摘 要：在本文中主要研究設計并實現了基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)，首先介紹了整個系統(tǒng)的架構并具體分析各個模塊的工作原理，然后分別研究了系統(tǒng)中的硬件設計和軟件設計，為整個系統(tǒng)功能的實現提供了一個支撐的技術平臺。
　　關鍵詞：軍用 鑰匙柜 系統(tǒng) 架構 原理 硬件設計 軟件設計
　　中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2012）09（a）-0162-02
　　隨著時代的進步和軍隊信息化建設的步伐日益加快，傳統(tǒng)的庫房鑰匙管理方式已不能滿足庫房安全管理的需要。稍有不慎，就會出現因鑰匙管理制度落實不到位等原因導致軍械物資丟失、損壞或武器裝備被盜的重大事故案件的發(fā)生，要提高庫房鑰匙管理的安全系數，就必須研究出一套新型的庫房鑰匙管理的模式，所以針對部隊和后方軍械倉庫庫房鑰匙管理的特點及要求，研究一套使用方便、性能可靠、安全高效的庫房鑰匙管理門禁系統(tǒng)，已經成為一個非常必要、非常迫切的研究課題。
　　1 系統(tǒng)架構及原理
　　1.1 基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)架構
　　本研究中提出的基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)可以分為兩大功能模塊，第一個是微型計算機控制管理功能模塊，這是整個系統(tǒng)的核心部份，主要實現中央管理控制的作用，進行數據的分析與處理，同時也在輸出輸入設備與相關人員之間搭建了了一個互動的平臺；第二個功能模塊由通用的單片機管理為主，該模塊的主要功能是實現是通過接收由控制電路發(fā)出的相關指令進行鑰匙柜關系系統(tǒng)中大門的開啟與抽屜的彈出，除此之外，該模塊還集成了紅外探頭和基于RFID功能的IC卡芯片識別檢測功能，并可以提供防盜報警信息的采集以及報警功能。
　　1.2 基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)工作原理
　　1.2.1 核心控制模塊工作原理
　　以微型計算機控制管理功能模塊為核心的電路中主要包括以下一些外圍功能模塊：（1）系統(tǒng)硬件輸出設備：12寸TFT高分辨率液晶顯示屏、警報發(fā)生電路；（2）系統(tǒng)硬件輸入設備：5R電阻觸摸屏、真皮指紋采集儀以及微型聲音信號采集裝置。在以上一些硬件平臺的支撐下整個系統(tǒng)可以實現以下功能：真人真皮指紋識別、電腦真人語音提示、人機觸摸交互操作、網絡通訊、SQL2000數據庫大容量存貯、攝像拍照、485通訊控制功能、基于.NET平臺開發(fā)的智能鑰匙柜管理系統(tǒng)軟件。
　　微型計算機中央控制管理功能模塊通過485通訊指令將控制信號發(fā)送至通用單片機管理功能模塊，再經由相應的子系統(tǒng)模塊去完成管理平臺中的各種操作工作，同時還可以利用外圍傳感器電路收集分析各種系統(tǒng)的探測數據。其中，通用單片機管理功能模塊主要負責控制鑰匙柜中大門的開啟與抽屜的彈出，作為整個基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)的機械傳動控制核心模塊，其正常工作與否決定著整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　1.2.2 鎖控板模塊工作原理
　　鎖控板模塊中的電路包括整個系統(tǒng)中的開鎖與檢測信號，當收到相關控制信號的指令時該模塊中的電路就會發(fā)送一個電壓為12V，電流為1.2A的脈沖階躍信號傳給指定的地址碼的鎖具，這樣，對應地址的鎖具收到信號后就會及時彈開抽屜或是給大門供電從而使得系統(tǒng)可以通過密碼識別進行開門工作。
　　1.2.3 鑰匙識別模塊工作原理
　　鑰匙識別模塊主要通過紅外線直線進行檢測，在每個抽屜的底部均布有四條肉眼無法看到的紅外線直線，當有鑰匙放入抽屜以后，系統(tǒng)開始進行自動檢測同時把相應的數據進行層層的向上傳輸，該數據一直傳輸到鑰匙柜系統(tǒng)通過主界面進行顯示，而這些數據也可以在網絡上進行實時的查詢。在基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)中使用的鑰匙中都嵌入了體積約為10cm2的基于射頻識別（RFID）技術的集成電路卡（Integrated Circuit Card）芯片，嵌入的IC芯片都經過了嚴格的加密工作，其中用于數據通信的頻段范圍為<135kHz及300MHz～1GHz級，這些鑰匙具有極高的安全性和唯一不可代替性，無法進行復制與仿造。
　　1.2.4 防盜報警模塊工作原理
　　當輸入的密碼錯誤三次后或是系統(tǒng)檢測到鑰匙柜發(fā)生較大的振動時，就會使得系統(tǒng)中的水銀水平振動開關導通，從而系統(tǒng)中的報警模塊就會發(fā)出高分貝的報警聲音，使盜用鑰匙柜的非法人員無法逃離現場，大大增強了鑰匙柜的防盜性能。
　　1.2.5 電源供電模塊工作原理
　　基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)的電源管理模塊采用市電進行供電，其中使用的低功耗的主板整體功耗僅為0.3W，而整個基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)的額定功率也控制在150W以內，為了應對停電等電力突發(fā)事故，系統(tǒng)中配備了UPS實現不間斷供電，從而使得整個鑰匙柜系統(tǒng)的借出與歸還不會因外界電力的因素中斷運行。
　　2 基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)的硬件設計
　　2.1 鎖具模塊
　　整個鎖具模塊包括了保險柜大門電子密碼鎖、保險柜大門專用保險柜機械鎖、指紋鎖以及軟件密碼鎖，系統(tǒng)中的后門采用一把專用保險柜機械鎖（應急使用）。柜體大門安裝電子密碼鎖與保險柜機械鎖，達雙重驗證功能；電子密碼電路模塊如果出現意外停電狀況，可通過備用的電池盒外插進行供電，也可使用備用機械鑰匙鎖，雙人雙鎖開啟大門；大門內安裝振動報警裝置，在受到大力的敲打或搬動時，系統(tǒng)發(fā)出巨大的報警鈴聲。
　　2.2 液晶觸摸屏模塊
　　基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)中使用了12寸TFT高清液晶屏和12寸4R電阻式觸摸屏。其中電阻式觸摸屏采用最新一代電阻技術觸摸屏。以玻璃為基層板，使得透光率更高，反射折射率更適合使用。同時，均勻涂布玻璃板底層的導電層把吸附在觸摸屏上的靜電粒子通過地線卸載掉，保證了觸摸定位更準確、更靈敏，徹底解除帶電粒子過多引起的漂移現象、定位不準、反應速度緩慢，同時提升了其使用壽命（物理測定單點連續(xù)使用可達15年以上）并具備了免維護的能力，防刮傷度也得到極大提高。組成一個先進的人機交互操作平臺，所有的軟件操作均通過手指觸摸即可完成，使用非常方便。
　　2.3 指紋識別模塊
　　基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)中使用了360度全方位真皮指紋識別模塊，指紋以1∶N的方式快速識別，從采集到比對的全部識別過程僅僅需要0.5～1s，達到了世界先進水平，大大縮短了開/關保險柜的時間。該指紋識別模是目前世界上最薄的光學系統(tǒng)，只有6mm，輸出圖像最高可達700dpi，能夠自動讀取指紋圖像，并通過數據接口把數字化的指紋圖像傳送到系統(tǒng)中的控制管理模塊。拒真率達到0.01%，認假率為0.0001%。
　　2.4 人臉抓拍模塊
　　基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)中引入了130萬像素攝像頭在人員輸入指紋時拍照或錄像。具有自動錄像或圖像抓拍和同時存入日志的功能，管理員可查閱每個用戶的每一次開/關的歷史錄像和日志記錄并調出相對應的照片或視頻，通過追根溯源使安全性得到進一步的保障。
　　3 基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)的軟件設計
　　基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)中軟件部分的設計主要采用CS結構方式再結合BS的結構兩種復雜的系統(tǒng)設計格式，鑰匙柜的客戶端采用CS結構設計，服務端是SQLSER VER2000的大型數據庫，通過鑰匙柜的軟件客戶端訪問數據庫達到數據共享的目的，一個服務器可連接多個鑰匙柜。網絡數據共享查詢方面，設計是采用BS結構，用戶在網絡上通過WEB方式查看鑰匙柜的存取記錄、鑰匙柜的在位信息等，使用WEB瀏覽省去了安裝軟件的過程，方便簡單的方式使這兩種方式都發(fā)揮了自己應用的特點。整個基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)中軟件結構如圖1所示。系統(tǒng)中的軟件部分主要實現了以下一些功能。
　　（1）多種工作模式可供選擇：遠程開鎖模式、本地開鎖模式、申請批準開鎖模式。
　?。?）開柜門可采用指紋或密碼。可選擇單人或雙人，每個用戶擁有兩個指紋、兩個密碼。指紋模板可存貯在數據庫里安全又可靠。容量超過二千個指紋模板，反應速度在0.5s內。
　?。?）操作智能指紋鑰匙柜的每一步操作都有日志、視頻（抓拍）和聲音的記錄。通過追根溯源使安全性得到進一步的保障。
　?。?）自動化軟件管理，聲音操作提示，內置抽屜電子鎖自動打開柜內盒子（抽屜），同時每一步操作都有日志、視頻和聲音的記錄。
　　（5）用戶信息管理：不限用戶數量，可靈活地新增、禁止、改變用戶信息。
　?。?）管理員可調配用戶對柜內盒子的使用權限，不同用戶對不同的盒子有不同的權限。可通過軟件設置把開關大門和計算機的權限分配給不同的用戶。
　?。?）可自動檢測盒子（抽屜）內是否存放有物品，并可在服務端進入日志查詢。
　?。?）軟件特有的真人語音提示，可供用戶自己選擇：男聲真人語音提示、女聲真人語音提示、英文語音提示，可選擇語速等一些不為常見的人性化功能。
　　（9）柜子采用TCP/IP網絡控制原理，支持聯(lián)網管理并控制鑰匙柜，可直接使用鑰匙遠程管理軟件管理并查詢鑰匙柜的相關信息或記錄，并可遠程控制鑰匙柜開啟（可選），所有操作無需到現場就可完成，804e91fdaf7f63dde5ad0f0c9056e661從而實現對鑰匙柜的遠程控制。
　?。?0）遠程控制-信息查詢：可查詢開啟大門、抽屜、系統(tǒng)操作信息、視頻或照片記錄信息。
　?。?1）可實時查詢鑰匙在位信息、誰最后開啟過哪個抽屜，用戶開啟抽屜的權限。
　?。?2）可通過遠程客戶端查詢抽屜的鑰匙實時在位信息，同時還可以實現遠程控制鑰匙柜開啟特級功能。
　　（13）在斷開網絡時可進行“緊急開鎖”，而在斷電情況時可用UPS支持下開鎖（可選），或用前后門鑰匙進行手動開鎖。軟件可通過管理員超級雙層密碼進入系統(tǒng)進行緊急開鎖：單一開鎖與全部開鎖與組合開鎖功能。保險柜大門如果密碼丟失可采用雙機械鑰匙開門、備用電池盒供電、清除用戶密碼功能。
　　4 結語
　　在本文中設計并實現了基于軍用的鑰匙柜管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)融入了計算機軟件控制管理的功能、計算網絡技術、生物識別技術、拍照攝像技術、紅外檢測技術、IC卡感應技術、單片機控制技術、保險柜高度安全防盜技術等，實現了鑰匙柜在取/還鑰匙過程的智能管理，鑰匙狀態(tài)檢測和監(jiān)控等功能，提高了鑰匙柜的安全性、智能化、實現高效管理。使軍用的鑰匙管理工作變得安全可靠、靈活、整個系統(tǒng)的使用簡單、適用面廣、功能強大。
　　參考文獻
　　[1] 周航慈.單片機程序設計基礎[M].北京：航空航天大學出版社，1998：100-107.
　　[2] 余祖俊.微機檢測與控制應用系統(tǒng)設計[M].北京；北京交通大學出版杜，2001.
　　[3] 袁春慧，錢建立.基于D52432型自動加密電路的USB口1-Wire總線適配器的設計[J]，國外電子元器件，2006（6）：6.
　　[4] 羅希平，田捷.自動指紋識別中的圖像增強和細節(jié)匹配算法[J].軟件學報，2002（5）：946-956.
　　[5] 陳宏，田捷.檢驗配準模式的指紋匹配算法[J].軟件學報，2005，16（6）：1046-1053.
　　[6] Anil Jain，Sharath Pankanti.Fingerprint Classification and Matchin