基于疫情防控的門禁管理系統(tǒng)的研究與設計

許周 顧建榮 郭巍

摘要：校門是進出校園的重要關口，在疫情防控背景下，傳統(tǒng)的出入控制已經無法滿足當下疫情防控的需求，因此迫切需要一個先進的管理系統(tǒng)來提升門禁管理水平。文章基于云平臺，融入疫情防控因素，設計了一個擁有身份驗證、體溫監(jiān)測、健康填報、離校返校申請、校園碼、場所二維碼等功能的門禁管理系統(tǒng)，其可記錄人員校園軌跡、查詢核酸檢測記錄等，可持續(xù)應用于日常防范及自動化處理領域，簡化了出入手續(xù)，提高了工作效率。

關鍵詞：疫情防控;云平臺;門禁系統(tǒng)

中圖法分類號：TP315文獻標識碼：A

Research and design of access control management system based on epidemic prevention and control

XU Zhou，GUJianrong，GUO Wei

（Information office，Shanghai University of Engineering Science，Shanghai 201620，China）

Abstract：The school gate is an important gateway for entering and leaving the campus. In the context of epidemic prevention and control， traditional access control has been unable to meet the needs of current epidemic prevention and control， and an advanced management system is urgently needed to improveaccess control management. Based on the cloud platform and incorporating epidemic prevention and control factors， this article designs an access control management system with functions such as identity verification， temperature monitoring， health reporting， application for leaving school and returning to school， campus code，and site QR code，which can record personnel's campus trajectory， query nucleic acid detection records， etc.， and continuously applied in the field of daily prevention and automated processing， simplifying entry and exit procedures and improving work efficiency.

Key words： epidemic prevention and control， cloud platform， access control system

1引言

自疫情暴發(fā)以來，教育部要求各地高校加強崗位意識，嚴格控制學校校門，師生進出校門一律需要身份核驗、健康碼核查和體溫檢測全覆蓋，要分類精準掌握師生健康狀況和行程軌跡，持續(xù)加強健康教育[1]。因此，基于疫情防控的門禁管理系統(tǒng)不僅要具有傳統(tǒng)的門禁功能，還要具有溫度測量和場所記錄等功能。本文以物聯網和云平臺為技術支撐，設計了一個疫情防控下的門禁管理系統(tǒng)。

2研究背景與意義

根據國內外疫情發(fā)展情況來看，疫情防控將是一項長期工作[2]。高校校門及各樓宇的門禁系統(tǒng)以校園一卡通為基礎數據，雖然進行了同步對接，但是僅應用于人員進出的控制。在嚴峻的疫情防控形勢下，每日健康統(tǒng)計不及時、非接觸身份識別困難、人工測溫危險大、體溫紙質記錄效率低、數據上報耗時長，無法有效識別進校人員的身份，進出校門更是采用手工登記，記錄后期難以查詢，成為校門管理的一大痛點。

2.1人員信息不完整

人員健康信息了解困難，人員是否外出，是否去過疫情高發(fā)地區(qū)，在人工審核的情況下無法做到快速識別高危人員，且人工登記可能導致出現登記信息錯誤或遺漏等問題。

2.2多系統(tǒng)獨立運行，形成信息孤島

返校前健康信息采集率低，校門閘機系統(tǒng)、門崗人工登記、訪客系統(tǒng)等獨立運行，返校數據統(tǒng)計不及時，匯總量大，缺少數據聯動，無法給學校的疫情防控工作提供實時、準確的數據支持。

2.3通行效率低，入校需要驗證多碼多證

校門閘機雖然有人臉識別功能，但也只核驗人員身份，沒有測溫等功能，戴口罩又引起難以識別，再加上疫情防控期間有驗證健康碼、行程碼的需求，導致入校要驗證多碼多證，人工審核煩瑣。

2.4訪客管理問題

訪客登記流程煩瑣，等待時間長，接待人工作量大，在申報時也會有時效性問題，入校人工核驗雙碼，難以避免截屏現象。

3系統(tǒng)概述

根據疫情發(fā)展情況，在校園封閉管理、準封閉管理和劃區(qū)劃片管理期間，建立日常健康信息填報、離校和返校申請，場所二維碼核驗、訪客報備、以及記錄和查詢人員訪問軌跡等變得極其重要?；谝咔榉揽氐拈T禁管理系統(tǒng)可以實現對校內人員的常態(tài)化管理，提高學校防控工作效率，細化防控工作，為學校疫情防控筑牢第一道防線。系統(tǒng)采用云驗證和在線核驗兩種方式，對進校人員采用核身測溫一體化管控，考慮到戴口罩后人臉識別效果較差，可使用刷卡、二維碼核查等方式。核身測溫平板電腦與門禁終端聯動，實現門禁權限的自動化管理[3]。充分利用系統(tǒng)后臺數據，對校園疫情防控、疫情趨勢預測、疫情預警應用、疫情報告數據分析、密切接觸者分析、防疫資料、餐廳管理等數據進行分析。

4系統(tǒng)總體架構

系統(tǒng)基于云服務、物聯網服務、人臉認證服務云端部署，終端校內安裝，采用阿里云服務和負載均衡，提高容錯率和訪問并發(fā)量[4]。數據庫使用緩存數據庫提供讀寫服務，同時 MySQL 能夠充分保障數據安全，不易丟失。該平臺具有六大能力，即多算法集成能力、多業(yè)務系統(tǒng)接入能力、多終端管理能力、人臉照片庫建設與維護能力、人臉特征提取管理能力、數據同步與共享流量預警能力[5]。系統(tǒng)總體架構如圖1所示。

5系統(tǒng)工作流程

人員提出返校申請，審批通過后校園碼變?yōu)榫G色，校園碼自動關聯校園門口閘機，作為出入證使用，出入口部署身份核驗測溫一體機，通過刷卡、刷碼（不摘口罩）或人臉識別（可摘口罩）完成身份驗證。權限鑒別后，通過終端自帶的測溫模塊測量人體體溫，異常體溫進行語音報警，拒絕放行，正常體溫語音提示成功放行。個人體測溫數據和通行記錄上傳至平臺軟件，形成可追溯的數據源（圖2）。

6系統(tǒng)硬件設計

射頻卡由讀寫芯片、感應天線組成，完全封裝在標準 PVC 卡片中，具有0.76×86×54mm 信用卡規(guī)格。射頻卡表面可印制個人信息，包括姓名、部門、工號、職務等。

門禁控制機支持脫機和聯機管理，具有語言提示、液晶顯示等功能。門禁機本身具備存儲和計算的功能，即門禁機能自動保存下載到此門禁的權限信息，不依賴主機就能自動判斷、記錄進出人員的信息。門禁機采用 RS485與計算機相聯，通過強大的后臺軟件支持，對人員出入進行有效的控制，實現對門禁的安全管理（包括授權、實時監(jiān)控、出入查詢、統(tǒng)計匯總、打印報表）。

電控鎖工作電壓為12V，鎖舌防拔、防撬，上鎖后自動鎖死，具有斷電上鎖和斷電開鎖功能，配合門禁控制系統(tǒng)，可用于任何場合的木門、鐵門和玻璃門等。

采用 RS485通信轉換器，配有可插撥接線端子，擁有成本低、體積小以及使用靈活方便的有點。

集線器的主要功能是延長網絡傳輸距離，對接收到的信號進行再生整形放大，同時把所有節(jié)點集中在以它為中心的節(jié)點上。

開門按鈕安裝在室內，人員離開時，按下開門按鈕即可把門打開。

身份核驗測溫平板電腦內置高通驍龍八核處理器，采用14nm 工藝，超低功耗運行，通過 IP65檢測，可在室外雨淋環(huán)境使用;外接測溫傳感器可裝置在閘機上，也可以壁掛在墻體上使用。配備可見光和紅外光雙目攝像頭，可以刷卡識別、反掃碼識別、人臉識別，當感應到環(huán)境光線較弱時，自動打開補光燈，當3m 內有活體進入時，可及時喚醒。具有專業(yè)人體測溫傳感模塊，測溫精度高，測溫誤差小于0.3℃。通過身份識別平臺下發(fā)人員權限名單，有效控制無權限人員出入，便于分區(qū)域、分場景管理，實時將人員信息、測溫時照片、體溫、出入時間、地點信息上報至平臺。

主機服務器擁有4核16GB 內存、200GB 磁盤;數據庫服務器擁有32核128GB 內存1000GN 磁盤。

7系統(tǒng)功能設計

門禁管理系統(tǒng)主要功能模塊有基礎數據、二維碼出入、授權管理、預警管理、監(jiān)控管理、報表查詢等。具體如圖3所示。

7.1基礎數據

時段規(guī)則：定義門禁開啟和關閉的規(guī)則，并為規(guī)則設置不同的時段：可對每年有效月、每月有效日、每周有效日、每日有效時間段進行設置。

局域網設備搜索：搜索出網段內的門禁設備，添加并綁定設備。

門定義：此處門是指建筑物的出入口，可以新增、修改、刪除門，可設置門關聯相應的門鎖接口，設置該門對應的規(guī)則和屬性。實現對人員進出權限的明確限定，對于合法卡，電鎖將自動打開，非法卡被禁止訪問，遇到非正常或暴力開門時，系統(tǒng)通過安防聯動，啟動聯動監(jiān)視系統(tǒng)，發(fā)出聲音信號報警。

7.2二維碼出入

場所二維碼：“場所碼”是疫情防控常態(tài)化、精準化、信息化防控的重要平臺，也是人員進入各重點場所使用的專有二維碼，通過微信、支付寶主動掃“場所碼”，可以完成場所進入登記。系統(tǒng)根據場所地址自動生成二維碼，可調整二維碼大小，最小尺寸為60×60，最大尺寸為600×600，支持下載并打印二維碼，根據需求可以區(qū)分進門和出門，也可以不區(qū)分進出門?！皥鏊a”可以粘貼在學校各個場所大門外，供人員掃碼進出場所（圖4）。

設置二維碼管理員：可以授權或刪除二維碼管理員。

人員出入查詢：查詢各個場所人員的進、出記錄。

7.3授權管理

門禁黑名單：支持按組織架構、指定名單設置為黑白名單;支持全天生效或按時段每天循環(huán)啟用黑白名單。根據場所地址可以新增、刪除人員黑名單，支持 Excel 批量導入黑名單。

按門、人授權：為所選的場所或者門指定可以刷卡的人員，可以進行授權、刪除操作。為所選的部門人員指定可以刷卡的門，可以進行授權、刪除操作。

臨時出入授權：設定某人對某個門的臨時進出權限，為人員指定臨時出入權限，人員在指定的時間段內可以刷卡進出，時間段以外則不能刷卡進出。

門授權擴展：包括公共權限和部門權限兩部分。將門設置成公共權限之后，在規(guī)則時段內所有人在門上都有普通的授權權限，一般用于大門等公共門。為門指定部門權限后，在規(guī)則時段內部門內的人員在門上有普通的授權權限。公共權限和部門權限不能共存，只能設置其中的一種。

7.4預警管理

預警白名單：根據部門新增、刪除人員白名單，支持 Excel 批量導入白名單。

超時未歸預警：可設置某個時間點外出未歸定時預警，同時將預警信息推送給輔導員、部門負責人或指定人員。

測溫異常預警：可開啟未測溫預警，可設置測溫時段，當體溫超過設置的溫度值時，同時將預警信息推送給輔導員、部門負責人或者指定人員。

預警記錄查詢：查詢觸發(fā)預警人信息（姓名、學工號、班級、年級、專業(yè)、部門），出、入門識別時間，識別設備。

測溫記錄查詢：查詢被測溫人員的姓名、學工號、部門、測溫時段、體溫值以及預警體溫、測溫設備、測溫狀態(tài)、測溫時間。

7.5監(jiān)控管理

實時監(jiān)控：對選中的場所進行開關監(jiān)控，用綠、黃、紅標記正常記錄、異常記錄、報警記錄，并且異常記錄和報警記錄會有不同的提示聲音。

遠程管理：對選中的場所的門進行遠程開門、強制常開、強制常閉、取消強制操作。

電子地圖：將門添加進地圖上的某個位置，監(jiān)控地圖上門開、門關閉或者門不在線等狀態(tài)。

7.6報表查詢

進出記錄查詢：查詢某個時間段內進出人員的學工號、姓名、部門、身份證號碼、出入場所、門名稱、方向、身份類別、體溫狀態(tài)、體溫值、健康碼狀態(tài)、出入時間。

設備狀態(tài)查詢：查詢場所名稱、設備名稱、設備 IP、門名稱、方向、記錄類型、時間。

核酸檢測記錄查詢：查詢某個時間段內某個人的核酸檢測記錄，也可以批量查詢某個部門內人員的核酸檢測記錄。

8系統(tǒng)特點

手機端一鍵申請校園碼出入申請，獲取身份標識和出入權限，管理端分級審批，方便進出管理權限下放。

基于日常門禁、疫情防控和校域管理使用場景的切換，身份核驗測溫平板電腦識別速度快，防偽性強，實現卡、碼、臉三合一進行身份驗證，體溫正常予以放行。通行記錄與體溫檢測數據實時下發(fā)并綁定，可追溯，可準確無誤地統(tǒng)計進出記錄和設備狀態(tài)等記錄，并以各種報表的形式保存或者打印。

系統(tǒng)經過教育部備案、公安部三級等保認證，結合數據庫的管理，可查詢進出人員的學工號、姓名、部門、身份證號碼、出入場所、門名稱、方向、身份類別、體溫狀態(tài)、體溫值、健康碼狀態(tài)、出入時間，提高了管理層次和效果。

系統(tǒng)提供了黑白名單模式，支持按工號、部門組織架構、區(qū)域等多維度混合出入管理模式，支持管理員審批、自由通行模式并行。

系統(tǒng)為每個管控場所生成專屬二維碼，可貼在場所出入口，供人員掃碼核驗，并記錄行程信息，實現場館精準管控。

系統(tǒng)擴展性強，可擴展與會議系統(tǒng)的聯動，校方在召開緊急工作會議時，系統(tǒng)自動完成進出通行權限的登記。

系統(tǒng)對接上海市大數據中心，可進行核算檢測記錄查詢，配套數據分析，可形成全校數據看板，通過數據分析提供人員認證數據統(tǒng)計、進出場所數據統(tǒng)計等[6]。

9結束語

在疫情防控常態(tài)化下，本系統(tǒng)的設計和應用為高校疫情防控工作的規(guī)范化、準確化、科學化提供了一套有效的實踐方法和措施，提高了門禁管理效率，降低了校門管理員的工作強度，為全面打贏疫情防控阻擊戰(zhàn)提供了強力支撐。

參考文獻：

[1]楊呈永，肖博懷，謝曉蘭，等.疫情防控下基于大數據的高校實驗中心管理系統(tǒng)[ M].實驗室研究與探索，2021，40（9）：254?258.

[2]張社強.常態(tài)化疫情防控下高校思想政治教育創(chuàng)新的四個維度[J].教育探索，2021（4）：59?62.

[3]武永建.疫情防控下的樓宇人數實時顯示及預警平臺的設計與實現—以北京工業(yè)職業(yè)技術學院圖書館為例[J].北京工業(yè)職業(yè)技術學院學報，2021，20（3），39?44.

[4]王康，潘為剛.基于以太網的實驗室門禁系統(tǒng)設計[ J].電子世界，2020（17）：126?127.

[5]盧小玲.基于半監(jiān)督學習的人臉識別算法研究[ D].成都：電子科技大學，2015.

[6]徐偉，張程，艾偉清.基于圖像處理技術的實驗室智能門禁管理系統(tǒng)設計[J].常熟理工學院學報（自然科學），2019，33（2）：48?51.

作者簡介：

許周（1979—），碩士，工程師，研究方向：RFID 技術、門禁考勤系統(tǒng)、校園一卡通系統(tǒng)。

顧建榮（1981—），碩士，工程師，研究方向：計算機網絡、網絡安全。

郭?。?974—），本科，助理工程師，研究方向：計算機系統(tǒng)建設。