基于射頻識別技術(shù)的高速公路收費站智能門禁系統(tǒng)

李舉國，蘭衛(wèi)東

(貴州福和高速公路發(fā)展有限公司，貴州 遵義 564100)

基于射頻識別技術(shù)的高速公路收費站智能門禁系統(tǒng)

李舉國，蘭衛(wèi)東

(貴州福和高速公路發(fā)展有限公司，貴州 遵義 564100)

為減少高速公路收費站的能源消耗，同時對收費站出入口進行規(guī)范化管理，文中開發(fā)了基于射頻識別技術(shù)的高速公路收費站智能門禁系統(tǒng)。通過RFID門卡實現(xiàn)門禁的規(guī)范化管理，工作人員憑智能門卡刷卡進入辦公樓以及員工公寓，并實現(xiàn)員工公寓智能插卡取電管理。經(jīng)過實驗測試，該門禁系統(tǒng)不僅大幅降低了收費站的電能消耗，同時還能加強收費站的出入口安全防范管理。

射頻識別；高速公路收費站；智能門禁系統(tǒng)

高速公路在城市道路交通中發(fā)揮著重要的作用，不僅加強了交通運輸能力，并推動了經(jīng)濟的發(fā)展。然而，電能消耗等問題嚴重阻礙著高速公路效益的發(fā)展，同時收費站的門禁安防也是一個不可忽略的問題。在傳統(tǒng)用電模式下，員工在離開宿舍或辦公室時經(jīng)常忘記關(guān)閉部分用電設(shè)備，造成大量的電能消耗[1-4]。與此同時，采取人工的用電管理方式不僅效率低下，還耗費大量的人力物力。另一方面，為了解決收費站出入口安全防范管理，需要對收費站的門禁進行規(guī)范管理。為此，本文開發(fā)了基于射頻識別技術(shù)的高速公路收費站智能門禁系統(tǒng)，通過RFID門卡實現(xiàn)門禁的規(guī)范化管理，并實現(xiàn)了員工公寓智能插卡取電管理。

1 射頻識別技術(shù)

射頻識別技術(shù)是一種無線通信技術(shù)，其通過無線電信號來識別特定目標并讀取相關(guān)的數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與目標之間建立某種機械或光學(xué)接觸[5-6]。如圖1所示，射頻識別系統(tǒng)主要由讀寫器和RFID卡組成。讀寫器用于實現(xiàn)對RFID卡的數(shù)據(jù)讀寫和存儲，其由嵌入式處理器、射頻電路以及天線組成。RFID卡是一種無源IC卡，其內(nèi)置IC芯片，能夠存儲特定信息，并集成天線。讀寫器通過高頻通訊單元發(fā)出射頻場，RFID卡的天線通過射頻場感應(yīng)獲取感應(yīng)電流作為RFID卡中集成電路芯片的電源；同時，接收讀寫器發(fā)出的信息送至芯片進行處理；最后將芯片處理結(jié)果發(fā)送給讀寫器，讀寫器接收到信息后，再做出應(yīng)答[7-8]。

圖1 射頻識別系統(tǒng)原理圖

2 系統(tǒng)設(shè)計

本文設(shè)計的高速公路收費站智能門禁系統(tǒng)，如圖2所示。其由門禁控制器、無線傳輸模塊以及數(shù)據(jù)后臺PC端軟件組成[9]。門禁控制器用于識別IC卡的信息，并接收后臺PC端軟件的指令進行相應(yīng)的操作。無線傳輸模塊主要是進行，信息從門禁控制器到后臺PC端軟件之間的雙向傳輸。后臺PC端軟件主要將門禁控制器識別的IC卡信息與門禁密鑰進行匹配，并發(fā)送反饋信息給門禁控制器進行相應(yīng)的操作。

圖2 門禁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

本系統(tǒng)門禁控制器采用M3650A-HA IC卡讀寫模塊，其通過串口通信，硬件連接簡單。模塊自帶單片機，能夠進行自定義控制開發(fā)，并集成了ISO14443A協(xié)議，客戶無需理解復(fù)雜的空中接口協(xié)議即可通過編程進行數(shù)據(jù)傳輸。門禁控制器電路，如圖3所示，其數(shù)據(jù)發(fā)送端(TXD)和數(shù)據(jù)接收端(RXD)分別連接到無線模塊的數(shù)據(jù)接收端(RXD)和數(shù)據(jù)發(fā)送端(TXD)，輸出端口IO1與電控鎖相連，控制電控鎖的開關(guān)。

無線模塊采用USR-C215 WiFi模塊，門禁控制器讀取到IC卡信息后可通過無線模塊進行無線傳輸。經(jīng)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送至PC端，PC端處理信息后再將信息通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)由無線模塊傳送至控制器集成的處理器，控制電控鎖進行相應(yīng)的操作。無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，如圖4所示。

圖3 門禁控制器

圖4 無線傳輸網(wǎng)絡(luò)

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本文所設(shè)計的門禁系統(tǒng)[10-15]，主要由系統(tǒng)登錄模塊、IC卡管理模塊以及記錄管理模塊3部分組成。系統(tǒng)登錄模塊用于管理員登錄管理賬戶進行系統(tǒng)管理；IC卡管理用于管理人員對IC卡進行管理，其分為人員管理、房間管理、智能卡管理及信息查詢管理模塊；人員管理：用于添加、刪除操作人員；房間管理：用于添加樓棟、樓層、房號及發(fā)行安裝卡，以便將房號設(shè)置到門鎖上；智能卡管理用于發(fā)行及注銷各類卡；根據(jù)不同需求可對IC卡權(quán)限進行設(shè)置，根據(jù)不同權(quán)限，IC卡可分為授權(quán)卡、總控卡、應(yīng)急卡、樓棟卡、樓層卡、清潔卡、校時卡以及安裝卡等。不同的卡有不同的開鎖權(quán)限，授權(quán)卡只用于設(shè)置和更換門鎖密碼而不能開鎖；總控卡具有最高的開鎖權(quán)限，其能夠開啟系統(tǒng)所有門鎖且不受任何限制；應(yīng)急卡能夠開啟系統(tǒng)所有門鎖，同樣不受限制；樓棟卡用于在特定時間下開啟某棟樓的所有門鎖；樓層卡用于在特定時間下開啟某樓層的所有門鎖；清潔卡用于在規(guī)定時間段內(nèi)，開啟某個清潔區(qū)內(nèi)的所有門鎖；校時卡和設(shè)置卡一起完成對門鎖時間的設(shè)置；安裝卡用于設(shè)置門鎖參數(shù)，設(shè)置完才能用員工卡開鎖，而房號設(shè)置完畢，則立即將房號卡注銷。管理開鎖記錄查詢，可記錄具體的各類卡的開鎖時間等信息。

圖5 系統(tǒng)功能模塊

系統(tǒng)啟動后，先進行系統(tǒng)以及讀寫器的初始化，然后對IC卡進行識別。若通過識別驗證，則對IC卡的權(quán)限進行匹配。若IC卡在此時間段具備開鎖權(quán)限，則打開門鎖，系統(tǒng)工作流程如圖6所示。此外，系統(tǒng)還具備插卡取電管理。當工作人員將IC卡插入用電卡槽時，密鑰匹配成功公寓即可通電。當取出IC 卡時，公寓將在設(shè)定時間內(nèi)將自動斷電。從而有效防止房內(nèi)電器設(shè)備因電路短路所引起的火災(zāi)，同時也可避免電能浪費。

3 系統(tǒng)測試

對門禁系統(tǒng)進行測試，在湄潭東收費員員工宿舍12個房間布置智能門禁系統(tǒng)試點后，對2016年1季度與2017年1季度同期用電量進行對比，結(jié)果如表1

所示。由表中可看出，用電量環(huán)比同期下降55.1%。此外，本門禁系統(tǒng)使得出入口管理更加規(guī)范，滿足設(shè)計要求。

圖6 系統(tǒng)工作流程

湄潭東收費站員工宿舍待機消耗設(shè)備日待機消耗電量/kW·h月消耗電量/kW·h電價/元月消耗電費/元年度消耗電費/元年總計費用/元熱水器1.855.80.704440480改造前飲水機1310.704422264864其他電器設(shè)備0.515.50.704410120熱水器1310.704422164改造后飲水機0.6180.704413156404其他電器設(shè)備0.39.30.7044774

4 結(jié)束語

本文開發(fā)了基于射頻識別技術(shù)的高速公路收費站智能門禁系統(tǒng)，通過RFID門卡實現(xiàn)門禁的規(guī)范化管理，工作人員憑智能門卡刷卡進入辦公樓及員工公寓，并實現(xiàn)員工公寓智能插卡取電管理。經(jīng)過實驗測試，該門禁系統(tǒng)不僅能大幅降低收費站的電能消耗，同時還能加強收費站的出入口安全防范管理。

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Intelligent Access Control System for Expressway Toll Station Based on RFID Technology

LI Juguo,LAN Weidong

(Guizhou Fu He Expressway Development Co., Ltd., Zunyi 564100,China)

In order to reduce the energy consumption of expressway toll station and standardize the management of toll station entrance and exit, this paper develops an intelligent access control system for toll station based on radio frequency identification technology. It is through the RFID card to realize the standardized management of access control, the staff with the smart card into the card office building and staff apartments, and staff apartments intelligent admission card management. Through the experimental test, the access control system not only greatly reduces the power consumption of the toll station, but also strengthens the safety management of the entrance and exit of the toll station.

radio frequency identification; highway toll station; intelligent access control system

2017- 10- 16

李舉國(1978-)，男，碩士，高級經(jīng)濟師。研究方向：智能節(jié)能減排系統(tǒng)。

10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2017.12.009

TN821+.1；TP273

A

1007-7820(2017)12-031-03