Zutrittskontroll-Managementsystem basierend auf RFID und Webdiensten

Ein Zugangskontrollsystem, auch Ein- und Ausgangskontrollsystem genannt, ist ein System, das die Ein- und Ausgänge wichtiger Bereiche oder Durchgänge verwaltet und kontrolliert. Mit der Entwicklung der Gesellschaft beschränkt es sich nicht mehr nur auf die einfache Verwaltung von Türschlössern oder Schlüsseln, sondern auf ein neues modernes Sicherheitsmanagementsystem, das automatische Identifikationstechnologie und moderne Verwaltungstechnologie integriert und zu einem äußerst wichtigen Bestandteil des Sicherheitssystems geworden ist. Es wird häufig in intelligenten Gebäuden, Büros, Hotels und anderen Orten eingesetzt. Zu den wichtigsten Kontrollmethoden von Zugangskontrollsystemen gehören derzeit: Fingerabdruckerkennung, Gesichtserkennung, Iriserkennung und Funkfrequenzkarten. Bei den ersten drei Verfahren handelt es sich allesamt um biometrische Technologien, die die Eigenschaften bestimmter Teile des menschlichen Körpers als Identifikationsträger und -mittel nutzen. Ihre Einzigartigkeit und Nichtreproduzierbarkeit machen sie zu den sichersten Methoden zur Identitätsüberprüfung, sie sind jedoch teuer und schwer bekannt zu machen. Wenn es um die Privatsphäre geht, ist es nur für hochwertige und absolut vertrauliche Orte geeignet.

Bei der RF-Karte handelt es sich um ein Produkt, das drahtlose Hochfrequenztechnologie und Smartcard-Technologie kombiniert. Es zeichnet sich durch einfache Verwendung und bequeme Wartung aus.

Um die modernen Verwaltungs- und Fernüberwachungsmöglichkeiten des Zugangskontrollsystems zu verbessern, wird ein auf Web-Technologie basierendes Zugangskontrollsystem eingeführt. Das System nutzt drahtlose Hochfrequenztechnologie. Wenn eine kontaktlose IC-Karte im Funkfrequenzbereich des Lese-/Schreibgeräts erscheint, liest es die Karte und überträgt die Informationen über serielle Kommunikation zur entsprechenden Datenverarbeitung an den Server und baut eine Verwaltungsplattform auf, die auf dem C/S-Modus basiert. , Der Administrator kann den Zugriffscontroller über die Webseite abfragen und steuern und so effektiv eine Echtzeitüberwachung von Informationen überall im Internet realisieren.

1 Systemarchitektur

Das System verwendet berührungslose IC-Karten und nutzt die Radiofrequenz-Identifikationstechnologie RFID (Radio Frequency Identification Technology), um die IC-Karte zu erkennen. Wenn sich die IC-Karte in der Nähe des Lese-/Schreibgeräts befindet, kann das Lese-/Schreibgerät sie genau identifizieren und ihre Seriennummer an den Hauptcontroller senden. Stellen Sie über die Anwendung auf Ihrem PC und Ihrem PC eine Verbindung zur Hintergrunddatenbank her, um die der Kartennummer entsprechenden Benutzerinformationen zu erhalten.

Wenn die Karte registriert wurde, wird sie überprüft und der Controller wird aufgefordert, die Tür zu öffnen, und die Kartennummer und die Öffnungszeit werden aufgezeichnet. Andernfalls wird der Zutritt gesperrt und der Karteninhaber wird zum Verlassen aufgefordert.

Das System besteht aus fünf Teilen: elektronische Tags, Lese- und Schreibgeräte, serielle Kommunikation, Server und Benutzerterminals. Wie in Abbildung 1 dargestellt. Das Lese-/Schreibgerät ist der Kern des Systems. Es kommuniziert über Funkfrequenzsignale mit der IC-Karte (elektronischer Tag), um die Arbeit des Lesens der Karte, des Speicherns und Sendens von Daten abzuschließen. Es kann unabhängig oder vernetzt arbeiten. In diesem Artikel wird die serielle RS232-Port-Kommunikation für die Verbindung zum Server verwendet. .

Die C/S-Struktur wird zwischen dem Server und dem Client übernommen. Die Verbindung zwischen der Anwendungssoftware und der Datenbank SQLSERVER2000 wird über das ADO-Objekt realisiert und die beiden sind über das LAN miteinander verbunden. Mit der Erlaubnis des Systemadministrators können Benutzer alle relevanten Datensätze des Managementsystems abfragen, zählen und ausdrucken.

2 Hardware-Design

2.1 Gesamthardwaredesign

Der HF-Leser ist das Herzstück des Systems und besteht aus einem Hauptsteuerkreis, einem HF-Lese-/Schreibkreis, einem Antennenkopplungskreis, einer Antenne und anderen Schaltkreisen. Es ist für die Verarbeitung von HF-Signalen und die Datenübertragung verantwortlich und übernimmt die Aufgabe, die Seriennummer der IC-Karte zu lesen. wie in Bild 2 gezeigt.

Das elektronische Etikett, also die Hochfrequenzkarte, besteht aus einer IC-Karte und einer Induktionsantenne und ist in einer Standard-PVC-Karte verpackt. Der Chip und seine Antenne haben keine freiliegenden Teile. Die Karte benötigt keinen Strom. Befindet es sich innerhalb einer bestimmten Reichweite in der Nähe des Lesegeräts, werden die Daten über die Übertragung der Antenne gelesen und geschrieben. Dieser Artikel verwendet Philips' Mifare1-Karte, die auf dem internationalen Standard ISO14443TYPEA basiert. Jede Karte verfügt über eine weltweit eindeutige Seriennummer und verfügt über eine Antikollisionsfunktion.

Die Funktion der Antenne besteht darin, einen magnetischen Fluss zu erzeugen, die Karte mit Strom zu versorgen und Informationen zwischen dem Lesegerät und der Karte zu übertragen. Die effektive Reichweite des elektromagnetischen Feldes der Antenne ist die Wirkungfünf Arbeitsbereich des Systems.

Der Lese- und Schreibchip wählt den von Philips hergestellten Spezialchip MFR500 zum Lesen und Schreiben von Mifare1-Karten aus und die Arbeitsfrequenz beträgt 13,56 MHz.

Der Hauptcontroller besteht aus dem Mikrocontroller AT89S52 und seinen Peripherieschaltkreisen. Es ist für die Steuerung des Lese-/Schreibmoduls, die serielle Kommunikation mit dem PC und die Steuerung externer Geräte verantwortlich. Unter anderem besteht der Betrieb des Lese-/Schreibmoduls durch den Mikrocontroller darin, den Betrieb der Mifare1-Karte durch Steuerung des MFRC500 zu realisieren.

Es handelt sich um eine Brücke zur Datenübertragung zwischen Mikrocontroller und IC-Karte.

2.2 HF-Schaltungsdesign

Das Herzstück der Hochfrequenzschaltung ist der Lese-/Schreibchip MFRC500, der als Brücke für die Datenübertragung zwischen dem Mikrocontroller und der IC-Karte fungiert.

Der Mikrocontroller übernimmt den Interrupt-Steuerungsmodus für den Lese-/Schreibchip, und der Interrupt-SteuerungSport INT0 ist mit dem IRQ-Pin des MFRC500 verbunden. Im MFRC500 gibt es 64 Register. Der Mikrocontroller konfiguriert und betreibt es, indem er Steuerbefehle in die Register schreibt. Der Power-Down-Erkennungspin RSTPD ist mit dem P2.0-Pin des Mikrocontrollers verbunden, der NCS-Pin ist mit dem P2.7-Pin verbunden und NWR und NRD sind jeweils verbunden. Verbinden Sie sich mit den WR- und RD-Pins des Lese-/Schreibanschlusses des Mikrocontrollers. Die Datenports D0~D7 sind mit dem P0-Port des Mikrocontrollers verbunden. Der Quarzkristall-Oszillator erzeugt eine Betriebsfrequenz von 13,56 MHz. Der aus L1, L2, C5 und C6 bestehende Tiefpassfilter dient gleichzeitig zur Unterdrückung der Quarzoszillatorschaltung. Die erzeugten höheren Harmonischen. Der Empfangskreis besteht aus R1, R2, C3 und C4. Es nutzt das intern im MFRC500 erzeugte VNID-Potenzial als Eingangspotential des RX-Pins. Um Störungen zu reduzieren, ist der VIND-Pin mit einem Kondensator C3 mit Masse verbunden, und zwischen RX und VNID muss ein Zweig angeschlossen werden. Wenn Sie einen Spannungsregler (R1) verwenden, schalten Sie am besten einen Kondensator (C4) in Reihe zwischen der Antennenspule und dem Spannungswandler. Für eine bessere Leistung sollten diese Komponenten beim Verlegen der Leiterplatte in der Nähe der Antennenstifte RX, TX1 und TX2 des MFRC500-Chips platziert werden.

2.3 Design der Antennenschaltung

Um stabile und zuverlässige Hochfrequenzsignale zu erhalten, ist die Leistung der Antenne entscheidend, die sich direkt auf die Reichweite und Empfindlichkeit des Lesegeräts auswirkt. Die Leistung der Antenne hängt von ihrem Qualitätsfaktor Q ab, der von der Geometrie, Größe, Anzahl der Windungen und anderen Faktoren der Antenne abhängt.

Das System ist für eine eng gekoppelte IC-Karte ausgelegt. Für die Antennenfertigung wird die PCB-Antenne verwendet, d.h. die Antennenplatine wird direkt auf der PCB-Platine gefertigt. Diese Methode bietet eine bessere Stabilität.

Wenn die Antenne mit dem Lese-/Schreibchip verbunden ist, ist eine zusätzliche Anpassungsschaltung erforderlich. Wie in Abbildung 4 dargestellt. Das System nahm eine grobe Schätzung der Antenne vor und änderte den Kapazitätswert der Anpassungsschaltung, um den besten Lese- und Schreibabstand zu erzielen.

3 Softwaredesign

Die Systemsoftware besteht aus zwei Teilen: dem unteren Computer und dem oberen Computerverwaltungssystem. Unter ihnen verwendet der untere Computer den AT89S52-Mikrocontroller als Kern, um das Lesen des Lesegeräts, die Zugangskontrolle und die serielle Kommunikation zu realisieren. Die verwendete Programmiersprache ist die C-Sprache und der Compiler ist KeilC51. Die Host-Computer-Verwaltungssoftware läuft auf dem Server und verwendet Visual C++6.0 und SQLSever2000 für die Systemverwaltung und Datenbankentwicklung, einschließlich serieller Kommunikation, Überwachungsverwaltung und Informationsfreigabe. Die Überwachungs- und Verwaltungssoftware wird verwendet, um Benutzerregistrierung, Datensatzabfrage, Löschung und andere Aufgaben zu implementieren, und die Informationsfreigabe wird für Administratoren verwendet, um Zugriffskontrollprotokolldatensätze über Webseiten anzuzeigen.

3.1 Unteres Computersoftware-Design

Die Software läuft auf dem Mikrocontroller und übernimmt das Lesen von Kartennummern, die Steuerung von Türschlössern und Nebenstromkreisen sowie die serielle Kommunikation. Das Flussdiagramm ist in Abbildung 5 dargestellt. Der Kern der Software besteht darin, die Kommunikation zwischen MFRC500 und Mifare1-Karte zu realisieren. Die Kommunikation muss dem Standard-Übertragungsprotokoll ISO14443TYPEA folgen. Der Kartenlesevorgang muss in strikter Übereinstimmung mit der festgelegten Reihenfolge durchgeführt werden, d. h. Rücksetzreaktion, Auswahl der Antikollisionskarte, Authentifizierung sowie Lesen und Schreiben von Karten. Da die Karte lesbar ist, müssen Sie nur die Seriennummer der Karte lesen und nicht darauf schreibenentsprechenden Sektoren, sodass der Authentifizierungsschritt ignoriert werden kann. Der Hauptcode lautet wie folgt:

3.2 PC-Softwaredesign

In der VC++6.0-Programmierumgebung wird die CSerialPort-Klasse verwendet, um die serielle Kommunikation zu implementieren, die gesendete Seriennummer der IC-Karte zu empfangen und dann über die ADO-Technologie auf die Datenbank zuzugreifen, um die der Karte entsprechenden Benutzerinformationen zur Überprüfungsverarbeitung abzurufen.

Das System basiert auf SQLSERVER2000 für die Datenbankentwicklung. Administratoren müssen ihr Konto und ihr Passwort eingeben, um auf das System zuzugreifen, um zu verhindern, dass sich Nicht-Systemadministratoren illegal am System anmelden. Anschließend kann der Administrator die Registrierung, Abfrage, Änderung und Löschung der Kartennummerninformationen abschließen und die Besuchsinformationen (Benutzer und Durchgangszeit) für Datenstatistiken und Abfragen in der Datenbank aufzeichnen. Die Funktionsmodule der Überwachungs- und Verwaltungssoftware sind in Abbildung 6 dargestellt.

Das Informationsveröffentlichungsmodul ist auf Basis von ASP.net implementiert. Der Implementierungsprozess besteht hauptsächlich darin, die Überwachungs- und Verwaltungsinformationstabelle der SQLServer-Datenbank über ado.net zu lesen, eine Website zur Informationsveröffentlichung zu erstellen und diese auf dem IIS-Server bereitzustellen. Auf diese Weise können Benutzer von jedem Ort aus auf Webseiten zugreifen. Systeminformationen und Zugriffskontrolldatensätze anzeigen.

4. Programm läuft

Am Beispiel des Laborzugangskontrollmanagements der School of Electronic Engineering der Guilin University of Electronic Science and Technology wurde das Software- und Hardwaredesign des Systems realisiert. Nachdem der Administrator die Kontonummer und das Passwort eingegeben hat, gelangt er zur Hauptschnittstelle der Überwachungs- und Verwaltungssoftware, wie in Abbildung 7 dargestellt.

Nach dem Test beträgt der effektive Arbeitsabstand der IC-Karte 6 cm. Wenn die IC-Karte antwortet, zeigt das System automatisch die Kartennummer, die Kartenbenutzerinformationen und die Eintrittszeit an und speichert diese automatisch in der Hintergrunddatenbank. Da die Mifare1-Karte über eine weltweit eindeutige Seriennummer verfügt, können Mitgliedsinformationen mit der Seriennummer der IC-Karte gebündelt und bei der Mitgliederregistrierung in der Datenbank gespeichert werden. Auf diese Weise können Sie bei der Überprüfung von Informationen gezielt nach Zeit oder direkt nach Namen suchen.

  5. Schlussfolgerung

Das vorgeschlagene Zugangskontrollmanagementsystem auf Basis von RFID und Webdiensten bietet intelligente Kontroll- und Fernverwaltungsmechanismen für den Zugang wichtiger Abteilungen. Es nutzt die drahtlose Hochfrequenztechnologie RFID, um einen schlüssellosen Zugang zu ermöglichen, der nicht leicht zu verlieren ist und wiederverwendet werden kann; Es nutzt SQL-Datenbanken und Webdienste, um eine Fernüberwachung der Zugangskontrolle zu erreichen, die einfach zu bedienen, flexibel und sicher ist. Es hat breite Anwendungsmöglichkeiten in Smart Homes, Bürozugängen, Logistik und anderen Anlässen. Bewerbungsaussichten.