擔服務器的職責， 對用戶執(zhí)行的控制命令數(shù)據(jù)信息進行獲取， 對所獲取的數(shù)據(jù)信息進行重新整理、 分析， 并做出相應的判斷[5]。

4 結(jié)束語

現(xiàn)階段， 在經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下， 我國已經(jīng)步入互聯(lián)網(wǎng)信息時代， “互聯(lián)網(wǎng)+” 已經(jīng)融入人民群眾日常生活之中， 成為生活中不可或缺的一部分。物聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)、 傳統(tǒng)電信網(wǎng)等的信息承載體和新興技術體系， 是科技進步的重要體現(xiàn)。 物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展其實就是對互聯(lián)網(wǎng)技術的進一步創(chuàng)新與完善， 是對互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)點的延伸。

物聯(lián)網(wǎng)技術能夠有效地促進智能門禁系統(tǒng)的智能化水平， 在智能門禁系統(tǒng)中的應用為人民群眾帶來了便利。 因此， 要大力推動物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展戰(zhàn)略， 對物聯(lián)網(wǎng)資源映射、 數(shù)據(jù)封裝， 硬件設計等技術進行科學合理的研究與開發(fā)， 進一步完善物聯(lián)網(wǎng)技術， 更好地服務人民群眾。