Hệ thống quản lý kiểm soát truy cập dựa trên dịch vụ RFID và Web

Hệ thống kiểm soát ra vào hay còn gọi là hệ thống kiểm soát ra vào là hệ thống quản lý, kiểm soát việc ra vào của các khu vực hoặc lối đi quan trọng. Với sự phát triển của xã hội, không còn giới hạn ở việc quản lý ổ khóa hay chìa khóa cửa đơn giản mà là một hệ thống quản lý an ninh hiện đại mới tích hợp công nghệ nhận dạng tự động và công nghệ quản lý hiện đại đã trở thành một phần cực kỳ quan trọng của hệ thống an ninh. Nó được sử dụng rộng rãi trong các tòa nhà thông minh, văn phòng, khách sạn và những nơi khác. Hiện nay, các phương pháp điều khiển chính của hệ thống Kiểm soát truy cập bao gồm: nhận dạng vân tay, nhận dạng khuôn mặt, nhận dạng mống mắt và thẻ tần số vô tuyến. Ba phương pháp đầu tiên đều là công nghệ sinh trắc học, sử dụng các đặc điểm của một số bộ phận nhất định trên cơ thể con người làm vật mang và phương tiện nhận dạng. Tính duy nhất và khả năng không thể sao chép của chúng xác định rằng chúng là phương pháp xác minh danh tính an toàn nhất, nhưng chúng đắt tiền và khó phổ biến. Khi nói đến quyền riêng tư cá nhân, nó chỉ phù hợp với những nơi cao cấp và tuyệt đối bí mật.

Thẻ RF là sản phẩm kết hợp công nghệ tần số vô tuyến không dây và công nghệ thẻ thông minh. Nó có đặc điểm sử dụng đơn giản và bảo trì thuận tiện.

Để nâng cao khả năng quản lý hiện đại và giám sát từ xa của hệ thống kiểm soát truy cập, hệ thống kiểm soát truy cập dựa trên công nghệ Web được giới thiệu. Hệ thống sử dụng công nghệ tần số vô tuyến không dây. Khi thẻ IC không tiếp xúc xuất hiện trong dải tần số vô tuyến của đầu đọc/ghi, nó sẽ đọc thẻ và truyền thông tin đến máy chủ thông qua giao tiếp nối tiếp để xử lý dữ liệu liên quan và xây dựng nền tảng quản lý dựa trên chế độ C/S. , quản trị viên có thể truy vấn và kiểm soát bộ điều khiển truy cập thông qua trang Web, từ đó thực hiện hiệu quả việc giám sát thông tin theo thời gian thực ở bất kỳ đâu trên Internet.

1 Kiến trúc hệ thống

Hệ thống sử dụng thẻ IC không tiếp xúc và sử dụng công nghệ nhận dạng tần số vô tuyến RFID (Công nghệ nhận dạng tần số vô tuyến) để phát hiện thẻ IC. Khi thẻ IC ở gần đầu đọc/ghi, đầu đọc/ghi có thể nhận dạng chính xác thẻ đó và gửi số sê-ri của thẻ đến bộ điều khiển chính. và PC, kết nối với cơ sở dữ liệu nền thông qua ứng dụng để lấy thông tin người dùng tương ứng với số thẻ.

Nếu thẻ đã được đăng ký, thẻ sẽ được xác minh và bộ điều khiển sẽ được thông báo mở cửa, đồng thời ghi lại số thẻ và thời gian mở cửa. Nếu không, quyền truy cập sẽ bị cấm và chủ thẻ sẽ được thông báo rời đi.

Hệ thống bao gồm năm phần: thẻ điện tử, đầu đọc và ghi, giao tiếp nối tiếp, máy chủ và thiết bị đầu cuối người dùng. Như được hiển thị trong Hình 1. Đầu đọc/ghi là cốt lõi của hệ thống. Nó giao tiếp với thẻ IC (thẻ điện tử) thông qua tín hiệu tần số vô tuyến để hoàn thành công việc đọc thẻ, lưu trữ và gửi dữ liệu. Nó có thể hoạt động độc lập hoặc nối mạng. Trong bài viết này, giao tiếp cổng nối tiếp RS232 được sử dụng để kết nối với máy chủ. .

Cấu trúc C/S được thông qua giữa máy chủ và máy khách. Kết nối giữa phần mềm ứng dụng và cơ sở dữ liệu SQLSERVER2000 được thực hiện thông qua đối tượng ADO và cả hai được kết nối với nhau thông qua mạng LAN. Với sự cho phép của quản trị viên hệ thống, người dùng có thể truy vấn, đếm và in tất cả các hồ sơ liên quan của hệ thống quản lý.

2 Thiết kế phần cứng

2.1 Thiết kế phần cứng tổng thể

Đầu đọc RF là cốt lõi của hệ thống, bao gồm mạch điều khiển chính, mạch đọc-ghi RF, mạch ghép ăng-ten, ăng-ten và các mạch khác. Nó chịu trách nhiệm xử lý tín hiệu RF và truyền dữ liệu, đồng thời hoàn thành nhiệm vụ đọc số sê-ri thẻ IC. như trong hình 2.

Thẻ điện tử, tức là thẻ tần số vô tuyến, bao gồm thẻ IC và ăng-ten cảm ứng và được đóng gói trong thẻ PVC tiêu chuẩn. Con chip và ăng-ten của nó không có bất kỳ bộ phận nào lộ ra ngoài. Thẻ không cần nguồn điện. Khi nó ở gần đầu đọc trong một phạm vi nhất định, dữ liệu sẽ được đọc và ghi thông qua việc truyền ăng-ten. Bài viết này sử dụng Philips' Thẻ Mifare1, dựa trên tiêu chuẩn quốc tế ISO14443TYPEA. Mỗi thẻ có một số sê-ri duy nhất trên toàn cầu và có chức năng chống va chạm.

Chức năng của ăng-ten là tạo ra từ thông, cung cấp năng lượng cho thẻ và truyền thông tin giữa đầu đọc và thẻ. Phạm vi trường điện từ hiệu dụng của ăng-ten là hiệu ứngvà khu vực làm việc của hệ thống.

Chip đọc và ghi chọn chip đặc biệt MFR500 do Philips sản xuất để đọc và ghi thẻ Mifare1, tần số làm việc là 13,56 MHz.

Bộ điều khiển chính bao gồm bộ vi điều khiển AT89S52 và các mạch ngoại vi của nó. Nó chịu trách nhiệm điều khiển mô-đun đọc-ghi, giao tiếp nối tiếp với PC và điều khiển hoạt động của các thiết bị bên ngoài. Trong số đó, hoạt động của mô-đun đọc-ghi của vi điều khiển là thực hiện hoạt động của thẻ Mifare1 bằng cách điều khiển MFRC500.

Nó là cầu nối truyền dữ liệu giữa vi điều khiển và thẻ IC.

2.2 Thiết kế mạch RF

Cốt lõi của mạch tần số vô tuyến là chip đọc ghi MFRC500, là cầu nối truyền dữ liệu giữa vi điều khiển và thẻ IC.

Bộ vi điều khiển áp dụng chế độ điều khiển ngắt cho chip đọc-ghi và cổng điều khiển ngắt INT0 được kết nối với chân IRQ của MFRC500. Có 64 thanh ghi bên trong MFRC500. Bộ vi điều khiển cấu hình và vận hành nó bằng cách ghi các lệnh điều khiển vào các thanh ghi. Chân phát hiện tắt nguồn RSTPD được kết nối với chân P2.0 của vi điều khiển, chân NCS được kết nối với chân P2.7 và NWR và NRD được kết nối tương ứng. Kết nối với chân WR và RD của cổng đọc-ghi của vi điều khiển. Các cổng dữ liệu D0~D7 được kết nối với cổng P0 của vi điều khiển. Bộ dao động tinh thể thạch anh tạo ra tần số hoạt động 13,56 MHz. Bộ lọc thông thấp gồm L1, L2, C5 và C6 được sử dụng để triệt tiêu mạch dao động tinh thể cùng một lúc. Các sóng hài cao hơn được tạo ra. Mạch thu bao gồm R1, R2, C3 và C4. Nó sử dụng điện thế VNID được tạo bên trong MFRC500 làm điện thế đầu vào của chân RX. Để giảm nhiễu, chân VIND được nối với tụ C3 nối đất và phải nối một nhánh giữa RX và VNID. bộ điều chỉnh điện áp (R1), tốt nhất nên mắc nối tiếp một tụ điện (C4) giữa cuộn dây ăng ten và bộ biến tần. Để có hiệu suất tốt hơn, các thành phần này nên được đặt gần các chân ăng-ten RX, TX1 và TX2 của chip MFRC500 khi định tuyến bảng mạch.

2.3 Thiết kế mạch anten

Để thu được tín hiệu tần số vô tuyến ổn định và đáng tin cậy, hiệu suất của ăng-ten là rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến phạm vi và độ nhạy của đầu đọc. Hiệu suất của ăng-ten liên quan đến yếu tố chất lượng Q của nó, liên quan đến hình dạng, kích thước, số vòng quay và các yếu tố khác của ăng-ten.

Hệ thống được thiết kế cho thẻ IC ghép chặt. Ăng-ten PCB được sử dụng để sản xuất ăng-ten, nghĩa là bảng mạch ăng-ten được chế tạo trực tiếp trên bảng PCB. Phương pháp này có độ ổn định tốt hơn.

Khi ăng-ten được kết nối với chip đọc-ghi, cần có một mạch kết hợp bổ sung. Như được hiển thị trong Hình 4. Hệ thống đã ước tính sơ bộ ăng-ten và thay đổi giá trị điện dung của mạch phù hợp để đạt được khoảng cách đọc và ghi tốt nhất.

3 Thiết kế phần mềm

Phần mềm hệ thống bao gồm hai phần: máy tính phía dưới và hệ thống quản lý máy tính phía trên. Trong số đó, máy tính cấp thấp hơn sử dụng bộ vi điều khiển AT89S52 làm lõi để thực hiện việc đọc đầu đọc, kiểm soát truy cập và giao tiếp nối tiếp. Ngôn ngữ lập trình được sử dụng là ngôn ngữ C và trình biên dịch là KeilC51. Phần mềm quản lý máy tính chủ chạy trên máy chủ, sử dụng Visual C++6.0 và SQLSever2000 để quản lý hệ thống và phát triển cơ sở dữ liệu, bao gồm giao tiếp nối tiếp, quản lý giám sát và công bố thông tin. Phần mềm giám sát và quản lý được sử dụng để thực hiện đăng ký người dùng, truy vấn bản ghi, xóa và các tác vụ khác, đồng thời công bố thông tin được sử dụng để quản trị viên xem bản ghi nhật ký kiểm soát truy cập thông qua các trang web.

3.1 Thiết kế phần mềm máy tính thấp hơn

Phần mềm chạy trên bộ vi điều khiển và hoàn thành việc đọc số thẻ, điều khiển khóa cửa và các mạch phụ trợ cũng như giao tiếp nối tiếp. Lưu đồ được hiển thị trong Hình 5. Cốt lõi của phần mềm là thực hiện giao tiếp giữa thẻ MFRC500 và thẻ Mifare1. Giao tiếp phải tuân theo giao thức truyền tiêu chuẩn ISO14443TYPEA. Quá trình đọc thẻ phải được thực hiện theo đúng trình tự cố định, tức là đặt lại phản hồi, chọn thẻ chống va chạm, xác thực và đọc ghi thẻ. Vì thẻ có thể đọc được nên bạn chỉ cần đọc số serial của thẻ và không cần ghi vàocác lĩnh vực tương ứng, do đó bước xác thực có thể được bỏ qua. Mã chính như sau:

3.2 Thiết kế phần mềm máy tính

Trong môi trường lập trình VC++ 6.0, lớp CSerialPort được sử dụng để thực hiện giao tiếp nối tiếp, nhận số sê-ri thẻ IC đã gửi và sau đó truy cập cơ sở dữ liệu thông qua công nghệ ADO để lấy thông tin người dùng tương ứng với thẻ để xử lý xác minh.

Hệ thống này dựa trên SQLSERVER2000 để phát triển cơ sở dữ liệu. Quản trị viên phải nhập tài khoản và mật khẩu để vào hệ thống nhằm ngăn chặn những quản trị viên không thuộc hệ thống đăng nhập trái phép vào hệ thống. Sau đó, quản trị viên có thể hoàn tất việc đăng ký, truy vấn, sửa đổi và xóa thông tin số thẻ, đồng thời ghi lại thông tin truy cập (người dùng và thời gian đi qua) vào cơ sở dữ liệu để thống kê và truy vấn dữ liệu. Các mô-đun chức năng của phần mềm giám sát và quản lý được thể hiện trong Hình 6.

Mô-đun xuất bản thông tin được triển khai dựa trên ASP.net. Quá trình thực hiện chủ yếu là đọc bảng thông tin giám sát và quản lý của cơ sở dữ liệu SQLServer thông qua ado.net, tạo một trang web xuất bản thông tin và triển khai nó lên máy chủ IIS. Bằng cách này, người dùng có thể truy cập các trang web ở bất kỳ vị trí nào. Xem thông tin hệ thống và hồ sơ kiểm soát truy cập.

4. Chạy chương trình

Lấy việc quản lý kiểm soát truy cập trong phòng thí nghiệm của Trường Kỹ thuật Điện tử thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ Điện tử Quế Lâm làm ví dụ, thiết kế phần mềm và phần cứng của hệ thống đã được hiện thực hóa. Sau khi quản trị viên nhập số tài khoản và mật khẩu vào giao diện chính của phần mềm giám sát và quản lý như hình 7.

Sau khi thử nghiệm, khoảng cách làm việc hiệu quả của thẻ IC là 6cm. Khi thẻ IC phản hồi, hệ thống sẽ tự động hiển thị số thẻ, thông tin người dùng thẻ và thời gian vào thẻ, đồng thời tự động lưu trữ chúng vào cơ sở dữ liệu nền. Vì thẻ Mifare1 có số sê-ri duy nhất trên toàn cầu nên thông tin thành viên có thể được đính kèm với số sê-ri thẻ IC và được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu khi thành viên đăng ký. Bằng cách này, khi kiểm tra thông tin, bạn có thể tìm kiếm chính xác theo thời gian hoặc trực tiếp theo tên.

  5. Kết luận

Hệ thống quản lý kiểm soát truy cập được đề xuất dựa trên các dịch vụ RFID và Web cung cấp các cơ chế quản lý từ xa và điều khiển thông minh để truy cập các bộ phận quan trọng. Nó sử dụng công nghệ tần số vô tuyến không dây RFID để đạt được quyền truy cập không cần chìa khóa, không dễ bị mất và có thể được tái sử dụng; nó sử dụng cơ sở dữ liệu SQL và các dịch vụ Web để thực hiện giám sát kiểm soát truy cập từ xa, dễ vận hành, linh hoạt và an toàn. Nó có ứng dụng rộng rãi trong nhà thông minh, truy cập văn phòng, hậu cần và các dịp khác. Triển vọng ứng dụng.