Toegangscontrolebeheersysteem op basis van RFID en webservices

Toegangscontrolesysteem, ook wel bekend als in- en uitgangscontrolesysteem, is een systeem dat de ingangen en uitgangen van belangrijke gebieden of doorgangen beheert en controleert. Met de ontwikkeling van de samenleving is het niet langer beperkt tot eenvoudig beheer van deursloten of sleutels, maar een nieuw modern beveiligingsbeheersysteem dat automatische identificatietechnologie en moderne beheertechnologie integreert en een uiterst belangrijk onderdeel van het beveiligingssysteem is geworden. Het wordt veel gebruikt in intelligente gebouwen, kantoren, hotels en andere plaatsen. Momenteel omvatten de belangrijkste controlemethoden van toegangscontrolesystemen: vingerafdrukherkenning, gezichtsherkenning, irisherkenning en radiofrequentiekaarten. De eerste drie methoden zijn allemaal biometrische technologieën, die de kenmerken van bepaalde delen van het menselijk lichaam gebruiken als identificatiedragers en -middelen. Hun uniciteit en niet-repliceerbaarheid bepalen dat ze de veiligste methoden voor identiteitsverificatie zijn, maar ze zijn duur en moeilijk te populariseren. Als het gaat om persoonlijke privacy, is het alleen geschikt voor hoogwaardige en absoluut vertrouwelijke plaatsen.

RF-kaart is een product dat draadloze radiofrequentietechnologie en smartcardtechnologie combineert. Het heeft de kenmerken van eenvoudig gebruik en handig onderhoud.

Om de moderne beheer- en externe bewakingsmogelijkheden van het toegangscontrolesysteem te verbeteren, wordt een toegangscontrolesysteem op basis van webtechnologie geïntroduceerd. Het systeem maakt gebruik van draadloze radiofrequentietechnologie. Wanneer een contactloze IC-kaart binnen het radiofrequentiebereik van de lezer/schrijver verschijnt, leest deze de kaart en verzendt de informatie naar de server via seriële communicatie voor gerelateerde gegevensverwerking en bouwt een beheerplatform op basis van de C/S-modus. , kan de beheerder de toegangscontroller via de webpagina opvragen en besturen, waardoor op effectieve wijze realtime bewaking van informatie overal op internet wordt gerealiseerd.

1 Systeemarchitectuur

Het systeem maakt gebruik van contactloze IC-kaarten en gebruikt radiofrequentie-identificatietechnologie RFID (Radio Frequency Identification Technology) om de IC-kaart te detecteren. Wanneer de IC-kaart zich dicht bij de lezer/schrijver bevindt, kan de lezer/schrijver deze nauwkeurig identificeren en het serienummer naar de hoofdcontroller sturen. en pc, maak verbinding met de achtergronddatabase via de applicatie om de gebruikersinformatie te verkrijgen die overeenkomt met het kaartnummer.

Als de kaart is geregistreerd, wordt deze geverifieerd en wordt de controller op de hoogte gesteld om de deur te openen, en worden het kaartnummer en de openingstijd vastgelegd. Anders wordt de toegang verboden en wordt de kaarthouder op de hoogte gesteld om te vertrekken.

Het systeem bestaat uit vijf onderdelen: elektronische tags, lezers en schrijvers, seriële communicatie, servers en gebruikersterminals. Zoals weergegeven in Afbeelding 1. De lezer/schrijver is de kern van het systeem. Deze communiceert met de IC-kaart (elektronische tag) via radiofrequentiesignalen om het werk van het lezen van de kaart, het opslaan en verzenden van gegevens te voltooien. Het kan onafhankelijk of in een netwerk werken. In dit artikel wordt RS232 seriële poortcommunicatie gebruikt om verbinding te maken met de server. .

De C/S-structuur wordt gebruikt tussen de server en de client. De verbinding tussen de applicatiesoftware en de database SQLSERVER2000 wordt gerealiseerd via het ADO-object en de twee zijn met elkaar verbonden via het LAN. Met toestemming van de systeembeheerder kunnen gebruikers alle relevante records van het beheersysteem opvragen, tellen en afdrukken.

2 Hardwareontwerp

2.1 Algemeen hardwareontwerp

De RF-lezer is de kern van het systeem en bestaat uit een hoofdbesturingscircuit, een RF-lees-schrijfcircuit, een antennekoppelingscircuit, een antenne en andere circuits. Het is verantwoordelijk voor de verwerking van RF-signalen en gegevensoverdracht en voltooit de taak van het lezen van het serienummer van de IC-kaart. zoals weergegeven in afbeelding 2.

De elektronische tag, dat wil zeggen de radiofrequentiekaart, bestaat uit een IC-kaart en een inductieantenne en is verpakt in een standaard PVC-kaart. De chip en de antenne hebben geen blootgestelde delen. De kaart heeft geen stroom nodig. Wanneer deze zich binnen een bepaald bereik dicht bij de lezer bevindt, worden de gegevens gelezen en geschreven via de transmissie van de antenne. Dit artikel maakt gebruik van de Philips' Mifare1-kaart, die is gebaseerd op de internationale norm ISO14443TYPEA. Elke kaart heeft een wereldwijd uniek serienummer en heeft een antibotsingsfunctie.

De functie van de antenne is om magnetische flux te genereren, de kaart van stroom te voorzien en informatie tussen de lezer en de kaart over te brengen. Het effectieve elektromagnetische veldbereik van de antenne is het effectve werkgebied van het systeem.

De lees- en schrijfchip selecteert de speciale chip MFR500 geproduceerd door Philips voor het lezen en schrijven van Mifare1-kaarten, en de werkfrequentie is 13,56 MHz.

De hoofdcontroller bestaat uit de AT89S52-microcontroller en zijn perifere circuits. Het is verantwoordelijk voor het besturen van de lees-schrijfmodule, seriële communicatie met de pc en het besturen van externe apparaten. Onder hen is de bediening van de lees-schrijfmodule door de microcontroller om de werking van de Mifare1-kaart te realiseren door de MFRC500 te besturen.

Het is een brug voor gegevensoverdracht tussen de microcontroller en de IC-kaart.

2.2 RF-circuitontwerp

De kern van het radiofrequentiecircuit is de lees-schrijfchip MFRC500, die de brug is voor gegevensoverdracht tussen de microcontroller en de IC-kaart.

De microcontroller gebruikt de interrupt-controlmodus voor de lees-schrijfchip en de interrupt-controlpoort INT0 is verbonden met de IRQ-pin van de MFRC500. Er zijn 64 registers in de MFRC500. De microcontroller configureert en bedient deze door besturingsopdrachten in de registers te schrijven. De power-down-detectiepin RSTPD is verbonden met de P2.0-pin van de microcontroller, de NCS-pin is verbonden met de P2.7-pin en NWR en NRD zijn respectievelijk verbonden. Verbind met de WR- en RD-pinnen van de lees-schrijfpoort van de microcontroller. De datapoorten D0~D7 zijn verbonden met de P0-poort van de microcontroller. De kwartskristaloscillator genereert een werkfrequentie van 13,56 MHz. Het laagdoorlaatfilter bestaande uit L1, L2, C5 en C6 wordt gebruikt om het kristaloscillatorcircuit tegelijkertijd te onderdrukken. De hogere harmonischen geproduceerd. Het ontvangstcircuit bestaat uit R1, R2, C3 en C4. Het gebruikt het VNID-potentieel dat intern in de MFRC500 wordt gegenereerd als het ingangspotentieel van de RX-pin. Om interferentie te verminderen, is de VIND-pin verbonden met een condensator C3 naar aarde en moet er een tak worden aangesloten tussen RX en VNID. spanningsregelaar (R1), is het het beste om een condensator (C4) in serie te verbinden tussen de antennespoel en de spanningsomvormer. Voor betere prestaties moeten deze componenten dicht bij de MFRC500-chipantennepinnen RX, TX1 en TX2 worden geplaatst bij het routeren van de printplaat.

2.3 Ontwerp van antennecircuit

Om stabiele en betrouwbare radiofrequentiesignalen te verkrijgen, is de prestatie van de antenne cruciaal, wat direct van invloed is op het bereik en de gevoeligheid van de lezer. De prestatie van de antenne is gerelateerd aan de kwaliteitsfactor Q, die gerelateerd is aan de geometrie, grootte, het aantal windingen en andere factoren van de antenne.

Het systeem is ontworpen voor een close-coupled IC-kaart. De PCB-antenne wordt gebruikt voor antenneproductie, dat wil zeggen dat de antenneprintplaat rechtstreeks op de PCB-plaat wordt gemaakt. Deze methode heeft een betere stabiliteit.

Wanneer de antenne is aangesloten op de lees-schrijfchip, is een extra matchingcircuit vereist. Zoals weergegeven in Afbeelding 4. Het systeem maakte een ruwe schatting van de antenne en veranderde de capaciteitswaarde van het matching circuit om de beste lees- en schrijfafstand te bereiken.

3 Softwareontwerp

De systeemsoftware bestaat uit twee delen: de onderste computer en het bovenste computerbeheersysteem. De onderste computer gebruikt de AT89S52-microcontroller als kern om het lezen van de lezer, toegangscontrole en seriële communicatie te realiseren. De gebruikte programmeertaal is C-taal en de compiler is KeilC51. De hostcomputerbeheersoftware draait op de server en gebruikt Visual C++6.0 en SQLSever2000 voor systeembeheer en databaseontwikkeling, inclusief seriële communicatie, bewakingsbeheer en informatievrijgave. De bewakings- en beheersoftware wordt gebruikt om gebruikersregistratie, recordquery, verwijdering en andere taken te implementeren, en informatievrijgave wordt gebruikt voor beheerders om toegangscontrolelogboekrecords te bekijken via webpagina's.

3.1 Lager computersoftwareontwerp

De software draait op de microcontroller en voltooit het lezen van kaartnummers, de bediening van deursloten en hulpcircuits en seriële communicatie. Het stroomdiagram is weergegeven in Afbeelding 5. De kern van de software is het realiseren van de communicatie tussen de MFRC500 en de Mifare1-kaart. De communicatie moet het ISO14443TYPEA-standaardtransmissieprotocol volgen. Het kaartleesproces moet strikt volgens de vaste volgorde worden uitgevoerd, dat wil zeggen resetrespons, selectie van antibotsingskaart, authenticatie en het lezen en schrijven van kaarten. Omdat de kaart leesbaar is, hoeft u alleen het serienummer van de kaart te lezen en hoeft u niet naar deovereenkomstige sectoren, zodat de authenticatiestap kan worden genegeerd. De hoofdcode is als volgt:

3.2 PC-softwareontwerp

In de VC++6.0-programmeeromgeving wordt de CSerialPort-klasse gebruikt om seriële communicatie te implementeren, het verzonden IC-kaartserienummer te ontvangen en vervolgens toegang te krijgen tot de database via ADO-technologie om de gebruikersinformatie te verkrijgen die overeenkomt met de kaart voor verificatieverwerking.

Het systeem is gebaseerd op SQLSERVER2000 voor databaseontwikkeling. Beheerders moeten hun account en wachtwoord invoeren om het systeem te betreden om te voorkomen dat niet-systeembeheerders illegaal inloggen op het systeem. Daarna kan de beheerder de registratie, query, wijziging en verwijdering van kaartnummerinformatie voltooien en de bezoekinformatie (gebruiker en doorgangstijd) in de database vastleggen voor gegevensstatistieken en query's. De functionele modules van de monitoring- en beheersoftware worden weergegeven in Afbeelding 6.

De informatiepublicatiemodule is geïmplementeerd op basis van ASP.net. Het implementatieproces bestaat voornamelijk uit het lezen van de monitoring- en beheerinformatietabel van de SQLServer-database via ado.net, het maken van een informatiepublicatiewebsite en het implementeren ervan op de IIS-server. Op deze manier kunnen gebruikers op elke locatie toegang krijgen tot webpagina's. Systeeminformatie en toegangscontrolerecords bekijken.

4. Programma uitvoeren

Het software- en hardwareontwerp van het systeem werd gerealiseerd door het laboratoriumtoegangscontrolebeheer van de School of Electronic Engineering van de Guilin University of Electronic Science and Technology als voorbeeld te nemen. Nadat de beheerder het accountnummer en wachtwoord heeft ingevoerd, komt hij in de hoofdinterface van de monitoring- en beheersoftware, zoals weergegeven in Afbeelding 7.

Na het testen is de effectieve werkafstand van de IC-kaart 6 cm. Wanneer de IC-kaart reageert, geeft het systeem automatisch het kaartnummer, de kaartgebruikersinformatie en de toegangstijd weer en slaat deze automatisch op in de achtergronddatabase. Omdat de Mifare1-kaart een wereldwijd uniek serienummer heeft, kan ledeninformatie worden gebundeld met het IC-kaartserienummer en worden opgeslagen in de database wanneer leden zich registreren. Op deze manier kunt u bij het controleren van informatie nauwkeurig zoeken op tijd of rechtstreeks op naam.

  5 Conclusie

Het voorgestelde toegangscontrolebeheersysteem op basis van RFID en webservices biedt intelligente controle- en beheermechanismen op afstand voor de toegang van belangrijke afdelingen. Het gebruikt draadloze radiofrequentietechnologie RFID om sleutelloze toegang te bereiken, die niet gemakkelijk kwijtraakt en opnieuw kan worden gebruikt; het gebruikt SQL-database en webservices om externe bewaking van toegangscontrole te bereiken, die eenvoudig te bedienen, flexibel en veilig is. Het heeft brede toepassingen in slimme huizen, kantoortoegang, logistiek en andere gelegenheden. Toepassingsvooruitzichten.