基于手持式讀寫器的電子門鎖實時管理系統

    0 引 言

    近年來，隨著射頻識別技術(RFID)的成熟和推廣，越來越多的領域出現了RFID的身影，各種一卡通系統相繼出現，給人們的生活和工作帶來了很多的便捷。門鎖行業繼接觸式IC卡后又將13．56 MHz RFID技術應用于電子門鎖中，從而實現了非接觸式刷卡開門，這使電子門鎖使用更加方便、質量更加可靠，各大酒店、賓館、寫字樓等都已開始使用非接觸式電子門鎖，有能力的還將其集成到了自己的一卡通系統中。除了開門使用非接觸式IC卡外，電子門鎖的管理也是通過非接觸式IC卡來實現，這種通過發行各種功能卡的管理方式是所有電子門鎖通用的管理方式。隨著電子門鎖的推廣，尤其是動輒幾百把電子門鎖的安裝和使用，功能卡這種低效的門鎖管理方式已不能適應電子門鎖的發展，因此，急需尋找新的產品或系統來取代現有的電子門鎖管理模式，這是提高電子門鎖管理效率的關鍵問題。

    1 系統組成及原理

    為提高電子門鎖的管理效率，本論文提出了一種基于手持式讀寫器的電子門鎖實時管理系統。如圖1所示，本系統主要由后臺管理系統、發卡機、手持式讀寫器、電子門鎖、IC卡等部分組成。 

    系統工作原理是：后臺管理系統將各種數據通過USB下載到手持式讀寫器中，使用手持式讀寫器通過發行功能卡或串口有線通信的方式對電子門鎖進行管理，實現寫入黑名單、校準時問、更改鎖號、修改門鎖參數、讀取或清

    除開門記錄等功能，讀取到的開門記錄通過USB口上傳到后臺管理系統的數據庫中；也可通過發卡機發行各種功能卡實現對電子門鎖的管理。

    2 工作原理

    電子門鎖實時管理系統各部分功能及工作原理為：1)后臺管理系統是對基礎數據進行設置和管理，主要包括人員姓名、證件號、部門；門鎖編號、所屬區域(部門、樓層、清潔區)；開門卡授權、發行和異常處理；功能卡發行和管理等。后臺管理系統的數據管理流程如圖2所示。將各種數據信息寫入功能卡或下載到手持式讀寫器，并保存操作記錄以備查詢；采集到的開門記錄經過解析后保存并可提供條件查詢。 

    管理數據輸出流程：

    數據采集流程

    2)發卡機是與后臺系統配合使用完成用戶卡和功能卡的發行工作，并負責將數據卡采集到的門鎖開門記錄讀到后臺系統中。

    3)手持式讀寫器通過USB口下載開門卡和門鎖的相關信息。通過手持式讀寫器對門鎖進行管理，實現開門卡掛失解掛、鎖號修改、區域設置、時間校正、開門記錄數據采集和清除等門鎖的功能管理，手持式讀寫器對門鎖的管理可以通過RS232串口與門鎖直接進行數據交換，也可以發行相關功能卡來實現。對于簡單的功能管理或少量參數修改如修改鎖號、校準時間、卡片掛失解掛等，使用手持式讀寫器發行功能卡然后在門鎖上刷功能卡的方式更加方便。手持式讀寫器的工作流程如圖3所示：收到命令后檢驗命令是否有效，如為有效命令則執行相應操作，無效則返回，并有報警提示。 

    4)電子門鎖的硬件結構如圖4所示，MCU是核心，MCU外圍還有門鎖機械控制、卡片讀寫、數據存儲、聲光提示等功能模塊，并通過RS232串口與手持式讀寫器進行數據通信。 

    5)電子門鎖的工作流程如圖5所示。電子門鎖安裝在房間門或通道門上，使用開門卡開門，通過手持式讀寫器或功能卡將數據在后臺系統與門鎖之間傳輸，實施對電子門鎖的管理和控制。電子門鎖在與手持式讀寫器進行串口通信時，采取的是串口狀態監控的方式，電子門鎖對串口狀態進行輪詢，一旦管腳被置為低電平說明有串口信號。 

    3 管理方式

    電子門鎖管理系統對門鎖的管理主要有3種實現方式(如圖1所示)：功能卡、手持式讀寫器各自獨立管理以及二者互相配合實現對電子門鎖的管理工作。

    在后臺系統中將與電子門鎖相關的管理信息如門鎖編號、區域、黑名單、系統密碼、時間等信息通過發卡機寫入相應功能卡內，使用功能卡對各個門鎖進行設置和修改從而實現門鎖的安全管理。門鎖內的卡和鑰匙的開門記錄也可通過大容量的數據卡來直接提取，然后通過發卡機將數據卡內保存的開門記錄讀出并保存到后臺軟件的數據庫中。

    后臺系統也可將與電子門鎖相關的管理信息如門鎖編號、區域、黑名單等信息通過USB口下載到手持式讀寫器中，使用手持式讀寫器通過RS232串口將各門鎖的參數進行修改，以及從鎖中讀取開門卡和機械鑰匙的開門記錄，然后通過USB口上傳給后臺系統。

    功能卡和手持式讀寫器配合使用是手持式讀寫器的優勢。后臺系統將與電子門鎖相關的管理信息如門鎖編號、區域、黑名單等信息通過USB口下載到手持式讀寫器之后，通過手持式讀寫器可對非接觸式卡片進行讀寫的特性，將各種信息寫入功能卡內，然后通過刷卡的方式將數據寫入門鎖。門鎖的時間校準則直接將手持式讀寫器的系統時間寫入校時功能卡內，使用卡片直接將時間刷入鎖內，使電子門鎖的管理更具時效性。開門記錄亦可使用大容量數據卡采集后，使用手持式讀寫器從數據卡中讀出并存人手持式讀寫器內自帶的小型數據庫內，經過數據解析之后就可從手持式讀寫器中很直觀地查詢到：某段時間或某個時間點誰打開過門鎖進入房間，為房間的安全管理提供第一手資料。

    4 測試及應用實例

    本系統研發出來之后經過了嚴密和大量的測試，測試結果如表1所示。

    表1 電子門鎖測試數據對比 

    注：本測試的所有電子門鎖與管理用的計算機在同一個實驗室內。

    從表中可以看出：使用功能卡更新一把鎖數據的時間與本系統所用時間相同，但更新兩把鎖或者更多時，本系統使用手持式讀寫器和功能卡相結合來批量更新電子門鎖數據的優勢就得以顯現，而且數量越多優勢越明顯。這是因為每張功能卡一次只能更新一把鎖的信息，只用功能卡的時候需要管理人員每次返回管理室更新功能卡內的數據，而使用手持機后就可直接將數據下載到手持機中通過手持機更新功能卡的數據。

   本系統于2008年正式應用于航天信息園的辦公大樓。樓內原有非接觸式電子門鎖約300套，配備各種功能卡1O余張。公司將300套電子門鎖一次性更新為本公司研發的最新款電子門鎖，在保留部分原有功能卡的基礎上配備2臺自主研發的手持式讀寫器，使用手持式讀寫器和功能卡相互配合對300套電子門鎖進行數據更新，包括系統參數、密碼、門鎖編號、黑名單、區域定義、當前時間等數據信息，2名管理人員僅用1天時間完成所有門鎖的數據更新工作，這比當初安裝門鎖時只使用功能卡更新數據的方式快了將近2天的時間，經過一年的管理使用，電子門鎖的相關管理人員普遍反映新的管理系統比原有系統更加方便快捷、省時省力。

    5 結 論

    通過對機械結構設計、電子線路研制、手持式讀寫器研發、數據庫數據存儲、卡片類型設置、管理功能設計等技術研究與開發，使基于手持式讀寫器的電子門鎖實時管理系統可靠、安全、方便、實用、靈活，經過大量的測試和應用實例證明，本系統比以往的管理系統和模式工作效率都有大幅提高，更加符合電子門鎖更新換代的要求。

    (作者單位：航天信息股份有限公司）