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作者:甘凱文(2006-07-21);推薦:徐業良(2006-07-24)

RFID搭配光電感應器之常開門門禁系統之建置

目前RFID應用於門禁管理上相當普遍,市售門禁系統主要用於常閉(Normally Close)門之門禁管制,主要目的在管制門的開啟,並記錄開啟門的時間與次數,並無法得知管制門的開啟時人員進或出的狀態,門開時幾個人進出、是否有無ID人員通過管理門等狀況。本文敘述如何應用光電感應器搭配RFID Reader,以分散式資料伺服器 (Distributed Data server, DDS)為主控端,設計一個新的門禁管理架構,用於常開(Normally Open)門之門禁管制。

此架構主要目的並非對門的開關管制,而是對進出人員的管制,可以管理有ID人員的進或出的狀態,同時也能管理無ID人員的進出狀態。根據以上特性,本文並敘述用以管理安親班或幼稚園小朋友進出學校的狀態之「護翁系統」的設計概念。

1.     門禁系統架構

1.1 市售封閉門門禁系統架構

目前市售門禁管理系統大多使用在常閉門之門禁管理,其整體的架構如圖1所示,管制門通常是封閉狀態,一扇門搭配一組RFID裝置,當使用者俱備與RFID Reader相符合規格的Tag、且該Tag有正確的ID標籤,與RFID Reader在交變磁場的感應後,才使管制門的開關開啟。同時RFID Reader將相關資訊傳送至單元處理器處理,再以網路或傳輸線方式傳至遠端或近端的控制中心,將資料記錄下來。

此架構主要目的在管制門的開啟,並記錄開啟門的時間與次數,並無法得知管制門的開啟時人員進或出的狀態,或門開時幾個人進出、是否有無ID人員通過管理門等狀況。此外此架構主要使用於常閉門,一般的門禁管理系統使用的RFID13.56MHz的頻段,其感應範圍相當的近約3~10公分所以使用者必須主動要將Tag移至可感應的區域才能作用。另外此架構只能做單方向的進出管理,如需做雙向的管理必要再架設一組Reader

1. 市售門禁系統架構

1.2 常開門門禁系統架構

2為本研究發展之常開門門禁系統的架構圖,應用在一個開放且高流量的管理門上,能夠辨識人員的進出狀況、與該人員是否俱備有ID,做後續的處理(如封閉管制門或發出通知或警訊)與記錄。

如圖2所示,本系統以兩個光電感應器(In-SensorOut-Sensor)搭配RFID Reader,當人員經過管制門時,DDS中的微處理器可綜合處理RFID Reader及兩個光電感應器的訊號,辨識人員ID以及進或出的狀態。本系統整合了不同頻段的RFID Reader,針對不同的RFID Reader其感應的範圍為可從0.3~7公尺,人員無須主動將RFID Tag靠近RFID Reader,而部分RFID Reader也可透過軟體的控制來調整強度,因此可因應不同管理門需求來選擇所要使用的RFID Reader以及做相關設定。

系統控制核心DDS具有網路伺服器及儲存的功能,能將資訊儲存在本身的MMC記憶卡中,遠端的管理者能透過系統所提供的控管界面(VB Program)來讀取即時資訊,或者是下載MMC所儲存的資訊。這種將資訊分散式地儲存在DDS本身記憶體的架構,可避免在即時傳送時網路當機而造成的資料遺失,然而必要時也可與一個中央伺服器連接來做儲存、管理工作。此外DDS中亦可設定在偵測到特定事件時發出控制訊號做即時的處理(如封閉管制門或發出GSM通知或警訊等)。

2. 搭配光電感應器之門禁系統架構圖

2.     護翁系統之建置

常開門之門禁管理系統,主要目的是對進出人員的管制並而非對門的開關管制,「護翁系統」即是在此原則下管理安親班或幼稚園小朋友進出學校狀態的門禁管理系統。依據不同需求,本文提出兩種不同情境架構的護翁系統設計概念,分別使用在不同流量的管理門上。

(1)   獨立型護翁系統

獨立型護翁系統適合於小型門禁管理,如應用於管理少數人員與低流量的門禁管理系統。管理者可使用客製的VB管理介面直接以任意的電腦終端對DDS進行設定,其設定內容包括了人員的Tag ID與相關資訊,此架構下所有人員的資訊都是儲存在DDS上,而無需圖2中的Centralized Database做後端管理,而當有人員進出時DDS會依據判讀回來的Tag ID與進出資訊,在本身的資料庫中進行比對,搜索對應的電話號碼與電子郵件信箱,並以主動方式發送手機簡訊或電子郵件給指定的受訊者。

獨立型護翁系統的優點在於無需後端的Centralized Database進行資料庫管理,所有的人員資訊都儲存在DDS上,因此不用擔憂資料外洩,且架設成本低。但由於所有的資訊都儲存在DDS上而局限於DDS本的記憶體與處理速度,所以此系統適用於管理人數較少於流量較低的管理門,如安親班或小型幼稚園等。

(2)   整合型護翁系統

整合型護翁系統是應用在高流量的管理門,與獨立型護翁系統差異在於,整合型護翁系統將DDS整合於後端的Centralized Database,而DDS本身只進行進出狀況與ID的判讀,並將判讀結果向後端的Centralized Database傳送,由Centralized Database進行資料搜尋比對之後,再發送手機簡訊或電子郵件給指定的受訊者。由於判讀結果為網路線上即時傳送,為了防止資料傳送時因網路中斷而造成資料遺失,DDS仍會在傳送前將判讀結果與資訊存放本身的MMC中,因此一旦網路中斷時資料也不會造成遺失,後端可以登入DDS中取回歷史資料做後續的處理。整合型護翁系統優點在於能管理人員較多且高流量的管理門,但缺點在於需要額外的Application Server進行資料庫管理,所需的成本較高、系統也需經常維護,另一方面如果Server架設於校區以外的地方也可能有資料外洩的顧慮。

本研究首先對RFID系統的組成、操作原理、以及相關標準做概念性介紹,並介紹幾款市售被動式與主動式RFID系統(詳見「(2006-07-24) RFID原理與系統介紹」),接著討論如何以DDS當主控端,讀取並辨識從RFID Reader所傳回的Tag資料(詳見「(2005-05-13) 使用PIC_SERVER讀取RFID資料」)。本研究DDS中資料格式規劃敘述於「(2006-01-20) 使用DDS儲存FAT16檔案資料」,事件驅動緊急訊息裝置敘述於「(2005-07-19) PIC單晶片控制之簡訊模組的設計與整合」。