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基于RFID的远距离读卡门禁系统

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随着高科技的蓬勃发展,智能化管理已经走进了人们的社会生活,一座座智能化大厦拔地而起。为了适应信息的时代需要,作为跨世纪使用的建筑,必须在功能上满足当前和未来发展的需求,成为文化和经济发展的基地。这就要求建筑物除了地理位置优越外,还要在建成和投入使用时具有超越他人的先进性,满足用户当前的各种需求,同时还应该具有开放式的结构和动态灵活性,满足用户未来不断变化的需求而不必增加过多的花费。此外,还应将日常的管理费用和维护费用降到最低。

    提起智能建筑,人们把具有建筑自动化(BA)、办公自动化(OA)、通信自动化(CA)和舒适的环境的办公大楼,称为智能大楼,现在,国外又将消防自动化(FA)和安保自动化(SA)包括在内,构成所谓的5A的智能化建筑。其中,安保自动化(SA)已成为新建建筑在设计施工时必须考虑的事情之一。

门禁系统
    门禁系统作为安保自动化(SA)管理的一个重要组成部分,越来越引起人们的关注。其工作机理是:管理中心给每一个员工发卡,持卡人只要将卡靠近读卡器附近(5-15厘米),快速晃动一下,读卡器就能感应到卡,并将卡中的信息(卡号)传送给当地的控制器。控制器将收到的卡号,与存储在控制器内部的卡号进行对比,进行卡号合法性判断。然后根据判断结果控制电控门锁是否打开;如果卡号合法,电控锁打开,持卡人可以进入;否则,电控锁将不能开启。如果控制器与电脑联网的话,管理人员可以实时监控大楼内每道门的人员进出情况,也可以在门禁软件的实时监控画面上,看到每扇门的开或关状态。当有人非法入侵时,门禁软件上将显示“强行进入”的报警提示;如果人员开门后,门没有及时关闭,门禁软件上也将显示“门位逾时”的报警提示。所有这些报警信号,均可以通过控制器上的报警输出继电器或TTL报警输出点,与当地的声光报警器相连。因此,管理人员坐在监控电脑前,就可以了解整个大楼每扇门的人员进出情况,根据电脑的实时监控功能,判断是否要到现场进行察看,同时将人员进出情况、报警事件等信息进行浏览察看、打印以及存档。。此外,感应卡不易复制、安全可靠、寿命长(非接触读卡方式使卡的机械磨损减少到零)。

    门禁系统系统作为一项先进的高科技技术防范手段,一些经济发达的国家在早期,就已经应用于科研、工业、博物馆、酒店、商场、医疗监护、银行、监狱等。由于系统本身具有的隐蔽性、及时性等特点,在许多领域的应用越来越广泛。

    安装远距离门禁系统的建筑具有以下优点:
1)具有对门户出入控制,保安防盗,报警等多种功能。
2)方便内部员工或住户出入,同时杜绝外来人员随意进出,既方便了内部管理,又增强了内部的保安。
3)门禁管理系统作为智能建筑中不可缺少的安保自动化的一部分,为用户提供一个高效的工作环境,从而提高管理的层次。
4)能够实时监控进出人员位置信息,查询统计各位置人员的进出情况,统计人员的出勤信息,统计每天的人员中途进出时间。
5)实现真正的免掏卡,快速开门,人员可快速进出大门。
6)带考勤功能,可以实现免掏卡快速考勤。[nextpage]

产品特性
1、CR1A远距离读卡器
读卡距离远,提供25cm-4.5m的读出距离
安装通道宽,读卡宽度范围可达3至24米 
对多个电子卡同时进行识别,每秒可同时识别55张卡
识别速度快,读出速度可达60公里/小时
安装方便,天线制作方法简单
读卡没有方向限定,360度任意角度都能读到,
真正的自动识别,
能够实现准确的进出方向判断
同时提供26/34位Wiegand,RS232输出
工作频率:低频工作对人体没有任何伤害,
发射频率153KHZ;接收频率115KHZ;
美国联邦通讯委员会FCC认证

系统功能和特点
1)守护神
    员工通过个人识别卡感应后,通过系统确认其身份和使用时段后,方能开门;可以设置感应卡的使用权限和年限,每周的使用天数,每日的使用时段.可以禁用挂失一张个人识别卡或一批识别卡;多级系统操作密码。

2)千里眼
    系统实时显示当前所有门的开关情况、进出情况.可以对以前时间内所有门和卡的进出情况进行统计查询;进出人员均有相片显示.并随时可查阅其人事档案.系统对设备的故障进行自检和跟踪监测,并有灯光提示,以便维护人员及时维修。

3)安全可靠
    可以通过火警开关(打碎玻璃开关)打开某个门或所有门,主要用于出现火灾等紧急疏散情况或特殊情况;可以通过软件强制打开或关闭某个特定的门.用于紧急或疏通场合。

4)方便灵活
    系统使用同时产生可供使用的用户数据库,历史数据库和关系数据库.可供财务,工资报表,和其他系统使用.系统扩展性好:在系统网络回路上可任意增减控制器。应用软件用户界面友好,操作方便简单:全汉字分级显示,窗口式鼠标操作,自动磁盘记录,多种查询方式。 [nextpage]

5)神通广大
    系统容量大:每一控制器均可保持20000张感应卡和20000条记录,并且可以根据用户的需要随时动态调整.可脱机工作,计算机可存储20年的记录数据.

    控制范围广:读卡器与控制器距离可达1200米.采用多阶层连接方式,解决了传统485总线方式下通讯距离受到限制的问题。系统可接控制器数量为32的10次方个。现场控制器均采用独立的电源箱(二次电源)供电,即使220V断电,仍可由UPS电源箱供电约5小时。

    兼容性广:可以对接所有Wiegand26格式的各品牌的读卡器,例如:Census、TI、Mifare、EM、Motorola、HID等等.可以使用各种类型的常开常闭电锁,使用电压不限,常用的类型有电插锁,电磁锁,阴极锁,阳极锁,电控锁等等。

    关于发卡:如果客户要求在电脑旁边需要一个单独的读卡器作为发卡器的话,在实际工程中,要多计算一个门。如20个门的工程,需要5个四门控制器,一个单门控制器和21个读卡器。其中一个读卡器就是作为发卡使用。(如图4。2所示)考虑到成本因素,宁波太阳电子科技公司推荐客户不需另配发卡器,从安装在门区上的读卡器可以直接发卡。

与其他远距离读卡器比较
1.电磁波的方向性
    CENSUS低频产品电磁波无方向性,识别率高,不易出现漏读卡现象。高频产品发出的电磁波具有明显的方向性,而且对读取区域很难进行定义,安装调试时,需反复调整读卡器的电磁波发射方向,因此调试困难。

    由于高频产品具有很强的方向性,因此尽管电子标签(也称感应卡)到读卡器的读卡距离较远(如10米)以上,但容易出现读卡死角(图中红色部分所示)。高频产品尽管能达到较远的读取范围,但受卡片方向,以及读卡器和感应卡之间的物体(尤其是金属物体)的影响,其读卡距离会收到很大的影响。低频产品由于没有方向性,读卡器和感应卡之间的物体对其读卡距离,几乎没有什么影响。

2.多天线专利技术实现宽范围识别区域
    CENSUS读卡器采用独特的多路天线专利技术,每路天线可以覆盖4x4米的平面区域,可最多带16路天线,因此可覆盖的识别区域达到256平方米。远远超过高频产品所能覆盖的读卡区域。在实际应用中,在每个通道口,埋设几个铜线制作的天线,让携带感应卡的人员或车辆穿过,即能达到识别目的,准确率高,安装容易。

    因此RFID应用于人员跟踪,不能光看它的读卡距离,更要注重天线所能覆盖的识别区域,达到真正的跟踪目的。在CENSUS产品中,尽管读卡距离只有3米,但因为人要穿过天线,准确率得到保证。CENSUS读卡器采用普通的实心铜线作为天线,又大大降低了整个系统成本。

3.方向识别和通道交叉口的人员跟踪
    低频产品同高频相比,在同一范围内,其信号的衰减要大于高频成品,磁场区域能够很好的被定义。这表明低频产品的探测和识别从根本上说更可靠,也更可预见。正是低频产品的这种可预见性,允许卡片被定位到更精确的范围,并提供人员跟踪定位应用的性能优势。在人员跟踪定位应用中,移动方向的探测是很重要的。在与安全相关的应用中,需首先考虑移动方向探测的可靠性。

    CENSUS读卡器可带两组天线,每组天线由多路天线组成。当人员分别经过两组天线时,就能准确判断人的移动方向。这在所有的RFID技术中都是没有的。在通道交叉路口,特别需要知道矿工的行走方向,而采用CENSUS低频产品所具有的多天线技术,较好地解决了这个重要难题。而高频产品,只能知道人到了这个区域,起到定位目的,但无法实现真正的跟踪。 [nextpage]

4.成本低
    CENSUS产品采用低频技术,发射153KHZ,接收115KHZ,采用同一个天线(有的厂家需安装发射和接收两个天线,现场施工难度大),成本相比高频产品,只有2/3。

5.低频环保
    在同样功率的情况下,频率越高对人体的危害越大。低频产品对人体的危害要远远小于高频产品。高频产品一味追求远距离读卡,会提高发射功率,而容易忽视电磁波对人体的危害,这一点,在人员跟踪定位应用中尤为重要,因为感应卡时时刻刻带在人体身上。

    注:关于微波对人眼的损害,国内外多有报导,有关专家(1980年)曾报导一例微波辐射所致急性眼部损伤者,右眼在100cm距离915MHz微波照射30s后,双眼有结合膜炎,右眼出现视盘炎,有心慌、疲劳、嗜睡、厌食、失眠等症状。

6.电池寿命长
    由于高频产品功耗高,在同样容量的电池供电情况下,高频有源产品感应卡的电池寿命要大大小于低频产品感应卡。以CR2430纽扣电池为例,假如感应卡每天经过感应区60次,每次6秒,高频产品感应卡的电池寿命一般在2-3年,CENSUS感应卡的寿命可达5-7年。由于要保证本质安全,感应卡都是采用树脂灌封的,不能更换电池,因此在选用感应卡时,电池的寿命尤为重要,否则即使有钱购买系统,也无钱进行后续的系统维护,会给人一种“形象工程”的感觉。

    低能耗和绿色环保是将来任何产品先进性的重要考核指标,从这一点出发,低频产品无疑是最好的解决方案。我们不能为了片面追求“10米读卡距离”或者“同时识别200张”的虚无指标,而忽视系统成本以及日后的系统维护成本。

7.系统的和谐性
    高频产品还有一个致命的缺点是系统的和谐性得不到保证。我们现在都在讲和谐社会、和谐家庭和和谐公路,意思是大家要和睦共处,彼此不要妨碍对方,正如“和谐公路”,你走你的道,我走我的道。作为人员跟踪系统,高频产品必须要提供10米以上的读卡距离才能达到识别目的,因为它的电磁波有很强的方向性,好比是“手电筒射出的光束”。如果没有很远的距离,根本不能将整个通道全部覆盖,会出现严重的漏卡。

    另一方面,各种办公场所会安装越来越多的门禁系统,或其他需要感应卡片后才能开启的设备,实现“一卡通”智能化管理,这是将来的趋势。这些装置对读卡距离有很严格的限制,不可能在距离10米开外就将门打开。由于高频产品的发射功率很高,读卡区域难以界定,结果是,用于控制这些装置的近距离读卡器,要远离用于人员跟踪的远距离读卡器,否则会产生严重干扰。如果安装的高频读卡器较多,势必影响到感应卡在门禁等其他智能化领域的应用,这就会产生“不和谐”的问题。

    当多个高频读卡器安装靠近时,它们之间会产生严重的交叉干扰,导致性能减弱,无法达到真正效果。CENSUS低频产品很好地解决了“和谐”问题,它的解决方案是,既能以最低的成本实现人员跟踪功能,又能最大限度降低对用于其他系统的读卡器的干扰。

    结论是,不要只是专注于“通道人员跟踪”一个子系统,还要考虑其他智能化系统的扩张和集成,各个子系统之间要和睦共处,彼此影响要降到最低。

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