基于校园一卡通的实验室门禁系统

Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术计算机工程应用技术本栏目责任编辑：梁书第7卷第19期(2011年7月)基于校园一卡通的实验室门禁系统叶小乐（湛江师范学院实验教学管理处，广东湛江524048）摘要：为了充分发挥高校各类实验室的效能，开放实验室最大限度地为教学服务，提高实验室的管理水平，该文基于校园一卡通、单片机、校园网和数据库等现代IT 技术设计开发了一种适用高校实验室开放运行及安全管理特点的实验室门禁系统。

关键词：实验室管理；一卡通；门禁系统中图分类号：TP302.1文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2011)19-4741-02A Laboratory Access Control System Based on College One CardYE Xiao-le(The Experiment Teaching Management Office,Zhanjiang Normal University,Zhanjiang 524048,China)Abstract:In order to give full play to the performance of various types of university laboratory,open the laboratory to maximize the ser -vice for teaching and improve the management of the laboratory,A laboratory access control system for open operation and safety features was developed based on college one card,mcu,campus network,database and other modern IT technology in this article.key words:laboratory management;college one card;access control system1高校实验室管理的现状分析目前，我国很多高校实验室管理还是采用人工方式，存在着许多弊端，管理人员定时定岗，学生集体统一进行实验，管理人员必须随时监管学生的出入，操作繁琐、效率低下，对使用情况也难以做出统计。

现代高校越来越强调培养学生的创新能力，提高学生的综合素质，一些常规的实验室也逐渐转变为开放型实验室，学生需要自主进入实验室、机房等场所进行学习研究活动。

为了充分发挥高校各类实验室的效能，开放实验室最大限度地为教学服务，提高实验室的管理水平，本文设计开发了基于校园一卡通、单片机、校园网和数据库等现代IT 技术的实验室门禁系统来适用高校实验室开放运行及安全管理的特点。

2系统功能与结构门禁系统采用非接触式智能卡也就是一卡通感应开锁。

当持卡人进门时只需持卡靠近读卡器刷卡，读卡器读卡并将数据传送至服务器，服务器验证后发送指令到门禁系统，如验证合法则发出“滴”一声，绿灯点亮，同时开锁，并将该卡号、日期、时间等信息保存到数据库以供查询。

否则红灯亮，蜂鸣器报警发出“滴滴”两声，门不打开。

该系统上位机以一台门禁管理服务器为中心，集一卡通注册、安全报警、数据管理和单据打印等功能为一体，通过校园网实现不同实验室门禁之间的数据通信，同时也通过校园网与一卡通数据库服务器实现联通。

下位机即各实验室门禁端点通过交换机连接后接入校园网，接收控制主机命令并报送端点状态信息，系统的硬件结构如图1所示。

门禁系统结构采用比数据总线更先进、更灵活、功能更强的internet/intranet 网络架构，通过TCP/IP 网络协议进行数据传输和数据转换。

在这种模式中，门禁端点可以通过网络交换机直接连接在内部局域网中，并通过校园网将门禁信号传递给联网的门禁管理服务器。

在这种结构模式中，传输距离以计算机网络距离为准，并且接入计算机网络的门禁端点数量不限，在这种结构模式中，门禁管理计算机通过校园网可以控制无限多个门禁端点。

3系统实现3.1校园一卡通校园一卡通(All-in-one Card)是指在学校范围内，凡有现金、票证或需要识别身份的场合均采用一卡来完成。

把学生手中的学生证卡、食堂饭卡、图书借阅卡、银行卡以及电话卡等等，全部统一起来，实现校园内的统一身份认证，统一信息查询及共享数据平台，实现数字化校园的目标。

校园一卡通现在一般采用非接触式IC 卡即射频卡，是射频识别技术和IC 卡技术有机结合的产物，其内部嵌入具有存储和处理收稿日期：2011-05-12基金项目：湛江师范学院科研项目基金资助项目（QW0923）作者简介：叶小乐（1979-），男，江西大余县人，馆员，硕士研究生，主要从事计算机网络研究与实验工作。

图1系统硬件结构E-mail:kfyj@ Tel:+86-551-56909635690964ISSN 1009-3044Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术Vol.7,No.19,July 2011.4741Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术计算机工程应用技术本栏目责任编辑：梁书第7卷第19期(2011年7月)能力的集成电路。

一卡通识别系统主要由一卡通和读卡器构成，在CPU 的控制下实现数据传输与存储功能。

识别系统工作过程主要包括电源获取、数据读写三个部分，系统工作时，在读卡器线圈上产生一个交变的磁场，一卡通芯片线圈在此磁场中感应出一个电压，该感应电压经整流稳压后为一卡通集成电路供电，不需要电池以及连接电缆，读卡器不断地发射无线激励信号及相应的询问信号，当一卡通进入读卡器的工作区域即刷卡时，卡片接收读卡器的激励与询问信号而被激励发射应答信息，读卡器接收该应答信息进行相应的处理。

一卡通在非接触式条件下获取能量，并完成数据传递、密码等简单的逻辑校验和数据存储功能。

读卡器向一卡通提供能量，并完成传输数据、接受CPU 指令、读取并处理应答器数据以及向CPU 输出。

这种非接触式的自动识别技术具有以下优点：非接触操作，长距离识别，具有穿透性和无屏障阅读功能、无需可见光源；无机械磨损，寿命长，可重复使用；读写器具有不直接对最终用户开放的物理接口，保证其自身的安全性；数据的记忆容量大，它的存储容量大大超过了磁卡。

3.2门禁端点门禁端点是直接与用户打交道的设备，也是整个系统的核心。

本系统选用安全性较高、成熟的射频识别技术（一卡通即非接触式IC 卡）。

门禁端点嵌入式安装于门上或者门旁，主要由射频读卡模块、中央处理器、以太网通信模块、电动锁控制模块、门锁等组成，如图2所示。

门禁端点的中央处理器选用自带Flash 程序存储器和数据RAM 的51单片机，单芯片即可构成系统进行工作，具有较高的性价比。

读卡模块采用低功耗载波调制方案设计，工作在125kHz 低频段，可读取目前市面的大多数IC 卡片，包括校内校园一卡通卡片。

读卡模块由阅读器和应答器两部分组成，阅读器由MCU(微控制单元)、发射电路、接收电路、耦合线圈构成；应答器即非接触式IC 卡，是该识别系统的数据载体，即校园一卡通卡片，非接触式读卡距离在50～100mm 。

电动锁具的控制在设计上充分考虑了使用的安全性，遵循外难内易的原则。

本系统采用电动锁加监测锁具状态的方案来实施，在房间内可以通过手动的方式对电动锁具进行开启，而在房间外以刷卡的方式由系统控制电锁的开启。

为提高安全性，用户可以选择性地进行报警设置，系统通过监测电动锁的状态来判断门是否被非法开启。

门禁端点的通信模块采用了基于TCP/IP 的RJ45网络接口，可方便地接入校园网，大大减少了楼宇布线的难度。

每个端点统一分配一个IP 地址，由控制主机协调各个设备进行通信。

3.3门禁服务器门禁服务器的作用是将分散的门禁端点连接起来，接收来自门禁端点的刷卡信息和状态信息，发送控制命令到门禁端点。

并对整个门禁系统的用户数据和运行数据进行集中管理，即：用户注册、注销和权限管理等，对各门禁单元的运行进行监控，以及对各实验室每次刷卡的相关卡号、日期、时间等信息数据的记录统计等。

为有效管理上述数据，并考虑到系统规模（用户数和受控门数）的可扩展性，在系统设计中采用了SQL Server2000作为后台数据库。

门禁服务器上的具体模块包括门禁控制程序，与感应式IC 卡读写器的通信接口，与一卡通数据库服务器以及分布在各个实验室的门禁端点的网络通信接口、本地门禁数据库和打印模块等，如图3所示。

门禁系统管理员通过门禁控制程序提供的用户界面注册新卡时，门禁控制程序通过卡读写器接口从感应式IC 卡读写器读取到卡号，然后通过校园网发送到一卡通数据库服务器进行查询并通过数据库管理模块把返回的查询信息保存到本地的门禁数据库中，并根据门禁系统管理员的操作在权限字段中赋予相应的权限，这样便在门禁系统中新建立了一个用户，并且以后各实验室门禁的刷卡操作所引起的数据比对识别只在本地数据库上进行，加快了刷卡速度。

门禁服务器通过网络通信接口实现与不同实验室门禁端点之间的数据通信，以及与一卡通数据库服务器实现联通。

打印模块提供发卡、换卡或补卡数据报表、每个实验室的进出报表等的统计打印功能。

4总结门禁系统作为安防和现代化管理中的一个方向，集计算机控制技术、网络通信技术、数据库技术为一体，基于门禁系统的开放型实验室的管理模式，把分散的、不同类型的实验室进行集中管理，统一控制，大大降低实验室工作人员的劳动强度，可以实现开放型实验室的无人值守或少人值守，提高工作效率，使管理更加规范，还能严谨科学、方便快捷地反映学生使用实验室的情况。

本系统也可应用于其他要求开放型管理的部门，如图书馆的古籍阅览室、工具书室等。

参考文献：[1]杨永辉.智能卡技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.[2]张令通.基于门禁系统的开放型实验室的管理模式[J].大连学院学报,2005,4(1):23-24.[3]胡胜男,尹周平,陈绪兵.基于分布式RFID 门禁考勤系统的设计实现[J].数字技术与应用,2010(9).[4]孙增新.智能控制理论与技术[M].北京:清华大学出版社,2002:101-103.[5]戴月明,王正山,周竟.智能门禁系统[J].江南大学学报:自然版,2002(3).图2门禁端点结构图3门禁服务器具体模块4742。