物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能門禁系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

韋升文

（冠捷顯示科技 （廈門） 有限公司， 福建 廈門 361101）

物聯(lián)網(wǎng) （Internet of Things） 技術(shù)主要以計算機為基礎(chǔ)系統(tǒng)， 聯(lián)合了射頻識別 （Radio Frequency I-dentification， RFID） 以及無線移動通信等各項技術(shù)。 各種設(shè)施的相互通信聯(lián)系， 有效地促進了智能化管理的實現(xiàn)。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更深層次的發(fā)展， 眾多行業(yè)的發(fā)展方向都被其啟發(fā)和引導(dǎo)。 物聯(lián)網(wǎng)已應(yīng)用于門禁系統(tǒng)的智能化建設(shè)， 智能門禁系統(tǒng)能夠有效地對通道進出權(quán)限進行科學(xué)合理的管理， 具有相應(yīng)的監(jiān)控、 查詢、 報警等功能， 有利于保障區(qū)域范圍的安全， 對某一區(qū)域進出口的安全防范具有至關(guān)重要的作用。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能門禁系統(tǒng)中的合理化應(yīng)用，對該系統(tǒng)整體功能和使用效果的改善起到了非常重要的作用， 對該系統(tǒng)效能的提高具有十分重要的意義， 值得進一步研究分析。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)概況

我國物聯(lián)網(wǎng)的概念于1999 年提出， 當(dāng)時中國科學(xué)院稱之為 “傳感網(wǎng)”， 主要是以RFID、 紅外感應(yīng)器、 全球定位系統(tǒng) （Global Positioning System，GPS） 等信息傳感設(shè)備， 通過信息傳遞并有效地執(zhí)行相關(guān)命令， 將物品與互聯(lián)網(wǎng)進行連接， 從而實現(xiàn)信息資源的轉(zhuǎn)接以及通信， 實現(xiàn)智能化識別、 定位、 管理等功能。

由于應(yīng)用了RFID、 無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)， 物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建了能覆蓋所有事物的通信網(wǎng)絡(luò)[1]， 這樣使得所有物品都能在不受外界干擾的情況下進行相應(yīng)的交流， 因而實現(xiàn)了物品的自動識別、 信息資源的關(guān)聯(lián)和共享。

在傳統(tǒng)思維中， 物理基礎(chǔ)設(shè)施與信息基礎(chǔ)設(shè)施被隔離開來， 物理基礎(chǔ)設(shè)施主要應(yīng)用于機場、 公路以及建筑物， 而信息基礎(chǔ)設(shè)施則主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心 （Data Center）、 個人電腦等。 物聯(lián)網(wǎng)的概念創(chuàng)新了傳統(tǒng)的思維， 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展應(yīng)用將物理基礎(chǔ)設(shè)施與信息基礎(chǔ)設(shè)施連接到一起， 使其成為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施。

物聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)、 傳統(tǒng)電信通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等的信息基礎(chǔ)， 能夠?qū)Ρ粏为殞ふ倚畔⒌刂返某Ｒ?guī)物理目標(biāo)進行通信聯(lián)系， 形成信息共享。 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為新型的高新技術(shù)， 具備一定的生命力， 具有特殊的創(chuàng)新性， 需將其與互聯(lián)網(wǎng)有效區(qū)分開來。 物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)之間既有相應(yīng)的聯(lián)系， 又存在著一定的差異。 物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的另一種延伸， 且得以廣泛地應(yīng)用。

2 智能門禁系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)分析

智能門禁系統(tǒng)主要是將人與物、 人與事、 事與地等進行相應(yīng)的關(guān)聯(lián)， 構(gòu)建信息化的系統(tǒng)平臺， 對人、 設(shè)施設(shè)備、 地理及管理信息等共同連接關(guān)系進行統(tǒng)一的管理， 從而實現(xiàn)人、 物、 事三者的管理以及控制等。

在智能門禁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中， 其電子信息分為物品信息和人員信息。 物品信息是監(jiān)管物品系統(tǒng)中的基本特性信息， 譬如產(chǎn)地、 名稱等； 人員信息是監(jiān)管物品系統(tǒng)中的對象信息， 譬如姓名、 崗位等。

在智能門禁系統(tǒng)中， 其RFID 系統(tǒng)主要用于管理相關(guān)編碼數(shù)據(jù)信息以及傳感器鑒別數(shù)據(jù)信息等，并將鑒別到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)絊avant 系統(tǒng)中， 而Savant系統(tǒng)則是以分布式的形態(tài)， 有序地組織以及管理相關(guān)的數(shù)據(jù)信息資源。

Savant系統(tǒng)應(yīng)裝置于各門禁入口， 各個層次中的Savant 系統(tǒng)收集以及保存RFID 的數(shù)據(jù)信息， 然后再與其他各個Savant 系統(tǒng)進行相應(yīng)的交流。 當(dāng)識讀器掃描到某一RFID 系統(tǒng)中的物品信息以及人員信息時， 收集到的數(shù)據(jù)信息就會傳輸?shù)絊avant 系統(tǒng)當(dāng)中。 RFID 系統(tǒng)以及Savant 系統(tǒng)在所有流程中收集到的信息， 均為智能門禁系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息來源[2]。

智能門禁系統(tǒng)主要分為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點信息管理、 人員信息管理、 智能決策、 工作情況管理以及系統(tǒng)后臺管理等子系統(tǒng)， 其中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點信息管理主要是對門禁信息進行相應(yīng)的增加、 修改、 刪除等； 人員信息管理是對人員信息資料進行注冊、 修改等； 智能決策則是對相應(yīng)的物品信息進行驗證、 人員身份識別等。

智能門禁系統(tǒng)中對物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用有著比較鮮明的層次關(guān)系， 形成了感知層 （底層）、 網(wǎng)絡(luò)層 （中層）、 應(yīng)用層 （高層） 3 個物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)構(gòu)層次[3]。

1） 感知層作為初始的層次， 是數(shù)據(jù)感知與采集的重要核心部分。 從技術(shù)結(jié)構(gòu)上來看， 感知層作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)構(gòu)的最底層， 主要是對各項數(shù)據(jù)進行全方位的感知， 關(guān)鍵的感知技術(shù)包括檢測技術(shù)、傳感技術(shù)、 無線通信技術(shù)等。 根據(jù)相關(guān)的技術(shù)手段， 高效率地獲取數(shù)據(jù)信息， 并對信息進行互聯(lián)互通， 形成信息共享， 以實現(xiàn)對應(yīng)的動作命令。

2） 網(wǎng)絡(luò)層作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)構(gòu)的中間層， 主要是對各項數(shù)據(jù)信息進行傳送。 負責(zé)將感知層獲取的數(shù)據(jù)信息， 根據(jù)需求進行信息處理， 并安全傳送到應(yīng)用層。 在智能門禁系統(tǒng)中， 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)層主要發(fā)揮提升信息運作能力以及強化網(wǎng)絡(luò)運作能力的基本作用， 實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息遠距離有效傳遞。

3） 應(yīng)用層作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)構(gòu)的最高層， 其功能主要表現(xiàn)為： 利用計算機平臺進行信息處理，能夠行之有效地處理人機之間的問題， 這是智能門禁系統(tǒng)合理應(yīng)用的具體表現(xiàn)， 技術(shù)發(fā)展的最終目的就是為了實現(xiàn)實際運用， 因此， 將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能門禁系統(tǒng)兩者相結(jié)合， 能夠促進智能化系統(tǒng)的有效實現(xiàn)與全面運用。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能門禁系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 資源映射技術(shù)

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)構(gòu)的3 個主要層次中， 感知層用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)有效感知和采集， 通過數(shù)據(jù)的支持，實現(xiàn)傳感技術(shù)和信息網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合， 完成節(jié)點資源映射， 并且將發(fā)出虛擬節(jié)點的系統(tǒng)請求指令完全映射到物理節(jié)點中[4]。

節(jié)點資源映射的主要算法有隨機算法、 貪婪算法、 Stress 模式算法等， 以下分別對3 種算法予以表述。

一是隨機算法， 它是3 種節(jié)點資源映射算法中最簡單的運算， 存在一定的優(yōu)勢和不足， 運算以及操作都較為簡單， 但是對流量的分配有所欠缺， 并且節(jié)點映射沒有程序化， 不利于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的流暢。

二是貪婪算法， 它與隨機算法相比有所改進，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點資源堵塞的有效閃避， 促進了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的流暢， 但是存在無法接觸鏈路方面的不足。

三是Stress 模式算法， 它在一定程度上實現(xiàn)了平衡性的提高， 預(yù)防了節(jié)點最大Stress 值的異常情況出現(xiàn)， 總而言之， Stress 模式算法全面展示了網(wǎng)絡(luò)鏈路負載均衡的問題， 有效地維持了網(wǎng)絡(luò)拓撲負載的平衡。

3.2 數(shù)據(jù)封裝技術(shù)

智能門禁系統(tǒng)是采用RIFD 閱讀器對人員信息進行感知、 采集后， 通過網(wǎng)絡(luò)層將收集到的數(shù)據(jù)信息進行傳輸管理， 最終實現(xiàn)系統(tǒng)信息共享。 根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)資源映射到封裝協(xié)議凈荷并填充形成數(shù)據(jù)包的方式， 對人員信息數(shù)據(jù)資源進行封裝。 數(shù)據(jù)封裝技術(shù)是一門要求較高的技術(shù)， 封裝過程中必須遵循相應(yīng)的封裝技術(shù)程序， 才能實現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體系構(gòu)建的完整性。 在 XML 結(jié)構(gòu)定義 （XML Schema Definition， XSD） 模式中， 數(shù)據(jù)封裝程序?qū)ο嚓P(guān)元素進行了定義以及說明， 對不同的物品設(shè)置了不同的特定參數(shù)值。

3.3 硬件設(shè)計技術(shù)

智能門禁系統(tǒng)作為具有代表性的智能化案例，在市場上得到了廣泛運用。 在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上， 為了最大化地實現(xiàn)智能門禁系統(tǒng)的功能和應(yīng)用效果， 硬件設(shè)計技術(shù)是必不可少的環(huán)節(jié)。 本文通過以下3 個方面的內(nèi)容對其進行分析。

3.3.1 內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)設(shè)

將物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)部系統(tǒng)存在的互相獨立且具有差異的電氣設(shè)施通過相互通聯(lián)， 構(gòu)建成為系統(tǒng)性的局域網(wǎng)絡(luò)， 稱為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)， 要求保證內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的電氣設(shè)備具有集約化的管理體系。

感知層設(shè)計是整個內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)設(shè)的主要內(nèi)容，對于數(shù)據(jù)資源的采集、 設(shè)施的有效管理、 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確運輸?shù)裙δ艿膽?yīng)用則是設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

在大多數(shù)情況下， Zigbee 無線傳輸系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中使用頻率最高的系統(tǒng)手段，是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)上協(xié)議， 具有重要意義。 一方面， Zigbee 無線傳輸系統(tǒng)具有高速工作頻率的自組網(wǎng)通信技術(shù)， 在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的版塊區(qū)域當(dāng)中， 能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)點查找， 并且在節(jié)點查找的基礎(chǔ)上， 能迅速地創(chuàng)建另一個具備新特征的Zigbee 網(wǎng)絡(luò)； 另一方面， Zigbee 無線傳輸系統(tǒng)的經(jīng)濟成本相對較低， 且運作情況相對穩(wěn)固， 能夠在智能化系統(tǒng)中有效地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)化管理。

3.3.2 外部網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

主要利用了相對科學(xué)、 先進的全球移動通信系統(tǒng) （Global System for Mobile Communications， GSM）/通用分組無線服務(wù) （General Packet Radio Service，GPRS） 技術(shù)。

首先， 在GSM/GPRS 技術(shù)的基礎(chǔ)上， 能夠?qū)ν獠炕ヂ?lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和智能系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)形成一種重連，還可以對內(nèi)部的各項電氣設(shè)施實行遠距離的操作和掌控， 有利于對電氣設(shè)施進行整體、 實時的監(jiān)控以及掌握。

其次， 利用GSM/GPRS 技術(shù)， 在電氣設(shè)施出現(xiàn)問題或發(fā)生故障時， 可以根據(jù)系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)信息， 迅速地對故障進行排查、 定位以及應(yīng)急處理。

最后， 通過向網(wǎng)間連接器發(fā)信息的方式， 進行相應(yīng)的紅外線布防、 撒防措施設(shè)置， 當(dāng)內(nèi)部人員活動不足時， 可以采用紅外線檢測措施進行布防； 當(dāng)有內(nèi)部人員活動參與時， 紅外線檢測措施便即刻停止運作。

3.3.3 網(wǎng)間連接器設(shè)計

主要應(yīng)用于智能門禁中， 是將外部網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)部Zigbee 網(wǎng)絡(luò)進行有效地連接， 從而實現(xiàn)計算機系統(tǒng)或設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換。 在兩者連接過程中， 承擔(dān)服務(wù)器的職責(zé)， 對用戶執(zhí)行的控制命令數(shù)據(jù)信息進行獲取， 對所獲取的數(shù)據(jù)信息進行重新整理、 分析， 并做出相應(yīng)的判斷[5]。

4 結(jié)束語

現(xiàn)階段， 在經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下， 我國已經(jīng)步入互聯(lián)網(wǎng)信息時代， “互聯(lián)網(wǎng)+” 已經(jīng)融入人民群眾日常生活之中， 成為生活中不可或缺的一部分。物聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)、 傳統(tǒng)電信網(wǎng)等的信息承載體和新興技術(shù)體系， 是科技進步的重要體現(xiàn)。 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展其實就是對互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進一步創(chuàng)新與完善， 是對互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)點的延伸。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠有效地促進智能門禁系統(tǒng)的智能化水平， 在智能門禁系統(tǒng)中的應(yīng)用為人民群眾帶來了便利。 因此， 要大力推動物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展戰(zhàn)略， 對物聯(lián)網(wǎng)資源映射、 數(shù)據(jù)封裝， 硬件設(shè)計等技術(shù)進行科學(xué)合理的研究與開發(fā)， 進一步完善物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)， 更好地服務(wù)人民群眾。