基于手持式讀寫器的電子門鎖實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)

    0 引 言

    近年來，隨著射頻識別技術(shù)(RFID)的成熟和推廣，越來越多的領(lǐng)域出現(xiàn)了RFID的身影，各種一卡通系統(tǒng)相繼出現(xiàn)，給人們的生活和工作帶來了很多的便捷。門鎖行業(yè)繼接觸式IC卡后又將13．56 MHz RFID技術(shù)應(yīng)用于電子門鎖中，從而實(shí)現(xiàn)了非接觸式刷卡開門，這使電子門鎖使用更加方便、質(zhì)量更加可靠，各大酒店、賓館、寫字樓等都已開始使用非接觸式電子門鎖，有能力的還將其集成到了自己的一卡通系統(tǒng)中。除了開門使用非接觸式IC卡外，電子門鎖的管理也是通過非接觸式IC卡來實(shí)現(xiàn)，這種通過發(fā)行各種功能卡的管理方式是所有電子門鎖通用的管理方式。隨著電子門鎖的推廣，尤其是動(dòng)輒幾百把電子門鎖的安裝和使用，功能卡這種低效的門鎖管理方式已不能適應(yīng)電子門鎖的發(fā)展，因此，急需尋找新的產(chǎn)品或系統(tǒng)來取代現(xiàn)有的電子門鎖管理模式，這是提高電子門鎖管理效率的關(guān)鍵問題。

    1 系統(tǒng)組成及原理

    為提高電子門鎖的管理效率，本論文提出了一種基于手持式讀寫器的電子門鎖實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)。如圖1所示，本系統(tǒng)主要由后臺管理系統(tǒng)、發(fā)卡機(jī)、手持式讀寫器、電子門鎖、IC卡等部分組成。 

    系統(tǒng)工作原理是：后臺管理系統(tǒng)將各種數(shù)據(jù)通過USB下載到手持式讀寫器中，使用手持式讀寫器通過發(fā)行功能卡或串口有線通信的方式對電子門鎖進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)寫入黑名單、校準(zhǔn)時(shí)問、更改鎖號、修改門鎖參數(shù)、讀取或清

    除開門記錄等功能，讀取到的開門記錄通過USB口上傳到后臺管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中；也可通過發(fā)卡機(jī)發(fā)行各種功能卡實(shí)現(xiàn)對電子門鎖的管理。

    2 工作原理

    電子門鎖實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)各部分功能及工作原理為：1)后臺管理系統(tǒng)是對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置和管理，主要包括人員姓名、證件號、部門；門鎖編號、所屬區(qū)域(部門、樓層、清潔區(qū))；開門卡授權(quán)、發(fā)行和異常處理；功能卡發(fā)行和管理等。后臺管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理流程如圖2所示。將各種數(shù)據(jù)信息寫入功能卡或下載到手持式讀寫器，并保存操作記錄以備查詢；采集到的開門記錄經(jīng)過解析后保存并可提供條件查詢。 

    管理數(shù)據(jù)輸出流程：

    數(shù)據(jù)采集流程

    2)發(fā)卡機(jī)是與后臺系統(tǒng)配合使用完成用戶卡和功能卡的發(fā)行工作，并負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)卡采集到的門鎖開門記錄讀到后臺系統(tǒng)中。

    3)手持式讀寫器通過USB口下載開門卡和門鎖的相關(guān)信息。通過手持式讀寫器對門鎖進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)開門卡掛失解掛、鎖號修改、區(qū)域設(shè)置、時(shí)間校正、開門記錄數(shù)據(jù)采集和清除等門鎖的功能管理，手持式讀寫器對門鎖的管理可以通過RS232串口與門鎖直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，也可以發(fā)行相關(guān)功能卡來實(shí)現(xiàn)。對于簡單的功能管理或少量參數(shù)修改如修改鎖號、校準(zhǔn)時(shí)間、卡片掛失解掛等，使用手持式讀寫器發(fā)行功能卡然后在門鎖上刷功能卡的方式更加方便。手持式讀寫器的工作流程如圖3所示：收到命令后檢驗(yàn)命令是否有效，如為有效命令則執(zhí)行相應(yīng)操作，無效則返回，并有報(bào)警提示。 

    4)電子門鎖的硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示，MCU是核心，MCU外圍還有門鎖機(jī)械控制、卡片讀寫、數(shù)據(jù)存儲、聲光提示等功能模塊，并通過RS232串口與手持式讀寫器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 

    5)電子門鎖的工作流程如圖5所示。電子門鎖安裝在房間門或通道門上，使用開門卡開門，通過手持式讀寫器或功能卡將數(shù)據(jù)在后臺系統(tǒng)與門鎖之間傳輸，實(shí)施對電子門鎖的管理和控制。電子門鎖在與手持式讀寫器進(jìn)行串口通信時(shí)，采取的是串口狀態(tài)監(jiān)控的方式，電子門鎖對串口狀態(tài)進(jìn)行輪詢，一旦管腳被置為低電平說明有串口信號。 

    3 管理方式

    電子門鎖管理系統(tǒng)對門鎖的管理主要有3種實(shí)現(xiàn)方式(如圖1所示)：功能卡、手持式讀寫器各自獨(dú)立管理以及二者互相配合實(shí)現(xiàn)對電子門鎖的管理工作。

    在后臺系統(tǒng)中將與電子門鎖相關(guān)的管理信息如門鎖編號、區(qū)域、黑名單、系統(tǒng)密碼、時(shí)間等信息通過發(fā)卡機(jī)寫入相應(yīng)功能卡內(nèi)，使用功能卡對各個(gè)門鎖進(jìn)行設(shè)置和修改從而實(shí)現(xiàn)門鎖的安全管理。門鎖內(nèi)的卡和鑰匙的開門記錄也可通過大容量的數(shù)據(jù)卡來直接提取，然后通過發(fā)卡機(jī)將數(shù)據(jù)卡內(nèi)保存的開門記錄讀出并保存到后臺軟件的數(shù)據(jù)庫中。

    后臺系統(tǒng)也可將與電子門鎖相關(guān)的管理信息如門鎖編號、區(qū)域、黑名單等信息通過USB口下載到手持式讀寫器中，使用手持式讀寫器通過RS232串口將各門鎖的參數(shù)進(jìn)行修改，以及從鎖中讀取開門卡和機(jī)械鑰匙的開門記錄，然后通過USB口上傳給后臺系統(tǒng)。

    功能卡和手持式讀寫器配合使用是手持式讀寫器的優(yōu)勢。后臺系統(tǒng)將與電子門鎖相關(guān)的管理信息如門鎖編號、區(qū)域、黑名單等信息通過USB口下載到手持式讀寫器之后，通過手持式讀寫器可對非接觸式卡片進(jìn)行讀寫的特性，將各種信息寫入功能卡內(nèi)，然后通過刷卡的方式將數(shù)據(jù)寫入門鎖。門鎖的時(shí)間校準(zhǔn)則直接將手持式讀寫器的系統(tǒng)時(shí)間寫入校時(shí)功能卡內(nèi)，使用卡片直接將時(shí)間刷入鎖內(nèi)，使電子門鎖的管理更具時(shí)效性。開門記錄亦可使用大容量數(shù)據(jù)卡采集后，使用手持式讀寫器從數(shù)據(jù)卡中讀出并存人手持式讀寫器內(nèi)自帶的小型數(shù)據(jù)庫內(nèi)，經(jīng)過數(shù)據(jù)解析之后就可從手持式讀寫器中很直觀地查詢到：某段時(shí)間或某個(gè)時(shí)間點(diǎn)誰打開過門鎖進(jìn)入房間，為房間的安全管理提供第一手資料。

    4 測試及應(yīng)用實(shí)例

    本系統(tǒng)研發(fā)出來之后經(jīng)過了嚴(yán)密和大量的測試，測試結(jié)果如表1所示。

    表1 電子門鎖測試數(shù)據(jù)對比 

    注：本測試的所有電子門鎖與管理用的計(jì)算機(jī)在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。

    從表中可以看出：使用功能卡更新一把鎖數(shù)據(jù)的時(shí)間與本系統(tǒng)所用時(shí)間相同，但更新兩把鎖或者更多時(shí)，本系統(tǒng)使用手持式讀寫器和功能卡相結(jié)合來批量更新電子門鎖數(shù)據(jù)的優(yōu)勢就得以顯現(xiàn)，而且數(shù)量越多優(yōu)勢越明顯。這是因?yàn)槊繌埞δ芸ㄒ淮沃荒芨乱话焰i的信息，只用功能卡的時(shí)候需要管理人員每次返回管理室更新功能卡內(nèi)的數(shù)據(jù)，而使用手持機(jī)后就可直接將數(shù)據(jù)下載到手持機(jī)中通過手持機(jī)更新功能卡的數(shù)據(jù)。

   本系統(tǒng)于2008年正式應(yīng)用于航天信息園的辦公大樓。樓內(nèi)原有非接觸式電子門鎖約300套，配備各種功能卡1O余張。公司將300套電子門鎖一次性更新為本公司研發(fā)的最新款電子門鎖，在保留部分原有功能卡的基礎(chǔ)上配備2臺自主研發(fā)的手持式讀寫器，使用手持式讀寫器和功能卡相互配合對300套電子門鎖進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，包括系統(tǒng)參數(shù)、密碼、門鎖編號、黑名單、區(qū)域定義、當(dāng)前時(shí)間等數(shù)據(jù)信息，2名管理人員僅用1天時(shí)間完成所有門鎖的數(shù)據(jù)更新工作，這比當(dāng)初安裝門鎖時(shí)只使用功能卡更新數(shù)據(jù)的方式快了將近2天的時(shí)間，經(jīng)過一年的管理使用，電子門鎖的相關(guān)管理人員普遍反映新的管理系統(tǒng)比原有系統(tǒng)更加方便快捷、省時(shí)省力。

    5 結(jié) 論

    通過對機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電子線路研制、手持式讀寫器研發(fā)、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)存儲、卡片類型設(shè)置、管理功能設(shè)計(jì)等技術(shù)研究與開發(fā)，使基于手持式讀寫器的電子門鎖實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)可靠、安全、方便、實(shí)用、靈活，經(jīng)過大量的測試和應(yīng)用實(shí)例證明，本系統(tǒng)比以往的管理系統(tǒng)和模式工作效率都有大幅提高，更加符合電子門鎖更新?lián)Q代的要求。

    (作者單位：航天信息股份有限公司）