基于RFID的公園檢票系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

喻洋平，劉 燕，楊 進(jìn)

（1.江西科技學(xué)院，江西 南昌 330098；2.華東交通大學(xué)信息工程學(xué)院，江西 南昌 330013)

基于RFID的公園檢票系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

喻洋平1,2，劉 燕1，楊 進(jìn)1

（1.江西科技學(xué)院，江西 南昌 330098；2.華東交通大學(xué)信息工程學(xué)院，江西 南昌 330013)

針對(duì)景點(diǎn)人數(shù)不斷增多，售票檢票工作量大大增加,同時(shí)在工作中存在著人情票、假票等情況，提出了基于RFID的門票系統(tǒng)，系統(tǒng)以淮安市缽池山公園為例進(jìn)行開發(fā)，論述了系統(tǒng)的需求分析和功能設(shè)計(jì)，按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則實(shí)現(xiàn)了發(fā)卡、讀卡、卡掛失以及日志查詢等功能。系統(tǒng)經(jīng)過經(jīng)過試測(cè)試，結(jié)果表明：系統(tǒng)系能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行安全。

RFID；系統(tǒng)；自動(dòng)檢票 ；電子門票

0 引言

隨著旅游業(yè)的發(fā)展，旅游入園人數(shù)的增多，檢票變的異常繁重，在公園日常管理中，門票管理成為公園發(fā)展的一個(gè)瓶頸[1-5]。針對(duì)景點(diǎn)人數(shù)不斷增多，售票檢票工作量大大增加,同時(shí)在工作中存在著人情票、假票等情況，本文以淮安市缽池山公園為例，提出了基于RFID的門票系統(tǒng)，此系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)能提高檢票速度和效率，防止人情票，減少管理漏洞，節(jié)省人力物力，提高公園形象和檔次。

1 系統(tǒng)需求分析

需求分析是對(duì)用戶業(yè)務(wù)流程進(jìn)行分析，明確系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的具體功能和性能要求[6-10]。根據(jù)與淮安市缽池山公園的領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)技術(shù)人員的溝通，確定該公園檢票系統(tǒng)需要具備以下幾個(gè)功能：

1.1 發(fā)卡管理，實(shí)現(xiàn)發(fā)卡功能。該功能模塊由兩部分組成：團(tuán)體辦卡模塊，個(gè)人辦卡模塊。團(tuán)體辦卡模塊不用輸入身份證，而個(gè)人辦卡模塊輸入身份證后，才能掛失，否則不能掛失。發(fā)卡人員將卡ID數(shù)據(jù)讀出，并輸入序列號(hào)，保存數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫中。

1.2 設(shè)置管理，可單獨(dú)設(shè)置每個(gè)門的讀卡器開、關(guān)狀態(tài)，刷卡時(shí)的扣款金額。

1.3 讀卡功能，工作人員啟動(dòng)該功能后，自動(dòng)讀取卡的ID數(shù)據(jù)，并進(jìn)行非法卡識(shí)別，金額數(shù)據(jù)處理。對(duì)于非法卡，讀卡器的屏幕會(huì)顯示“非法卡”；對(duì)于有效卡且次數(shù)充足，大門門口的讀卡器響一聲，同時(shí)顯示余下的次數(shù)；對(duì)于有效卡，但次數(shù)不足，大門門口的讀卡器長鳴。軟件上，實(shí)現(xiàn)一張卡可連續(xù)操作多次，直到次數(shù)不足。

1.4 設(shè)置卡的失效日期。設(shè)置卡的失效日期后，過了這個(gè)日期，卡為無效卡。

1.5 用戶管理模塊。

1.6 卡掛失管理模塊。團(tuán)體辦卡模塊不能掛失，個(gè)人辦卡時(shí)，輸入身份證的才能掛失，不輸入身份證的不能掛失。

1.7 查詢模塊。幫助用戶查詢某一張卡的刷卡記錄，包括：刷卡日期、放映門名。查詢某一張卡的所有信息。

1.8 數(shù)據(jù)維護(hù)模塊。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)備份、恢復(fù)。

1.9 日志查詢?？梢圆榭磳?duì)某張卡的具體時(shí)間的具體操作。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)主要包括總體框架設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和通信設(shè)計(jì)四個(gè)部分[11-15]。其中硬件設(shè)計(jì)主要包括讀卡器、射頻IC卡片、通信架構(gòu)選型；軟件設(shè)計(jì)主要包括功能模塊設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)；系統(tǒng)通信設(shè)計(jì)主要包括通信協(xié)議設(shè)計(jì)、通信軟件實(shí)現(xiàn)等。

根據(jù)淮安缽池山公園電子檢票系統(tǒng)的具體需求，為公園檢票設(shè)計(jì)了系統(tǒng)原理框架，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)原理框架圖

公園共有三個(gè)門，依據(jù)其公園建筑的實(shí)際情況、門的距離，系統(tǒng)中設(shè)置了四臺(tái)讀卡器，分別為：正門口設(shè)置兩臺(tái)讀卡器；北門口設(shè)置一臺(tái)讀卡器；南門口設(shè)置一臺(tái)讀卡器。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)功能主要分為硬件功能模塊、軟件功能模塊和通信功能模塊。其中硬件功能模塊主要包括讀卡器、射頻IC卡片、通信架構(gòu)選型；軟件功能模塊主要包括功能模塊和數(shù)據(jù)庫；系統(tǒng)通信功能模塊主要包括通信協(xié)議、通信軟件等。

3.1 硬件功能模塊

3.1.1 讀卡器工作原理及選型

根據(jù)上面的系統(tǒng)要求，本系統(tǒng)采用的讀卡器是WM-02H讀卡控制器。此讀卡控制器可以用于遠(yuǎn)距離讀卡顯示和門閘開關(guān)(道機(jī)閘)的控制。

3.1.2 卡片選型

根據(jù)該公園電子檢票系統(tǒng)的功能,系統(tǒng)采用的射頻卡是EM公司的ID卡，可讀不可寫。主要是采用瑞士EM或臺(tái)灣GK公司的4100、4102系列IC芯片 +線圈+卡基封裝而成。

3.1.3 通信架構(gòu)選型

根據(jù)實(shí)地情況，計(jì)算機(jī)設(shè)置在售票中心，也就是正門，距正門檢票口約30米，距北門約1000米，距南門約1500米。針對(duì)這種情況，系統(tǒng)總體架構(gòu)采用主-從式架構(gòu)，計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，讀卡器作為下位機(jī)；系統(tǒng)通信采用RS-485總線結(jié)構(gòu)，多個(gè)讀卡控制器可以在485網(wǎng)絡(luò)中并聯(lián)，由上位機(jī)通過指令控制工作，從控制器或計(jì)算機(jī)接出RS485線兩根（如果電源集中提供，再有兩根12V電源線）總線，所有讀卡控制器并聯(lián)接在總線上（就像電燈接在電線上一樣）。系統(tǒng)通信架構(gòu)如圖2所示：

圖2 系統(tǒng)通信架構(gòu)

3.2 軟件功能模塊

通過對(duì)用戶的需求分析，具體列出IC卡檢票系統(tǒng)的六大功能模塊：刷卡模塊、查詢模塊、打印模塊、用戶管理模塊、系統(tǒng)維護(hù)模塊、卡管理模塊。系統(tǒng)模塊圖如圖3所示：

圖3 系統(tǒng)模塊

3.2.1 用戶管理模塊。管理用戶及密碼。

3.2.2 射頻卡管理模塊。主要是對(duì)卡進(jìn)行如：掛失、解掛、充值、注銷、查詢等管理。

3.2.3 查詢模塊?？刹樵兠繌埧ǖ娜账⒖ㄓ涗洠繌埧ǖ脑滤⒖ㄓ涗?，每張卡的年刷卡記錄?？刹樵兠總€(gè)門的日刷卡記錄，每個(gè)門的月刷卡記錄，每個(gè)門的年刷卡記錄?？梢詭椭脩舨樵兡骋粡埧ǖ乃行畔ⅰ?/p>

3.2.4 打印模塊。顯示出查詢的數(shù)據(jù)并可導(dǎo)出EXCEL打印。

3.2.5 日志查詢。可以查看對(duì)每張卡操作以及操作時(shí)間。

3.2.6 系統(tǒng)維護(hù)模塊。備份或恢復(fù)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。

3.2.7 刷卡模塊。打開串口，通信測(cè)試成功，進(jìn)行刷卡。

數(shù)據(jù)庫：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時(shí)應(yīng)該首先充分了解用戶各個(gè)方面的要求，包括現(xiàn)有的以及將來可能增加的需求。

ⅰ概要設(shè)計(jì)階段

在概念設(shè)計(jì)階段，數(shù)據(jù)庫的E-R圖如圖4所示：ⅱ邏輯設(shè)計(jì)階段

圖4 數(shù)據(jù)庫E-R圖

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫并不是很大，最為重要的幾張表如下：

①IC卡信息表（cardid，姓名，性別，身份證號(hào)，家庭電話，移動(dòng)電話，money，失效日期，是否掛失，申請(qǐng)日期）

②權(quán)限信息表（操作員，密碼）

③讀卡信息表（cardid，日期，時(shí)間，機(jī)號(hào)，次數(shù)）

④工作日志表（cardid,用戶，操作，日期）

3.3 通信協(xié)議

系統(tǒng)使用計(jì)算機(jī)對(duì)讀卡控制器進(jìn)行控制，計(jì)算機(jī)為主控制機(jī)（主機(jī)），讀卡控制器為從機(jī)（分機(jī)）。系統(tǒng)通訊方法：485異步通訊，雙絞線總線方式；通信波特率：9600bps；通信控制字方式：1位開始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)停止位，無奇偶校驗(yàn)。

根據(jù)實(shí)際需求，制定如下通信協(xié)議，格式如下所示：

[開始標(biāo)志]：長度2個(gè)字節(jié)，主機(jī)給分機(jī)：AAH FFH；分機(jī)給主機(jī)：BBH FFH。

[分機(jī)地址]：長度 1 個(gè)字節(jié)，00H---FEH；廣播地址：FFH。

[信息長度]：表示命令和參數(shù)的總字節(jié)數(shù)，不包括開始標(biāo)志、地址和校驗(yàn)的長度。

[校 驗(yàn)]：長度1個(gè)字節(jié)，是開始標(biāo)志、地址、信息長度、命令和參數(shù)中所有字節(jié)的異或值。

[命令和數(shù)據(jù)]：命令和數(shù)據(jù)如下所示：①讀記錄命令

[功能]從讀卡控制器讀取一條讀卡記錄

[命令]A2H

[參數(shù)]讀卡控制器送回：從讀卡控制器里讀取一條記錄，共4個(gè)字節(jié)（卡號(hào)）如果讀卡控制器此時(shí)沒有記錄可以送給主機(jī)，發(fā)送77h給主機(jī)。

②蜂鳴器響命令

[功能]使讀卡控制器蜂鳴器響，響的次數(shù)(范圍為1-5)時(shí)長及間隔(范圍均為0.1秒-1秒)可由上位機(jī)設(shè)置。

[命令]A3H

[參數(shù)]響聲次數(shù)（比如為3時(shí)，表示響3次）,時(shí)長(若為4表示 0.4秒)和 間隔（比如為4時(shí)，表示響聲的間隔為0.4秒）。

注意：由于該條命令執(zhí)行時(shí)間長，所以為了上位機(jī)輪詢速度不需要讀卡控制器給上位機(jī)返回命令。③設(shè)置機(jī)號(hào)命令

[功能]設(shè)置分機(jī)地址，要在單獨(dú)聯(lián)機(jī)情況下使用,使用廣播地址

[命令]A4H

[參數(shù)]要設(shè)置的分機(jī)地址。主機(jī)給分機(jī)送命令，如果1秒鐘沒有回應(yīng)，就認(rèn)為分機(jī)沒有。

返回：設(shè)置成功分機(jī)送回地址。若命令校驗(yàn)出錯(cuò)，送回33H，這時(shí)分機(jī)地址為無效地址。④LED亮或者滅命令

[功能]讓板上的LED亮或者滅。

[命令]A5h

[參數(shù)]01（亮）或者 00（滅）

成功則分機(jī)返回55h，錯(cuò)誤33h⑤通訊測(cè)試命令

[功能]測(cè)試主從機(jī)通訊是否正常

[命令]A6H

[參數(shù)]X1 X2分機(jī)送回所接收的X1 X2。⑥繼電器動(dòng)作命令

[命令]A7H

[參數(shù)]無

該命令不需要讀卡控制器給上位機(jī)返回信息。⑦下載液晶LCD的顯示內(nèi)容到分機(jī)命令

[功能]下載LCD的顯示內(nèi)容

[命令]A8H

[參數(shù)]X1 X2…X32(最多顯示16個(gè)漢字)

成功分機(jī)返回55h，錯(cuò)誤返回33h。⑧清除液晶LCD的顯示內(nèi)容命令

[功能]清除LCD的顯示內(nèi)容

[命令]A9H

[參數(shù)]無

成功分機(jī)返回55h，錯(cuò)誤返回33h。

4 結(jié)語

根據(jù)系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了淮安缽池山公園門票管理系統(tǒng)?；窗彩欣彸厣焦珗@使用IC卡的自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提高檢票速度和效率，在高峰期讓游客以最快的速度入園；防止人情票，減少管理漏洞；精確的統(tǒng)計(jì)游客入園的各種規(guī)律分布，以便更科學(xué)合理的決策，節(jié)省人力物力。提高公園形象和檔次。系統(tǒng)經(jīng)過一段時(shí)間的試運(yùn)行，性能穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全，達(dá)到了系統(tǒng)預(yù)期的目的。

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（責(zé)任編輯：陳 輝）

Design and Implementation of the Park Ticket Checking System Based on RFID

YU Yang-ping LIU Yan YANG Jin

（1.Jiangxi University of Technology,Nanchang 330098,China；2.School of Information Engineering，East China Jiaotong University,Nanchang 330013,China）

With the growing number of tourists,the workload of ticket selling and checking increases greatly,at the same time,there exist some problems of friendship entrance and fake tickets.In order to solve the above problems,a ticket checking system is designed based on the technology of RFID,which takes Bochi Hill Park of Huai An as an example.The article discusses the system requirements analysis and function design.According to the design principle,the system has the functions of issuing card,reading card,registrating lost card,log check,etc.The result of the test shows that the system is stable,simple and safe to operate.

RFID;system;automatic checking;electronic tickets

TP31

A

123(2014)04-0051-04

2014-05-03

劉 燕（1972-），女，山東曾縣人，江西科技學(xué)院信息工程學(xué)院，講師。研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)⒚。