基于Openmv的會議室智能門禁控制系統(tǒng)設(shè)計

朱新波

摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，會議室門禁控制系統(tǒng)也正逐步走向智能化，并得到越來越多的應(yīng)用。本文結(jié)合智能手機(jī)和會議室門禁的特點設(shè)計了一種智能門禁控制系統(tǒng)，采用單片機(jī)和圖像識別技術(shù)，以二維碼作為身份識別方式，設(shè)計并實現(xiàn)了門禁的智能控制，經(jīng)試驗，系統(tǒng)工作穩(wěn)定。本方案不僅簡化了會議室的申請和審批流程，而且智能化的方案減少了人工管理成本，進(jìn)一步規(guī)范了會議室資源的調(diào)度和使用，有效地提高了會議室的使用效率。

關(guān)鍵詞：智能門禁；openmv；會議室管理

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）09-0129-03

Abstract： With the development of Internet of Things technology， the access control system of meeting rooms is gradually moving towards intellectualization， and also has been applied widely. This paper designs an intelligent access control system based on smart phone and modern access control. The intelligent control system is designed and realized by using MCU and image recognition technology. The system works steadily， experiments shows that it can identify users and control the gate with high efficiency. This design not only simplifies the application and approval process of conference room management， reduces the cost of manual management through intelligent scheme， but also further standardizes the schedule of meeting management booking process.

Key words： intelligent access control； openmv； meeting room management

1引言

隨著科技的進(jìn)步和社會的發(fā)展，門禁系統(tǒng)也在朝著自動化、信息化和智能化的方向發(fā)展，尤其是伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，門禁的應(yīng)用方式也從單一的刷卡門禁過渡到到現(xiàn)在的RFID識別、人臉識別等科技含量越來越高的形式，同時人們對其安全性和便攜性的要求越來越高，隨著智能手機(jī)的普及，人們越來越希望將這兩者結(jié)合，因此本文設(shè)計了一種綜合智能門禁系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合了智能手機(jī)的便利性，運用智能圖像處理技術(shù)，實現(xiàn)對門禁的智能化管理，特別適合應(yīng)用在學(xué)校、辦公室等智能自動控制的場所。

2系統(tǒng)方案設(shè)計

基于openmv的智能門禁控制系統(tǒng)由前端子系統(tǒng)和后端服務(wù)器兩部分組成。前端子系統(tǒng)實現(xiàn)信息采集及身份識別后的控制和聲光報警處理，后端系統(tǒng)實現(xiàn)二維碼申請、門禁資源預(yù)約等功能，前端系統(tǒng)和后端系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)連接。系統(tǒng)框架如圖1所示：

用戶根據(jù)需要，預(yù)先使用手機(jī)app申請會議室預(yù)約管理系統(tǒng)，選擇對應(yīng)的會議室并填寫使用時間段，申請成功之后生成對應(yīng)的二維碼。

當(dāng)預(yù)約時間到，用戶持二維碼，經(jīng)openmv攝像頭模塊掃描，讀取并解析該二維碼信息，判別是否為合法的申請，如果為合法用戶則通過繼電器控制門鎖打開，并發(fā)出聲光提示；當(dāng)判別是非法二維碼，則通過LCD發(fā)出告警信息；當(dāng)用戶在使用會議室超時后，系統(tǒng)亦會發(fā)出超時告警提示。

3控制系統(tǒng)開發(fā)

3.1 OpenMV模塊

OpenMV是一個開源，低成本，功能強(qiáng)大的機(jī)器視覺模塊，以STM32F427CPU為核心，可以通過UART，I2C，SPI及GPIO等接口與其他的硬件通信， OpenMV提供了豐富的機(jī)器視覺開發(fā)模塊，集成了OV7725攝像頭芯片，在小巧的硬件模塊上，用C語言高效地實現(xiàn)了核心機(jī)器視覺算法，并提供API，編程的便利化使得用戶可以用Python語言開發(fā)機(jī)器視覺功能。

OpenMV提供眾的開源硬件擴(kuò)展模塊，使開發(fā)者可用集中精力在軟件和算法本身，本系統(tǒng)使用的LCD和繼電器耦合電路均使用成熟的擴(kuò)展模塊：

3.2 Micro Python語言

MicroPython是可以運行在單片機(jī)上的Python，語法跟Python3基本一致，擁有自家的解析器、編譯器、 虛擬機(jī)和類庫等，目前支持基于32-bit的ARM處理器，其優(yōu)化了在微處理器和受限環(huán)境中的運行。借助MicroPython，用戶可以通過Python腳本語言來實現(xiàn)對硬件底層的訪問和控制，例如對LED、LCD和IO外設(shè)的控制。

3.3 二維碼

二維碼又稱二維條碼，是用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面（二維方向上）分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號的信息；利用構(gòu)成計算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”“1”比特流的概念，使用若干個與二進(jìn)制相對應(yīng)的幾何形體來表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動識讀以實現(xiàn)信息自動處理，每種碼制有其特定的字符集，每個字符占有一定的寬度，具有一定的校驗功能等。同時還具有對不同行的信息自動識別功能及處理圖形旋轉(zhuǎn)變化點。

常見的二維碼為QR（Quick Response）Code，是一個近幾年來移動設(shè)備上超流行的一種編碼方式，它比傳統(tǒng)的Bar Code條形碼能存更多的信息，也能表示更多的數(shù)據(jù)類型，為方便使用，本系統(tǒng)支持QR Code二維碼和Barcode條形碼。

4系統(tǒng)程序設(shè)計

4.1 前端子系統(tǒng)軟件開發(fā)

前端單片機(jī)程序采用的是Micro Python語言，采用中斷方式，接受輸入信號并輸入進(jìn)行攝像頭掃描和處理。

4.1.1主程序設(shè)計

系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，主程序由攝像頭掃描程序、二維碼識別程序、控制程序和顯示程序組成，主程序流程如下圖所示：

4.1.2 二維碼識別程序設(shè)計

系統(tǒng)開機(jī)啟動，即完成對攝像頭、LCD的初始化，之后啟動掃描任務(wù)，當(dāng)用戶手持二維碼靠近openmv攝像頭并完成掃描之后，系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)對掃描到的二維碼進(jìn)行識別。程序首先調(diào)用函數(shù)查找是否為支持的二維碼類型，如果是，即啟動對應(yīng)的解析函數(shù)，解析函數(shù)的主要任務(wù)是解析二維碼中的type、payload信息，并將解析的信息發(fā)送給鎖控制函數(shù)，流程圖如下：

4.1.3鎖控制軟件設(shè)計

鎖控制函數(shù)的主要任務(wù)是，根據(jù)收到的二維碼信息，匹配當(dāng)前的系統(tǒng)時間，以及該會議室狀態(tài)，以此來判別是否滿足開啟門鎖的條件，如果滿足則發(fā)信號給繼電器以完成開鎖，否則顯示警告。同時在開鎖完成之后系統(tǒng)即啟動定時，并在預(yù)約時間到即發(fā)出“使用時間到”的警示信息。

4.2 后端二維碼生成器軟件開發(fā)

后端服務(wù)器的會議室預(yù)約和二維碼生成部分，采用JAVA工具zxing工程，生成Jar包之后添加到工程中，利用matrixToImageWriter進(jìn)行輔助開發(fā)，并利用QRCodeFactory進(jìn)行二維碼參數(shù)設(shè)定，生成需要的結(jié)果。

4.3實驗結(jié)果及分析

系統(tǒng)采用openmv IDE集成開發(fā)環(huán)境和Micro python語言進(jìn)行開發(fā)。在實驗測試中，只要正確控制攝像頭并保持合理焦距，系統(tǒng)就能正確識別二維碼并可靠的控制繼電器，系統(tǒng)識別結(jié)果如下圖所示：

5結(jié)語

本文介紹了一種基于物聯(lián)網(wǎng)和圖像處理技術(shù)的智能門禁控制系統(tǒng)，采用STM32處理器作為總控制器，通過openmv采集二維碼圖像，使用LCD和蜂鳴器來顯示信息和聲音提示。前端系統(tǒng)開發(fā)采用成熟的Python語言和其強(qiáng)大的庫函數(shù)，為了便于擴(kuò)展，軟件設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu)，使得程序設(shè)計的邏輯簡潔，實現(xiàn)了利用二維碼識別控制門禁的目的，經(jīng)過實際測試，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，可靠性高，隨著智能手機(jī)的廣泛使用，本方案使得會議室門禁系統(tǒng)操作簡單，且成本低廉，適合于高校、企事業(yè)單位等需要會議室管理的機(jī)構(gòu)普遍推廣和應(yīng)用。

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【通聯(lián)編輯：梁書】