基于RFID的远距离读卡门禁系统解决方案

     1． 智能化管理
 
     随着高科技的蓬勃发展，智能化管理已经走进了人们的社会生活，一座座智能化大厦拔地而起。 为了适应信息的时代需要,作为跨世纪使用的建筑,必须在功能上满足当前和未来发展的需求,成为文化和经济发展的基地。这就要求建筑物除了地理位置优越外,还要在建成和投入使用时具有超越他人的先进性,满足用户当前的各种需求, 同时还应该具有开放式的结构和动态灵活性,满足用户未来不断变化的需求而不必增加过多的花费。此外,还应将日常的管理费用和维护费用降到最低。
 
     提起智能建筑，人们把具有建筑自动化（BA）、办公自动化（OA）、通信自动化（CA）和舒适的环境的办公大楼，称为智能大楼，现在，国外又将消防自动化（FA）和安保自动化（SA）包括在内，构成所谓的5A的智能化建筑。其中， 安保自动化(SA)已成为新建建筑在设计施工时必须考虑的事情之一。
 
      2． 门禁系统
 
     门禁系统作为安保自动化(SA)管理的一个重要组成部分，越来越引起人们的关注。其工作机理是：管理中心给每一个员工发卡，持卡人只要将卡靠近读卡器附近（5-15厘米），快速晃动一下，读卡器就能感应到卡，并将卡中的信息（卡号）传送给当地的控制器。控制器将收到的卡号，与存储在控制器内部的卡号进行对比，进行卡号合法性判断。然后根据判断结果控制电控门锁是否打开；如果卡号合法， 电控锁打开， 持卡人可以进入；否则，电控锁将不能开启。如果控制器与电脑联网的话，管理人员可以实时监控大楼内每道门的人员进出情况，也可以在门禁软件的实时监控画面上， 看到每扇门的开或关状态。当有人非法入侵时，门禁软件上将显示“强行进入”的报警提示；如果人员开门后，门没有及时关闭，门禁软件上也将显示“门位逾时”的报警提示。所有这些报警信号，均可以通过控制器上的报警输出继电器或TTL报警输出点，与当地的声光报警器相连。因此，管理人员坐在监控电脑前，就可以了解整个大楼每扇门的人员进出情况，根据电脑的实时监控功能，判断是否要到现场进行察看，同时将人员进出情况、报警事件等信息进行浏览察看、打印以及存档。。此外，感应卡不易复制、安全可靠、寿命长（非接触读卡方式使卡的机械磨损减少到零）。 
 
     门禁系统系统作为一项先进的高科技技术防范手段，一些经济发达的国家在早期，就已经应用于科研、工业、博物馆、酒店、商场、医疗监护、银行、监狱等。由于系统本身具有的隐蔽性、及时性等特点，在许多领域的应用越来越广泛。
 
      安装远距离门禁系统的建筑具有以下优点
 
     1） 具有对门户出入控制，保安防盗，报警等多种功能。 
     2） 方便内部员工或住户出入，同时杜绝外来人员随意进出，既方便了内部管理，又增强了内部的保安。 
     3） 门禁管理系统作为智能建筑中不可缺少的安保自动化的一部分，为用户提供一个高效的工作环境， 从而提高管理的层次。 
     4） 能够实时监控进出人员位置信息，查询统计各位置人员的进出情况，统计人员的出勤信息，统计每天的人员中途进出时间。 
     5） 实现真正的免掏卡，快速开门，人员可快速进出大门。
     6） 带考勤功能，可以实现免掏卡快速考勤。 
 
      产品特性: 
 
     1、CR1A远距离读卡器 
     读卡距离远，提供25cm-4.5m的读出距离 
     安装通道宽，读卡宽度范围可达3至24米　 
     对多个电子卡同时进行识别，每秒可同时识别55张卡 
     识别速度快，读出速度可达60公里/小时 
     安装方便，天线制作方法简单 
     读卡没有方向限定，360度任意角度都能读到， 
     真正的自动识别, 
     能够实现准确的进出方向判断 
     同时提供26/34位Wiegand, RS232输出 
     工作频率:低频工作对人体没有任何伤害， 
     发射频率153KHZ;接收频率115KHZ; 
     美国联邦通讯委员会FCC认证 
 
      系统架构 
 
     现在采用英国CENSUS品牌的CR1A远距离读卡器，远距离自动读卡，通行速度可达60公里/小时，允许多人同时通过一个出入口，每秒可同时识别55张人员卡，天线可埋入地下及墙面，或做成不锈钢架立在通道旁边； 
 
     系统功能和特点
 
     1）守护神
 
     员工通过个人识别卡感应后，通过系统确认其身份和使用时段后,方能开门；可以设置感应卡的使用权限和年限,每周的使用天数,每日的使用时段．可以禁用挂失一张个人识别卡或一批识别卡；多级系统操作密码。
 
     2）千里眼 
 
     系统实时显示当前所有门的开关情况、进出情况.可以对以前时间内所有门和卡的进出情况进行统计查询；进出人员均有相片显示.并随时可查阅其人事档案.系统对设备的故障进行自检和跟踪监测,并有灯光提示,以便维护人员及时维修；
 
     3）安全可靠 
 
     可以通过火警开关(打碎玻璃开关)打开某个门或所有门，主要用于出现火灾等紧急疏散情况或特殊情况；可以通过软件强制打开或关闭某个特定的门.用于紧急或疏通场合。
 
     4）方便灵活 
 
     系统使用同时产生可供使用的用户数据库,历史数据库和关系数据库.可供财务,工资报表,和其他系统使用.系统扩展性好：在系统网络回路上可任意增减控制器。应用软件用户界面友好，操作方便简单：全汉字分级显示，窗口式鼠标操作，自动磁盘记录，多种查询方式。
 
     5）神通广大
 
     系统容量大：每一控制器均可保持20000张感应卡和20000条记录,并且可以根据用户的需要随时动态调整.可脱机工作，计算机可存储20年的记录数据.控制范围广：读卡器与控制器距离可达1200米.采用多阶层连接方式，解决了传统485总线方式下通讯距离受到限制的问题。系统可接控制器数量为32的10次方个。现场控制器均采用独立的电源箱（二次电源）供电，即使220V断电，仍可由UPS电源箱供电约5小时。兼容性广: 可以对接所有Wiegand 26 格式的各品牌的读卡器,例如:Census、TI、Mifare 、EM 、Motorola 、HID 等等. 可以使用各种类型的常开常闭电锁,使用电压不限,常用的类型有电插锁,电磁锁,阴极锁,阳极锁,电控锁等等。
 
     关于发卡：如果客户要求在电脑旁边需要一个单独的读卡器作为发卡器的话，在实际工程中，要多计算一个门。如20个门的工程，需要5个四门控制器，一个单门控制器和21个读卡器。其中一个读卡器就是作为发卡使用。（如图4。2所示）考虑到成本因素，宁波太阳电子科技公司推荐客户不需另配发卡器，从安装在门区上的读卡器可以直接发卡。 
 
      与其他远距离读卡器比较 
 
     1． 电磁波的方向性 
 
     CENSUS低频产品电磁波无方向性，识别率高，不易出现漏读卡现象。高频产品发出的电磁波具有明显的方向性，而且对读取区域很难进行定义，安装调试时，需反复调整读卡器的电磁波发射方向，因此调试困难。 
     
     由于高频产品具有很强的方向性，因此尽管电子标签（也称感应卡）到读卡器的读卡距离较远（如10米）以上，但容易出现读卡死角（图中红色部分所示）。 
 
     高频产品尽管能达到较远的读取范围，但受卡片方向，以及读卡器和感应卡之间的物体（尤其是金属物体）的影响，其读卡距离会收到很大的影响。低频产品由于没有方向性，读卡器和感应卡之间的物体对其读卡距离，几乎没有什么影响。 
 
     2．多天线专利技术实现宽范围识别区域 
 
     CENSUS读卡器采用独特的多路天线专利技术，每路天线可以覆盖4x4米的平面区域，可最多带16路天线，因此可覆盖的识别区域达到256平方米。远远超过高频产品所能覆盖的读卡区域。在实际应用中，在每个通道口，埋设几个铜线制作的天线，让携带感应卡的人员或车辆穿过，即能达到识别目的，准确率高，安装容易。 
 
     因此RFID应用于人员跟踪，不能光看它的读卡距离，更要注重天线所能覆盖的识别区域，达到真正的跟踪目的。在CENSUS产品中，尽管读卡距离只有3米，但因为人要穿过天线，准确率得到保证。CENSUS读卡器采用普通的实心铜线作为天线，又大大降低了整个系统成本。 
 
     3．方向识别和通道交叉口的人员跟踪 
 
     低频产品同高频相比，在同一范围内，其信号的衰减要大于高频成品，磁场区域能够很好的被定义。这表明低频产品的探测和识别从根本上说更可靠，也更可预见。 
 
     正是低频产品的这种可预见性，允许卡片被定位到更精确的范围，并提供人员跟踪定位应用的性能优势。在人员跟踪定位应用中，移动方向的探测是很重要的。在与安全相关的应用中，需首先考虑移动方向探测的可靠性。 
 
     CENSUS读卡器可带两组天线， 每组天线由多路天线组成。当人员分别经过两组天线时，就能准确判断人的移动方向。这在所有的RFID技术中都是没有的。 
 
     在通道交叉路口，特别需要知道矿工的行走方向，而采用CENSUS低频产品所具有的多天线技术，较好地解决了这个重要难题。而高频产品，只能知道人到了这个区域，起到定位目的，但无法实现真正的跟踪。 
 
     4．成本低 
 
     CENSUS产品采用低频技术，发射153KHZ，接收115KHZ, 采用同一个天线（有的厂家需安装发射和接收两个天线，现场施工难度大），成本相比高频产品，只有2/3。 
 
     5．低频环保 
 
     在同样功率的情况下，频率越高对人体的危害越大。低频产品对人体的危害要远远小于高频产品。高频产品一味追求远距离读卡，会提高发射功率，而容易忽视电磁波对人体的危害，这一点，在人员跟踪定位应用中尤为重要，因为感应卡时时刻刻带在人体身上。 
 注：关于微波对人眼的损害，国内外多有报导，有关专家（1980年）曾报导一例微波辐射所致急性眼部损伤者，右眼在100cm距离915MHz微波照射30s后，双眼有结合膜炎，右眼出现视盘炎，有心慌、疲劳、嗜睡、厌食、失眠等症状。 
 
     6．电池寿命长 
 
     由于高频产品功耗高，在同样容量的电池供电情况下，高频有源产品感应卡的电池寿命要大大小于低频产品感应卡。以CR2430纽扣电池为例，假如感应卡每天经过感应区60次，每次6秒，高频产品感应卡的电池寿命一般在2-3年，CENSUS感应卡的寿命可达5-7年。由于要保证本质安全，感应卡都是采用树脂灌封的，不能更换电池，因此在选用感应卡时，电池的寿命尤为重要，否则即使有钱购买系统，也无钱进行后续的系统维护，会给人一种“形象工程”的感觉。 
 
     低能耗和绿色环保是将来任何产品先进性的重要考核指标，从这一点出发，低频产品无疑是最好的解决方案。 
 
     我们不能为了片面追求“10米读卡距离”或者“同时识别200张”的虚无指标，而忽视系统成本以及日后的系统维护成本。 
 
     7．系统的和谐性 
 
     高频产品还有一个致命的缺点是系统的和谐性得不到保证。我们现在都在讲和谐社会、和谐家庭和和谐公路，意思是大家要和睦共处，彼此不要妨碍对方，正如“和谐公路”，你走你的道，我走我的道。 
 
     作为人员跟踪系统，高频产品必须要提供10米以上的读卡距离才能达到识别目的，因为它的电磁波有很强的方向性，好比是“手电筒射出的光束”。如果没有很远的距离，根本不能将整个通道全部覆盖，会出现严重的漏卡。 
 
     另一方面，各种办公场所会安装越来越多的门禁系统，或其他需要感应卡片后才能开启的设备，实现 “一卡通”智能化管理，这是将来的趋势。这些装置对读卡距离有很严格的限制，不可能在距离10米开外就将门打开。 
 
     由于高频产品的发射功率很高，读卡区域难以界定，结果是，用于控制这些装置的近距离读卡器，要远离用于人员跟踪的远距离读卡器，否则会产生严重干扰。如果安装的高频读卡器较多，势必影响到感应卡在门禁等其他智能化领域的应用，这就会产生“不和谐”的问题。 
 
     当多个高频读卡器安装靠近时，它们之间会产生严重的交叉干扰，导致性能减弱，无法达到真正效果。 
 
      CENSUS低频产品很好地解决了“ 系统功能和特点
 
     1）守护神
 
     员工通过个人识别卡感应后，通过系统确认其身份和使用时段后,方能开门；可以设置感应卡的使用权限和年限,每周的使用天数,每日的使用时段．可以禁用挂失一张个人识别卡或一批识别卡；多级系统操作密码。
 
     2）千里眼 
 
     系统实时显示当前所有门的开关情况、进出情况.可以对以前时间内所有门和卡的进出情况进行统计查询；进出人员均有相片显示.并随时可查阅其人事档案.系统对设备的故障进行自检和跟踪监测,并有灯光提示,以便维护人员及时维修；
 
     3）安全可靠 
 
     可以通过火警开关(打碎玻璃开关)打开某个门或所有门，主要用于出现火灾等紧急疏散情况或特殊情况；可以通过软件强制打开或关闭某个特定的门.用于紧急或疏通场合。
 
     4）方便灵活 
 
     系统使用同时产生可供使用的用户数据库,历史数据库和关系数据库.可供财务,工资报表,和其他系统使用.系统扩展性好：在系统网络回路上可任意增减控制器。应用软件用户界面友好，操作方便简单：全汉字分级显示，窗口式鼠标操作，自动磁盘记录，多种查询方式。
 
     5）神通广大
 
     系统容量大：每一控制器均可保持20000张感应卡和20000条记录,并且可以根据用户的需要随时动态调整.可脱机工作，计算机可存储20年的记录数据.控制范围广：读卡器与控制器距离可达1200米.采用多阶层连接方式，解决了传统485总线方式下通讯距离受到限制的问题。系统可接控制器数量为32的10次方个。现场控制器均采用独立的电源箱（二次电源）供电，即使220V断电，仍可由UPS电源箱供电约5小时。兼容性广: 可以对接所有Wiegand 26 格式的各品牌的读卡器,例如:Census、TI、Mifare 、EM 、Motorola 、HID 等等. 可以使用各种类型的常开常闭电锁,使用电压不限,常用的类型有电插锁,电磁锁,阴极锁,阳极锁,电控锁等等。
 
     关于发卡：如果客户要求在电脑旁边需要一个单独的读卡器作为发卡器的话，在实际工程中，要多计算一个门。如20个门的工程，需要5个四门控制器，一个单门控制器和21个读卡器。其中一个读卡器就是作为发卡使用。（如图4。2所示）考虑到成本因素，宁波太阳电子科技公司推荐客户不需另配发卡器，从安装在门区上的读卡器可以直接发卡。 
 
      与其他远距离读卡器比较 
 
     1． 电磁波的方向性 
 
     CENSUS低频产品电磁波无方向性，识别率高，不易出现漏读卡现象。高频产品发出的电磁波具有明显的方向性，而且对读取区域很难进行定义，安装调试时，需反复调整读卡器的电磁波发射方向，因此调试困难。 
 
     由于高频产品具有很强的方向性，因此尽管电子标签（也称感应卡）到读卡器的读卡距离较远（如10米）以上，但容易出现读卡死角（图中红色部分所示）。 
 
     高频产品尽管能达到较远的读取范围，但受卡片方向，以及读卡器和感应卡之间的物体（尤其是金属物体）的影响，其读卡距离会收到很大的影响。低频产品由于没有方向性，读卡器和感应卡之间的物体对其读卡距离，几乎没有什么影响。 
 
     2．多天线专利技术实现宽范围识别区域 
 
     CENSUS读卡器采用独特的多路天线专利技术，每路天线可以覆盖4x4米的平面区域，可最多带16路天线，因此可覆盖的识别区域达到256平方米。远远超过高频产品所能覆盖的读卡区域。在实际应用中，在每个通道口，埋设几个铜线制作的天线，让携带感应卡的人员或车辆穿过，即能达到识别目的，准确率高，安装容易。 
 
     因此RFID应用于人员跟踪，不能光看它的读卡距离，更要注重天线所能覆盖的识别区域，达到真正的跟踪目的。在CENSUS产品中，尽管读卡距离只有3米，但因为人要穿过天线，准确率得到保证。CENSUS读卡器采用普通的实心铜线作为天线，又大大降低了整个系统成本。 
 
     3．方向识别和通道交叉口的人员跟踪 
 
     低频产品同高频相比，在同一范围内，其信号的衰减要大于高频成品，磁场区域能够很好的被定义。这表明低频产品的探测和识别从根本上说更可靠，也更可预见。 
 
     正是低频产品的这种可预见性，允许卡片被定位到更精确的范围，并提供人员跟踪定位应用的性能优势。在人员跟踪定位应用中，移动方向的探测是很重要的。在与安全相关的应用中，需首先考虑移动方向探测的可靠性。 
 
     CENSUS读卡器可带两组天线， 每组天线由多路天线组成。当人员分别经过两组天线时，就能准确判断人的移动方向。这在所有的RFID技术中都是没有的。 
 
     在通道交叉路口，特别需要知道矿工的行走方向，而采用CENSUS低频产品所具有的多天线技术，较好地解决了这个重要难题。而高频产品，只能知道人到了这个区域，起到定位目的，但无法实现真正的跟踪。 
 
     4．成本低 
 
     CENSUS产品采用低频技术，发射153KHZ，接收115KHZ, 采用同一个天线（有的厂家需安装发射和接收两个天线，现场施工难度大），成本相比高频产品，只有2/3。 
 
     5．低频环保 
 
     在同样功率的情况下，频率越高对人体的危害越大。低频产品对人体的危害要远远小于高频产品。高频产品一味追求远距离读卡，会提高发射功率，而容易忽视电磁波对人体的危害，这一点，在人员跟踪定位应用中尤为重要，因为感应卡时时刻刻带在人体身上。 
 
     注：关于微波对人眼的损害，国内外多有报导，有关专家（1980年）曾报导一例微波辐射所致急性眼部损伤者，右眼在100cm距离915MHz微波照射30s后，双眼有结合膜炎，右眼出现视盘炎，有心慌、疲劳、嗜睡、厌食、失眠等症状。 
 
     6．电池寿命长 
 
     由于高频产品功耗高，在同样容量的电池供电情况下，高频有源产品感应卡的电池寿命要大大小于低频产品感应卡。以CR2430纽扣电池为例，假如感应卡每天经过感应区60次，每次6秒，高频产品感应卡的电池寿命一般在2-3年，CENSUS感应卡的寿命可达5-7年。由于要保证本质安全，感应卡都是采用树脂灌封的，不能更换电池，因此在选用感应卡时，电池的寿命尤为重要，否则即使有钱购买系统，也无钱进行后续的系统维护，会给人一种“形象工程”的感觉。 
 
     低能耗和绿色环保是将来任何产品先进性的重要考核指标，从这一点出发，低频产品无疑是最好的解决方案。 
 
     我们不能为了片面追求“10米读卡距离”或者“同时识别200张”的虚无指标，而忽视系统成本以及日后的系统维护成本。 
 
     7．系统的和谐性 
 
     高频产品还有一个致命的缺点是系统的和谐性得不到保证。我们现在都在讲和谐社会、和谐家庭和和谐公路，意思是大家要和睦共处，彼此不要妨碍对方，正如“和谐公路”，你走你的道，我走我的道。 
 
     作为人员跟踪系统，高频产品必须要提供10米以上的读卡距离才能达到识别目的，因为它的电磁波有很强的方向性，好比是“手电筒射出的光束”。如果没有很远的距离，根本不能将整个通道全部覆盖，会出现严重的漏卡。 
 
     另一方面，各种办公场所会安装越来越多的门禁系统，或其他需要感应卡片后才能开启的设备，实现 “一卡通”智能化管理，这是将来的趋势。这些装置对读卡距离有很严格的限制，不可能在距离10米开外就将门打开。 
 
     由于高频产品的发射功率很高，读卡区域难以界定，结果是，用于控制这些装置的近距离读卡器，要远离用于人员跟踪的远距离读卡器，否则会产生严重干扰。如果安装的高频读卡器较多，势必影响到感应卡在门禁等其他智能化领域的应用，这就会产生“不和谐”的问题。 
 
     当多个高频读卡器安装靠近时，它们之间会产生严重的交叉干扰，导致性能减弱，无法达到真正效果。 
 
     CENSUS低频产品很好地解决了“和谐”问题，它的解决方案是，既能以最低的成本实现人员跟踪功能，又能最大限度降低对用于其他系统的读卡器的干扰。 
 
     结论是，不要只是专注于“通道人员跟踪” 一个子系统，还要考虑其他智能化系统的扩张和集成，各个子系统之间要和睦共处，彼此影响要降到最低。
 
     和谐”问题，它的解决方案是，既能以最低的成本实现人员跟踪功能，又能最大限度降低对用于其他系统的读卡器的干扰。 
 
     结论是，不要只是专注于“通道人员跟踪” 一个子系统，还要考虑其他智能化系统的扩张和集成，各个子系统之间要和睦共处，彼此影响要降到最低。 (编辑：编辑部 来源:互联网)