技术应用 门禁RFID

论出入口控制系统中的不同识别技术

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出入口控制系统 access control system(ACS) 是采用现代电子技术与软件信息技术,在出入口通过对目标的正确识别,确定对目标进行放行或拒绝,同时进行记录和报警等操作的控制系统,系统同时对出入目标的编号、出入时间、出入口编号等情况进行登录与存储,从而保证被控区域及目标的安全,实现智能管理。

  出入口控制系统广泛应用于智能建筑的安全防范、车辆管理、物流管理、安检、银行等领域。

  控制的目标包括人和物,在智能建筑安全防范管理系统中主要控制的是人,该系统通常又称为门禁系统。本文着重论述智能建筑出入口控制系统中不同的识别技术。

  出入口控制系统的组成

  出入口控制系统主要由目标识读部分、管理/控制部分、执行部分、传输部分、相应的管理软件以及云服务器等组成。典型的系统如下图:

  出入口控制系统有多种构建模式。按其硬件构成模式划分,可分为一体型和分体型;按其管理/控制方式划分,可分为独立控制型、联网控制型和数据载体传输控制型。

  一体型出入口控制系统的各个组成部分通过内部连接、组合或集成在一起,实现出入口控制的所有功能。

  分体型出入口控制系统的各个组成部分,在结构上有分开的部分,也有通过不同方式组合的部分。分开部分与组合部分之间通过电子、机电等手段连成为一个系统,实现出入口控制的所有功能。

  独立控制型出入口控制系统,其管理/控制部分的全部显示/编程/管理/控制等功能均在一个设备(出入口控制器)内完成。

  联网控制型出入口控制系统,其管理/控制部分的全部显示/编程/管理/控制功能不在一个设备(出入口控制器)内完成。其中,显示/编程功能由另外的设备完成。设备之间的数据传输通过有线和/或无线数据通道及网络设备实现。

识读器的分类及特点

  智能建筑中出入口控制系统控制的目标是人群,属于安全防范系统,识读器就是用于鉴别人员是否有权进出,识读器采集输入数据,与保存在控制器或服务器中的数据进行比对,数据一致则放行。常用的识读器有以下几种:

  1)密码型:

  密码识别:通过检验输入密码是否正确来识别人员的进出权限。这类产品又分两类:一类是普通键盘型,一类是乱序键盘型。主要特点是设备简单,使用方便,无须携带卡片,成本低。缺点是密码组数不能太多,密码容易泄露,安全性很差;一般人员无进出记录。密码型门禁一般应用于安全防范级别要求不太高的场合。

  2)读卡器:

  IC卡即集成电路卡,是一种信息载体。IC卡通过卡里的集成电路存储信息,采用射频技术与支持IC卡的读卡器进行数据交换。IC卡是目前在出入口控制系统中应用最为广泛的一种读识方式。IS0标准卡尺寸为85.5×54×0.76mm

  IC卡的种类很多,分类方式有有多种。按读取界面可将IC卡分为接触式和非接触式两种;按读写方式可分为只读卡和读/写卡;按读卡距离可分为近距离卡和远距离卡;按供电方式可分为无源卡和有源卡。

  A.接触式与非接触式:

  接触式IC卡通过IC卡读写设备的触点与IC卡的触点接触后进行数据的读写。非接触式IC卡与IC卡读取设备无电路接触,通过无线技术的读写技术进行读写,卡内所嵌芯片除了CPU、逻辑单元、存储单元外,增加了射频收发电路。

  在智能建筑的出入口控制系统中由于刷卡的频率较高,常用的是非接触式IC卡,它具有使用方便、可靠性高等到特点,较少采用接触式IC卡。目前接触式IC卡主要用于银行卡,具有使用方便、保密性好等特点。

  目前市场上最常见的非接触式IC卡是逻辑加密卡,采用的是流密码技术,密钥长度也不是很长,普遍存在着一定的安全隐患,有被黑客破解的可能。在一些对安全要求高的领域倾向于使用内嵌微处理器的非接触式CPU卡芯片,CPU卡芯片内部都有双重安全机制,一是芯片本身集成的加密算法模块,二是CPU卡芯片特有的COS操作系统,而且采用国产芯片的国密算法是不对外公开的,因此国密算法一般比其他公开算法的加密算法具有更高的安全性。

  B.只读卡和读/写卡

  只读卡也称为ID卡,只能读取卡号信息;读写卡既可读取卡内信息,也可对卡进行写操作,可写入权限、有效期、金额等信息。读写卡广泛应用于智能门禁、城市公交一卡通、校园一卡通等。目前在深圳等地使用手机钱包,可以刷卡消费、乘坐公交,其实就是IC卡与手机SIM卡复合在一起,与本文后面提到的NFC是不一样的。只读卡读卡距离较读写卡远,在智能门禁系统也有较多应用。

  C.远距离卡

  普通的IC卡读卡距离在2-10cm,一般将读写距离在1米以上的读称为远距离卡,远距离还可分为无源卡和有源卡。远距离卡一般采用无线射频识别技术(Radio Frequency Identification),简称RFID,感应距离控制在3-10米。由于感应距离远,识别速度快,主要用于车辆的出入管理和自动收费。

  3)近场通讯技术NFC

  近场通信技术(NFC)是由非接触式射频识别技术(RFID)及互连通技术整合演进而来,NFC设备是在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能,能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。工作距离在10cm以内,工作频率为13.56MHz,目前智能手机基本都具有NFC功能。

  NFC有三种工作模式:卡模拟模式(Card emulation)、点对点模式(P2P mode)、读卡器模式(Reader/writer mode);NFC技术应用于出入口管理系统就是用卡模拟模式,这个模式其实就是相当于一张采用RFID技术的IC卡,用户只需在门禁读卡器前出示具有NFC功能的智能手机即可开门。该模式下,即使是在手机没有电的情况下也能实现刷卡开门。

  NFC技术主要应用于移动支付、身份识别、出入口控制等场合,随着智能手机的普及、移动支付不断被消费者和商家接受,NFC技术的应用将越来越广泛。

  4)生物识别

  生物识别技术有指纹、虹膜、脸型、掌形、静脉和DNA等多种形式,由于指纹识别具有系统成本低、使用方便等优势,指纹识别成为了目前应用最为广泛的识别技术,几乎成为了生物特征识别的代名词。另外,人脸识别技术现阶段也发展得非常迅猛,在智能建筑中主要应用指纹识别和人脸识别。

  A.指纹识别

  指纹是指人的手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹线。纹线有规律的排列形成不同的纹型。纹线的起点、终点、结合点和分叉点,称为指纹的细节特征点。

  指纹识别即指通过比较不同指纹的细节特征点来进行自动识别。由于每个人的指纹不同,同一人的十指之间的指纹也有明显区别,并且指纹保持终身不变,因此指纹可用于身份的自动识别。

  指纹识别具有使用方便、识别速度快、价格低等特点,指纹采集头的小型化,为指纹识别的集成化带来了便利,开辟了广阔的应用市场。同时指纹识别也存在一些问题;某些人或某些群体的指纹特征少,难成像;在指纹采集头上留下用户的指纹印痕,而这些指纹痕迹存在被用来复制指纹的可能性,存在安全性的问题。

  现在指纹识别主要用于门禁和企业考勤,随着智慧家庭的建设的发展,指纹锁开始进入家庭用锁。

  指纹采集头的小型化,指纹识别技术集成到智慧社区的可视对讲系统单元门口机中,方便业主进出门使用。

  B.人脸识别

  人脸识别利用分析、比较脸部器官的形状和位置特征信息来进行身份鉴别的计算机应用技术,它属于生物特征识别技术。目前人脸识别已成为模式识别和人工智能领域的研究热点。

  人脸识别的主要流程是:人脸图像采集及检测、人脸图像预处理、人脸图像特征提取以及匹配与识别。人脸识别的算法有很多,常用的算法有:基于人脸几何特征的识别方法、基于整幅人脸图像的识别方法、基于连接机制的人脸识别方法以及基于三维数据的识别方法。

  与其它身份识别方法相比,人脸识别具有非接触性、非强制性、并发性等特点,因而人脸识别技术有重要的应用价值。在智能建筑出入口控制系统中主要应用在门禁、考勤、机场安检等场所,一般与其它识别方式结合使用,比如集成在可视对讲单元门口机中。

  人脸采集周围环境光线的变化,相似的人脸,人体面部的遮挡物,人脸变老、人脸整形等可能影响识别的准确性,通过进行人工智能补偿提高系统的准确率。需要注意的是,人脸识别系统必须正确识别摄像头前是一个真正的人还是一幅照片。以此防止使用者用照片作假,提升系统的安全性。

  5)其它识读:

  近年来,我国推行“互联网+”的国家战略,智慧社区建设方兴未艾,移动互联网技术的发展催生了新兴的识别技术。

  A.手机APP识别

  在智能手机中安装有门禁开锁APP,点击相应的门禁图标可以开锁。手机APP识别实际是识别手机的MAC码,机主身份信息与手机绑定,来实现身份确认的。智能手机通过WIFI或移动网络(4G)访问云平台服务器交换数据、确认身份,可以实现本地开门、远程开门,因此也被称为“云门禁”。

  在社区中推广使用的社区服务APP,社区O2O中为了增加用户的粘度,大多绑定门禁开锁功能。

  B.二维码识别

  手机APP识别一般用于业主或固定客户,不适用于访客的身份识别,因此产生了手机二维码识别技术。业主的智能手机可以生成二维码,通过微信等社交工具发送给访客,访客在出入口门禁处刷收到的二维码可以开门放行。该二维码可以设为按时限使用或按次使用,过期作废,可以提高系统的安全性。

  结束语

  智能建筑出入口控制系统的识读器种类很多,新兴的识读方式也层出不穷,应用时可以根据项目实际情况选择一种或多种识读技术复合使用,合理的选择识读方式可以提高系统的性价比,用户使用更安全、方便。

来源:骆传伏 【作者单位:深圳市麦驰物联股份有限公司】

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