基于RFID技術(shù)的綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)在現(xiàn)代化小區(qū)中的應(yīng)用

唐庚，劉振

TANG Geng, LIU Zhen

（山東省建筑設(shè)計研究院）

(Shandong Provincial Architectural Design Institute)

基于RFID技術(shù)的綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)在現(xiàn)代化小區(qū)中的應(yīng)用

唐庚，劉振

TANG Geng, LIU Zhen

（山東省建筑設(shè)計研究院）

(Shandong Provincial Architectural Design Institute)

針對目前住宅小區(qū)安防門禁系統(tǒng)存在的一系列問題，提出了基于RFID技術(shù)的小區(qū)綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以射頻識別系統(tǒng)為基礎(chǔ)，將傳統(tǒng)的門禁、報警、視頻監(jiān)控等系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，實現(xiàn)了多級操作、實時監(jiān)控、報警、聯(lián)動控制等多種功能，使小區(qū)的安防系統(tǒng)充分體現(xiàn)“人性化、信息化和高度自動化”，實現(xiàn)了數(shù)字小區(qū)的目標(biāo)。

智能小區(qū)；安防門禁；RFID；射頻技術(shù)

1 引言

近年來，一方面，隨著我國城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，興建了大量的住宅小區(qū)；另一方面，隨著人們安防意識的不斷增強(qiáng)，對住宅小區(qū)的安全程度提出了更高的要求。這便為各地安全防范體系的建立，特別是安防產(chǎn)品市場的不斷發(fā)展提供了廣闊的空間。為了不斷提高和完善安防系統(tǒng)的管理水平，各種新技術(shù)、新思路被引入到安防設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)中，大大提高了安防系統(tǒng)的技術(shù)含量和智能化程度。本文基于RFID技術(shù)的安防、門禁系統(tǒng)，將其與傳統(tǒng)的報警、視頻監(jiān)控系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合到一起，形成一套小區(qū)集成化綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)。

2 RFID技術(shù)

2.1 RFID組成

RFID，英文全稱radio frequency identification，即我們所說的射頻識別技術(shù)，作為一種非接觸式的自動識別技術(shù)，由于其識別過程不需要人工參與，而是通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，因而可廣泛應(yīng)用于各種復(fù)雜環(huán)境。該系統(tǒng)組成分為三部分：標(biāo)簽，天線，閱讀器。

1)標(biāo)簽

標(biāo)簽顧名思義就是一種識別符號，其作用是存儲被寫入并識別的信息。指定特殊格式的并需要識別傳輸?shù)南嚓P(guān)信息，被存儲于標(biāo)簽中。標(biāo)簽使用閱讀器非接觸式讀取，并識別標(biāo)簽中相關(guān)信息，從而完成智能識別。標(biāo)簽還具有加密信息并智能讀寫的功能。

2)天線

標(biāo)簽與閱讀器之間發(fā)送并接收識別數(shù)據(jù)信息的裝置稱為天線。在應(yīng)用中，不同頻段的閱讀器需要配備不同的天線，是信息傳輸?shù)闹匾画h(huán)。

3)閱讀器

閱讀器也可以稱為讀取器。閱讀器由無線收發(fā)模塊、天線、控制模塊及接口電路等組成。其基本功能是通過天線向標(biāo)簽發(fā)送射頻信號，然后經(jīng)天線接收標(biāo)簽返回的載有存儲信息的射頻信號，并將讀取的標(biāo)簽信息進(jìn)行信息化處理，進(jìn)而將信息傳送至安防主機(jī)。此外，閱讀器判定電子標(biāo)簽是否需重發(fā)信號的依據(jù)是所接收信息能否準(zhǔn)確譯碼，即“命令響應(yīng)協(xié)議”。這樣，就能迅速而準(zhǔn)確地識別多個標(biāo)簽，有效防止識別錯誤的發(fā)生。

2.2 RFID工作原理

一般來說，射頻識別屬于無源系統(tǒng)，即電子標(biāo)簽內(nèi)無電源，閱讀器發(fā)出的射頻脈沖為其提供工作所需的能量。標(biāo)簽通過接收射頻脈沖，整流并給電容充電。電容電壓經(jīng)穩(wěn)壓后即作為電源電壓。閱讀器通過天線發(fā)射出一定頻率射頻信號，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入磁場時產(chǎn)生感應(yīng)電流從而獲得所需能量，發(fā)送出自身編碼等信息，該信息被閱讀器讀取。閱讀器解調(diào)部分從接收到的射頻脈沖中解調(diào)出相關(guān)信息，傳輸?shù)娇刂七壿媶卧?，進(jìn)而根據(jù)指令完成信息存儲、傳輸、處理、控制等操作。

2.3 RFID技術(shù)的特點(diǎn)

該技術(shù)利用無線射頻方式進(jìn)行非接觸的雙向通信，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的識別和交換。該識別工作由于并不需要人工完成，因此可以適應(yīng)各類惡劣環(huán)境。射頻識別技術(shù)與傳統(tǒng)的條碼、磁條等識別技術(shù)相比，具有很多優(yōu)勢，比如讀取距離遠(yuǎn)，可實現(xiàn)與目標(biāo)無接觸式獲得數(shù)據(jù)；可以對RFID標(biāo)簽所附著的物體進(jìn)行追蹤定位，從而獲得該物體的位置信息；可以通過非接觸方式直接讀取一定距離內(nèi)的識別數(shù)據(jù)，節(jié)省了進(jìn)出小區(qū)的安檢時間；通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象，無需可見光源，具有良好的適應(yīng)性；射頻產(chǎn)品對環(huán)境要求低，可以在各種復(fù)雜環(huán)境下工作；支持無線寫入數(shù)據(jù)，可根據(jù)需要重新制作標(biāo)簽，節(jié)省制作費(fèi)用；能夠同時識別多個射頻標(biāo)簽。因此，在需批量識別的場合，大大縮短識別時間。

3 小區(qū)安防技術(shù)現(xiàn)狀

目前，大部分已有小區(qū)的安防系統(tǒng)組成都相對簡單，功能也相對單一。一方面，大部分小區(qū)內(nèi)各住宅普遍采用單元密碼式門禁系統(tǒng)，即在每個單元門口設(shè)置門禁主機(jī)，輸入密碼或通過住戶戶內(nèi)開關(guān)進(jìn)入。該方法密碼泄露風(fēng)險大，并且一旦泄露又不易被察覺，而且無法對非法闖入者進(jìn)行監(jiān)控，從而威脅到整棟住戶的安全。另一方面，小區(qū)內(nèi)公共空間的安防措施目前主要還是采用傳統(tǒng)的物業(yè)人員巡更和值班的方式，這種傳統(tǒng)的方式效率低，需要投入人力大并且無法對進(jìn)入小區(qū)外來人員和車輛進(jìn)行監(jiān)控，大大增加了小區(qū)的安全風(fēng)險。因此，需要建立一套高標(biāo)準(zhǔn)、智能化的安防系統(tǒng)，從而為小區(qū)居民創(chuàng)造一個安全舒適的居住環(huán)境。

4 小區(qū)綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)及其功能

基于以上出現(xiàn)的問題，為了有效提高小區(qū)住戶門禁系統(tǒng)的安全性、可靠性，并對小區(qū)公共空間內(nèi)人員的位置進(jìn)行有效監(jiān)控，本文提出將基于RFID技術(shù)的安防門禁系統(tǒng)與傳統(tǒng)的報警、視頻監(jiān)控系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合到一起，形成一套數(shù)字化集成綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)。

該綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)主要分為兩部分，即住戶安防門禁系統(tǒng)和小區(qū)公共空間監(jiān)控系統(tǒng)。

選取2016年8月～2018年8月在我院進(jìn)行尿常規(guī)檢驗的患者93例作為研究對象，其中，男53例，女40例，年齡10～63歲，平均年齡（44.67±5.43）歲[1] 。

4.1 住戶安防門禁系統(tǒng)

住戶安防門禁系統(tǒng)的操作流程為：當(dāng)本樓住戶準(zhǔn)備進(jìn)入時，住戶將物業(yè)已寫入正確信息的標(biāo)簽（即射頻識別卡）靠近閱讀器（即門禁讀卡器），識別卡內(nèi)信息通過控制器處理，如果信息正確則電鎖自動打開，如果不正確或無法讀取則被禁止訪問。當(dāng)本樓住戶需要出門時，無需再次出示識別卡，只要按動出門按鈕，電鎖自動打開。當(dāng)非正常開門或門禁系統(tǒng)被破壞時，門位檢測裝置發(fā)出報警信號，系統(tǒng)可立即將報警信息發(fā)送至安防中心并發(fā)出警報聲，同時聯(lián)動開啟該位置的監(jiān)控攝像機(jī)。該系統(tǒng)可實現(xiàn)以下功能：

1) 系統(tǒng)可分別設(shè)置每一個射頻識別卡的開門時段和可使用的范圍，在限制條件外使用，將無法正常開門。門禁系統(tǒng)的門開時間可任意設(shè)定，當(dāng)超過設(shè)定值時，系統(tǒng)則會報警，門關(guān)閉后自動解除報警。

2) 依據(jù)物業(yè)操作員的操作權(quán)限不同可在控制主機(jī)上進(jìn)行各種操作，如增加或刪除射頻識別卡信息，遙控開門和關(guān)門，查看某一被控區(qū)域狀態(tài)等。

3) 實時監(jiān)控。安防中心監(jiān)控室的電腦可實時顯示小區(qū)內(nèi)所有監(jiān)控門的狀態(tài)和人員進(jìn)出情況，全面掌握整個小區(qū)的安防信息。所有刷卡資料均實時記錄在管理終端中，并在門禁控制器上保留備份數(shù)據(jù)，以便發(fā)生事故后及時查詢。

4) 系統(tǒng)可以設(shè)置多個用戶群組，并且可以為每個用戶群組分配不同的使用權(quán)限，即可以按群組設(shè)定不同的使用時間，開門流程和使用范圍。

此外對于小區(qū)內(nèi)物業(yè)管理、消防控制室等重要建筑還可設(shè)置二級門禁系統(tǒng)，通過在出入口安裝面部或指紋識別機(jī)，將射頻識別與其他識別方式相結(jié)合，進(jìn)一步提高了安全性。

另外，為方便外來訪客臨時進(jìn)入，操作員還可為外來訪客發(fā)放限定時間和使用區(qū)域的臨時卡，并始終對該卡進(jìn)行監(jiān)控。

綜上，該系統(tǒng)具有更好的便捷性和安全性，實際應(yīng)用中可有效改善目前單一密碼式門禁系統(tǒng)存在的各種問題。

4.2 小區(qū)公共空間監(jiān)控系統(tǒng)

每個經(jīng)門崗初步確認(rèn)身份并進(jìn)入小區(qū)的人員或車輛，在進(jìn)入小區(qū)時需持有物業(yè)配發(fā)的射頻識別標(biāo)簽（身份識別卡）?？▋?nèi)識別代碼可以被分布于小區(qū)各個通道的數(shù)個閱讀器在一定的距離內(nèi)非接觸讀取出來，并將它們通過通信線路與小區(qū)安防中心計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。當(dāng)人員和車輛進(jìn)入小區(qū)時，只要通過或接近放置在通道內(nèi)的任何一個閱讀器，閱讀器立即會將讀取的識別信息發(fā)送到安防中心計算機(jī)，即可從大屏幕或電腦上實時顯示整個小區(qū)的人員、車輛分布情況；安防人員也可以通過點(diǎn)擊分布示意圖，統(tǒng)計并顯示某一特定區(qū)域的人員、車輛情況。這樣一來，如果小區(qū)內(nèi)發(fā)生事故(盜搶、火災(zāi)等)，即可根據(jù)實時人員、車輛分布信息，立即確定事故地點(diǎn)附近的人員、車輛情況，可以快速、準(zhǔn)確地為公安、消防部門的救援提供有效的幫助。小區(qū)公共空間監(jiān)控示意圖如圖1所示。

圖1 小區(qū)公共空間監(jiān)控示意圖

為了實現(xiàn)對小區(qū)外來人員和車輛進(jìn)出的有效識別、定位和監(jiān)控，采用基于射頻識別技術(shù)的安全監(jiān)控系統(tǒng)，能夠在一定范圍內(nèi)同時對多個掛有射頻標(biāo)簽的目標(biāo)物體進(jìn)行非接觸、準(zhǔn)確及迅速地并行跟蹤。

4.3 聯(lián)動控制及功能拓展

1)聯(lián)動控制。在出現(xiàn)警報信號或系統(tǒng)指定狀態(tài)改變時，系統(tǒng)控制器自動執(zhí)行系統(tǒng)內(nèi)設(shè)定的一系列控制指令，聯(lián)動控制執(zhí)行相應(yīng)的安防措施。如夜間合法進(jìn)入時，開啟小區(qū)內(nèi)燈光；在非法進(jìn)入報警時，自動定位報警位置并啟動附近攝像機(jī)；在火災(zāi)報警時，聯(lián)動切除所有門禁等。

2)功能拓展。該射頻識別卡作為小區(qū)合法住戶的身份標(biāo)識，不僅可以作為門禁識別卡，也可以用于水、電、物業(yè)費(fèi)繳費(fèi)等途徑，為數(shù)字化小區(qū)的建立提供了更多可能。

5 結(jié)束語

21世紀(jì)是信息時代，準(zhǔn)確又迅速地獲得信息至關(guān)重要。射頻識別RFID具有儲存信息量大、安全保密性好、讀取簡單快速等優(yōu)點(diǎn)，雖然目前RFID 技術(shù)還處于初期階段，但在公安、交通、工商、金融、社保等領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，并且取得良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。相信隨著研究的深入，技術(shù)的成熟，RFID將對我們今后的生活產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的影響。本文提出的基于RFID技術(shù)的小區(qū)綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)，以射頻識別系統(tǒng)為基礎(chǔ)將傳統(tǒng)的門禁、報警、視頻監(jiān)控等有機(jī)地結(jié)合在一起，實現(xiàn)了多級操作、實時監(jiān)控、報警、聯(lián)動控制等多種功能，使小區(qū)的安防系統(tǒng)充分體現(xiàn)“人性化、信息化和高度自動化”，實現(xiàn)了小區(qū)數(shù)字化的目標(biāo)。

[1] 張殿東.無線射頻識別(RFID)技術(shù)[J].電信技術(shù),2005(2)

[2] SanjayE Sarma,etal. RFID Systems and Security and Privacy Impli-cations[C]. Workshop on Cryptographic Hardware and Embedded Systems, LectureNotes in ComputerScience, 2002. 454-470.

[3] 李元忠.射頻識別技術(shù)及其在交通領(lǐng)域的應(yīng)用[J].電訊技術(shù),2002(5).

[4] 蔣皓石,張成,林嘉宇.無線射頻識別技術(shù)及其應(yīng)用和發(fā)展趨勢[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2005(5):1-4.

[5] 修智宏,李嬰歌,楊美健.無線IC卡考勤及巡更計算機(jī)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]·計算機(jī)工程與應(yīng)用,2002(17).

The Application of Integrated Monitoring and Control System Based on RFID Technology in Modern Community

Aiming at a series of problems of the current residential security access control system, proposing integrated monitoring and control system based on RFID technology, the system based on RFID technology combines the traditional access control, alarm, video surveillance and so on together organically, realizes the function of a variety of multi operation, real-time monitoring, alarm and control linkage, so the security system of community fully embodies "humanization, informationization and high degree of automation, realizes the goal of digital community.

intelligent community; security access control; RFID; RF technology