基于NFC的數(shù)字化智能門禁系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

何滔

摘 要：運(yùn)用NFC的數(shù)字化智能技術(shù)，將門禁系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化及智能化的研究設(shè)計(jì)，通過(guò)安卓平臺(tái)，將智能門鎖、監(jiān)控器和鑰匙等進(jìn)行智能化的設(shè)計(jì)，運(yùn)用通訊3G網(wǎng)絡(luò)連接器云服務(wù)器，進(jìn)行鑰匙的智能化的訪問(wèn)權(quán)限的設(shè)置，通過(guò)NFC將智能門鎖和鑰匙進(jìn)行非接觸式的雙向的安全驗(yàn)證，最終實(shí)現(xiàn)了出入口的門禁監(jiān)控中心的系統(tǒng)設(shè)置，采用訪問(wèn)的方式，將各個(gè)出入口進(jìn)行統(tǒng)一的智能監(jiān)控，最終實(shí)現(xiàn)被授權(quán)訪問(wèn)的智能門禁系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：NFC；智能門禁系統(tǒng)；云服務(wù)

中圖分類號(hào)：TU89 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）19-0094-02

Abstract： The digital intelligent technology of NFC is used to carry out the research and design of the access control system digitally and intelligently. Through the Android platform， the intelligent door lock， monitor and key are designed intelligently， and the communication 3G network connector cloud server is used. The intelligent access authority of the key is set up， and the intelligent door lock and the key are verified by NFC in a non-contact way. Finally， the system of the access control center of the entrance and exit is set up， and the way of access is adopted. Finally， the intelligent access control system which is authorized to access will be realized through the unified intelligent monitoring of each entrance and exit.

Keywords： NFC； intelligent access control system； Cloud Service

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，當(dāng)前對(duì)于門禁系統(tǒng)進(jìn)行出入口的便捷性和安全性的設(shè)計(jì)是非常熱門的課題。人們對(duì)于門禁系統(tǒng)的要求，不僅是要設(shè)計(jì)達(dá)到高科技自動(dòng)化智能化的水準(zhǔn)，還嘗試了使用智能IC卡和生物特征進(jìn)行訪客身份識(shí)別。但是上述技術(shù)方案，都有一定的弊端，例如IC卡對(duì)人的識(shí)別度不高，身份辨識(shí)性較差，還有對(duì)于進(jìn)出人員的信息的監(jiān)管不夠等等。隨著智能手機(jī)平臺(tái)的快速普及，當(dāng)前，運(yùn)用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行上下行數(shù)據(jù)速率的提高，采用信息終端的技術(shù)，讓鑰匙可以通過(guò)智能手機(jī)進(jìn)行操控，開(kāi)啟門鎖。這一技術(shù)是建立在NFC智能手機(jī)的技術(shù)基礎(chǔ)上的，屬于無(wú)線通訊功能的范疇。通過(guò)這種技術(shù)，可以對(duì)IC智能卡欠缺的多用途服務(wù)整合的功能加以開(kāi)發(fā)。

1 基于NFC的數(shù)字化智能門禁系統(tǒng)的功能優(yōu)勢(shì)

建立在NFC通訊協(xié)議基礎(chǔ)上的IC卡交互平臺(tái)，比一般的接觸式塑料卡片，在應(yīng)用模式上有了新的突破，運(yùn)用NFC收集，可以讓智能卡在安全芯片的幫助下，讀取到IC卡針對(duì)身份識(shí)別進(jìn)行的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)安全交互數(shù)據(jù)，采用近距離的無(wú)線通信的方式，NFC智能手機(jī)取代了鑰匙開(kāi)啟門鎖的方式，憑借NFC近距離的無(wú)線通訊功能，借助智能設(shè)備，最終實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)安全中心的各種系統(tǒng)的運(yùn)行，且私人的信息被安全存儲(chǔ)在IC卡中，比起手機(jī)存儲(chǔ)，安全性更高。采用NFC手機(jī)將固定的增值機(jī)等植入，最終獲取了便利性的優(yōu)勢(shì)，降低了成本。采用NFC智能手機(jī)，啟動(dòng)身份驗(yàn)證，在不需要實(shí)際觸碰的前提下，進(jìn)行自動(dòng)的為用戶開(kāi)門的數(shù)字化智能門禁系統(tǒng)的運(yùn)行[1]。

2 NFC技術(shù)

NFC設(shè)備在互聯(lián)網(wǎng)世界中作為一個(gè)安全的網(wǎng)關(guān)，滿足無(wú)線設(shè)備間數(shù)據(jù)交換的要求，實(shí)現(xiàn)更高速率的數(shù)據(jù)傳輸和通信的功能，采用讀或者寫的方式，在運(yùn)行頻率上，采用非基礎(chǔ)式讀卡器的集成技術(shù)，NFC技術(shù)是無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)近距離進(jìn)行通訊的技術(shù)。進(jìn)行NFC技術(shù)的運(yùn)行，在單一芯片上設(shè)備間的連接最大距離的設(shè)定在10厘米以內(nèi)，在短距離的范圍內(nèi)，進(jìn)行主動(dòng)的發(fā)送，NFC快速建立起來(lái)了設(shè)備的無(wú)線通信，將原有的藍(lán)牙和無(wú)線協(xié)議進(jìn)行了設(shè)定，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)通信功能進(jìn)行自動(dòng)啟動(dòng)，將點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的功能加以運(yùn)用，采用的技術(shù)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，主要是進(jìn)行射頻場(chǎng)的信號(hào)在雙向模式下識(shí)別，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。例如被動(dòng)模式下的NFC終端，范圍可以輻射到15.22MHz以上，非接觸式智能卡傳輸?shù)乃俣冗_(dá)到了106bit/s-803bit/s，可以采用主動(dòng)、被動(dòng)和雙向的工作模式，進(jìn)行NFC終端的射頻場(chǎng)的主動(dòng)發(fā)送，主動(dòng)模式下的NFC終端，將NFC設(shè)備進(jìn)行靠攏之后，通過(guò)初始化的設(shè)備，不需要設(shè)定安全的程序，能夠兼容無(wú)線智能卡，就能實(shí)現(xiàn)非基礎(chǔ)式的移動(dòng)交互和身份識(shí)別，隨時(shí)可以接收和存儲(chǔ)各種信息，按照相關(guān)的歐洲計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行[2]。

3 NFC智能門禁系統(tǒng)的架構(gòu)

采用NFC智能門禁系統(tǒng)，就要進(jìn)行智能門鎖、監(jiān)控器以及鑰匙、云服務(wù)器等的設(shè)計(jì)和安裝以及運(yùn)行工作，云服務(wù)器包含了主控服務(wù)器和監(jiān)控終端，通過(guò)VPN和3G網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行通訊網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，組成了NFC智能門鎖，將NFC智能鑰匙在云服務(wù)器中進(jìn)行運(yùn)行，主控服務(wù)器的監(jiān)控終端，通過(guò)WAN和LAN 進(jìn)行了相應(yīng)的NFC智能門禁系統(tǒng)的運(yùn)行，各自都有獨(dú)立的智能終端，對(duì)智能門鎖、監(jiān)控器和鑰匙進(jìn)行操控。

3.1 門禁監(jiān)控中心的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對(duì)于門鎖智能鑰匙和NFC門鎖監(jiān)控器等進(jìn)行相應(yīng)的操作，智能終端包括主控服務(wù)器和云服務(wù)器等。信息采用客戶端軟件加以保存，將門鎖的工作狀況進(jìn)行聯(lián)合的告警，能夠?qū)⒅悄荑€匙的注冊(cè)信息以及賬戶的操作信息加以激活。通過(guò)WAN和主控服務(wù)器連接起來(lái)，擁有著各自的基本信息和權(quán)限類型，采用工作狀況的訪問(wèn)方式以及智能鑰匙的訪問(wèn)信息，負(fù)責(zé)進(jìn)行工作站點(diǎn)和工作站點(diǎn)、賬戶部門等的更新和刪除，保存的位置是主控服務(wù)器。主控服務(wù)器的運(yùn)行，包含了存儲(chǔ)部門和工作站點(diǎn)以及云服務(wù)的實(shí)例等，NFC門鎖的監(jiān)控器和智能鑰匙的訪問(wèn)權(quán)限，從主控服務(wù)器中進(jìn)行信息的響應(yīng)。對(duì)于工作站點(diǎn)的賬戶和智能鑰匙的賬戶進(jìn)行分析，驗(yàn)證主控服務(wù)器中客戶端的登錄信息可以進(jìn)行在線導(dǎo)出和打印[3]。通過(guò)LAN將客戶端的用戶登錄的情況，采用實(shí)例更新和創(chuàng)建等方法，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)返回到智能鑰匙，處理監(jiān)控的終端的軟件是否具有合法性的問(wèn)題。采用NFC智能鑰匙的請(qǐng)求信息，將收集完畢的信息，定時(shí)向主控服務(wù)器中發(fā)送工作狀態(tài)的信息。通過(guò)WAN轉(zhuǎn)發(fā)給主動(dòng)的服務(wù)器，在注冊(cè)成WINDOWS服務(wù)的軟件之后完成的云服務(wù)器的工作中，它可以在中間信息轉(zhuǎn)發(fā)的功能的支持下，進(jìn)行相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的接收工作。

3.2 采用網(wǎng)絡(luò)接口的模式

通過(guò)VPN獲取門禁監(jiān)控中心系統(tǒng)和門鎖的工作狀況并加以分析，得到關(guān)于NFC模塊和智能門鎖的芯片之間的無(wú)線通信模式，其包含了數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)控制和NFC芯片，采用網(wǎng)絡(luò)接口的方式，運(yùn)用芯片實(shí)現(xiàn)智能門鎖的管理功能，進(jìn)行日志和告警信息的傳送，將門鎖的狀態(tài)信息傳送到數(shù)據(jù)中心加以數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)控制器進(jìn)行傳遞，運(yùn)用VPN將智能門鎖的訪問(wèn)權(quán)限加以更新、鑰匙和智能門鎖的信息進(jìn)行刪除。信息傳遞到NFC系統(tǒng)中，進(jìn)行電源相關(guān)的通訊交互；智能門鎖經(jīng)過(guò)鎖定，可以將信息加以更新和鎖定高一級(jí)刪除。

3.3 通過(guò)NFC模塊將訪問(wèn)權(quán)限加以設(shè)定

門鎖監(jiān)控器內(nèi)部采用NFC通訊模塊，訪問(wèn)信息最終形成了NFC智能鑰匙通訊模式。NFC智能門鎖的工作數(shù)據(jù)使用控制器將數(shù)據(jù)和信息存儲(chǔ)器，通過(guò)NFC形成通訊協(xié)議，進(jìn)行智能門鎖的大門的開(kāi)關(guān)控制器的設(shè)計(jì)，將門鎖進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、鋰電池組的安裝。日志信息包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器對(duì)相應(yīng)的訪問(wèn)權(quán)限進(jìn)行日志信息的存儲(chǔ)、門鎖的轉(zhuǎn)動(dòng)靠機(jī)械接口和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械經(jīng)過(guò)多個(gè)組成部分的設(shè)定，進(jìn)行權(quán)限信息的匹配，采用NFC門鎖監(jiān)控的方式，將數(shù)據(jù)進(jìn)行更新和保存。通過(guò)NFC通訊協(xié)議，獲取當(dāng)前進(jìn)行門鎖機(jī)械的工作狀態(tài)，傳送到NFC監(jiān)控器中，經(jīng)過(guò)門鎖監(jiān)控器的傳送，達(dá)到門禁監(jiān)控中心。對(duì)于接收的NFC模塊進(jìn)行信息的傳遞，做出相關(guān)的響應(yīng)之后，將結(jié)果進(jìn)行回傳。采用機(jī)械接口負(fù)責(zé)的方法，根據(jù)門鎖控制器的工作狀態(tài)的請(qǐng)求，進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)控請(qǐng)求的發(fā)送，回傳門鎖轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械接口等的開(kāi)關(guān)鎖的命令，回傳后的信息包括了開(kāi)關(guān)的關(guān)鍵性命令，針對(duì)NFC智能門鎖請(qǐng)求及控制器的工作狀態(tài)，定時(shí)檢查NFC智能門鎖的工作狀態(tài)，對(duì)數(shù)據(jù)加以回傳。門鎖轉(zhuǎn)動(dòng)靠機(jī)械接口的相關(guān)負(fù)責(zé)人啟動(dòng)門鎖控制器，開(kāi)關(guān)智能NFC門鎖，另外，將自身的工作狀態(tài)匯報(bào)給門鎖控制器。

3.4 實(shí)現(xiàn)手機(jī)內(nèi)置的通訊接口的相互交互

NFC智能鑰匙的設(shè)計(jì)，該模塊能夠通過(guò)在智能手機(jī)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)信息接口的位置，得到了關(guān)于虛擬鑰匙軟件相關(guān)的軟件實(shí)體，形成了智能手機(jī)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置和NFC的通訊協(xié)議，通過(guò)被鎖定和權(quán)限申請(qǐng)，與門禁監(jiān)控系統(tǒng)的云服務(wù)NFC智能鑰匙通過(guò)與NFC進(jìn)行的智能門鎖的交互， 采用內(nèi)置的NFC功能模塊的方式，將智能手機(jī)安裝的安卓系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行。在鑰匙注冊(cè)得到了激活之后，進(jìn)行了鑰匙的密碼的保護(hù)和日志記錄的功能設(shè)定。

4 實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證

對(duì)于NFC智能門禁系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試方案的規(guī)劃和部署，采用NFC的智能鑰匙的訪問(wèn)權(quán)限的設(shè)定之后，運(yùn)用門鎖的特定時(shí)間的開(kāi)啟方案，將NFC門鎖監(jiān)控器的智能門鎖進(jìn)行了PIN碼的設(shè)定。訪問(wèn)的權(quán)限經(jīng)過(guò)申請(qǐng)測(cè)試之后，啟動(dòng)了被測(cè)試者的NFC的智能鑰匙的操作桌面，輸入個(gè)人 PIN碼之后，點(diǎn)擊確定，進(jìn)入了操作的桌面，權(quán)限設(shè)定，窗口開(kāi)啟了門鎖的部署信息，通過(guò)了永久訪問(wèn)權(quán)限的申請(qǐng)，進(jìn)行永久訪問(wèn)的測(cè)試者的智能鑰匙的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試用案例訪問(wèn)的分析結(jié)果，包括有權(quán)訪問(wèn)和無(wú)權(quán)訪問(wèn)的訪問(wèn)權(quán)限的設(shè)置。采用NFC智能鑰匙進(jìn)行測(cè)試，在進(jìn)行訪問(wèn)時(shí)，等候三秒時(shí)間，等待NFC智能鑰匙啟動(dòng)，得到了測(cè)試的結(jié)果，將NFC測(cè)試的無(wú)線通訊距離設(shè)定在10厘米，進(jìn)行無(wú)權(quán)訪問(wèn)測(cè)試后，NFC智能鑰匙中，對(duì)于測(cè)試者進(jìn)行了智能鑰匙的啟動(dòng)，等候了2秒之后，得到了無(wú)法開(kāi)啟門鎖，需要訪問(wèn)權(quán)限的結(jié)果，經(jīng)過(guò)分析，無(wú)權(quán)訪問(wèn)測(cè)試中，NFC智能鑰匙的檢測(cè)結(jié)果是非常精確[4]。有權(quán)訪問(wèn)的測(cè)試，采用NFC智能鑰匙對(duì)準(zhǔn)門鎖3厘米的方法，啟動(dòng)后等待了1秒鐘，手機(jī)顯示訪問(wèn)成功的字樣，使用NFC智能鑰匙打開(kāi)了門，整體測(cè)試時(shí)間很短，而且能夠精確地打開(kāi)門鎖，此次NFC智能鑰匙的有權(quán)訪問(wèn)的測(cè)試，結(jié)果是準(zhǔn)確的，對(duì)于該智能門鎖，NFC智能鑰匙擁有永久的訪問(wèn)權(quán)限。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于NFC通訊協(xié)議的數(shù)字化的智能門禁，采用監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)，總體來(lái)說(shuō)，需要對(duì)門鎖監(jiān)控、門禁系統(tǒng)、智能門鎖和智能鑰匙進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。開(kāi)發(fā)中，要進(jìn)行測(cè)試，得到測(cè)試的結(jié)構(gòu)，方可進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的結(jié)果要具備提升的空間，能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量，不斷總結(jié)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，為下一步如何進(jìn)行NFC芯片數(shù)據(jù)的發(fā)送和數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性接觸提供技術(shù)資料。

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