淺析指紋識別技術(shù)在電梯呼梯系統(tǒng)中的設(shè)計與實現(xiàn)

田紀蘭

摘 要：伴隨著科技的不斷發(fā)展，當(dāng)前我國的指紋識別技術(shù)也處于不斷的進步和完善中，其保證了現(xiàn)代化智能樓宇管理的系統(tǒng)性與高效性。本文從作者多年的工作經(jīng)驗出發(fā)，探討指紋識別技術(shù)在電梯呼梯系統(tǒng)中的設(shè)計與實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：指紋識別技術(shù)；電梯呼梯系統(tǒng)；設(shè)計

我國的科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，伴隨而來的是各個領(lǐng)域突飛猛進的發(fā)展，尤其是建筑樓宇的智能化程度越來越高，為人們的便捷和安全防護發(fā)揮了重要的作用。特別是在高層的樓宇中，電梯的作用不可或缺，除了基本的門禁系統(tǒng)以外，身份識別技術(shù)的應(yīng)用也越來越多，但在多個領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展背景下，其安全性依舊受到挑戰(zhàn)。

1.樓宇電梯控制與指紋識別技術(shù)

在樓宇電梯控制中，可應(yīng)用的安全性技術(shù)比較多，比如一些生物特征的識別技術(shù)，要求使用人員主體和技術(shù)本身的不分離，包括指紋識別、虹膜識別、人臉識別、步態(tài)識別等等，當(dāng)中的人臉識別優(yōu)勢在于非接觸性，且直觀效果更好，但是收到光照、外在環(huán)境或表情等影響較大；步態(tài)識別則是一種行為特征識別范疇，更強調(diào)遠距離，所以如果應(yīng)用電梯身份識別不太適合；虹膜識別則被很多人認為最為安全和精準，但這項技術(shù)的應(yīng)用非常昂貴，所以普及率較低。目前當(dāng)中的指紋識別是應(yīng)用最廣泛的一項技術(shù)，其操作便捷、安全穩(wěn)定、成本也較低，但同樣受到如手指干濕情況、衛(wèi)生情況以及直接接觸情況等方面的影響，而這些影響與前幾種相比還是比較小的[1]。

從電梯控制的角度看，其對信息傳輸有著非常高的要求，通常情況下會采用CAN總線技術(shù)，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?、實時和穩(wěn)定[2]。上述的技術(shù)中，由于虹膜識別和人臉識別過于復(fù)雜，在數(shù)據(jù)采集方面需要量大，所以不提倡電梯控制中使用。由這些方面看來，指紋識別具有更廣泛的應(yīng)用性和推廣潛力。

2.指紋呼梯系統(tǒng)硬件設(shè)計

伴隨著指紋識別技術(shù)的完善，當(dāng)前智能樓宇的管理也日趨完善，將其應(yīng)用在日常生活中有著巨大的便捷性意義，有助于輔助管理，實現(xiàn)如樓層權(quán)限管理、監(jiān)控管理、出入記錄查詢管理以及異常報警等功能。

呼梯控制系統(tǒng)主要由內(nèi)選板控制器、指紋識別模板以及操縱盤控制器組成，內(nèi)選板控制器中以按鍵來區(qū)分權(quán)限樓層和普通樓層，操縱盤控制器則需要應(yīng)用到RS232PORT1端口與內(nèi)選板進行連接，其作用表現(xiàn)在接收內(nèi)選板權(quán)限樓層的激活指令，并根據(jù)具體的指令對模板的指示進行控制，以記錄不同用戶的權(quán)限，實現(xiàn)最終的指紋識別功能。整個流程包括指紋匹配、錄入、搜索和管理，這些都要通過第三方提供，并與串口和操縱盤控制器進行連接。

本文例舉某IT公司生產(chǎn)的TMS320C55X系列的指紋識別模板，其中包括SDRAM系統(tǒng)主存、FLASH存儲指紋數(shù)據(jù)、程序代碼以及總線邏輯控制。采集頭則采用其他公司的光學(xué)指紋采集器，在與USB接口并經(jīng)過SDP處理器后連接。整個原理是三棱鏡的全反射原理，將反射傳輸?shù)焦鈱W(xué)傳感器上實現(xiàn)效果。如果手指在玻璃表面進行按壓，那么指紋所產(chǎn)生的不同壓力會對三棱鏡表面產(chǎn)生改變，獲得微型三棱鏡的反射光線，再通過圖像預(yù)處理以及灰度處理等過程，就能形成相應(yīng)的指紋圖像。而具體的識別則由標準RS232通信接口連接，并連接轎廂操縱盤控制器，這個模塊最顯著的優(yōu)勢在于較高的精度、較快的速度以及較好的穩(wěn)定性，更適合在電梯的控制操作中使用[3]。

另外，指紋識別模塊還能給主機端操縱盤控制器提供API接口指令，有助于不同操作系統(tǒng)進行調(diào)用，很大程度上提高模塊兼容性。這個系統(tǒng)通過接收指紋識別的指令，完成采集的指紋圖像，并依據(jù)具體的特征對比后完成指令。

3.指紋呼梯系統(tǒng)軟件設(shè)計

主要采用嵌入式Linux軟件平臺進行，以確保運行的效率和效果得到保障。具體操作為主機端操縱盤控制器對用戶實際的指紋數(shù)據(jù)進行構(gòu)造和存儲，這些信息都位于FLASH的mylist文件中，預(yù)防數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中丟失并借助API指令接口找回。

首先是驅(qū)動程序的設(shè)計，通過標準三線RS-232接口和操縱盤控制器進行連接，確保數(shù)據(jù)讀取后功能得到實現(xiàn)，于是驅(qū)動程序就和應(yīng)用程序建立聯(lián)系。因為指紋模塊API指令具有一定的特殊性，所以在每次的指令接收和發(fā)送中字節(jié)都不一樣，那么在進行設(shè)計時就要注意不同的操作，必要情況下要放棄wait-for-completion機制。

其次是識別操作過程，轎廂操縱盤控制器要對指紋識別模塊進行控制，基本功能有權(quán)限樓層和特殊用戶功能匹配，與DSP指紋識別模塊的指紋確認指令相適應(yīng)，其中有構(gòu)造指紋信息的數(shù)據(jù)信息鏈表，這就代表特殊用戶自身的身份標識，比如ID號、姓名等，與對應(yīng)的樓層信息組合。當(dāng)用戶進入轎廂以后，對內(nèi)選板權(quán)限樓層按鍵點擊，激活操縱盤控制器驗證的功能，這時同時激活語音誘導(dǎo)供能，采集指紋并與存儲的信息對應(yīng)匹配，在讀取并驗證指紋信息后快速通知內(nèi)選板，一旦確定用戶具備使用權(quán)限，就會將信息通過CAN總線再傳遞給核心控制器，收到信號以后指示燈亮，表示通過。

最后介紹指紋鏈表存儲的過程，它主要以文件的方式在操縱盤控制器Flash中存儲，嵌入式系統(tǒng)采用相應(yīng)的16M的芯片，并將Flash地址作為文件信息與系統(tǒng)一同使用，具備很強的掉電保護性。而JFFS2主要建立在Linux的MTD文件系統(tǒng)中，起到支持實現(xiàn)的作用，但也需要MTD驅(qū)動的支撐，所以能訪問設(shè)備的子系統(tǒng)，并保證設(shè)備驅(qū)動程序操作更為簡捷。這些軟件的應(yīng)用很大程度上實現(xiàn)了指紋呼梯系統(tǒng)對用戶身份驗證過程和結(jié)果的控制，無論從設(shè)計還是實現(xiàn)上都有很好的適用性和效果，確保了電梯控制系統(tǒng)的可靠與穩(wěn)定，充分發(fā)揮了身份驗證與識別的功效，對于樓宇安全防護等級的提高更是發(fā)揮了決定性的作用。

4.結(jié)束語

本文整合筆者的專業(yè)知識以及多年的工作實踐經(jīng)驗探討了指紋識別模塊硬件結(jié)構(gòu)和軟件流程，詳細分析了指紋呼梯工作的設(shè)計與操作過程。這種在操縱盤控制器中設(shè)計的指紋識別模塊和配置的科學(xué)指令，實際上是對basic模塊與add的應(yīng)用和完成，并發(fā)揮了在FLASH中構(gòu)造指紋信息和儲存指紋信息的效果。在未來的發(fā)展中，指紋識別技術(shù)還有很大的發(fā)展?jié)摿?，也將進一步提高智能電梯的安防效果。

參考文獻：

[1]杜啟飛.指紋識別技術(shù)在電梯呼梯系統(tǒng)中的設(shè)計與實現(xiàn)[J].控制工程，2014，5（20）：111-112.

[2]劉建康.指紋識別及射頻技術(shù)在監(jiān)獄門禁系統(tǒng)中的設(shè)計與實現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2011，4（1）：11-17.

[3]張宏濤.基于指紋識別技術(shù)的銀行柜員管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].沈陽工業(yè)大學(xué)，2010，1（8）：2-5.