采用電子與軟件信息技術(shù)的出入口識(shí)讀控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

出入口控制系統(tǒng)accesscontrolsystem(ACS)是采用現(xiàn)代電子技術(shù)與軟件信息技術(shù)，在出入口通過(guò)對(duì)目標(biāo)的正確識(shí)別，確定對(duì)目標(biāo)進(jìn)行放行或拒絕，同時(shí)進(jìn)行記錄和報(bào)警等操作的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)同時(shí)對(duì)出入目標(biāo)的編號(hào)、出入時(shí)間、出入口編號(hào)等情況進(jìn)行登錄與存儲(chǔ)，從而保證被控區(qū)域及目標(biāo)的安全，實(shí)現(xiàn)智能管理。

出入口控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于智能建筑的安全防范、車輛管理、物流管理、安檢、銀行等領(lǐng)域。

控制的目標(biāo)包括人和物，在智能建筑安全防范管理系統(tǒng)中主要控制的是人，該系統(tǒng)通常又稱為門禁系統(tǒng)。本文著重論述智能建筑出入口控制系統(tǒng)中不同的識(shí)別技術(shù)。

出入口控制系統(tǒng)的組成

出入口控制系統(tǒng)主要由目標(biāo)識(shí)讀部分、管理/控制部分、執(zhí)行部分、傳輸部分、相應(yīng)的管理軟件以及云服務(wù)器等組成。典型的系統(tǒng)如下圖：

出入口控制系統(tǒng)有多種構(gòu)建模式。按其硬件構(gòu)成模式劃分，可分為一體型和分體型;按其管理/控制方式劃分，可分為獨(dú)立控制型、聯(lián)網(wǎng)控制型和數(shù)據(jù)載體傳輸控制型。

一體型出入口控制系統(tǒng)的各個(gè)組成部分通過(guò)內(nèi)部連接、組合或集成在一起，實(shí)現(xiàn)出入口控制的所有功能。

分體型出入口控制系統(tǒng)的各個(gè)組成部分，在結(jié)構(gòu)上有分開的部分，也有通過(guò)不同方式組合的部分。分開部分與組合部分之間通過(guò)電子、機(jī)電等手段連成為一個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)出入口控制的所有功能。

獨(dú)立控制型出入口控制系統(tǒng)，其管理/控制部分的全部顯示/編程/管理/控制等功能均在一個(gè)設(shè)備(出入口控制器)內(nèi)完成。

聯(lián)網(wǎng)控制型出入口控制系統(tǒng)，其管理/控制部分的全部顯示/編程/管理/控制功能不在一個(gè)設(shè)備(出入口控制器)內(nèi)完成。其中，顯示/編程功能由另外的設(shè)備完成。設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)有線和/或無(wú)線數(shù)據(jù)通道及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)。

識(shí)讀器的分類及特點(diǎn)

智能建筑中出入口控制系統(tǒng)控制的目標(biāo)是人群，屬于安全防范系統(tǒng)，識(shí)讀器就是用于鑒別人員是否有權(quán)進(jìn)出，識(shí)讀器采集輸入數(shù)據(jù)，與保存在控制器或服務(wù)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，數(shù)據(jù)一致則放行。常用的識(shí)讀器有以下幾種：

1)密碼型：

密碼識(shí)別：通過(guò)檢驗(yàn)輸入密碼是否正確來(lái)識(shí)別人員的進(jìn)出權(quán)限。這類產(chǎn)品又分兩類：一類是普通鍵盤型，一類是亂序鍵盤型。主要特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，使用方便，無(wú)須攜帶卡片，成本低。缺點(diǎn)是密碼組數(shù)不能太多，密碼容易泄露，安全性很差;一般人員無(wú)進(jìn)出記錄。密碼型門禁一般應(yīng)用于安全防范級(jí)別要求不太高的場(chǎng)合。

2)讀卡器：

IC卡即集成電路卡，是一種信息載體。IC卡通過(guò)卡里的集成電路存儲(chǔ)信息，采用射頻技術(shù)與支持IC卡的讀卡器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。IC卡是目前在出入口控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種讀識(shí)方式。IS0標(biāo)準(zhǔn)卡尺寸為85.5×54×0.76mm

IC卡的種類很多，分類方式有有多種。按讀取界面可將IC卡分為接觸式和非接觸式兩種;按讀寫方式可分為只讀卡和讀/寫卡;按讀卡距離可分為近距離卡和遠(yuǎn)距離卡;按供電方式可分為無(wú)源卡和有源卡。

A.接觸式與非接觸式：

接觸式IC卡通過(guò)IC卡讀寫設(shè)備的觸點(diǎn)與IC卡的觸點(diǎn)接觸后進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫。非接觸式IC卡與IC卡讀取設(shè)備無(wú)電路接觸，通過(guò)無(wú)線技術(shù)的讀寫技術(shù)進(jìn)行讀寫，卡內(nèi)所嵌芯片除了CPU、邏輯單元、存儲(chǔ)單元外，增加了射頻收發(fā)電路。

在智能建筑的出入口控制系統(tǒng)中由于刷卡的頻率較高，常用的是非接觸式IC卡，它具有使用方便、可靠性高等到特點(diǎn)，較少采用接觸式IC卡。目前接觸式IC卡主要用于銀行卡，具有使用方便、保密性好等特點(diǎn)。

目前市場(chǎng)上最常見(jiàn)的非接觸式IC卡是邏輯加密卡，采用的是流密碼技術(shù)，密鑰長(zhǎng)度也不是很長(zhǎng)，普遍存在著一定的安全隱患，有被黑客破解的可能。在一些對(duì)安全要求高的領(lǐng)域傾向于使用內(nèi)嵌微處理器的非接觸式CPU卡芯片，CPU卡芯片內(nèi)部都有雙重安全機(jī)制，一是芯片本身集成的加密算法模塊，二是CPU卡芯片特有的COS操作系統(tǒng)，而且采用國(guó)產(chǎn)芯片的國(guó)密算法是不對(duì)外公開的，因此國(guó)密算法一般比其他公開算法的加密算法具有更高的安全性。

B.只讀卡和讀/寫卡

只讀卡也稱為ID卡，只能讀取卡號(hào)信息;讀寫卡既可讀取卡內(nèi)信息，也可對(duì)卡進(jìn)行寫操作，可寫入權(quán)限、有效期、金額等信息。讀寫卡廣泛應(yīng)用于智能門禁、城市公交一卡通、校園一卡通等。目前在深圳等地使用手機(jī)錢包，可以刷卡消費(fèi)、乘坐公交，其實(shí)就是IC卡與手機(jī)SIM卡復(fù)合在一起，與本文后面提到的NFC是不一樣的。只讀卡讀卡距離較讀寫卡遠(yuǎn)，在智能門禁系統(tǒng)也有較多應(yīng)用。

C.遠(yuǎn)距離卡

普通的IC卡讀卡距離在2-10cm，一般將讀寫距離在1米以上的讀稱為遠(yuǎn)距離卡，遠(yuǎn)距離還可分為無(wú)源卡和有源卡。遠(yuǎn)距離卡一般采用無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(RadioFrequencyIdentification)，簡(jiǎn)稱RFID，感應(yīng)距離控制在3-10米。由于感應(yīng)距離遠(yuǎn)，識(shí)別速度快，主要用于車輛的出入管理和自動(dòng)收費(fèi)。

3)近場(chǎng)通訊技術(shù)NFC

近場(chǎng)通信技術(shù)(NFC)是由非接觸式射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)及互連通技術(shù)整合演進(jìn)而來(lái)，NFC設(shè)備是在單一芯片上結(jié)合感應(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的功能，能在短距離內(nèi)與兼容設(shè)備進(jìn)行識(shí)別和數(shù)據(jù)交換。工作距離在10cm以內(nèi)，工作頻率為13.56MHz，目前智能手機(jī)基本都具有NFC功能。

NFC有三種工作模式：卡模擬模式(Cardemulation)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式(P2Pmode)、讀卡器模式(Reader/writermode);NFC技術(shù)應(yīng)用于出入口管理系統(tǒng)就是用卡模擬模式，這個(gè)模式其實(shí)就是相當(dāng)于一張采用RFID技術(shù)的IC卡，用戶只需在門禁讀卡器前出示具有NFC功能的智能手機(jī)即可開門。該模式下，即使是在手機(jī)沒(méi)有電的情況下也能實(shí)現(xiàn)刷卡開門。

NFC技術(shù)主要應(yīng)用于移動(dòng)支付、身份識(shí)別、出入口控制等場(chǎng)合，隨著智能手機(jī)的普及、移動(dòng)支付不斷被消費(fèi)者和商家接受，NFC技術(shù)的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。

4)生物識(shí)別

生物識(shí)別技術(shù)有指紋、虹膜、臉型、掌形、靜脈和DNA等多種形式，由于指紋識(shí)別具有系統(tǒng)成本低、使用方便等優(yōu)勢(shì)，指紋識(shí)別成為了目前應(yīng)用最為廣泛的識(shí)別技術(shù)，幾乎成為了生物特征識(shí)別的代名詞。另外，人臉識(shí)別技術(shù)現(xiàn)階段也發(fā)展得非常迅猛，在智能建筑中主要應(yīng)用指紋識(shí)別和人臉識(shí)別。

A.指紋識(shí)別

指紋是指人的手指末端正面皮膚上凸凹不平產(chǎn)生的紋線。紋線有規(guī)律的排列形成不同的紋型。紋線的起點(diǎn)、終點(diǎn)、結(jié)合點(diǎn)和分叉點(diǎn)，稱為指紋的細(xì)節(jié)特征點(diǎn)。

指紋識(shí)別即指通過(guò)比較不同指紋的細(xì)節(jié)特征點(diǎn)來(lái)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。由于每個(gè)人的指紋不同，同一人的十指之間的指紋也有明顯區(qū)別，并且指紋保持終身不變，因此指紋可用于身份的自動(dòng)識(shí)別。

指紋識(shí)別具有使用方便、識(shí)別速度快、價(jià)格低等特點(diǎn)，指紋采集頭的小型化，為指紋識(shí)別的集成化帶來(lái)了便利，開辟了廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。同時(shí)指紋識(shí)別也存在一些問(wèn)題;某些人或某些群體的指紋特征少，難成像;在指紋采集頭上留下用戶的指紋印痕，而這些指紋痕跡存在被用來(lái)復(fù)制指紋的可能性，存在安全性的問(wèn)題。

現(xiàn)在指紋識(shí)別主要用于門禁和企業(yè)考勤，隨著智慧家庭的建設(shè)的發(fā)展，指紋鎖開始進(jìn)入家庭用鎖。

指紋采集頭的小型化，指紋識(shí)別技術(shù)集成到智慧社區(qū)的可視對(duì)講系統(tǒng)單元門口機(jī)中，方便業(yè)主進(jìn)出門使用。

B.人臉識(shí)別

人臉識(shí)別利用分析、比較臉部器官的形狀和位置特征信息來(lái)進(jìn)行身份鑒別的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，它屬于生物特征識(shí)別技術(shù)。目前人臉識(shí)別已成為模式識(shí)別和人工智能領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

人臉識(shí)別的主要流程是：人臉圖像采集及檢測(cè)、人臉圖像預(yù)處理、人臉圖像特征提取以及匹配與識(shí)別。人臉識(shí)別的算法有很多，常用的算法有：基于人臉幾何特征的識(shí)別方法、基于整幅人臉圖像的識(shí)別方法、基于連接機(jī)制的人臉識(shí)別方法以及基于三維數(shù)據(jù)的識(shí)別方法。

與其它身份識(shí)別方法相比，人臉識(shí)別具有非接觸性、非強(qiáng)制性、并發(fā)性等特點(diǎn)，因而人臉識(shí)別技術(shù)有重要的應(yīng)用價(jià)值。在智能建筑出入口控制系統(tǒng)中主要應(yīng)用在門禁、考勤、機(jī)場(chǎng)安檢等場(chǎng)所，一般與其它識(shí)別方式結(jié)合使用，比如集成在可視對(duì)講單元門口機(jī)中。

人臉采集周圍環(huán)境光線的變化，相似的人臉，人體面部的遮擋物，人臉變老、人臉整形等可能影響識(shí)別的準(zhǔn)確性，通過(guò)進(jìn)行人工智能補(bǔ)償提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確率。需要注意的是，人臉識(shí)別系統(tǒng)必須正確識(shí)別攝像頭前是一個(gè)真正的人還是一幅照片。以此防止使用者用照片作假，提升系統(tǒng)的安全性。

5)其它識(shí)讀：

近年來(lái)，我國(guó)推行“互聯(lián)網(wǎng)+”的國(guó)家戰(zhàn)略，智慧社區(qū)建設(shè)方興未艾，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展催生了新興的識(shí)別技術(shù)。

A.手機(jī)APP識(shí)別

在智能手機(jī)中安裝有門禁開鎖APP，點(diǎn)擊相應(yīng)的門禁圖標(biāo)可以開鎖。手機(jī)APP識(shí)別實(shí)際是識(shí)別手機(jī)的MAC碼，機(jī)主身份信息與手機(jī)綁定，來(lái)實(shí)現(xiàn)身份確認(rèn)的。智能手機(jī)通過(guò)WIFI或移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(4G)訪問(wèn)云平臺(tái)服務(wù)器交換數(shù)據(jù)、確認(rèn)身份，可以實(shí)現(xiàn)本地開門、遠(yuǎn)程開門，因此也被稱為“云門禁”。

在社區(qū)中推廣使用的社區(qū)服務(wù)APP，社區(qū)O2O中為了增加用戶的粘度，大多綁定門禁開鎖功能。

B.二維碼識(shí)別

手機(jī)APP識(shí)別一般用于業(yè)主或固定客戶，不適用于訪客的身份識(shí)別，因此產(chǎn)生了手機(jī)二維碼識(shí)別技術(shù)。業(yè)主的智能手機(jī)可以生成二維碼，通過(guò)微信等社交工具發(fā)送給訪客，訪客在出入口門禁處刷收到的二維碼可以開門放行。該二維碼可以設(shè)為按時(shí)限使用或按次使用，過(guò)期作廢，可以提高系統(tǒng)的安全性。

結(jié)束語(yǔ)

智能建筑出入口控制系統(tǒng)的識(shí)讀器種類很多，新興的識(shí)讀方式也層出不窮，應(yīng)用時(shí)可以根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況選擇一種或多種識(shí)讀技術(shù)復(fù)合使用，合理的選擇識(shí)讀方式可以提高系統(tǒng)的性價(jià)比，用戶使用更安全、方便。